应用人工智能技术、新型的能量和通信技术，人类已为探索和了解地球上最后一个未开发的领域——海洋作好了充分的准备——

如何使海洋更丰产，为我们提供更多的鱼类和矿藏资源——人类将试图通过调节海洋温度来止住自然的和人为地对地球气候的影响，从中获取海洋本身的能量来“驱动”人类社会的进步。

地球上唯有人类才具备有目的地去改变所处星球的现状的能力。人类具有的操纵海洋环境的潜力激发了我们去通晓和理解人类行为的内涵，并就人类对环境的不寻常的影响作长期的观察。

海洋概貌

人类的未来将取决于对复杂而充满生命力的海洋的更好理解。海洋是星球生存的血液和维护健康的关键，宇宙中的生命无一不需要水分，地球因为遍布了海洋而有了生命。海洋能大规模地贮藏能量，把赤道地区的太阳能传送到两极地带，从而保持了气候的平衡。海洋提供了天然的生态服务，像碳的贮存、营养素的循环及废弃物的治理。地球上大部分的光合作用是通过漂浮在海洋上层的微小生物来完成的。

海洋为人类的生活慷慨地提供了优质而价廉的蛋白质资源；海洋为商务活动保留了最重要的交通干线。约20%的矿物燃料起源于大陆边缘下面的蓄水层。

到2025年估计有75%的地球人口将生活在沿海地区，且其中大多数都集中在超级大城市里，人口的变迁将影响到海洋的生态环境。反过来，沿海的居民也更易受到近海环境的侵害，像海平面的上升、台风、海岸的侵蚀、海啸、船舶引起的污染及海藻繁殖过盛造成的危害。尽管人类对大海是如此深深地依赖，但人类对大海的容量和作用的忽略却令人惊谔。虽然在很久前就已经开始了对海洋的勘探，但海洋中仍有95%的领域尚未被探测。人类对下述有关海洋的五个基础问题仍没有答案。

· 引起气候明显变化的原因是什么？

海洋沉积物的纪录已显示出整整一代的时间跨度内的那些积雪覆盖地区的气候变化。研究人员认为，只有洋流的方向才能迅速而明显地影响气候，但这种变化的确切的激励机制尚未知晓。

· 限止海洋生产力的原因是什么？

在大地的许多生态系统中，无论是水和肥料的成分都是有限的；而在海洋中水当然是无限的。在某些海域还显得营养过量，但却并不被生长的植物所吸收。痕迹跟踪元素——铁可能是限制因素。要弄清楚跟踪元素是如何限制生产力的尚需做很多研究工作。在将来，通过人工引入这些元素可能模拟出食物链的本质。

· 海洋鱼类的产量可以增大到怎样的程度？

许多海洋鱼类被禁猎了，有些渔场暂时封闭或限期休渔。很明显，人类的过度捕获已经超出了海洋生态系统的修复能力。我们能制造出一个既不破坏海洋生态环境而又增产的海洋利用模式吗？

· 能否经济地从深海热压系统中重新获取能量和原材料？

科学家发现，深海热压能源是燃烧生物量能和不可再生矿物能的最有吸引力的替代物。上述二种能量在燃烧时都会释放出二氧化碳，造成地球的温室效应。地球上绝大多数的热压系统分布在沿着海洋中脊的海底，通过海洋中宽阔的积壳的热水流是一种未被利用的能源。其作用就像一个化学反应器，从火山岩中溶滤出矿物质在海底沉积、生成高级的矿藏。新技术使我们可以利用这些能源。

· 以何种途径来维持生命直到出现新发明？

数十年前，我们相信光合作用是所有食物链的基础；然而在海洋深处发现了化学合成群落，这些群落能量的来源是硫化氢和甲烷中的化学键通过细菌促成的断裂。研究人员已发现基本能量流的另一种形式，海洋上层的细菌通过一个原始的“光子泵”，把阳光直接转化成细胞能从而越过了光合作用。就像我们到其他星球上去探险时，可以发现另类新奇的群落。

长期以来海洋学家局限于自己的能力，只得低成本地解决这些问题，选择简便的方式接近海洋。现在，技术的发展改变了我们进行海洋探索和观察的基础，同时也刺激了技术的突破。随着学识的增多，利用这些信息进一步控制和开发海洋的压力也越大。我们无法知道人类是否能有效地对自己的长期行为的后果作出预言，譬如在保护海洋健康方面。为了未来健康的海洋系统，人类有必要反省和调整自己的生活方式。

海洋与空间：探索相互对立的环境

为了认识探索海洋的艰巨性，可把海洋探索与空间探索进行某种对比。人类在这两种环境进行探索都需要有精确的生命维持系统，探索工作都是高投资和充满危险的。幸运的是计算机技术、控制系统和机器人技术的发展可代替人类所从事的大量工作。当我们想进一步地深入宇宙空间或海洋深处并希望作长久的停留时，毫无疑问，这一趋势将继续扩展。

一旦我们不再需要为人类的停留建造工作平台，那么主要关心的事就是电能和通讯了。在这方面，空间探索比海洋探索具有本质上的区别。太阳能电池板能在星际航行时供电；而太阳光无法穿透到深海层。对电磁波来说，空间无疑也是透明无阻的；而电磁波在海水中是无法传递的。

海洋学家已开发了两种类型不同的无人操作研究平台和供电及通讯仪器组合系统。在一定范围内，这些系统可以通过电缆与船或海岸联系，并同时用于供电和传送数据信息。

这些自动化系统是独立的，与海面和海洋没有直接联系，只能通过声波提供间断性的通讯信号，或通过通讯卫星转播。系统必须自己供电，因为深海无法为内燃机供氧发电，典型的是用特种电池供电。另一种选择是核能，但成本太高，且会造成环境污染。随着能在原地感知海洋物理、化学和生物状态的检测仪器的开发，深海科研能力已经增强了。将来，可对无人操纵的航海器上发回的数据和标本进行实验分析研究。

明天的海洋技术

海洋学作为一门学科起始于1872～1876年“挑战者”号的远征科学考察。那次考察系统地观察了海洋的各种现象，每航行200英里作一次停顿，并深入到海底测量不同深度的水温和收集标本，并挖取海底岩石和捕捞深海生物。那次“挑战者”的远征科考工作为以后50年的海洋研究设定了考察模式。

自“挑战者”远征科考后，科学技术上有了长足的进步。第二次世界大战期间，由军事研究引出多起海洋考察。声纳技术用于水深测量，在航行中不需要停船就可连续地测量出精确的海底概貌（一个船用多束声纳可测绘出宽度相当于深度的大片海域底部概貌），为反潜艇而开发的灵敏听觉设备已用于监测海底火山爆发、地震和水中哺乳动物的叫声。

技术上的优势大多数集中在海洋的测量物理学方面，包括压力、温度和电势。海洋的生物学和化学方面的研究基本上还在实验室进行，主要依赖于拖网船收集的标本。目前，大多数海洋科考还是采用远征考察的模式，在计划时间内沿着指定的航线对海洋进行集中研究，然后再在实验室对各自跟踪的课题做详细的数据分析和研究。

海洋中发生的许多有趣的过程往往伴随着某些事件所产生，如浮游生物的繁殖、鱼虾产卵、火山爆发等，远征考察不能代替持久地观察，需要在正确的时间和地点才能捕捉到这类事件。由于概率很小，我们还不能预测某些事件的发生。即使能对某一事件作出预测，也无法在短期内组织科考船队远征。

未来的海洋学家将依赖自动化观测系统、漂流器、航行器等来作海洋探测。今后几十年来自这些系统的信息数据将有助于我们理解气候系统的工作原理、鱼类产量的变动原因和经济类鱼种的完整生态机制。

海洋未被开发的潜能

到2025年，通过公共教育方面的不懈努力，人类的出生率应该稳定了。但由于预期的长寿，地球的人口仍呈增长态，世界人口将集中居留在沿海平原地区。由于地球变暖、海平面上升和频繁的台风暴雨事件将牵制政府大量精力和财力。为预报和缓解这些自然灾害，科学家们面临着日益增大的压力。

现代农业生产已进入了发展中国家。虽然获取了丰产，但仍有不少人处于饥饿状态中，唯一的希望是增加海洋食品的产量。但到2025年对于海洋的拥有权仍没有国际协议约定，再加上几乎所有的人都想使用电能和汽车，而由于矿石燃料的减少和要缓解温室效应需要高成本的碳回收，势必使能量价格提高。

人类对陆地资源的开发往往伴随着对环境的破坏，所以环保学家已经提出是否在开发海洋时能做得好一点。

下述一系列设想可作为人们了解如何利用信息使海洋为人类造福。

设想：在海上收集数据

到2025年，低成本的数据收集漂流器已在地球上无穷尽地循环了数十载。巨大的洋流把热量从赤道传送到极地，北大西洋下层冰冷的盐水流吸收了赤道通过墨西哥湾流向北方的暖流。漂流器“搭乘”在这巨大的环流上随波逐流循环一个周期约2年时间。这期间它可通过卫星报告它们的位置、温度和盐度数据。无论漂流器是否在海面或海下，卫星都可收到。

计算机即时整理来自漂流器的数据，然后反馈到中央处理系统，把气象方面的数据信息综合起来随之输入到全球海洋气候模型中去。该模型能预报海洋气候，包括：温度、潮流、潮位和潮速。海洋气候模型专为军事部门和国际海上商务活动提供海洋气候预报。除此之外，海洋气候模型还可进行一年以上的较长期的海洋气候预测，有助于推测海洋整体的升温和冷却、极地热量传递的变动和边界水流强度的变化。这些信息对农业的发展十分重要，根据海洋气候模型提供的气温和降雨量信息，以决定种植的作物种类。一旦长期海洋气候预报投入使用，全球大多数用于商业目的的气候预测将消失。

到2005年春季，计算机将能识别来自海洋漂流器上的反常信号，即导致大规模的“厄尔尼诺”现象的西印度洋上异常的风向从缺氧的深水层中分离出温热的表层水，这是气候异常的潜在原因。更令人忧虑的是“厄尔尼诺”将导致暖冬及整个北大西洋地区的炎夏。由于气候变暖破坏了格陵兰冰层的稳定，使之进一步融化。

尽管中长期气象预报的精准度未定，但公众还是要求管理部门采取行动去阻止海洋气候的异常变化：包括在西印度洋上泊一个巨大油轮，以此来减弱海洋异常的风力，转移或减轻“厄尔尼诺”的影响。或者是在格陵兰冰层流经过的地方建造一个临时性的大坝，阻碍其流向大西洋。这些方案的有效性尚不清楚，但因疏忽而造成的影响会不会比自然灾害更大呢？

设想：投资海洋健康

到2025年工业化国家将热衷于购买“碳信用证”：即证明自己已把二氧化碳从大气中消除了，以此来抵消因燃烧矿物燃料而增加的二氧化碳数量。一个刚启动的名为海洋碳信贷公司（MCC）在风险投资计划中已吸引了数十亿美元，MCC为烟雾中的二氧化碳的还原和把它们隔离到地质结构或深海中去提供了一个较便宜的选择。

对于收取的费用，MCC将安排小型自动化水下航行器给海洋“施肥”，现已证明“施肥”是提高海洋生产力的因素之一。水下航行器的第二个任务是监视因“施肥”而引起的浮游生物的过量繁殖，从而根据繁殖的突发性和持续性回报给购买者一定数额的碳信用证。

该计划的核心是购买碳信用证者支付全部项目经费。另一方面MCC还向商业捕鱼单位出售施肥的地区和时间，使他们从中获利。某些科学家认为这是一项双赢的计划，伴随着海洋的丰产，继而可缓解地球变暖。另一些科学家则警告说，MCC应采纳基因技术进行深入研究，以监测究竟是哪些物种繁衍了。

设想：机器人渔业的兴起

研究人员在20世纪末制造了一条“机器人金枪鱼”，到2025年它将具有真正的金枪鱼一样的速度和体能。这些机器金枪鱼将在复苏某些重要的商品鱼方面成为最新的工具，而这些商品鱼是由于人类长期过度捕捞而濒临灭绝的。

这些配备了完整的化学传感器和声纳装置的机器金枪鱼可探测到：如鱼开始产卵等信息。它们可在海底船坞进行充电。来自机器金枪鱼的信息对重建野生鱼类资源有着无与伦比的价值。

当机器金枪鱼为捕捞丰产增效时，也将带来不利的一面：有能力购置机器金枪鱼的大型渔业公司可能迫使小企业破产。程序精良的机器金枪鱼能把鱼虾从竞争者的网中驱逐出来，甚至于破坏对方的小器具，致使某些国家的渔业也将难以维持。虽然地图上公海的概念依旧，然而很明显，谁拥有技术谁就拥有了海域。

设想：收获深海能量

一个大型的深海光纤电缆网络跨过了与俄勒冈和华盛顿海岸相隔的Juande Fuca平板。该网络计划在21世纪早期安装，用来输送电力及用作研究沿Juande Fuca海脊的深海热涌通信线路的。海洋中脊处的岩浆喷发驱动了热水的循环系统——像深海的一个忠实的老热水器，除非是在摄氏350度以上的高温和高压下，它都像一个间歇喷泉一样工作着。

光纤电缆网络的长寿和稳定是以先进的技术为基础，现已把对网络基础研究转到一项重要的应用，即为北美西海岸地区供电，以满足快速增长的人口的需要。温差电耦利用350度火山口热流和2度的普通海水的温差来发电。

发电的过程绝对高效，而且除了化学淀析出的一些铁、铜、锌等元素外没有其他污染。深海发电站完全无人操纵，遥控的自动化航行器监视着海脊系统的状态，并对发电机系统做好定期的维护保养及对金属析出物做好提取处理。

但环保专家们更多地关心从海洋中脊吸取热量的长期效应。他们担心这个过程可能最终引起平板地壳结构停止漂动——导致地球上生命必需的元素永恒的再生产生停顿。

展望海洋的设计管理

肯定有人会说设计策划海洋不是一件好事，可能他们是对的。然而以现在人口增长的趋势，迫使我们势在必行。

在今后25年内，人类可用人工智能技术的优势，包括海底平台和自动传感器勘测和控制海洋，这是前所未有的。伴随而来的将是需要同时应对的经济、科学、环境和政治事件，因为海洋是整体性的，解决的办法也一定要符合全球性，这当然困难重重。在诸多因素中，技术因素是最简单的部分。

当人们在对海洋未来做设计时，必须小心谨慎，尽量减少疏忽，并力争在决策上做到高瞻远瞩。

[The Futurist，2002年1～2月号]