DARPA为海洋建立“数字孪生战场”

大国之争必然涉及到海洋。

DARPA为此设计了海洋物联网体系，通过部署低成本的分布式传感器，为海洋建立一个不同精度的数字孪生战场，引入人工智能进行分析，从而对广袤的海洋进行不间断的监测，实现面向未来海洋的霸权。

数字孪生战场实验室认为，DARPA通过部署数千个低成本、低能耗的分布式传感器网络，实现对大片海域的持续态势感知，不断加强数字孪生海洋（Digital Twin Ocean）可信度增长，为未来海战提供大量可信的数据。

据DARPA海洋物联网资料介绍，每个漂流者管理一套商用传感器来收集环境数据，例如海洋温度、海况和位置，以及有关商业船只、飞机甚至海洋哺乳动物在海洋中移动的活动数据。浮标在需要时通过卫星将处理后的报告传输到政府拥有的云网络进行存储和实时分析。

海洋物联网被动收集所有信息。这些信息包括存在用于地下洋流和地表以上天气活动的各种信息，通过建立数字孪生模型，能够准确模拟海洋表面洋流，这样可以获得大量的好处。

在和平时期，数字孪生海洋能准确地预测漏油的运动，或支持对落水人员或漂流船只的搜救行动。有利于海洋哺乳动物的一个例子是以精细的时空尺度收集的声学数据，这些数据可能能够检测、识别和跟踪海洋哺乳动物并量化背景噪声景观。然后，这些信息可用于提高我们对区域盆地海洋哺乳动物行为的理解。

如果把海洋看成战场，那么可以开发算法来自动检测、跟踪和识别附近的船只，以及识别潜艇等等异常海上及海底各种活动的新指标。

当然，海洋物联网具有两个难点：一是如何拥有广泛的低廉传感器；二是如何优化算法，能够迅速（或实时）分析这些动向。

作为海洋物联网项目的一部分，DARPA 举办了一项名为“湍流中的预测漂浮物”的挑战赛，以促进算法的发展，以更好地预测随时间推移自由漂流的漂浮物将在哪里移动。

按照DARPA的计划，参与该挑战赛的团队，可以获得其数据，然后进行分析，并把相关结果提交给DARPA。通过这样的方式，DARPA可以扩大自己的跟踪范围，特别是可以利用民间的分析人员，为其雄心勃勃的“数字孪生海洋”提供了难以想象的能力。

在数字孪生战场环境能力建设中，需要测量大面积海面温度，并以足够的密度绘制地图，以更好地了解洋流和混合。结合海面测量可以与遥感数据一起使用，以建立更准确的初级生产力区域模型和海洋生物的潜在分布，以改进海洋的管理。

这些海洋物联网传感器测量对于卫星测量的校准也至关重要。例如，现场观测提高了卫星衍生的海洋叶绿素颜色传感器的准确性，将现场测量与下方水柱内的过程联系起来。

海洋物联网系统整合了这些信息，并为用户提供了一个现代平台，以支持动态、相关和更高效的海洋管理。这种从基于陆地的管理技术的范式转变已在许多海洋部门提出，但迄今为止缺乏足够的有关海洋环境变化的可访问实时数据。

为了推动建设广泛的海洋感知能力，DARPA开发了三种类型的漂流器，以容纳可以在恶劣的海上环境中生存的无源传感器，每个浮标在安全潜入海底之前将对其周围环境进行长达一年的监测。

浮标由生物安全材料制成，不会对船只构成危险，并符合所有与保护海洋生物有关的联邦法律、法规和行政命令。

海洋物联网计划的数据分析部分开发了基于云的软件和分析技术来处理浮标收集的数据。

该软件可以动态显示浮动位置、健康和任务性能；处理海洋和气象模型的环境数据；自动检测、跟踪和识别附近的船只；并确定海上活动的新指标。部署区域内的地表水流和风的预测建模为初始部署和定期添加提供信息，以确保区域覆盖。