本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
當“資訊高速公路”這個詞被創造出來時，世界上大多數人並沒有意識到這個概念以及由此產生的網際網路高速公路將對人類產生的影響。1994年，麻省理工學院這樣描述這個概念：“資訊高速公路將數百萬可以相互交換資訊的個人聚集在一起。” 快進到今天。你可以簡單地“谷歌”任何東西，並立即收到回覆，以獲得即時知識。 這就是我們的期望——隨時隨地即時訪問世界各地的資料。
實際上，即時訪問資料只適用於我們星球不到四分之一的地區。對於其餘四分之三的海洋，存在巨大的資訊基礎設施差距，幾乎沒有或根本沒有即時資料訪問。
為什麼會這樣？在陸地上，我們到處都有感測器——提供社群天氣預報的氣象感測器，報告路況的交通感測器，等等。你的家中也有感測器，用於更好的家庭管理和安全——直接透過你的智慧手機控制。在製造工廠中，感測器普遍存在，以最佳化供應鏈並提高生產力。在醫療保健、娛樂、軍事、石油和天然氣以及數千個其他行業中，存在更多例子。“數字革命”無疑已經到來，但尚未波及到我們的海洋。
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為什麼這很重要？誰需要在海洋中心即時訪問資訊？答案是我們都需要。世界經濟與海洋緊密相連。全球貿易額的90%以上是透過船舶運輸的，貨物價值超過4萬億美元。漁業淨出口收入超過420億美元，海上能源勘探超過3940億美元。為了幫助解決全球漁業/海產品供應減少、能源短缺和氣候變化等全球問題，我們必須依靠技術進步以及理解海洋的能力，這將需要感測器和全球通訊基礎設施的指數級增長和部署，以幫助監測和管理海洋。 這些經濟力量，加上我們海洋環境的可持續管理，是藍色經濟的關鍵驅動力。這種增長的共同點是需要普遍存在的即時資料，以瞭解我們的海洋中以及進而我們的星球上正在發生的事情
儘管人們越來越意識到我們對海洋的經濟依賴，但世界上大多數人並沒有意識到海洋的重要性或我們對生活基本需求（氧氣、食物、天氣）的依賴。以下是一些強調這種重要性和相互依賴性的統計資料
美國GDP受到美國海上運輸的嚴重影響，美國外貿的95%以上，近300萬個工作崗位（五十分之一）依賴於海上貿易（來源：CIT Maritime Fast Facts in Five，2016年）。
世界商品貿易的五分之四是海運。
所有國際資料（電話、簡訊、金融交易）的99%都透過海底電纜傳輸。
僅在歐洲，藍色經濟的估計增量總價值就為每年5000億美元。
魚類為超過31億人提供了近20%的動物蛋白攝入量。
海上數字革命
今天，我們的期望是即時通訊——對任何問題的即時響應。只需詢問Google Home或亞馬遜Echo。我們享受著陸地、空中和太空的即時資訊訪問；然而，這對我們的海洋來說並非如此。
這就是明顯的差距。我們星球的百分之七十一是海洋。在我們世界的這三分之二中，我們只知道其中存在的百分之五。為什麼？與陸地、空中和太空不同，水面下收集資料的感測器或裝置相對較少，而通訊方式更少。問題是世界缺乏資料收集和通訊基礎設施，以在整個海洋中提供即時通訊。
如果沒有普及資訊和資訊交換的能力，我認為我們將無法解決我們面前一些最具挑戰性的問題。2015年，超過190位世界領導人承諾實現17項可持續發展目標（SDGs），以幫助我們所有人消除極端貧困，消除不平等和不公正現象，並解決氣候變化問題。其中，第14項是保護和可持續利用海洋。這是一項基本要求，如果得不到解決，將產生嚴重後果。想想今天依賴海鮮作為主要蛋白質來源的26億人會受到什麼影響？
數字海洋的願景正在興起。 它可以定義為平臺和感測器的多樣化、網路化陣列，可在整個海洋、上方空氣和廣闊的海洋深處實現連線，從而提供對海洋資訊的即時訪問。這個願景將需要時間以及行業、政府、非政府組織和學術界之間的合作。它需要有人和無人系統協同工作，以收集、交換和傳輸資料。
我們需要從今天開始克服海洋網路化的挑戰。這種網路的好處是無價的。想象一下，如果我們的海洋中佈滿了感測器網格，連線成網路，可以提供有關即將到來的海嘯或水質的即時資訊，以檢測石油洩漏並可能預防重大災難。 想想如果我們使用這些感測器對世界魚類種群進行長期監測，我們將獲得怎樣的情報，以及這如何幫助養活那26億人。我們從這些資料中獲得的見解將改變商業，推動科學發現，並幫助保護我們的海洋。
克服業務和技術障礙。
在數字海洋成為現實之前，我們必須克服一些障礙
缺乏普及的海洋資料收集和通訊基礎設施。從根本上說，我們需要為海洋建立資訊高速公路。一個由有人和無人系統組成的網際網路絡，可以隨時隨地在海洋中收集資料，並以可持續的方式進行。今天，這是不可能的。實現按需、即時的海洋資訊是數字海洋的目標。
整個海洋中稀疏的感測器數量。 具有諷刺意味的是，太空中的感測器比我們海洋中的感測器還要多。為什麼？海洋是一個極其危險且成本高昂的作業場所，尤其是在不可預測的深海中。成本，包括金錢成本和人類生命風險，嚴重限制了海洋觀測和監測。藉助感測器收集有關氣候變化、天氣、地震活動、洋流、魚類遷徙或其他生物或環境狀況的即時資料，我們可以瞭解水面下真實發生的情況。我們將擁有資料來測量，然後更好地管理我們的海洋。這種在整個海洋中輕鬆經濟地部署資料收集感測器的能力對於海洋經濟和海洋保護的未來至關重要。
為長期執行的系統提供可再生能源。對於海洋系統，能源是限制機器人獨立性和自主性的首要約束。由於覆蓋範圍廣闊，且沒有中洋加油站或電力連線，因此對不依賴燃料補給且依靠可再生能源執行的系統的需求對於長期執行至關重要。
海洋作業的極端可靠性。 如前所述，海洋是不可預測且惡劣的。除了極端的波浪、風、洋流、溫度變化和中洋颶風外，海水腐蝕是必須克服的另一個獨特挑戰。 整合系統的每個元件和每個方面都需要極端的可靠性設計和測試。它需要與航天飛行相同的或更高的測試，因為對於兩者來說，維修呼叫都很緩慢且成本高昂。
降低海洋作業的成本和風險。 目前海洋作業的購置、維護和運營成本對於大多數企業來說都是令人望而卻步的。隨著無人系統的出現，與載人海洋作業（即船舶）相關的風險和高成本大大降低。我們需要讓無人系統承擔枯燥、危險和骯髒的工作，以保障人類生命並提高整體運營效率。
海洋是資料豐富的，但如果沒有簡單、可靠且經濟高效的通訊基礎設施，它仍然是未開發的。好訊息是我們並非從頭開始。商業上可用的技術，包括載人和無人技術，今天已經可用並且正在執行，但還需要更多的開發。 建立數字海洋將需要整個合作伙伴生態系統共同努力，朝著一個共同目標邁進——在地球海洋的任何地方或內部實現連線。
現在開始，共同開始
無論是國際貿易、海底通訊、天氣、食物來源還是工作崗位，我們的經濟未來都取決於維持健康的全球海洋。要做到這一點，我們需要可靠地收集和傳輸來自海洋所有部分的資訊。這需要重新致力於推動全球資訊網發展的網路和通訊創新。我們可以從合作建設數字海洋開始。
數字海洋是一項長期事業，今天尚未到位，但在世界各地都有種子。它需要的不僅僅是技術和基礎設施建設。它還需要在國際海事法律法規、互操作性和資料標準以及安全性方面進行周到和協作的工作。好訊息是我們今天擁有專家。 我們的下一步是採納一個共同的願景，明確目標，然後開始行動。
現在是開始行動的時候了。我們的海洋正在衰退，需要我們的關注。沒有健康的海洋，我們就無法實現健康的海洋經濟。這就是為什麼我請您現在開始思考您的組織可以在數字海洋中扮演的角色。為了克服挑戰，我們可以集體做些什麼？ 展望未來，機遇是巨大的，風險也很高。加入我，共同建立數字海洋——下一個全球通訊前沿，它將為2030年的海洋和我們的後代服務。