新型和新興的可持續(xù)漁業(yè)技術(shù)綜述報告

新型和新興的可持續(xù)漁業(yè)技術(shù)綜述美國環(huán)保協(xié)會NicoleSarto咨詢Fathom咨詢HuffMcGonigal欲聯(lián)系本報告作者，請通過/oceans/smart-boats提交信息。 5 7 12 12 16 17 20 21 21 23 24 25 26 28 28 29 32 34 34 35 35 36 38 39 41 42 44 44 46 47 48 49 49 50 53 53 54 55 56 584.海洋技術(shù)籌資環(huán)境 60 61 62 65 66 68 69 72 74 76 78 78 79 82 83 83 84 84 85 86 87 88 90 91縮略詞表我們的海洋正處于一個拐點。20世紀(jì)不加節(jié)制的行為——對大部分可利用競爭的利益方激烈爭奪海岸和海洋空間，以及采掘業(yè)的過度資本化——正在產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響，不僅嚴(yán)重威脅海洋生物和海洋生態(tài)系統(tǒng)，還嚴(yán)重威脅世界糧食安全和營養(yǎng)狀況，依賴海洋生存的社區(qū)的生計以及人類的未來。隨著越來自第一次工業(yè)革命以來，人類經(jīng)歷了快速技術(shù)變革，這是導(dǎo)致世界海洋遭到大規(guī)模破壞的直接原因。這種廣泛變革不僅給人類帶來了前所未見的最大生存威脅——氣候變暖，還顯著提高了人類利用海洋礦產(chǎn)和生物資源的能力；陸地上的新制造工藝將大量廢水廢氣排放至海洋和大氣中；更先進的通信和交通運輸技術(shù)快速推動全球化進程，顛覆了傳統(tǒng)生活方式，更青睞基于消費的生活方式。具有諷刺意味的是，新興技術(shù)不僅是導(dǎo)致我們造成如此大規(guī)模影響的原因，也是減輕和逆轉(zhuǎn)這些影響必不可少的工具。在過去幾十年里，我們實現(xiàn)了令人難以置信的廣泛技術(shù)進步，這些進步正在影響地球上的每一個人。其中最重要的也許是通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大規(guī)模擴張，現(xiàn)已覆蓋地用的蜂窩網(wǎng)絡(luò)速度越來越快，普及率越來越高。目前人類已向太空發(fā)射數(shù)萬顆微型衛(wèi)星，其中一些只有烤奶酪三明治那么大1，這些衛(wèi)星編織的網(wǎng)絡(luò)已覆蓋地球大部分地區(qū)。目前研究人員正在開發(fā)水聲調(diào)制解調(diào)器2等水下通信方法。這些通信基礎(chǔ)設(shè)施正在支持 和推動一場數(shù)字革命。云計算使任何能夠連接互聯(lián)網(wǎng)的人都能夠使用超級計算機，推動新技術(shù)獲取的去中心化，并促進技術(shù)在全球的更廣泛應(yīng)用。新傳感器技術(shù)正在擴大采集的數(shù)據(jù)類型——并降低數(shù)據(jù)采集成本——進而拓寬我們的視野，使我們能夠更深入地了解海洋以及人類活動對海洋造成的影響。采用人工智能技術(shù)的新分析工具正在提高我們利用這些不斷擴展的數(shù)據(jù)集的能力，這在不久之前仍是不可想象的。越來越多的用戶能夠利用更多信息創(chuàng)造更多價值，進而推動集成技術(shù)的開發(fā)，使單一信息源能夠為多方所用。一種強調(diào)免費使用、訪問和共享的數(shù)據(jù)管理范式正在取代信息巨石目前我們正在經(jīng)歷第四次工業(yè)革命，越來越多的集成技術(shù)被用于自動化生產(chǎn)過程，與此同時，第四次環(huán)保主義浪潮如火如荼，環(huán)境責(zé)任日益成為企業(yè)經(jīng)營必不可少的一部分。這種關(guān)聯(lián)關(guān)系是一個重大機會，我們可以利用新技術(shù)在企業(yè)經(jīng)營過程中促進環(huán)境可持續(xù)性，如此一來便可推動全球大部分產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)重組——這種結(jié)構(gòu)重組的核心支柱是數(shù)字技術(shù)的新興潛力。全球大多數(shù)產(chǎn)業(yè)都在迅速向新范式轉(zhuǎn)變，漁業(yè)卻被落在了后面。這一現(xiàn)象背后存在諸多深層原因：漁民往往沒有特許經(jīng)營權(quán)而且組織不善，在政策過程中缺乏話語權(quán)；魚類數(shù)量難以統(tǒng)計；漁民往往是獨立經(jīng)營者，高度分散并且難以追蹤；許多漁業(yè)難以管理，導(dǎo)致漁業(yè)資源消耗量遠遠高于潛力。所有這些因素（以及其他諸多因素）交織耦合，不僅導(dǎo)致難以“標(biāo)準(zhǔn)化”或“合理化”魚類資源管理，也導(dǎo)致整個漁業(yè)管理更加復(fù)雜，不管是從后勤支持還是投資角度來看，漁業(yè)改進舉步維艱。但是，導(dǎo)致漁業(yè)難以獲得投資來推動技術(shù)進步的因素也代表著技術(shù)能夠產(chǎn)生最在過去十年里，盡管進展緩慢，漁業(yè)仍然實現(xiàn)了以技術(shù)為核心的人力、資的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)14（保護和可持續(xù)利用海洋和海洋資源促進可持續(xù)發(fā)展）3和“聯(lián)合2/acoustic-mo3/goal 目標(biāo)是遏制海洋健康不斷下滑的趨勢，構(gòu)建一個共同框架，匯集所有利益相關(guān)者，確保所有國家都能利用海洋科學(xué)，促進海洋可持續(xù)發(fā)展。其他備受關(guān)注的全球倡議包括聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織牽頭的《港口國措施協(xié)定》（PSMA）5，拒絕為從事非法、不 ），此外，世界自然保護聯(lián)盟（IUCN）呼吁到2030年如果沒有新興技術(shù)在其中發(fā)揮核心作用，這些倡議都無法實現(xiàn)。例如，《港口國措施協(xié)定》的成員國之所以能夠確定對哪些船舶采取制裁措施，是因為它們采用了基于技術(shù)的船舶跟蹤和海產(chǎn)品追溯系統(tǒng)。而為了劃定“30×30”倡議的保護區(qū)，以便最大限度地保護生態(tài)系統(tǒng)，同時最小化與其他海洋資源使用者的沖突，我們必須了解并測繪海洋棲息地和人類活動的空間分布。聯(lián)合國“海洋十年”規(guī)劃的發(fā)布表明我們目前已經(jīng)掌握大幅增進對海洋生態(tài)系統(tǒng)以及人類行動如何影響海洋的認(rèn)識所需的技術(shù)。這類合作協(xié)議推動各國做出響應(yīng)，在推動技術(shù)創(chuàng)新方面發(fā)揮著重要作用。例如，國際海事 而國際海事組織的《漁船安全開普敦協(xié)定》8則可通過制定可實現(xiàn)的船舶建造和設(shè)計性政府法規(guī)可能是重要的創(chuàng)新驅(qū)動力，尤其是在監(jiān)管機構(gòu)重點關(guān)注制定體現(xiàn)當(dāng)前技術(shù)進展，同時激勵進一步創(chuàng)新和效率提升的法規(guī)的情況下。政府也在為技術(shù)發(fā)展提供資金方面發(fā)揮著重要作用，并且是一個重要的融資渠道，例如獲取世界銀行投資?？傮w而言，漁業(yè)和海洋技術(shù)的籌資環(huán)境正在持續(xù)改善，越來越多的影響力基金和私營部門開始為技術(shù)發(fā)展和漁業(yè)改進提供追求收益的投資，對慈善機構(gòu)、非政府組織（NGO）、政府和多邊資金等傳統(tǒng)資金來源進行補充。漁業(yè)技術(shù)發(fā)展和海洋可持續(xù)利用的產(chǎn)品和服務(wù)的成熟市場規(guī)模相對較小，因此相關(guān)融資一直具4/ocean-dec5/port-state-mea6/resources/issues-briefs/marine-protected-areas-and-climate-7/en/MediaCentre/PressBriefings/Pages/06GHGinitialstr8/en/MediaCentre/PressBriefings/Pages/25-Torremolinos-Confer有挑戰(zhàn)性。例如，具有明顯商業(yè)價值的水產(chǎn)養(yǎng)殖創(chuàng)新的資金非常充足，但漁業(yè)監(jiān)測和海洋科學(xué)的資金卻相對較少。目前，這種現(xiàn)象正在發(fā)生變化。越來越多的組織開始采用“藍色經(jīng)濟”方法來投資海洋領(lǐng)域，以促進以可持續(xù)發(fā)展為重點的投資，這些投資通將實現(xiàn)持續(xù)顯著增長，雖然我們目前對于藍色經(jīng)濟將通過何種機制創(chuàng)造貨幣價值知之我們尚不清楚未來將如何在海洋領(lǐng)域創(chuàng)造價值，但這一領(lǐng)域的巨大潛力毋然而，實現(xiàn)強勁、以可持續(xù)發(fā)展為重點的海洋經(jīng)濟的路徑仍然存在一個缺口，這是一個循環(huán)論證概念導(dǎo)致的結(jié)果，即，推動技術(shù)創(chuàng)新需要一個強大的海洋技術(shù)市場，然而，為了刺激市場發(fā)展，我們迫切在市場尚未完善時獲取技術(shù)解決方案投資。這就是技術(shù)加速器、私人投資者和專用慈善基金出資人的用武之地，它們提供資金并且往往會提供技術(shù)支持來填補這一缺口。但是，刺激市場發(fā)展不僅僅是通過提供資金提升技術(shù)創(chuàng)新能力的問題，還需刺激對這些創(chuàng)新技術(shù)采集的信息的需求，這些需求將來自不斷壯大的用戶群體。一個相對明確的信息需求來源是：主要海產(chǎn)品買家越來越強調(diào)負(fù)責(zé)任的海產(chǎn)品采購，確保海產(chǎn)品的環(huán)保性和安全性，避免心懷不軌的供應(yīng)鏈參與者大發(fā)橫財，并確保將利益公平分配至供應(yīng)鏈上的各個節(jié)點。消費者也愿意為這些特點收集可追溯性數(shù)據(jù)提供直接價值。在傳統(tǒng)上，獲取這些信息需要利用可互操作的可追溯體系，而在之前只有一些規(guī)模最大的公司才具備使用這一功能的能力。隨著智能手機和云應(yīng)用的普及，現(xiàn)在越來越多的供應(yīng)鏈參與者（包括小規(guī)模漁民）都能使用這些日益增長的信息需求，不僅需要證明從技術(shù)素養(yǎng)已經(jīng)較高的地理區(qū)域收集的信息的價值（直接貨幣價值和間接保育價值），還需提升技術(shù)素養(yǎng)不高的地理區(qū)域的潛在信息用戶能力的價值。新技術(shù)在這一方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，執(zhí)行重要任務(wù)需要的人力資本正在逐漸被技術(shù)取代。最新技術(shù)進展提升了現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集技術(shù)的成本效益，豐富了漁業(yè)管理者進行管理決策需要使用的工具。我們將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識，以及應(yīng)用這些知識來實現(xiàn)成功漁業(yè)和海洋管理的能力也得到提高。此外，在技術(shù)、機器學(xué)習(xí)和人工智能支持下實現(xiàn)的更迅速、更密集的數(shù)據(jù)采集工作極大增強了適應(yīng)型漁業(yè)和海洋管理的潛力，以應(yīng)對氣我們收集的漁業(yè)和海洋數(shù)據(jù)量正在呈指數(shù)級增長，這是因為數(shù)據(jù)供應(yīng)（通過傳感器和搭載平臺的技術(shù)提升和成本降低）和數(shù)據(jù)需求都在泛變革相呼應(yīng)的是目前我們正在構(gòu)建一個新型海洋數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)：更廣泛地共享數(shù)據(jù)，洋數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)將引領(lǐng)我們邁向漁業(yè)和海洋活動“徹底透明化”時代，并且隨著促進更廣泛、更便捷海洋數(shù)據(jù)共享的工具和過程持續(xù)改進，數(shù)據(jù)用戶數(shù)量將持續(xù)增加，這就要求我們進一步提高數(shù)據(jù)可互操作性和加強數(shù)據(jù)集成。為了確保對海洋資源的可持續(xù)利用，我們需要了解并衡量我們的行動對海洋產(chǎn)生的影響。新型數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中整合的新興技術(shù)將增進我們對海洋過程以及它們?nèi)绾雾憫?yīng)人類活動的影響的動態(tài)了解，并哪些廣泛技術(shù)進步將對全球漁業(yè)和海洋資源管理產(chǎn)生重大影響？誰是推動漁業(yè)和海洋管理邁向新數(shù)字范式的主要參與者？哪些挑戰(zhàn)已得到有效解決？哪些尚未得到有效解決？為了回答這些問題（以及其他更多問題），本文件全面系統(tǒng)的分析了漁業(yè)技術(shù)的“現(xiàn)狀和進展”以及與使用新技術(shù)和新興技術(shù)協(xié)助解決全球、區(qū)域和各國常見漁業(yè)挑戰(zhàn)相關(guān)的當(dāng)前活動，包括參與這些活動的個人、組織、國家和技術(shù)服務(wù)提供商?；顒臃秶ㄔ诎惭b水上攝像機或其他傳感器等技術(shù)裝置來采集數(shù)據(jù)，以及利用衛(wèi)星監(jiān)控非法捕撈行為的區(qū)域性活動，簡化和現(xiàn)代化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的全球性活動。這些活動著重強調(diào)解決特定情況下面臨的挑戰(zhàn)。盡管具體挑戰(zhàn)因漁業(yè)而異，我們確定了許多漁業(yè)共同面臨的一組挑戰(zhàn)，這也是本報告的重點內(nèi)容。這些挑戰(zhàn)包括：漁獲量和捕撈努力量核算、合規(guī)監(jiān)測、種群豐度和生產(chǎn)力估算、海洋生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測、提升供應(yīng)鏈透明發(fā)展可能產(chǎn)生的當(dāng)前和未來影響。第3節(jié)深入討論上述與漁業(yè)相關(guān)的主要挑戰(zhàn)，并討論旨在解決這些挑戰(zhàn)的具體實踐倡議。第4節(jié)總結(jié)這些倡議的籌資和融資環(huán)境，并討數(shù)字革命的變革潛力正在呈指數(shù)級增長，這得益于用于采集信息的傳感器及其搭載平臺的功能改進和成本迅速下降，以及用于收集、分析、傳輸、存儲和訪問數(shù)據(jù)的技術(shù)的迅速改進。雖然幾乎所有研究和應(yīng)用領(lǐng)域都在實現(xiàn)快速改進，對于改進漁業(yè)和海洋可持續(xù)管理至關(guān)重要的技術(shù)進步主要發(fā)生在以下幾個領(lǐng)域：開發(fā)將廣泛物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為可測量數(shù)字信息的傳感器，擴大用于監(jiān)測海洋的衛(wèi)星星座群規(guī)模，無需人工控制便可探索海洋環(huán)境的全自動數(shù)據(jù)采集平臺，以及改進捕撈技術(shù)，提高漁業(yè)作業(yè)效率，同時最大限度地降低環(huán)境危害。但是，最重要的卻是能夠推動所有行業(yè)（不僅是海洋產(chǎn)業(yè)）的技術(shù)進步——智能手機的大規(guī)模普及；無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)速度和覆蓋面的顯著提高，使物聯(lián)網(wǎng)（萬物互聯(lián)）成為可能；從獨立計算機服務(wù)器到云計算（使任何能夠連接至互聯(lián)網(wǎng)的人都能夠使用超級計算機）的持續(xù)轉(zhuǎn)變；以及機器學(xué)習(xí)和人工智能領(lǐng)域的發(fā)展，使我們能夠解讀數(shù)字革命產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)創(chuàng)造價值。本節(jié)概述一些最傳感器可測量光和聲音等物理或化學(xué)變量，并將測量結(jié)果轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息或數(shù)據(jù)。傳感器是海洋監(jiān)測和科學(xué)探索的基礎(chǔ)：部署更多、更先進的傳感器可采集更多、更優(yōu)低傳感器運行需要的電力（通常是通過縮小傳感器尺寸實現(xiàn)的）意味著傳感器使用相同的電池可以持續(xù)運行更長時間，或者減少需要通過太陽能電池板或其他方法生產(chǎn)的電量。降低功耗也會推動傳感器小型化，使其能夠搭載在新的、更小的平臺上，這些平臺本身的運營能耗也比較低。一些傳感器的尺寸非常小，可嵌入用于傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中，例如光纖電纜（Zhan，2020年而且這些傳感器的能耗非常低，甚至可以搭光敏傳感器智能手機攝像頭市場的進步推動了漁業(yè)和海洋監(jiān)測攝像機的發(fā)展。與前幾年相比，現(xiàn)在的攝像機更小、更輕、分辨率更高、以更高幀速捕獲圖像、變焦能力更強、弱光條件下的性能更高、而且成本顯著下降。為交通運輸業(yè)設(shè)計的現(xiàn)成攝像機系統(tǒng)具有較平面上方（或下方）全景，并且軟件在捕捉圖像后可執(zhí)行聚焦和縮放功能。這些新系統(tǒng)可以在一定條件下減少需要的攝像機數(shù)量，讓觀察者通過虛擬現(xiàn)實體驗探索船舶活動。高光譜攝像機不僅能夠捕捉可見光譜，還可以持續(xù)捕捉整個電磁波譜上的輸入。高光譜攝像機目前已用于食品和制造業(yè)（例如，檢測新鮮食品中的腐爛食品）9https://www.snapit聲學(xué)傳感器），像機適合水面以上作業(yè)，而聲學(xué)傳感器則在探索海洋深處方面具有更大前景。目前已開發(fā)越來越多的聲學(xué)工具用于各種新用途，同時現(xiàn)有工具也在不斷改進（Baumgartner景的聲頻信號陷波器，測繪平臺下方海洋情形的回聲測深儀，幫助漁民定位魚群的側(cè)掃聲吶，以及測量水流速度和方向的聲學(xué)多普勒流速剖面儀。聲學(xué)工具在海洋領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，包括估算魚類種群豐度，評估魚類和哺乳動物物種的行為和分布情況，利用聲學(xué)技術(shù)標(biāo)記和跟蹤瀕危物種，以及使用遠程低頻聲學(xué)測溫法通過測量極地浮冰厚度生化傳感器在海洋領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力的生化傳感器種類越來越多，這主要得益于醫(yī)療和制藥行業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)讓。光譜流式細胞術(shù)10等光譜技術(shù)（例如Cabernard等，2018年；關(guān)儀表取得的進步對于識別水樣中的微塑料或有害藻類等物體至關(guān)重要。這些技術(shù)的進步正在轉(zhuǎn)換為更快、更便捷的分析工具，讓更多用戶能夠監(jiān)測污染和水質(zhì)。生化傳并協(xié)助科學(xué)家研究海洋生物對氣候壓力（例如，海洋持續(xù)酸化）的反應(yīng)（Stillman和于葉綠素、鹽度、水深、洋流、濁度、氧飽和度和其他海洋學(xué)變量的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，海洋傳感器的成本足夠低，尺寸足夠小，可在小規(guī)模漁船上搭載公民科學(xué)家手動的儀表10/ca/en/home/life-science/cell-analysis/flow-cytometry/flow-cytomcenter/flow-cytometry-resource-library/flow-cytometry-methods/spectral-flow-cytometry-fundamental雷達真實孔徑機載側(cè)視雷達（SLAR）在數(shù)十年前便已用于觀測海冰漂移和檢測石油泄合成孔徑雷達發(fā)射雷達脈沖，并檢測從目標(biāo)物體（例如，海面）反射回來的信號，以創(chuàng)建可供分析的二維圖像。目前，合成孔徑雷達圖像的分辨率已經(jīng)非常高，我們可以通過分析激光探測尾流產(chǎn)生的微波檢測海面或接近洋面的魚群（Klemas，2013年）。合成孔徑雷達與可見光攝像機一樣不受云層或惡劣天氣的影響，因此是全天候漁業(yè)監(jiān)激光雷達(LiDAR)雷達利用目標(biāo)物體反射的無線電波，激光雷達（LiDAR）的原理與之類似，但利用的是激光。目前，激光雷達是研究人員用于海地測繪的主要地理空間數(shù)據(jù)來源。輻射測量激光雷達系統(tǒng)操作簡單、成本低、尺寸小、能耗低，因此可以搭載在小型飛行器和無人機上（Santos，2000年）。激光雷達是船載聲波導(dǎo)航和測距（SoNAR）系統(tǒng)尤其是激光雷達尺寸非常小，可搭載在無人水面艇或自主水下航行器（AUV）等機器隨著傳感器的尺寸、成本和能耗降低，它們愈發(fā)適合搭載在各種平臺上以實現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用，尤其是對這些因素非常敏感的衛(wèi)星。衛(wèi)星技術(shù)推動了一場遙感革命，從主要為大國政府機構(gòu)推動的實驗性任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹С指鼜V泛用戶和需求的小型靈活項目空探索技術(shù)公司（SpaceX）和亞馬遜等大型公司發(fā)射的衛(wèi)星星座群，這些衛(wèi)星將用于衛(wèi)星容量的增加擴大了迅速改進的傳感器的覆蓋范圍和間隔，這類傳感器包括合成孔徑雷達、晝夜光帶（DNB）等光敏傳感器13和可見光紅外成像輻射儀套件（VIIRS） 可以在夜間和惡劣天氣下追蹤小型非法捕撈漁船。以前只有大型政府機構(gòu)才能夠使用裝備合成孔徑雷達的小型衛(wèi)星，而現(xiàn)在這類衛(wèi)星的應(yīng)用越來越普遍，對海洋監(jiān)測具有重要意義?？ㄅ謇展荆–apellaSpace）15和IceEye16這兩家公司都發(fā)射小型合成 射36顆衛(wèi)星，這意味著卡佩拉的客戶可以“按需”訂撈漁船、識別人口販賣活動和其他侵權(quán)行為18。12https://euroconsult-ec.c13/worldview/worldview-image-archive/the-day-night-band-enhanced-nea14/Products/NA16/sate17/2019/08/no-place-to-hide-for-illegal-fishing-fleets-as-surveillanprepare-for-lift-off/18/news/science-enviro2.3數(shù)據(jù)采集平臺與衛(wèi)星技術(shù)進步相呼應(yīng)的是，小型化、降低能耗、以及最重要的能源采集領(lǐng)域的進展大幅促進了半自主無人機和浮標(biāo)等海洋數(shù)據(jù)采集平臺的改進。除了降低能耗之外，捕獲太陽能和波浪能（甚至包括利用海底碎屑的自然氧化過程獲取等量的微生物燃料臺的設(shè)計和能力革命。隨著數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)得到改進（包括聲頻調(diào)制解調(diào)器的更廣泛應(yīng)的提高意味著具有分布式智能的平臺“集群”在很大程度上將成為海底觀測和監(jiān)測系統(tǒng)的主導(dǎo)范式。而且越來越多的數(shù)據(jù)采集平臺不再需要人工控制。通常而言，程序員會設(shè)定半自主無人機的任務(wù)程序，使其遵循特定軌道或?qū)ふ姨囟▽ο?，并收集各類的信息，之后它便可以自主?zhí)行這些任務(wù)。無人機可搭載多個傳感器、處理器和數(shù)據(jù)發(fā)送），空中無人機幫助漁民定位魚群的飛行器或氣球等空中平臺已有數(shù)十年的歷史（Santos，2000年），但是，這些工具整體的部署和使用方式正在顯著變化?？罩袩o人機的成本持續(xù)下降，續(xù)航時間增加，海上發(fā)射和回收更加便利等諸多因素迅速擴大了無人飛行器可搭載的緊湊型傳感器的范圍顯著擴大，現(xiàn)在可搭載微光數(shù)碼攝像機、熱紅外輻射計、在漁業(yè)監(jiān)測、控制和監(jiān)視（MCS）方面的應(yīng)用潛力引起了政策制定者、環(huán)保主義者和水下無人機水下無人機正在影響諸多海洋產(chǎn)業(yè)，包括擴大科研范圍。水下無人機在探索海床，檢查海底平臺或管道方面發(fā)揮著重要作用，也為制藥行業(yè)提供了新機會，使研究人員能夠研究和采集可能對人類具有巨大價值的新標(biāo)本（世界經(jīng)濟論壇，2017年）。雖然許多無人機都是搭載在水面艇艦上，自主水下航行器（AUV）可以在無需人類操作員持續(xù)控制的情況下運行，可根據(jù)預(yù)編程序執(zhí)行設(shè)定的水下任務(wù)，或者利用人工智能（AI）技術(shù)來自主決定路線和活動。大多數(shù)自主水下航行器的運行深度可達200米，人機搭配其他無人機來監(jiān)測珊瑚礁健康狀況（Pieterkosky等，2017年）。雖然HabCam19和Slocum滑翔機等自主水下航行器的價格非常昂貴水面無人機水面無人機（亦稱無人水面艇；USV）在海洋與大氣的交界面上運行，因此既能研究無人機下方的海洋環(huán)境（例如，海底和水體），又能探測上方大氣環(huán)境。水面無人機在水面運行，因此其數(shù)據(jù)傳輸速度和成本效率比水下無人機更快、更高，還可以一方面采用太陽能電池板為儀器供應(yīng)電力，另一方面利用波浪動能作為推進力。波浪20/products/tr21https://www.liquid-robotics.滑翔機等水面無人機可以搭載一系列傳感器和其他數(shù)據(jù)采集儀器，并且可以主動采集和傳輸（通過衛(wèi)星、蜂窩網(wǎng)絡(luò)或?qū)拵В崟r數(shù)據(jù)，理想條件下的續(xù)航時間長達一年。無人水面艇在降低海洋數(shù)據(jù)采集成本和擴展聲學(xué)漁業(yè)資源調(diào)查的空間和時間覆蓋面方面具有巨大潛力（Greene等，2014年）。其他水面無人機包括Datamaran22和阿克海洋生物公司（AkerBioMarine）24使用Sailbuoy25來幫助漁船捕撈磷蝦浮標(biāo)使用浮標(biāo)收集和傳輸海洋數(shù)據(jù)已有數(shù)十年歷史。浮標(biāo)的設(shè)計和部署方式在近期發(fā)生的變化對海洋管理具有巨大影響?，F(xiàn)在的“智能”浮標(biāo)上裝備了先進的計算機、攝像機、海洋傳感器、數(shù)據(jù)記錄儀和衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)，并且可以在接到通知后立即執(zhí)行新的數(shù)據(jù)任務(wù)。目前，浮標(biāo)可以使用太陽能電池板實現(xiàn)自供電，并且可以長時間漂浮在海的Spotter27浮標(biāo)利用太陽能供能，可將實時波浪、風(fēng)力和溫度數(shù)據(jù)門戶，從而使用戶能夠輕松訪問全球Spotter浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的信息，同時也可簡化數(shù)據(jù)分析和可視化。浮標(biāo)還裝備了回聲探測儀，可以幫助漁民確定人工集魚22http://www.automarinesys23https://www.saildrone24https://www.akerbiomarine25http://www.sailbuo26/articles/small-drone-set-to-deliver-big-data-on-antarctic-kri27/products/spo計劃29將部署數(shù)千個漂流浮標(biāo)，以收集海洋和其他傳感器信息——包括船舶、航空器甚海洋動物一個比較小但是非常有潛力的重要的創(chuàng)新領(lǐng)域——它是在海洋動物身上裝備小型導(dǎo)電率-溫度-深度衛(wèi)星中繼記錄儀（CTD-SRL）來自動采集數(shù)據(jù)，并利用衛(wèi)星將數(shù)據(jù)漁船及漁具漁民的追捕和捕撈技術(shù)已實現(xiàn)大幅改進，現(xiàn)代漁船的駕駛室已經(jīng)與泰坦尼克號截然不同，更像是宇宙飛船的駕駛室。越來越多的船舶已裝備先進的聲吶設(shè)備，可以協(xié)助繪制高分辨率的海底地圖，并且裝備了海洋傳感器，可擴展現(xiàn)有的海洋觀測數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。一些倡議側(cè)重于在漁船及其漁具上安裝傳感器，以協(xié)助采集海洋數(shù)據(jù)。例如，在美國東北部推行的eMOLT31計劃為龍蝦捕撈陷阱裝備海洋傳感器，并將收集到的數(shù)據(jù)與漁民和科學(xué)家共享，幫助漁民了解海底條析、存儲和傳輸設(shè)備。例如，研究人員在智能手機上集成了用于檢測海洋毒素的生化最重要的特征是可以進行雙向數(shù)據(jù)傳輸，這將為管理者實時控制漁業(yè)活動（尤其是小28https://satlink.es29https://oceanofthings.darpa.30/future/article/20200708-the-albatrosses-who-catch-pirates-on-the-high-31https://www./feature-story/low-cost-technology-helps-connect-fishermen-and-studen數(shù)字革命正在引起大規(guī)模社會變革。得益于智能手機、互聯(lián)網(wǎng)和云端數(shù)據(jù)迅速存取等技術(shù)，現(xiàn)在普通民眾也可采集和分析各種類型的數(shù)據(jù)。公民科學(xué)家是一個令人難以置信的強大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和貢獻來源，吸引了越來越多人的關(guān)注，并且研究人員正在開發(fā)相關(guān)工具來探索這一潛力。例如，開發(fā)人員目前正在設(shè)計智能手機應(yīng)用程序，允許公眾通過提交可用于更新物種分布地圖的照片或其他數(shù)據(jù)來參與科學(xué)活動（Silverman， 第五代移動通信技術(shù)（5G）正在全速發(fā)展。4G技術(shù)已所未見的大規(guī)模社會變革，深刻影響全球的每一個行業(yè)35。這就是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的未來，即設(shè)備之間自動傳輸數(shù)據(jù)，自動和動態(tài)執(zhí)行功能，無需人工干預(yù)。如上文所述，美國國防高級研究計劃局（DARPA）目前正在開發(fā)的海上物聯(lián)網(wǎng)（OoT）36計劃預(yù)示32https://www.herpmapp33https://datamerma34/articles/new-tech-lets-marine-scientists-track-real-time-health-of-coral-35/agenda/2018/01/the-world-is-about-to-become-even-more-interconnected-hehow/36/program/ocean-of-thi著海洋資源使用者的未來。然而，為了實現(xiàn)這一未來，我們需要增加數(shù)十億個新連接，技術(shù)實現(xiàn)的中程連接，以及衛(wèi)星通信等遠程通信技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)還將推動數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計變化，目前正在向小型衛(wèi)星演進，這些衛(wèi)星的成本更低、發(fā)射過程簡單，可千個新平臺以方便數(shù)據(jù)連接，而且其中大部分衛(wèi)星容量將應(yīng)用于海洋領(lǐng)域。據(jù)預(yù)計，），這類通信技術(shù)的增長也具有加強海洋領(lǐng)域連通性的巨大潛力，尤其是對于小規(guī)模漁民為了填補通信缺口，目前已在利用互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)為偏遠地區(qū)提供互聯(lián)網(wǎng)連接方面取得了諸多進展。互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)利用額外的接收器和中繼發(fā)射器將源信號傳播至更廣泛地區(qū)。在陸地上，Vanu40等公司積極創(chuàng)新，力求為世界各地的農(nóng)村社區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)連接，并著重強調(diào)低能耗和靈活連接。在海洋上，由船舶和基站組成并且使用商用設(shè)備的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)41原型已經(jīng)過測試42，聲學(xué)解調(diào)器在連接浮標(biāo)群或其他平臺群方面擁有巨大潛力，也許可以構(gòu)成協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)組，目前已有一些系統(tǒng)正在接受測試（Leape等，重要的是，改進移動通信可能對發(fā)展中國家產(chǎn)生（有利）差別性影響，因為，與37/5g-high-speed-internet-cellular-network-issues-switch-2038/interactive/2019/03/10/technology/internet-cables-ocean39/technology/boeing-back-race-build-space-based-int40/solutions41/publication/283864896_Wi-Fi_network_for_over-the-sea_communi42/product/redport-halo-long-range-wifi-extender-syst發(fā)達國家相比，發(fā)展中國家似乎能夠從這些技術(shù)進步中受益更多43。無論們帶向何處，數(shù)據(jù)連通性進步都是數(shù)字革命的基石之一，所有其他領(lǐng)域都必須與其步人工智能發(fā)展不僅將深刻影響我們分析海洋數(shù)據(jù)的方式，還將深刻影響我們采集數(shù)據(jù)的方式。機器學(xué)習(xí)技術(shù)持續(xù)改進，應(yīng)用場景不斷擴大。傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)算法的核心基本架構(gòu)仍然非常簡單，訓(xùn)練過程需要專業(yè)人員提供大量專業(yè)知識，并進行頻繁干預(yù)來糾正錯誤44，但是新應(yīng)用和專門架構(gòu)的數(shù)量正在呈指數(shù)級增長。深度學(xué)習(xí)（DL）是一種新算法，利用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)來學(xué)習(xí)手頭的任務(wù)。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)將任務(wù)分解為一個概念層次結(jié)構(gòu)，從簡單概念開始，逐漸增加概念的復(fù)雜性。目前，計算機視覺由深度學(xué)習(xí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）支持，在許多情況下，能夠比人類更準(zhǔn)確地識別模式或?qū)ο?，域，人工智能主要在兩個領(lǐng)域備受關(guān)注：其一是分析圖像（通常是攝像機圖像，但也包括聲譜圖）以檢測和識別物體或模式，其二是大數(shù)據(jù)分析工具，通過檢查大量雜亂機器視覺可利用視頻數(shù)據(jù)有效生成批量管理和執(zhí)法數(shù)據(jù)，因此在基于攝像機的電子漁業(yè)監(jiān)測領(lǐng)域具有重要應(yīng)用潛力。漁船電子監(jiān)控系統(tǒng)未來必然能夠自動生成可直接用于管理的關(guān)于漁獲量和捕撈努力量的數(shù)據(jù)（不僅僅是視頻數(shù)據(jù)），并將這些數(shù)據(jù)近乎實時地傳輸給管理者，這只是時間問題。機器視覺在海洋領(lǐng)域還有其他更廣泛的用途，包括“無傷亡”漁業(yè)資源評估（使用海底魚類種群視頻進行評估，而不是將魚類種），人工智能和機器學(xué)習(xí)使我們能夠分析復(fù)雜的系統(tǒng)和大型、多元數(shù)據(jù)集，尤其是在相關(guān)理論尚不完善的情況下。人工智能技術(shù)在海洋領(lǐng)域的近期應(yīng)用示例包括改進天氣警，確定人類活動對復(fù)雜海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，處理“暗數(shù)據(jù)”（包括互聯(lián)網(wǎng)中的表格、43/agenda/2018/01/the-world-is-about-to-become-even-more-interconnected-here-how/44/agenda/2018/01/the-world-is-about-to-become-even-more-interconnected-here-how/45/sites/cognitiveworld/2019/06/26/the-present-and-future-of-compute46/2020/01/25/birds-oceans-wildfires-oh-my-how-machine-learning-is-changing-clim數(shù)據(jù)和文本以滲透販賣野生動物的有組織犯罪團伙（世界經(jīng)濟論壇，2017年）。目前機器學(xué)習(xí)已被用于縮短一些漁業(yè)搜索目標(biāo)魚種的時間，可節(jié)省燃料、時間和資金。雖然海洋領(lǐng)域的許多公司都在使用先進分析方法（收集、處理和解釋大數(shù)據(jù)的先進方法），這些方法在漁業(yè)中的應(yīng)用通常僅限于小規(guī)模試點項目。但是，據(jù)一些分析師估人工智能是邊緣計算的重要推動因素。在邊緣計算架構(gòu)中，物理機器中的軟件能夠在原位或者在“邊緣”收集、處理和分析數(shù)據(jù)47。邊緣計算是構(gòu)建分相互關(guān)聯(lián)的布式智能機器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。如果將這些網(wǎng)絡(luò)連接至其他網(wǎng)絡(luò)（例如，互聯(lián)網(wǎng)），它們將發(fā)揮巨大潛力。在探索這些巨大潛力時，必須注意：了解深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)如何識別關(guān)系是一個幾乎不可能完成的任務(wù)，如果沒有一個理論模型來指導(dǎo)分析師，這些模型可能將進一步傳播現(xiàn)有的偏見、不平等和歧視，因為這些模型的結(jié)果全然取決于輸入的數(shù)據(jù)2.8數(shù)據(jù)系統(tǒng)和云呈指數(shù)級增長。導(dǎo)致數(shù)據(jù)量加速膨脹的主要原因是一場不斷自我強化的大數(shù)據(jù)革命，即為了以可管理的方式處理、分析和可視化大量數(shù)據(jù)需要的技術(shù)反過來推動數(shù)據(jù)種類府機構(gòu)、公司和科研人員采集，并由這些實體存儲，形成了一個“巨石”過程，這就導(dǎo)科研人員）輕松訪問所有類型的數(shù)據(jù)集。新型數(shù)據(jù)系統(tǒng)的一個特點是“數(shù)據(jù)湖”，本質(zhì)上是構(gòu)建一個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，供用戶“轉(zhuǎn)儲”大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不一定符合公認(rèn)的數(shù)據(jù)“組例如，美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）和美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）近期開始使用數(shù)據(jù)湖技術(shù)，目的是擴大用戶基礎(chǔ)，通過新方式利用信息創(chuàng)造價值。聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）的全球海洋觀測系統(tǒng)49和第四次海洋工業(yè)革命中心的海洋數(shù)據(jù)平臺5047/2018/11/trends-computer-vision-technology-applications.ht48/default.asp?contentID49/new/en/natural-sciences/ioc-oceans/sections-and-programmes/ocean-observationservices/global-ocean-observin50https://www.oceandata云計算也許是最具變革性的數(shù)據(jù)管理工具，使用戶可以按需通過網(wǎng)絡(luò)訪問共享計數(shù)據(jù)連通性的提升，云計算使所有可以連接至互聯(lián)網(wǎng)的用戶都能使用超級計算機的強大功能。云服務(wù)器非常耗電；大多數(shù)服務(wù)器農(nóng)場都位于電價較為便宜的地區(qū)。目前研器沉入蘇格蘭海岸附近的海底，以測試這些系統(tǒng)在水下是否能夠正常運行。這個試驗項目的成功為進一步利用海洋的自然冷卻功能和潛在可再生能源發(fā)電能力打開了在傳統(tǒng)上，在設(shè)計魚類和海產(chǎn)品捕撈工具時，效率是首要考慮因素——確保盡可能捕撈更多目標(biāo)魚種。然而，更嚴(yán)格的兼捕和尺寸限制法規(guī)也在日益激勵“健康”捕撈。此外，人們擔(dān)心特定類型的漁具造成生境破壞，鯨魚被漁具纏繞的情況以及“幽靈”捕撈現(xiàn)象（廢棄漁具在失去控制后的很長時間力仍然繼續(xù)誘捕海洋生物），這也推動了在過去，拖網(wǎng)捕撈漁具被視為一種捕撈海洋生物質(zhì)的無差別捕撈工具，尤其是底層拖網(wǎng)會嚴(yán)重破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)。近期，多個旨在提高漁具選擇性的具有前景的研究是用拖網(wǎng)對海底進行掃蕩。不同魚類種群會對不同波長的激光做出反應(yīng)，這可能提高組成的“活”網(wǎng)囊，確保將漁獲物拉上漁船時，漁獲物仍然浸沒在水中，仍然具有活力，從而提高丟棄漁獲物的存活率和產(chǎn)品質(zhì)量。世界自然基金會（WWF）舉辦的國際智能可對圍網(wǎng)捕撈漁獲物質(zhì)量和體長組成進行采樣，確保提高潛在兼捕漁獲物的存活率56。延繩釣漁業(yè)采用的顆粒狀誘餌插入裝置可以在吸引目標(biāo)魚種的同時驅(qū)趕鯊魚，而在拖網(wǎng)上為特定魚種設(shè)計的逃生板也具有發(fā)展前景。與傳統(tǒng)漁具相比，利用新數(shù)字技術(shù)來51https://natick.research.micr52/news/articles/2016-02-02/microsoft-built-a-cloud-server-in-the-pacific-oce53https://archimer.ifremer.fr/doc/00585/69713/67603.pdf54/datadriveninvestor/could-lasers-and-robots-save-the-oceans-f752d43ce56/press-releases/lasers-escape-windows-and-air-cannons-amonginnovativein-competition-to-reduce-fisheries-byca生物技術(shù)的進步可減少人類活動對環(huán)境產(chǎn)生的影響。例如，到本世紀(jì)末，大多數(shù)水產(chǎn)飼料將不再使用餌料魚，飼料公司將使用甲烷氧化菌57、昆蟲58、海藻59和其他原料來生產(chǎn)高蛋白飼料（世界經(jīng)濟論壇，2017年）。與天然物種相比，轉(zhuǎn)基因魚的生存能力更強，可以適應(yīng)更惡劣的環(huán)境，并且可以更高效地將飼料轉(zhuǎn)化為肌肉，從而減少生產(chǎn)產(chǎn)品需要的飼料量。這些影響可能提高我們利用除了改進魚類在海洋中的生長方式之外，我們對食物生產(chǎn)的看法也在發(fā)生了整體性變化。運用細胞農(nóng)業(yè)技術(shù)生產(chǎn)的養(yǎng)殖魚肉正在經(jīng)歷快速轉(zhuǎn)型，這可能會對當(dāng)前以動物為基礎(chǔ)的食物系統(tǒng)造成顛覆性影響。養(yǎng)殖魚肉是利用組織工程學(xué)技術(shù)生產(chǎn)可食用的確定了體外肌肉蛋白生產(chǎn)系統(tǒng)的可行性，目的是為前往火星的太空旅行者提供營養(yǎng)，胎牛血清（FBS）作為肌肉生長所需營養(yǎng)溶液的組成成分來培育鯽魚（常見金魚）魚實驗室培育牛肉的可行性60。這標(biāo)志著使用細胞農(nóng)業(yè)技術(shù)培育肉制品技術(shù)發(fā)展浪61生產(chǎn)了人造牛排片，盡管它現(xiàn)在已專注于生產(chǎn)實驗室58/partnership-brings-sustainable-insect-based-protein-to-aquaculture-f59https://www.globa60/lifeandstyle/2017/sep/20/lab-grown-meat-fish-feed-the-world-frank61http://www.modernmead年推出了實驗室培育炸雞和法式香橙脆皮鴨胸。直育海產(chǎn)品的公司。在那之后，包括FinlessFood公司相繼成立。在不遠的將來，消費者將能夠在野生、養(yǎng)殖和實驗室培育魚肉之間進62http://www.memphism63https://finlessfoo64https://www.bluena65http://seafutureb對各個經(jīng)濟領(lǐng)域面對的廣泛全球海洋挑戰(zhàn)。本節(jié)將概述這些活動，并著重強調(diào)與海洋漁業(yè)管理直接或間接的相關(guān)挑戰(zhàn)。這些活動包括在水上安裝攝像機或其他傳感器等技術(shù)裝置來采集數(shù)據(jù)，以及利用衛(wèi)星監(jiān)控非法捕撈行為的區(qū)域性活動，簡化和現(xiàn)代化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的全球性活動。本節(jié)介紹了眾多應(yīng)用和具體項目，而水上活動生態(tài)體系仍在不斷發(fā)展，本報告無法囊括所有相關(guān)水上活動。我們的目標(biāo)是借用具體活動來闡明這一實踐生態(tài)體系的性質(zhì)和范圍。本報告中提及任何商業(yè)產(chǎn)品并不代表其得到我們的本報告確定了作為本節(jié)焦點的六組挑戰(zhàn)，以及漁業(yè)如何應(yīng)用各種技術(shù)來應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。這六組挑戰(zhàn)是：漁獲量和捕撈努力量核算、漁業(yè)合規(guī)監(jiān)測、種群豐度和生產(chǎn)力估算、提升供應(yīng)鏈透明度、生態(tài)系統(tǒng)健康狀況監(jiān)測、通過數(shù)據(jù)集全球大部分漁業(yè)收集的漁獲數(shù)據(jù)可靠性不足，無法支持準(zhǔn)確的漁獲量核算，或者數(shù)據(jù)詳細程度不足，無法支持決策。漁獲數(shù)據(jù)是漁業(yè)管理的基本要素——是種群資源評估和生態(tài)系統(tǒng)評價，以及實施各類管理工具（例如，個體捕撈配額和總允許漁獲量）的必要要素。漁獲量和漁獲物組成數(shù)據(jù)對于準(zhǔn)確的漁獲量核算必不可少。漁獲記錄還應(yīng)包括時間和位置數(shù)據(jù)，并且在理想情況下與捕撈努力量的測量值掛鉤。漁獲量和捕撈努力量數(shù)據(jù)通常是在漁船上或者在交付點收集的，并且通常采用紙質(zhì)報告方法，例如漁民日志或觀察員/監(jiān)察員記錄。這些方法存進，日志等自行報告數(shù)據(jù)可能存在虛假記載；如果未能及時將紙質(zhì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可使用的數(shù)字格式，紙質(zhì)數(shù)據(jù)采集方法可能產(chǎn)生信息“孤島”。而雇傭人力來收集漁獲信息往往會極大限制監(jiān)控工作。數(shù)字技術(shù)正在幫助我們解決更高，更不易出現(xiàn)濕氣凝結(jié)和其他圖像質(zhì)量問題。硬盤驅(qū)動器容量有所增加，物理尺件解決方案正在縮短數(shù)據(jù)處理時間，同時提高數(shù)據(jù)精度。加深漁民對其責(zé)任的認(rèn)識，完整的近實時數(shù)據(jù)，可直接用于漁業(yè)管理過程。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須在集成電子監(jiān)控和報告系統(tǒng)中自動化數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理等各個環(huán)節(jié)，同時配置人工智能賦能系統(tǒng)在“邊緣”運行。盡管在整合電子監(jiān)控和電子報告方面正在取得快速進展，目前在以下三個重要領(lǐng)域，人力投入仍然必不可少：生成主要數(shù)據(jù)記錄、視頻審查和數(shù)據(jù)傳輸。主要數(shù)據(jù)記錄第一個領(lǐng)域與以下觀念有關(guān)：漁民輸入的數(shù)據(jù)（例如，捕撈的漁獲物重量、丟棄的魚種數(shù)量、收網(wǎng)時間和地點）將生成主要數(shù)據(jù)記錄，電子監(jiān)控數(shù)據(jù)則將用于審查漁民輸入的數(shù)據(jù)。在未來，所有電子監(jiān)控系統(tǒng)都將足夠先進和可靠，可以提供主要數(shù)據(jù)視頻審查第二個領(lǐng)域是，由數(shù)據(jù)審查員人工審查攝像機圖像，以估算漁獲量、漁獲物組成和體長組成。人工智能和機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的最新進展推動了自動圖像識別和處理方法的迅速改進，從而減少了對人力投入的需求。這些技術(shù)也被應(yīng)用于其他經(jīng)濟領(lǐng)域，協(xié)助推動各個經(jīng)濟領(lǐng)域的快速發(fā)展，例如自動駕駛汽車和家庭監(jiān)護系統(tǒng)領(lǐng)域。圖像識別算獎勵，鼓勵他們開發(fā)相關(guān)軟件，這也鼓勵了這項技術(shù)的開發(fā)。大自然保護協(xié)會（TNC）的fish.ai68等倡議則使用戶能夠免費訪問龐大的標(biāo)記圖像庫為滿足日益增長的電子監(jiān)控需求，規(guī)模較小但不斷增長的私營電子監(jiān)控行業(yè)也正在實Monitoring69和Satlink70開創(chuàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳輸，新英格蘭漁業(yè)監(jiān)測71致力于運用人工智由政府支持的電子監(jiān)控研發(fā)工作是關(guān)鍵。例如，美國國家魚類和野生動物基金會（NFWF）的電子監(jiān)控和報告贈款計劃72等外部贈款計劃對電子監(jiān)控創(chuàng)新項目73等國家項目做出補充。電子監(jiān)控創(chuàng)新項目是NOAA阿拉斯加漁業(yè)科學(xué)中心（AFSC）和華盛頓大學(xué)（UW）的合作項目。在這個項目中，阿拉斯加漁業(yè)科學(xué)中心的研究人員與漁民合作設(shè)計實體基礎(chǔ)設(shè)施（例如，將漁獲物匯集至攝像機視野內(nèi)的滑槽），并制定漁獲物處理協(xié)議，以便為視頻審查提供標(biāo)準(zhǔn)化原始數(shù)據(jù)流。然后使用由華盛頓大學(xué)電氣工程和計算機科學(xué)系開發(fā)的基于人工智能的視頻識別軟件來分析這些標(biāo)準(zhǔn)化視頻數(shù)據(jù)流7這一領(lǐng)域的最新進展包括自動收集漁獲物的準(zhǔn)確（絕對誤差<2%）體長組成數(shù)據(jù)，在二維圖像中，魚體通常是彎曲的，因此這項任務(wù)非常復(fù)雜。這一研究領(lǐng)域?qū)τ诤喕?6/competitions/48/identify-fish-cha67https://fishackath69https://integratedmonitori70https://www.satlink.co71https://www.nemarinemonitori72/programs/fisheries-innovation-fund/electronic-monitoring-and-reporting-grant-prog73/feature-story/developing-machine-vision-collect-more-timely-fisherie74為了生成自動導(dǎo)出的體長和魚類種類組成數(shù)據(jù)，未來必須加大漁獲物處理過程和算法開發(fā)力度，這項技術(shù)還需幾年時間才能發(fā)展成熟。盡管在過去幾十年里，研究人員以自動化魚種識別為課題開展了大量研究，但目前尚無監(jiān)管機構(gòu)在漁業(yè)中實際部署自動識別不同類型的捕撈活動，例如拋棄漁獲物（私人通信，MarkHager）。這些進步有助于提高視頻審查的效率（這是電子監(jiān)控項目總成本的關(guān)鍵組成部分；Sylvia、關(guān)視頻片段，因此這些技術(shù)的進步也掌握著視頻數(shù)據(jù)高效無線傳輸?shù)年P(guān)鍵。據(jù)我們所知，目前已有一種已經(jīng)實施并且受到監(jiān)管的電子監(jiān)控視頻審查自動動作識別協(xié)議（私數(shù)據(jù)傳輸?shù)谌齻€領(lǐng)域是，目前電子監(jiān)控數(shù)據(jù)的主要傳輸方式是手動將拆卸硬盤驅(qū)動器，并將其交付至漁業(yè)管理機構(gòu)。隨著數(shù)據(jù)連通性提高，這一步驟終將變得多余，這意味著許多漁船每次出海都會持續(xù)幾個月，很難獲得郵寄服務(wù)，因此無線傳輸電子監(jiān)控數(shù)據(jù)是在全球所有工業(yè)漁業(yè)擴展電子監(jiān)控應(yīng)用的關(guān)鍵要素之一。無線數(shù)據(jù)傳輸還可以增強漁業(yè)管理迅速適應(yīng)不斷變化的條件的潛力（但是，這也需要管理結(jié)構(gòu)足夠靈活，以響應(yīng)新的數(shù)據(jù)流），因此也對氣候變化背景下的漁業(yè)管理具有重要意義。目前已有多個76https://pt.chrdta.更強大的視頻壓縮技術(shù)和采用機器學(xué)習(xí)算法的視頻解析技術(shù)有望大幅降低成本，使項目前已有一些試驗項目正在推進中77。小型衛(wèi)星星座群的發(fā)射使得衛(wèi)星傳輸基于攝像機的電子監(jiān)控目前主要應(yīng)用于發(fā)達國家的中大規(guī)模商業(yè)漁業(yè)，在小規(guī)模漁業(yè)中的應(yīng)用屈指可數(shù)。SaltwaterInc.78等公司已開發(fā)出可以利用太陽能或電池供電的小型基于攝像機的電子監(jiān)控系統(tǒng)，大自然保護協(xié)會的FishFace79項目旨在開發(fā)能夠利用攝像機圖像自動識別魚類種類的算法，從而使基于智能手機的電子監(jiān)控系統(tǒng)能夠應(yīng)用于小規(guī)模漁業(yè)。然而，在管理機構(gòu)運作良好，并且在漁業(yè)監(jiān)測過程中存在對電子監(jiān)控數(shù)據(jù)流需求的情況下，電子監(jiān)控系統(tǒng)才有意義。小規(guī)模漁業(yè)，尤其是在發(fā)展中國家，通常并沒有適當(dāng)?shù)墓芾砹鞒虂硎褂秒娮颖O(jiān)控數(shù)據(jù)。重點關(guān)注收集漁業(yè)信息之價值的機對購置、維護和運行漁船監(jiān)測系統(tǒng)（VMS）或自動識別系統(tǒng)（AIS）系統(tǒng)的資源Gergel和Vincent（2017年）展示了如何利用參與式制圖（利用利益相關(guān)者的知提出了一種估算小規(guī)模漁業(yè)捕撈努力量的空間方法，這種方法基于兩項相對容易獲取的變量：社區(qū)中的漁船數(shù)量以及當(dāng)?shù)匮睾Ｈ丝?。他們的研究表明，他們的方法可以?zhǔn)電子報告（ER）是指由漁民輸入或者在漁船上自動收集漁獲量和捕撈活動數(shù)據(jù)，以數(shù)字形式傳輸給管理機構(gòu)，這種報告方式在工業(yè)化漁業(yè)和小規(guī)模漁業(yè)越來越普遍。技術(shù)有望減少轉(zhuǎn)錄錯誤，并且能夠使管理者迅速訪問相關(guān)數(shù)據(jù)。例如，目前中西部太平洋漁業(yè)委員會（WCPFC）成員國收集的所有觀察員數(shù)據(jù)都以電子方式傳輸給管理者捕撈努力量，并生成評估漁業(yè)資源所需的數(shù)據(jù)。這一領(lǐng)域的近期進展包括使用蜂窩網(wǎng)77https://www.snapi78https://www.saltwateri79.au/what-we-do/our-priorities/oceans/ocean-stories/fish絡(luò)將漁船上的數(shù)據(jù)傳輸給管理者80。馬爾代夫鰹魚漁業(yè)使用一個線上工具將許捕撈配額和上岸量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來。這個線上漁業(yè)信息系統(tǒng)工具81，全向廣播，確保其他船只、地基接收器和衛(wèi)星能夠接收到這些信號。歐盟近日頒布法撈行為。他們開發(fā)的新方法屬于隱馬爾可夫模型（HMM可及時解釋捕撈作業(yè)之間的自相關(guān)性。顯而易見的是，計算方法的進步以及人工智能和機器學(xué)習(xí)的改進應(yīng)用將新電子系統(tǒng)可實現(xiàn)顯著成本節(jié)約，即使是對于小規(guī)模漁業(yè)而言。智能手機的普及使得各式各樣的應(yīng)用能夠取代傳統(tǒng)紙質(zhì)日志，提高數(shù)據(jù)處理過程的效率，并擴大電子報告在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用。美國環(huán)保協(xié)會近期在印尼遠海梭子蟹漁業(yè)開展的工作展示了智面的另一個示例是Abalobi83，這是一個小規(guī)模漁業(yè)綜合信息管理系統(tǒng)，協(xié)助南非的小規(guī)模漁民推動數(shù)據(jù)采集，然后將這些數(shù)據(jù)集成至市場和天氣門戶等信息和資源網(wǎng)絡(luò)。漁民可在智能手機應(yīng)用程序的用戶界面記錄他們的漁獲量，并使用應(yīng)用程序提供的分用程序在報告美國特定魚種漁獲率方面的準(zhǔn)確性，他們發(fā)現(xiàn)，在校正自行報告偏差后，這類應(yīng)用程序能夠在傳統(tǒng)方法力所不及的情況下生成可靠數(shù)據(jù)。近期，斯里蘭卡的一內(nèi)部存儲器和統(tǒng)一碼兼容性將漁民的手機轉(zhuǎn)換為一個VMS系統(tǒng)（Nyanananda，201780/southeast/commercial-fishing/electronic-logbook-gulf-mexico-shrimp81/what-we-do/projects/fisheries-informatio82/oceans/these-six-pilot-projects-are-making-fishing-more-sust這些進展表明，使用智能手機應(yīng)用程序和其他低成本電子技術(shù)能夠協(xié)助小規(guī)模漁業(yè)以具有成本效益的方式采集數(shù)據(jù)。但是，在這一方面面臨的一項關(guān)鍵挑戰(zhàn)是，如何構(gòu)建能夠收集、分析和可視化小規(guī)模漁業(yè)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。這些系統(tǒng)可以減少數(shù)據(jù)使用面臨的障礙，從而增加數(shù)據(jù)需求，但必須確保系統(tǒng)成本低廉、易于使用并且易于源數(shù)字應(yīng)用程序，可實現(xiàn)對小規(guī)模漁業(yè)漁獲量和捕撈努力量數(shù)據(jù)的管理、分析和可視3.1.3估算漁獲量和捕撈努力量的遙感技術(shù)衛(wèi)星成像和傳感器技術(shù)正在迅速改進，在漁業(yè)監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴大。許多漁民在夜間捕魚，并使用強光來吸引魷魚和其他魚種。使用可見光紅外成像輻射儀套件（VIIRS84）等快速改進的傳感器可以在太空中檢測到這些光線，并且可以用于估算捕撈努力量。通過采用機器學(xué)習(xí)和圖像識別技術(shù)，衛(wèi)星攝像機圖像也可用于估算捕撈努阿拉伯灣六個國家的潮間魚梁數(shù)量，并表示根據(jù)其估算，實際漁獲量可能比報告的官3.1.4岸基攝像機衛(wèi)星成像技術(shù)在量化捕撈努力量方面的應(yīng)用正在迅速增加，與此同時，使用數(shù)字?jǐn)z像機來監(jiān)測澳大利亞的人工魚礁，以估算捕撈努力量的時間演變，而Lancaster等漁船對海岸石斑魚保育區(qū)規(guī)定的遵守情況。2009年以來，俄勒岡州休閑漁船調(diào)查一直使用視頻船舶計數(shù)方法來量化俄勒岡州大部分重要港口的捕撈努力量（Edwards和Schindler，2017年）。最近，俄勒岡州魚類和野生動物部一直在與美國環(huán)保協(xié)會的智能船舶倡議（SBI）85合作，聯(lián)手開發(fā)機器學(xué)習(xí)算法來提升監(jiān)測過程的效率。這項技術(shù)被稱為“SmartPass（智能通行）?,采用機器學(xué)習(xí)算法來自動統(tǒng)計和識別通過特定地理84/eog/viirs/download_dnb_co85/oceans/sma3.2合規(guī)監(jiān)測監(jiān)測捕撈活動的能力對于有效執(zhí)行漁業(yè)法規(guī)至關(guān)重要。杜絕非法捕撈行為可以增強漁業(yè)資源評估指標(biāo)的置信度，可以提高合法捕撈的收入，并且有助于推廣良好管理實踐。世界漁業(yè)存在的奴工和契約勞工問題也受到越來越多的關(guān)注86，而監(jiān)控對于解決這一重要問題至關(guān)重要。許可和注冊系統(tǒng)以及船舶識別系統(tǒng)是有效合規(guī)監(jiān)測的重要組成部分，漁業(yè)有效監(jiān)控面臨的最大挑戰(zhàn)是海洋浩瀚無垠，而漁業(yè)實施和執(zhí)行基于船舶管理機構(gòu)正在利用新的基于船舶的數(shù)字技術(shù)，以及最重要的，利用將在未來十年內(nèi)陸續(xù)發(fā)射的小型衛(wèi)星星座群來克服這些挑戰(zhàn)。提高衛(wèi)星在世界海洋的覆蓋面積將改善海洋領(lǐng)域的通信，并改善向漁業(yè)監(jiān)測、控制和監(jiān)視（MCS）機構(gòu)提供的合成孔徑雷達圖全球正在加強協(xié)調(diào)聯(lián)動，嚴(yán)厲打擊非法捕撈行為。國際漁業(yè)監(jiān)測、控制和監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)是由負(fù)責(zé)漁業(yè)監(jiān)測、控制和監(jiān)視工作的人員組成的自愿網(wǎng)絡(luò)，成員包括區(qū)域漁業(yè)管理組織（RFMO）的代表和漁業(yè)管理者，旨在促進和方便成員協(xié)調(diào)聯(lián)動，進而提高漁業(yè)監(jiān)測、控制和監(jiān)視活動的效率和有效性87。漁業(yè)監(jiān)測、控制和監(jiān)視機構(gòu)還與港口管理小規(guī)模漁船跟蹤裝置。這些裝置大部分都是采用太陽能供能的，而且安裝簡便，僅需用螺栓將其固定至船體便可。其中一些裝置使用全球移動通信系統(tǒng)（GSM）蜂窩網(wǎng)絡(luò)來傳輸位置數(shù)據(jù)，另一些裝置則使用衛(wèi)星來傳輸數(shù)據(jù)。例如，Pelag為個體漁業(yè)設(shè)計的漁船跟蹤系統(tǒng)。Pelagic系統(tǒng)并不依賴價格昂貴的衛(wèi)星系統(tǒng)，而是包含一個由太陽能供能的小型硬件盒，可安裝在小型漁船上，安裝過程非常簡便。一旦漁船進入手機信號塔范圍內(nèi)，捕撈位置和時間以及使用的漁具類型等數(shù)據(jù)將自動傳輸至服務(wù)器。這個整體系統(tǒng)可以測繪并測量捕撈努力量，以協(xié)助管理者實施基于區(qū)域和基于權(quán)利的漁業(yè)管理，并且能夠監(jiān)測非法捕撈行為。在過去十年里，其他多家公司也已開始提供由太陽能供能的類似跟蹤裝置。一些裝置整合了藍牙連接，從而能夠?qū)⑵?6/global/topics/forced-labour/policy-areas/fisheries/lang--en/i88https://www.pelagi他漁船的傳感器數(shù)據(jù)集成至系統(tǒng)中89。其他入禁航區(qū)的漁船，并檢測與非法轉(zhuǎn)運有關(guān)業(yè)管理機構(gòu)警示可疑活動的平臺。這個平臺能夠近乎實時地合成多個數(shù)據(jù)流，以提供可執(zhí)行的執(zhí)法建議。雖然這一系統(tǒng)可以非常有效地標(biāo)記潛在違法行為，但它非常依賴與管理機構(gòu)的密切協(xié)調(diào)。OceanMind目前已與一些連鎖超市開展合作，幫助提高超市供應(yīng)鏈的問責(zé)制和透明度92。另一個技術(shù)平臺全球漁業(yè)觀察（GFW）93是SkyTruth94、Oceana95和谷歌攜手推出的伙伴關(guān)系平臺。全球漁業(yè)觀察匯合來自全球漁船的AIS和行為。任何可以連接互聯(lián)網(wǎng)的人都可以查看全球漁業(yè)觀察平臺上的信息（主要是匿名信息）。印尼、巴拿馬和智利宣布將國內(nèi)VMS數(shù)據(jù)共享至全球漁業(yè)觀察平臺，這是各3.2.2促進漁業(yè)監(jiān)測、控制和監(jiān)視的遠程跟蹤技術(shù)船可能并未裝備跟蹤裝置。在這些情況下必須進行遠程監(jiān)測。漁船遠程監(jiān)測技術(shù)包括91https://www.oceanmind.g92/on-the-issues/2019/06/06/ocean-mind-illegal-fishin93https://globalfishingwatc96https://globalfish安裝在漁場附近，可用于監(jiān)視海洋保護區(qū)（MPA）、禁漁區(qū)和基于漁業(yè)水域使用權(quán)的海洋漁業(yè)管理（TURF）。無人飛行器在保育和非軍事領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了諸多進展。例如，塞舌爾目前正在開發(fā)FishGuard98項目，投入的遠程固定翼無人機來監(jiān)測廣闊專屬經(jīng)濟區(qū)（EEZ）中的非法捕撈行為99。伯利茲在更遙遠的太空，研究人員也探索了如何利用遙感技術(shù)來鑒別非法捕撈行為。例以查明印尼阿拉弗拉海（ArafuraSea）中的非法捕撈范圍。這一方面另一個示例是KaragatanPatrol101，這是一個利用可見光紅外成像輻射儀套件（VIIRS）跟蹤船舶的在則意味著發(fā)生非法捕撈行為102。由挪威政府合資擁有康斯貝格衛(wèi)星服務(wù)公司50,000次。這些衛(wèi)星提供的圖像已用于監(jiān)測污染、漁船活動、冰川運動和濫砍濫伐行供Skytruth和其他致力于打擊IUU捕撈行為的公司使用。Hawkeye360105和UnseenLabs106也于近期發(fā)射了“小型衛(wèi)星”星座群來提供射頻監(jiān)測服務(wù)，至少有部分衛(wèi)星光學(xué)遙感數(shù)據(jù)持續(xù)增加，射頻監(jiān)測數(shù)據(jù)的價格將迅速降低，并且更容易獲取。之前，衛(wèi)星光學(xué)遙感數(shù)據(jù)的價格過高，無法實現(xiàn)擴展，但自從歐盟發(fā)射提供免費、完整和開聲學(xué)傳感器相對比較便宜，可部署在各種平臺上，因此在海洋監(jiān)測領(lǐng)域具有廣闊潛力。在一些情況下，漁船發(fā)出的聲學(xué)信號可以用于識別船舶類別甚至確定具體漁船。如果監(jiān)測系統(tǒng)包含超過兩臺水聽器，則可以通過三角定位法確定漁船的準(zhǔn)確位置，并97/oceans/overfishing/marine-monitor/98https://www.grida.no/activi99/news/environment-sustainability/drones-fisheries-enforcement-potentremains-untapped-even-as-projects-advance100/2019/08/water-landing-drones-routinely-fly-bvlos-missions-over-maragainst-illegal-fishing-and-pro-biodivers102/2020/06/lockdown-allowed-illegal-fishing-to-spike-in-philippines-sa107/web/sentinel/sent確定漁船的速度和方向。因此，聲學(xué)傳感器適合用于海洋保護區(qū)或以社區(qū)為基礎(chǔ)的然LoggerheadInstruments108和OceanInstruments109等多家公司都在制造用于聲學(xué)監(jiān)測的無源聲頻信號陷波器，捕撈努力量（例如，漁船進入保護區(qū)）監(jiān)測工作目前仍處于初110正在開發(fā)用于基于社區(qū)的聲學(xué)監(jiān)測的開源系統(tǒng)，澳大利亞也正在3.3魚類資源豐度和生產(chǎn)力估算改進魚類資源豐度和生產(chǎn)力估算可以增強對漁業(yè)管理法規(guī)（例如，總允許捕撈量）實現(xiàn)管理目標(biāo)的能力的信心，并且可以提高漁業(yè)的長期收益。但是，目前許多漁業(yè)并沒有充足的資源來收集漁業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)（捕撈作業(yè)過程中收集的數(shù)據(jù)），更別提開展獨立漁業(yè)調(diào)查需要的數(shù)據(jù)——獨立漁業(yè)調(diào)查通常需要更高水平的科學(xué)專業(yè)知識，以及大量財政資源支持。魚類資源豐度估算是漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)點（例如，捕撈限制）的主要輸入，但目前仍然只能使用單位捕撈努力量漁獲量（CPUE）數(shù)據(jù)和獨立漁業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)進行估算。技術(shù)進步正在改進漁獲數(shù)據(jù)的收集方式，并降低資源豐度調(diào)查的成本。魚類種群生產(chǎn)力估算目前采用的是種群數(shù)量模型，該模型需要輸入以下數(shù)據(jù)：特定魚齡或體長的存活率、魚類生長速率、與種群規(guī)模有關(guān)的資源補充量以及其他參數(shù)數(shù)據(jù)。不論采用何種工具，這些類型的數(shù)據(jù)的獲取難度可能高于數(shù)據(jù)的豐富度。然而，小型遙控潛水器（ROV）和自主航行器等購置和運行成本低廉的技術(shù)可以利用激光、魚類自動識別、測量和計數(shù)軟件來收集更多體長組合數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)隨后可用于估算捕撈109http://www.ocean在豐度和生產(chǎn)力數(shù)據(jù)采集技術(shù)取得進步的同時，整理、分析和可視化這些數(shù)據(jù)的必要工具也取得了顯著進步。例如，目前正在加快開發(fā)顯示漁業(yè)績效指標(biāo)（例如單位捕撈努力量漁獲量）隨時間和空間發(fā)生的變化的儀表板。OLSPS111、WoodsHole集團也取得了進步，可用于將音頻和視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)于漁業(yè)健康的直觀洞見。越來越多用攝像機采集底棲魚種影像，并推出了OceanEYES114倡議來鼓勵公民科學(xué)家志愿協(xié)助常規(guī)遙控潛水器（ROV）的購置和運行成本（需要具備強大供電能力的大型船舶） 效益的方式來收集圖像和傳感器中的數(shù)據(jù)，進而估算魚群密度、魚類種群組成和體長結(jié)構(gòu)。BATFish是一種扁平的水動力拖曳式航行器，可開展具有成本效益的廣域視覺（TUV）系統(tǒng)外，目前正在開發(fā)的其他技術(shù)包括誘餌式遠程水下視頻（BRUV）系統(tǒng)，114/feature-story/citizen-scientists-help-count-deep-7-bot115|40使用誘餌將魚吸引至攝像機視野內(nèi)；自主運行的遠程水下視頻（RUV）系統(tǒng)；由潛水員操作的潛水員操作視頻（DOV）系統(tǒng)；立體視頻技術(shù)，利用設(shè)置在不同角度的兩臺寸越來越小，成本越來越低，可采集分辨率更高的圖像，使用尺寸更小、更強大的電池，信息存儲能力也越來越強。這些技術(shù)可用于估算魚類種群生物量和魚類種類組成，同時與傳統(tǒng)方法相比，可以顯著降低魚類死亡率，并且能夠采集其他信息，包括關(guān)于NOAA的研究人員開發(fā)了CamTrawl116立體攝端）附近。拖網(wǎng)將魚群匯集在一起，并將它們輸送至攝像機視野內(nèi)，在攝像機記錄魚群后安全釋放魚群。然后，科學(xué)家使用一種算法來鑒別魚種，并估算漁獲物體長，這搭載在不同水下航行器上的攝像機拍攝的圖像。伍茲霍爾海洋研究所的研究人員與新英格蘭漁業(yè)科學(xué)中心合作開發(fā)了一種算法，快速并且足夠準(zhǔn)確地檢測海扇貝（檢測率生動物部使用搭載立體攝像頭的遙控潛水器來測量傳統(tǒng)拖網(wǎng)評估工具無法進入的棲息地中的石斑魚魚類種類組成、豐度和體長119。美國南佛羅里達大學(xué)的科學(xué)家則使用C-BASS（基于攝像機的評估調(diào)查系統(tǒng)）120，一種裝備立體攝像機的拖曳式攝像機系統(tǒng)，在墨西哥灣開展棲息地評估，近期還在評估調(diào)查中使用C-BASS系統(tǒng)協(xié)助對紅鯛魚進行盡管研究人員可以訪問大量、并且仍在不斷增加的高質(zhì)量視頻和其他圖像，使用現(xiàn)有人工技術(shù)來分析這些數(shù)據(jù)是一項極為繁重的任務(wù)。技術(shù)型平臺的快速發(fā)展使攝像機成像能夠用于棲息地評估和種群評估，盡管圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)仍然比較落后自動化分析過程。目前已開發(fā)出多個具有前景的圖像分析算法。例如，華盛頓大學(xué)電氣與計算機工程121正在引領(lǐng)一個項目，使用機器學(xué)習(xí)技術(shù)自動識別來自遙控潛水器的圖像。目前，這一技術(shù)仍然存在各種各樣的問題，尤其是高誤檢率問題，但是這些問題可以通過跨幀運動提取和其他技術(shù)進步來克服。Fish4Knowledge項目122旨在通過與116/aiasi/117https://www.st.nmfs.noaa.g119https://www.dfw.state.or.us/MRP/fisher120/scamp/about/visual-surve122|41公眾合作，開發(fā)能夠有效從視頻圖像中有效提取信息的算法來自動識別和注釋視頻圖像，并自動化數(shù)據(jù)存儲。研究人員使用水下實時視頻作為試驗臺，并開發(fā)了一款在線游戲，來鼓勵用戶選擇和鑒別魚種，以收集大量帶注釋的圖像來測試分析技術(shù)。游戲收集了由用戶提供的大量高質(zhì)量注釋。為了讓更多人能夠利用機器學(xué)習(xí)算法開發(fā)，Kitware123聯(lián)手NOAA科學(xué)家，共同開發(fā)海洋環(huán)境視頻和圖像分析（VIAME）124開源軟件平臺，以促進開發(fā)水下圖像分析計算機視覺技術(shù)。在水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)，Tidal125開發(fā)了一個面向漁民的水下攝像機系統(tǒng)，可探測和解釋肉眼不可見的魚類行為126。商業(yè)利益除了視頻和攝像機成像之外，有源（聲吶）和無源（基于水聽器）聲學(xué)方法也被廣泛應(yīng)用于漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。例如，無源聲學(xué)技術(shù)近期已被用于提高虎蝦飼養(yǎng)效率和太平洋無須鱈聲學(xué)拖網(wǎng)調(diào)查中評估太平洋無須鱈的豐度127。提高價格低廉的聲學(xué)技 術(shù)的采用范圍似乎是可行之舉。聲學(xué)技術(shù)的進步及其擴大應(yīng)用可以繼續(xù)為漁業(yè)管理者帶來效益。例如，用于水體成像的寬帶反向散射技術(shù)是在窄帶回聲測深儀基礎(chǔ)上進行近期已開始制定結(jié)合聲學(xué)調(diào)查和底層拖網(wǎng)調(diào)查的協(xié)議，以確保采樣工作涵蓋調(diào)查魚種123/kitware-and-noaa-host-viame-software-integration-and-trai125pany/126https://9/2020/03/01/alphabet127/west-coast/science-data/joint-us-canada-integrated-ecosystemaacoustic-trawl-survey#|42集和傳輸（利用衛(wèi)星、蜂窩網(wǎng)絡(luò)或?qū)拵В?shù)據(jù)，理想條件下的續(xù)航時間長達一年。源評估調(diào)查的愿景，并認(rèn)為滑翔機“艦隊”可開展美國西海岸無須鱈漁業(yè)評估，且需要的時間僅為當(dāng)前評估時間的八分之一，成本也將大幅降低。阿拉斯加漁業(yè)科學(xué)中心近用洋流能量在海洋中“滑翔”（與傳統(tǒng)滑翔飛行器的原理類似），并定期浮出水面，利用衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)?；铏C自帶動力，可在預(yù)編程的調(diào)查軌道上運行數(shù)周?；铏C上裝備了無源聲學(xué)接收器，以“聆聽”聚集產(chǎn)卵的魚群發(fā)出的聲音，一些魚種在聚集產(chǎn)卵時會發(fā)出特殊的聲音131。這項技術(shù)目前已在西北大西洋和加勒比海一些地區(qū)得到應(yīng)用132。聲學(xué)遙測技術(shù)采用聲學(xué)信號發(fā)射器標(biāo)記魚群中的個體，并跟蹤它們的遷移活動，測技術(shù)來探測北海大西洋鱈魚（Gadusmorhua）的季節(jié)性洄游行為。雖然這類信息對漁業(yè)資源評估具有明顯價值，它們也可以用于實施基于空間和時間的捕撈配額或其他128/platform/129/feature-story/ocean-going-robots-effective-sur130http://www.teledynemarine.co131/facts/oce132/okeanos/explorations/ex1502/|43以識別宏觀生物（無論死活）掉落至周邊環(huán)境的遺傳物質(zhì)。一項可用于估算魚類資源豐度的具有前景的技術(shù)涉及使用從海水中采集的環(huán)境DNA成的指標(biāo)，研究人員近期才開始了解環(huán)境DNA技術(shù)在漁但Stoeckle、Soboleva和Char-lop-Powers（2017年）近期提取了哈德遜河（Hudson測到，但也不會過長，而導(dǎo)致無法定位。重要的是，即使河口中匯入了哈德遜河的河域的海水樣本中的環(huán)境DNA數(shù)量和組成與該區(qū)域內(nèi)特定魚種的密度之間的關(guān)系。中僅捕獲了一頭格陵蘭睡鯊。這些進展對于檢測和評估可能避開漁具的魚種具有重要識或工作量很少，從而降低了成本，并使其更容易應(yīng)用于農(nóng)村地區(qū)和發(fā)展中國家。過分析給定區(qū)域的海水樣本來估算該區(qū)域內(nèi)特定物種的豐度。目前研究人員已開發(fā)出在過去十年里實現(xiàn)迅速發(fā)展的另一個遺傳學(xué)研究領(lǐng)域是使用遺傳種群鑒定（GSI）技術(shù)來探測種群結(jié)構(gòu)，并確定不同的物種、亞種和種群。俄勒岡州立大學(xué)研究人員引133|44領(lǐng)的西海岸遺傳種群鑒定項目旨在揭示劣勢鮭魚種群的漁獲地點和時間模式，這類鮭潛力：如果能夠檢測到一致的時空模式，或者能夠生成近乎實時的遺傳信息，劃定短年）。這一方面的另一個示例是，加拿大研究人員使用遺傳學(xué)技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)知識和社會科學(xué)方法，增進對北部魚類種群的認(rèn)識，最終提高偏遠社區(qū)的管理能力134。3.4海洋生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量是影響魚類群落組成、生產(chǎn)力和整體系統(tǒng)恢復(fù)力的重要決定性因素。提高對漁業(yè)包含的各類棲息地的范圍和組成的認(rèn)識可以提高管理者制定法規(guī)（例如劃定禁漁區(qū)或保護區(qū)）或者制定針對特定區(qū)域的法規(guī)（例如，允許使用的漁具類型）的能力。生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測工作采用的工具和生成的產(chǎn)出對于促進漁業(yè)可持續(xù)管理至關(guān)重要，但其應(yīng)用非常廣泛，不僅局限于漁業(yè)。例如，監(jiān)測水產(chǎn)養(yǎng)殖場排放的污水或微塑料等污染物可以協(xié)助配置污染防治資源，確定可能的污染源。改善協(xié)調(diào)海洋空間規(guī)劃（2013年。然而，由于資源有限，收集的數(shù)據(jù)的詳細程度和數(shù)據(jù)量往往不足以用測量生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的常規(guī)方法非常耗時，而且實施成本高昂，有時會導(dǎo)致漁業(yè)社區(qū)的貢獻被排除在測量過程之外，而且底層拖網(wǎng)調(diào)查等方法會對生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)類群落組成和生產(chǎn)力等生物學(xué)特征，并且可以收集溫度、鹽度、溶解氧以及碳捕獲潛力等實時物理海洋數(shù)據(jù)。目前正在開發(fā)利用人工智能工具分析由各種先進傳感器收集的海量數(shù)據(jù)集的新方法，以加強海洋生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測。新興技術(shù)還能夠收集實時數(shù)據(jù)，讓我們向近實時數(shù)據(jù)分析邁進一大步。如此一來，可以為利益相關(guān)者（包括漁民和政府）提供一個重要機會，采取適應(yīng)性行動，應(yīng)對復(fù)雜的氣候變化影響?？傮w而言，目前研究人員正在開發(fā)更多用于測量生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的新技術(shù)，這些技術(shù)具有環(huán)保意3.4.1海洋生態(tài)系統(tǒng)測繪遙感技術(shù)可以為棲息地劃定和測繪（包括設(shè)計海洋保護區(qū)）提供信息支持。遙感技術(shù)的基礎(chǔ)理念是，海面溫度、鹽度和葉綠素濃度等關(guān)