海洋技术 ： 变形金刚

海洋技术 ： 变形金刚 关键要点 •海洋覆盖了地球表面的75%，包含了地球97%的水资源，支撑着全球80%的贸易量，并提供了地球上约99%的living space（居住空间/生活空间）按体积计算。它还产生了世界上超过一半的氧气。然而，尽管海洋对我们的生存和正在变化的世界至关重要，它所提供的机会却往往被忽视。 •银行美洲研究所发布的三部分“Ocean Tech”系列文章通过三大视角探讨海洋技术：Transformer、Explorer和Saver——所有这些视角都关注与海洋相关的切入点，彼此之间相互关联。 •第一章讨论的是“变压器”主题，涵盖了有可能帮助我们适应海洋并解锁其资源的想法和技术。在这里，我们将探索从海底电缆和水下数据中心到海洋药理学和海洋房地产的一切内容。 2.5 万亿潜入大海的理由 海洋覆盖了地球表面的75%，包含了地球97%的水资源，支持着全球80%的贸易量，并且以体积计算提供了地球上99%的生物居住空间。它还产生了世界一半以上的氧气，作为地球的主要“肺脏”。1 尽管海洋对我们存在和正在变化的世界至关重要，其提供的机会却往往被忽视。虽然我们只是刚刚触及可能性的表面，但据估计，海洋经济每年创造的价值已达2.5万亿美元。2在这个层面上 ， 如果海洋是一个国家 ， 它将是世界第八大经济体3海洋产业将至少占全球 GDP 的 3.5% 。 为了开启我们的深度探讨，高盛研究部门确定了三个切入点，我们将在这份出版物中首先讨论第一个切入点： •变压器帮助我们适应海洋和解锁海洋资源 (例如 ， 海底电缆、水下数据中心、海洋药理学、稀缺解决方案、潮汐能、海洋房地产) •储户帮助恢复海洋健康(例如 ， 水产养殖 ， 碳去除 ， 海洋废物清理)•探险家让我们了解海洋（例如，潜水器、海洋安全、人工智能、物联网海洋、传感器、声纳/激光测距仪（光检测和测距））。 变形金刚 海洋对生成 AI 革命至关重要 (请参阅 ：AI ： 从进化到革命 ？对于更多的）。实际上，全球99%的数据流量通过海底电缆传输，而水下数据中心可以节省能源和水资源。我们还可以探索这一领域的更多想法和利用海洋中的见解和数据——即海洋仿生学——发现新药物。在这里，我们探索有可能帮助我们适应海洋并解锁其资源的技术。 海底电缆 数据可能存储在云端，但实际上，大量数据通过仅约水管般粗细的海底电缆在海底传输和接收。术语“海底基础设施”指的是跨越数千英里海底的复杂网络高速公路，承载着几乎所有跨国公司的互联网活动。这就是海底世界。 电缆或海底电缆，包括电力线、运河和光数据线。据估计，全球有超过500条已运营和计划中的线路，其中一些线路相对较短，而另一些则可长达20,000公里。4 在1858年，当第一条海底电缆安装时，跨大西洋传输一次信息可能需要长达18小时。第一条跨大西洋电报电缆将伦敦与北美连接起来，并能在大约10小时内传输约143个单词。如今，全球大约有90万公里的海底电缆以每秒超过25太字节的速度传输数据，这意味着同样的143个单词的跨大西洋传输只需不到一秒钟。 这些电缆对于全球电信网络至关重要，承载了超过99%的数据流量或95%的跨洲互联网流量，传输超过3拍字节的数据（1拍字节等于一千万亿字节），包括视频通话，并支持每日约10万亿美元的金融交易。即使随着卫星在电信领域的增长，电缆仍然能够以更低的成本承载更多的数据。实际上，卫星仅占美国所有国际容量的大约1%。5 然而，这些电缆的中断可能会对国家间或整个地理区域的通信产生重大影响。6事实上，根据联合国的数据，每年可能会发生多达200起海底电缆故障事件，其中渔业和航运活动，如拖锚，导致了总数中的近三分之二。 海洋数据高速公路 全球海底电缆市场预计将从 2022 年的 46 亿美元增加到 2029 年的 213 亿美元。7海底电缆主要由各种私人投资者拥有——这些投资者可能是大型电信运营商、内容交付提供商或投资集团。仅有大约1%的海底电缆由政府实体拥有或部分拥有。内容提供商现在拥有了或租赁了全球约一半的海底带宽，并且这些科技公司在新电缆的投资中扮演着重要角色，尤其是在人工智能热潮期间。2022年，它们控制了全球海底光纤容量的大约66%，而在2012年这一比例仅为10%。8 水下数据中心 人工智能革命的展开以及AI模型的开发和部署将带来对数据中心更大的需求。水下数据中心是指将IT基础设施（例如服务器、存储介质）安装在密封的容器中，然后将其浸没在水中。 要凉快一下吗 ？ 如今 ， 数据中心消耗全球电力的 1 - 1.5 ％ ， 其中 40 ％ 用于冷却。9每兆瓦电力供应至数据中心所需的冷却量约为285吨，类似于一座115,000平方英尺商业建筑的需求。一台285吨的冷水机大约成本为225,000至250,000美元。随着生成式模型的更大规模采用和部署， 4大西洋论坛5远程地理学 ， 视觉资本主义6大西洋论坛7CRU 集团8大西洋论坛9国际能源署 AI，水和能源使用量将增加，但借助海底数据中心，海洋提供了天然的凉爽环境，无需额外成本。 事实上，水下数据中心不会用于冷却或其他运营目的消耗水资源。因此，它们会any不会对淡水资源造成额外压力，其水使用效率（WUE）为零。相比之下，陆地数据中心每千瓦时能耗可消耗多达4.8升水。此外，由于海底数据中心所需的能源较少，因此产生的热量也更少，不会导致周围环境变暖。 在边缘制造波浪 边缘计算是一个迅速发展的领域，旨在处理数据并将其更接近数据生成的位置（即事物和人连接到数字世界的实际位置）。边缘传感器测量物理世界的活动，并将这些数据输入到分析应用中，作为决策的基础。边缘计算通过提供更多关于此主题的信息来补充云计算。 解决延迟、带宽、自治和隐私要求 (请参阅 ：下一代技术 ： 计算 尽管数据中心通常距离最终用户数百英里之遥，边缘计算将这些过程带到了信息生成或访问的设备附近。为了满足对边缘计算的需求，必须从城市地区更接近客户的较小数据中心来提供服务。 为什么这一点很重要？因为全球超过一半的人口居住在距海岸120英里的范围内。通过将数据中心设在沿海城市附近，数据传输的距离将大大缩短，从而实现更快更流畅的网页浏览、视频流媒体和游戏体验。因此，海底数据中心可以作为边缘数据中心和互联网交换点使用，成为云服务提供商边缘计算的重要组成部分。 计算每一滴 ： 可靠性很重要 有三个因素有助于水下服务器的可靠性 ：10 大气underwater 数据中心集装箱提供一种干燥氮气的环境（即没有氧气），这很重要，因为氮气比氧气具有更强的抗腐蚀性。因此，水下服务器的寿命远长于陆地数据中心。 湿度低湿度的水下环境会减少凝结现象，有助于降低腐蚀风险，从而延长服务器的使用寿命。 摇滚船温度波动：稳定的海洋温度降低了显著变化 Ambient 温度的风险。传统数据中心可能因冷却系统问题或故障而出现宕机情况。 海底数据中心确实面临独特的脆弱性，其中之一便是声音。密集的水体比空气更快地传导声波信号，而孤立的数据中心若出现组件故障，将难以监控或维修。声波注入攻击可以使海底服务器无响应并导致中断，在短短几分钟内，某些硬盘可能永久损坏。海底基础设施通常比陆地上的更易受损害，而破坏行为往往难以追踪。 为了应对这一挑战，可以考虑使用隔音板，但这样做可能会显著提高服务器的温度，从而抵消利用海洋环境进行冷却的优势。此外，随着噪音水平的增加，隔音板可能会显得过于强大且成本高昂。主动降噪技术（如噪声取消耳机背后的原理）在每个数据中心添加也会过于复杂和昂贵。总体而言，噪声问题将是需要克服的关键问题之一，特别是考虑到气候变化可能导致到本世纪末海洋的噪音水平增加五倍。11 海洋药理学 生命在海洋中存在的时间至少为37亿年，是陆地上的三倍以上，因此海洋拥有独特的生物多样性。12大多数药物来源于陆地上的生物，但随着我们发现新的酶和治疗方法，研究人员开始更多地关注海洋。 事实上，一些研究显示，海洋无脊椎动物产生的抗生素、抗癌药物和抗炎物质比任何陆地生物群体都要多。大约有15-20种海洋衍生化合物已被批准用于治疗癌症、疼痛、病毒感染和心脏病的临床使用。13科学家们在过去50年中仅从海 Sponge 中发现了超过10,000种新的化学化合物，且每年从中发现的新化学物质超过200种。14这些新化学物质中的许多都被用于治疗疾病的救命药物 ， 包括艾滋病毒和 Covid 。 海洋含有超过 20 万种描述的无脊椎动物和藻类 ，15尽管这一数字仅为尚未被发现和描述的物种总数中的一小部分。深海生物对极端条件（高压、低温、无光照）的独特适应已经促进了科学和医疗领域的创新。16 深度治疗 ： 海洋遗传资源 来自海洋基因资源的产品总价值达500亿美元，而从深海热液喷口分离出用于乙醇生产的一种酶，其年度经济影响达到1.5亿美元。17越来越多地，数字序列信息（DSI）成为公司创造和大规模生产产品所需的一切。例如，kahalalide F——一种从海Slug中分离出来并正在用于治疗癌症和牛皮癣的化合物——是通过DSI进行合成制造的。 通过从DSI开发产品具有巨大的优势：它不需要捕捞海洋动物、植物或微生物，并且其商业潜力几乎是无限的，因为一段基因序列可以被重新销售。目前，DSI是商业化利用海洋遗传资源最有价值的来源。 海底 ： eDNA 你知道吗？仅有不到1%的所有动物基因组被测序。环境DNA（eDNA）是指生物体在水中释放的遗传物质，通过采集水样中的黏液、粪便或组织碎片，科学家可以处理eDNA以发现新的海洋生物信息。这是一种新兴技术，将帮助解答关于水柱和海底的许多问题。 它还具有许多与传统采样方法相补充的优势。例如，它不需要与活体生物进行交互，因此是一种非侵入性的采样技术。此外，它还可以为那些未被视频记录或通常会避开遥控车辆或其他平台灯光的生物的生活提供窗口。eDNA 可以检测从细菌到脊椎动物等多种多样的海洋生物，极大地扩展了考察的范围。18 用海洋之美扭转潮流 在过去20年里，研究已经识别出海洋来源成分对美容产品的好处，因为它们具有独特的特性和功效，而这些特性在陆地生物中无法找到。一些海洋成分可以提供紫外线防护，改善皮肤状况，并具有抗衰老作用。例如，鱼油衍生的Omega-3脂肪酸可以改善皮肤健康，而真菌嘌呤样氨基酸（MAAs）则可以起到防晒作用。含有0.005%海洋来源MAAs的乳霜在UVA光损伤中和能力与含有1%合成UVA过滤剂和4%合成UVB过滤剂的乳霜相当。19即使海洋胶原具有抗衰老properties并且吸收能力比其他形式（包括牛源或猪源胶原）高出一倍半。20 养活世界 目前 ， 海洋约占我们总卡路里摄入量的 2 ％ 和蛋白质摄入量的 15 ％ 。21但到2050年，地球上的人口将接近10 billion人，他们所食用的食物中大约有一半将来自海洋。水产养殖（相当于农业）在过去十年中显著增加，已在产量上超过了农业，这一趋势主要受过度捕捞和鱼类资源减少、生物多样性保护以及全球对水产品的日益增长需求的推动。 养殖业现在是全球增长最快的食品领域之一，并且经常被提及具有解决未来全球食品安全问题的潜力。通过水产养殖，仅相当于密歇根湖大小的海洋表面（占海洋面积的0.015%）即可生产出超过当今所有野生渔业捕获量的海鲜。22并且这一点非常重要——渔业是主要的食物来源，为超过15亿人提供了其平均每人动物蛋白摄入量的近20%。23 15温斯顿 ， 198816Exaly17DSM 观察员18国家海洋和大气管理局(NOAA)19丹尼尔等人。20Khan 等人。21粮食及农业组织 (粮农组织)22国家生物技术信息中心(NCBI)23粮食及农业组织 (粮农组织) H2O no! 海洋含有世界上 97% 的水 ， 但如果我们不改变路线 ， 到 2040 年我们可能会耗尽淡水。24到 2025 年 ， 世界上三分之二的人口可能面临水资源短缺。25并且全球一半的人口每年至少一个月遭受极端的高水应力——