近日，我国首艘可保障远海科学考察、载人深潜、工程作业、水下考古、快速响应等多用途的新型科考船“探索三号”正式入列。“探索三号”由中国船舶集团广船国际设计建造，实现了极地科考船舶在设计建造领域的多项突破。近年来，广船国际还联合国家超算广州中心等单位的科研力量融合创新，实现科考船舶、全系列油轮、散货船以及豪华客滚船等的优化设计，各项技术指标均处于国际领先水平。这也让广船国际的全球订单纷至沓来，船舶交付期已排至2029年。
“探索三号”科考船有哪些科技亮点？国家超算广州中心如何优化船舶设计？本期《科技周刊》，我们将带大家了解其中的奥秘。
“探索三号”@视觉中国
广船国际海洋科技研究院高级工程师巫振汉向记者介绍，“探索三号”是国内甚至全亚洲第一艘能够在极地进行科学考察、载人深潜、文物考古的船舶。船舶的研发设计几乎从零开始，设计人员没有多少可以借鉴的资料，主要结合业主方对船舶的功能要求，在船舶设计上进行高吻合度的匹配。
满载排水量约10000吨
最大航速16节
冰区加强PC4级
定员80人
续航力15000海里
国内首艘极区海域载人深潜支持母船
“探索三号”交付入列后将成为国内首艘具备极区海域载人深潜能力的支持母船，全面提升我国深海战略、极地战略实施水平，助力我国在南海科考调查和极区深海科学研究领域迈上新台阶，提升我国深远海综合考察能力，巩固和加强我国对深海空间的掌控能力，同时扩大我国在极区海洋的实际存在，提高我国在国际极区事务中的主导能力。
月池，让设备可以从船上吊装入海中。
月池直通船底：实现冰区立体科考
月池是指船体内部贯穿各层甲板，与海水相通，直通船底的一个井道，钻探船上的钻杆可以由这个井道下放到海底，潜水器材和水下机器人也可以从这个井道前往水下作业。
“探索三号”的一大本领是可以在极地冰区进行立体科考作业。船体内部有一个长6米、宽4.8米的月池，月池贯穿各层甲板直至船底，可让设备从船的中间吊装进入海中。这样，即使是在极地冰封的情况下，科考设备依旧可以顺利进入海水中，提升了冰区及恶劣海况下科考作业的适应性。
“探索三号”科考船主甲板载人潜器A架 @视觉中国
“我们的月池面积远大于其他一些科考船舶，甲板和船底大开口会对船体总纵强度造成损害，也会对船体的横向强度及刚度有显著影响，项目团队对结构进行设计和优化，解决了月池大开口对船体结构强度产生的不利影响。”巫振汉说。
月池在设计和施工上有较多关键技术，月池底盖的水密性和月池滑车轨道的安装精度都要求极高，同时，为了保证科考设备的安全，还需要让月池水面的波浪尽可能小。经过科研攻关，“探索三号”上的月池完美满足了这些要求，“即使外面的波浪很大，月池里面的波浪也是比较小的。”
艏艉破冰
“探索三号”的另一大本领是可以实现艏艉破冰，其艏艉最高能够破厚达1.2米的冰（同时覆盖0.2米的雪），破冰速度约2节。在敞水航行时，“探索三号”的最高时速可达16节。
破冰能力更强
据悉，“探索三号”的破冰性能属于中等偏上水平，虽然“探索三号”可破的冰不是最厚的，但从破冰的经济性角度看，相比国内外主流破冰船，其单位功率的破冰能力更强。
“探索三号”控制室
超算优化船型
“在‘探索三号’的设计过程中，国家超算广州中心的‘天河二号’所提供的算力，为优化这艘船的性能提供了很大的助力，这艘船具有较好的经济性能，与超算的帮助息息相关。”广船国际海科院高级工程师王炳亮告诉记者，早在2015年，广船国际便与国家超算广州中心开展合作，让船舶设计不断优化，性能指标逐年提高。
具体到“探索三号”的设计上，设计师在考虑破冰的同时，还结合了常水航行的性能进行优化，“我们考虑的是兼容性，‘探索三号’并不会长期在冰区航行，大部分时间还是在普通水域航行。传统的破冰船船头设计会对航速产生一定影响，所以，我们利用超算，设计出性价比高、兼容性强的船舶，既能在冰区破冰，在普通水域航行时也有很好的经济性。总的来说，我们借助超算不断优化船的线型，最终使其在功能完备的前提下具有最优的经济性能。”
船舶与海洋工程：广州特色优势产业
广州在船舶与海洋工程领域具有深厚的产业基础和丰富的科研教育资源。在广州“12218”现代化产业体系中，船舶与海洋工程属于广州的4个特色优势产业之一。
2020年以来，广州市海洋生产总值占地区生产总值的比重保持在10%以上，年均增长近6%，为实现国民经济高质量发展发挥了重要作用。船舶和海洋工程是广州传统优势产业，集聚了广船国际、黄埔文冲、英辉南方等40余家船舶制造企业，是我国三大造船基地之一。在各方推动下，广州形成集造船、修船、海洋工程、船舶相关产业于一体的船舶与海洋工程装备产业集群，豪华客滚船、半潜船在国际上处于领先水平，以“梦想”号大洋钻探船为代表的特殊船型和钻井平台、水下机器人等高技术海洋工程装备发展快速，成为全国海洋工程装备重要基地。
在政策扶持方面，广州在《广州市海洋经济发展“十四五”规划》中提出打造船舶和海工装备产业集群；近年来，广州制定了海洋强市三年行动方案，印发《广州市现代高端装备产业链高质量发展三年行动计划》，将海工装备列为高端装备制造产业重点工程，全面提升高技术船舶与海洋工程装备国际竞争力。
广州在船舶与海洋工程领域的科研实力处于国内领先地位，广州海洋领域拥有两院院士7位，全市共拥有58个涉海科研机构和42个省部级以上海洋科学实验室，10个国家级海洋科技创新平台。全市共有18所高校设立涉海专业，如中山大学、华南理工大学、广州航海学院等，为船舶与海洋工程领域培养了大量专业人才。
此外，广州在深海探测设备研发方面成果丰硕，如4500米级和6000米级“海马”号ROV、6000米级AUV、200米海底钻机等，这些设备帮助构建起全时全域“空天海潜地”探测观测监测体系。
科学家解前沿
广州科学家谈国家超算广州中心从助力国家战略到生成式AI
党的二十大报告提出，加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。国家超算广州中心与广船国际在船舶设计方面的合作，正是数实融合的一则典型案例。
除了设计建造船舶，国家超算广州中心还在支持哪些产业和科研领域的应用？日前，国家超算广州中心主任助理、应用推广部部长王栋接受了记者专访。
王栋表示，从2016年开始，该中心逐步从传统的高性能计算向如今的人工智能算力融合，一直致力于打造星光超算应用平台，为广大用户提供良好的算力基础。传统的超算应用方向主要偏向装备制造、新材料、生物医药、新能源等。这几年，超算平台上大量涌入了做生成式AI研究的用户，增长十分迅猛。如今，星光超算平台正支持多个头部研究团队进行大语言模型的训练。
医学领域：中心的人工智能应用很早就在医疗领域开展，包括多家医院的肿瘤筛查，人口出生队列的比对，眼科白内障筛查等。
新能源行业：中心的超算平台应用广泛。如风电领域，大量的风机需要进行仿真设计，其所发电力还需要有智能调度运维系统，这些领域的应用都基于超算平台。
航空公司票务系统智能分析：广州白云机场智能围栏的设计也应用到了中心的星光超算平台。
低空经济：中心与广州市气象局的相关下属部门，正在合作探讨如何在小区域内、垂直尺度上进行气象精准预报，中心有专门的团队在做气象方面的人工智能应用。低空气象预报是传统的气象预报不擅长的，高度不同，风的大小和天气情况都可能有变化，这一块中心也在与相关机构合作研究。
气象预报领域：中心从降水到空气质量预报，再到地面上河流的风暴潮预警，海洋风浪预报，全部都已在超算平台上展开运行，实现高精度的预报。
超算天河星逸
超算天河星逸算力扩展体验更好
王栋介绍，2023年底，中心上线了新一代的超算天河星逸，将全面接替原来的天河二号超级计算机。天河二号服役11年后，已于2024年底正式下架。新一代的超算能够在各个指标上实现性能的倍增，用户的体验感会更好。除了传统的CPU算力之外，GPU的算力也扩增了不少，能够满足日益增长的人工智能方面的算力需求。
据王栋透露，近年来，中心正参与国家的算力互联网建设，提出基于超算应用的需求来构建超算应用互联网。目前，该中心与深圳的鹏城实验室、东莞的散裂中子源等国家重要的科研单位已建立了专线的连接，满足其算力需要。
统筹编辑：梁倩薇、嵇沈玲
文、图/广州日报新花城记者：武威（除署名外）
