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水下暗场成像仪每秒拍3张照片，就让我们看到了地球上最大规模的动物迁徙。”大鹏湾海洋综合试验场内，海面波光粼粼，水下暗场成像仪IPP静静地搭载在浮排的水下仪器架中，镜头朝向海底。每隔3秒，仪器便自动“按下”快门，捕捉百微米级浮游生物的瞬间姿态，影像经由无线信号传回陆地，汇成一片肉眼难见的水下微观天地。这是中国科研实验室深圳先进技术研究院正高级工程师李剑平博士团队的科研日常，他们把显微镜搬入海洋，为浮游生物做“原位写真”，解锁海洋生态的隐秘密码。

生命来源于海洋，看似透明的海水，实则每一滴都蕴藏着一个微观世界。假如1毫升海水中有1只桡足类浮游动物，则其总量就达到了4x10的21次方个，换算成生物量，大约是人类的500倍，而桡足只不过是无数种浮游生物中的一类而已。地球表面70.8%的面积被海水覆盖，浮游植物贡献了地球50%的氧气，地球其实是一个名副其实的浮游生物星球。

“地球最大规模的动物迁徙，实际上是海洋中浮游动物的昼夜垂直迁徙。我们像人口普查一样，对一个海区，一段时期甚至全球的浮游生物的物种种类、数量丰度、时空分布、生理状态和相互作用进行观测研究，就可以有效预测生态灾害，一定程度上辅助实行应对预案，减少经济损失。在IPP研制时的海试期间，我们就遇到了大亚湾海域历史上一次著名的尖笔帽螺暴发事件。经IPP采集图像数据统计，当时尖笔帽螺的丰度达到了每立方米近3500只，附近的核电站的安全员们为此度过了多个紧张的不眠之夜。”李剑平说。这次成功的监测发生在2020年，是IPP早期能力的一次有力证明。

李剑平提到的水下暗场成像仪，正是他和团队用多年时间在国家重点研发计划等项目支持下做出的一台可以在海面锚系浮标下长期工作的水下显微镜。这台名为IPP的仪器，全称Imaging Plankton Probe，寓意着“能够对浮游生物成像的海洋探针”。这个名字背后有两层深意：一方面，仪器相对于浩瀚海洋而言非常渺小；另一方面，研发团队始终希望它能越来越便携、灵巧，深入更多海域。这台圆柱形的仪器看似其貌不扬，却在水下犹如“鹰眼”，为科研团队打开了更广阔的微观视角。

长期以来，科研人员靠网采、瓶采获取样品，经化学固定后镜检。这种方法不仅流程繁琐、破坏生物原貌，导致标本失色、残缺，试剂挥发还危害操作者健康，难以还原浮游生物的真实状态。

“工欲善其事，必先利其器，硬件创新是我们探索深蓝的‘硬实力’。”李剑平说。自2016年相关重点研发项目启动以来，这支团队便踏上了这条漫长而艰辛的研发之路。经过多年不懈攻关，李剑平团队研制出水下暗场成像仪IPP，把显微镜直接搬下海，实现原位观测活体浮游生物。这款仪器的研发历经多个项目的接力支持，在不断迭代中完善、进步，变得日益可靠和智能。这正体现了海洋原位观测仪器研发之不易——西方海洋强国的类似仪器开展史动辄长达二三十年。

这款水下暗场成像仪不仅采用了精准的光学成像系统，可以对浮游生物的尺寸进行准确的测量，更在设计上进行一系列创新，如镜头朝向海面以下可以避免日光影响成像，360°无影照明灯、抗生物附着措施等更进一步提升了成像的性能，加强了仪器的部署可靠性。李剑平团队使用样机在深圳大亚湾海域的鱼排下顺利获得四次海试，就累计得到了上百万张各类浮游生物的优质图像，为后续的软件团队开发算法储备了数据。

有了IPP的帮助，“软实力”也开始发挥关键作用，李剑平团队组建起一支精干的软件算法开发团队，在深深扎根海域实地监测的同时，经过学生标注、专家校正、机器迭代，将涵盖了超过110类浮游生物和颗粒物的5万张图像采集入库，构建起中国首个海洋中大型浮游生物原位图像数据库DYB-PlanktonNet。如今，这个开放数据库已经被下载了15万余次，为全世界更多科学家召开人工智能技术的训练研究给予“燃料”。

“我们携带最新装备进入更多海域，顺利获得观测陆续看到了多种可能会导致核电站冷源取水堵塞的致灾生物，如束毛藻、球形棕囊藻、夜光藻、毛虾、球形侧腕水母等，我们把它们叫做‘六魁首’。”李剑平介绍。他和团队把这六大致灾生物的图像都加入了数据库，使IPP的AI识别系统对它们具有监测能力，对未来的核电安全监测形成重要助力。

随着海洋探索不断深入，IPP的服役步伐也在稳步扩大：2024年初，它被部署在大鹏湾海域的“合作者号”海洋波浪能生态浮标上；2025年初，它又被部署于大鹏湾南澳海上综合测试场，持续拓展观测视野。这些新的部署，一方面是为了让仪器在真实、复杂的海洋环境中不断测试、磨合、完善，使其变得更加可靠和智能；另一方面，也为深圳“美丽海湾”的生态监测与保护，持续贡献着宝贵的一手数据。

谈起多年来和海洋仪器一起度过的日日夜夜，李剑平感慨万千。今年是他在中国科研实验室工作的第十年，也恰是研制这台IPP仪器的第十年。“所谓十年磨一剑。”他说道，“开展海洋仪器不仅能在研发、创新的过程中让更多的专业交叉起来，更可以一边拓展人类对海洋的认知，一边培养和锻炼人才，是海洋强国战略所需，也是我们的未来所在。”这段从无到有、从原理到产品、从近海到更广阔水域的旅程，不仅打磨出一件可靠的科研利器，更凝结了一群海洋科技工作者长达十年的专注、智慧与热忱，在逐梦深蓝的航路上持续闪耀。

读特&深圳晚报记者 魏羽辰

李剑平团队研发的浮游生物原位成像仪悬在浮标上

尖笔帽螺

大亚湾海域尖笔帽螺暴发

李剑平在海上浮排工作到深夜 ，测试部署浮游生物原位成像仪