The Internet of Underwater Things (IoUT) is an emerging communication ecosystem developed for connecting underwater objects in maritime and underwater environments. The IoUT technology is intricately linked with intelligent boats and ships, smart shores and oceans, automatic marine transportations, positioning and navigation, underwater exploration, disaster prediction and prevention, as well as with intelligent monitoring and security. The IoUT has an influence at various scales ranging from a small scientific observatory, to a midsized harbor, and to covering global oceanic trade. The network architecture of IoUT is intrinsically heterogeneous and should be sufficiently resilient to operate in harsh environments. This creates major challenges in terms of underwater communications, whilst relying on limited energy resources. Additionally, the volume, velocity, and variety of data produced by sensors, hydrophones, and cameras in IoUT is enormous, giving rise to the concept of Big Marine Data (BMD), which has its own processing challenges. Hence, conventional data processing techniques will falter, and bespoke Machine Learning (ML) solutions have to be employed for automatically learning the specific BMD behavior and features facilitating knowledge extraction and decision support. The motivation of this paper is to comprehensively survey the IoUT, BMD, and their synthesis. It also aims for exploring the nexus of BMD with ML. We set out from underwater data collection and then discuss the family of IoUT data communication techniques with an emphasis on the state-of-the-art research challenges. We then review the suite of ML solutions suitable for BMD handling and analytics. We treat the subject deductively from an educational perspective, critically appraising the material surveyed.


翻译:水下事物互联网(IOUT)是一个新兴的通信生态系统,旨在连接海洋和水下环境中的水下物体。IOUT技术与智能船只和船只、智能海岸和海洋、自动海洋运输、定位和导航、水下勘探、灾害预测和预防以及智能监测和安全有着紧密的联系。IOUT具有从小型科学观测站到中型港口以及覆盖全球海洋贸易等不同规模的影响。IOUT的网络结构本质上是多样化的,应具有足够弹性,能够在恶劣的环境中运作。这在水下通信方面造成了重大挑战,同时依赖有限的能源资源。此外,IOUT的传感器、水力电话和相机所产生的数据数量、速度和种类都非常庞大,从而产生了大型海洋数据的概念,而这个概念有自己的处理困难。因此,常规数据处理技术将动摇,而机械学习(ML)的解决方案必须用来自动地学习具体的BMD行为和特征,以便利知识提取和决策支持。本文的动机是全面调查IOUT、BMM和相机的数据收集和MUT的研究,然后我们用I的数据收集和ML的系统来全面研究。

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