渔业智能技术与装备。

主要涉及渔业与水生态应用基础研究及其相关设施装备的交叉研究，具体包括：

（1）水生动物行为机制与功能；

（2）渔业工程生态与现代渔业养殖模式；

（3）涉水工程影响评价与环保措施效果评估；

（4）渔业与水生态智能装备研制与多场景应用。

（1）搭建了国际领先的水生动物行为学与装备研究平台，建立了一整套鱼类生态习性及动物福利研究方法，包括个性、摄食、竞争、反捕食、游泳、社交、繁殖、洄游等行为在声、光、电、水流、信息素等自然和养殖环境下的测定技术，为水生动物行为表型特征的高通量量化测定、行为学与其他学科的交叉融合研究提供了技术与平台支撑；

（2）建立了鱼类形态步态量化标准，构建了100余种大宗淡水鱼类与海南岛礁鱼类多模态数据库；利用人工智能、双目摄像、降噪增强技术，搭载自主研制的边缘计算盒子，研制出国产化率95%的鱼类种类识别与分析水下探测器，以及智能投喂机、鱼苗计数仪、表型测量仪，支撑了过鱼设施、水域牧场、江河湖海的智能化监测平台建设和设施渔业与智慧渔业发展；

（3）构建了一整套基于鱼类过坝行为的过鱼设施效果评价技术、生境营造技术，综合分析了流域气候变化趋势、过鱼设施对大渡河河流连通性的影响，支撑了过鱼设施设计、建设、运行、评估、优化的全过程管理；

（4）揭示了山区生态渔业、渔农复合种养、池塘清洁养殖、工厂化集约养殖、渔光一体新能源养殖的生物操纵及工程生态原理，研发了少人化、无人化和智能化的渔农综合体作业技术，开创了云贵高原贫困山区现代渔业扶贫与振兴模式，使贫困户年均增收4455元，成功帮扶2000余户渔（农）民脱贫。

相关成果发表在《中国科学院院刊》、《Reviews in Fish Biology and Fisheries》、《Environmental Pollution》、《Chemosphere》、《Ecological Engineering》、《Microbiome》等国内外主流期刊50余篇，获授权专利52件（发明10件、实用新型25件、软件著作权13件、外观设计4件），参编专著3部，获“中国产学研合作创新奖”等省部级科技奖励5项，2020年央视《朝闻天下》电视新闻报道了相关科技成果。中国农业大学等多所高校兼职博导，2021年入选中科院首批特聘研究骨干、省部级领军人才，2022年入选国家级青年人才。

代表性论文（#第一作者；*通讯作者）：

1.        Bao JH, Twardek WM, Zhang CS, Li WW, Mi XY, Zhang DX, Wu JM, Jang H, Cooke SJ, Duan M*. Mitigating the cumulative effects of hydropower and climate change on riverine fishes. Reviews in Fish Biology and Fisheries 2023, (online) Doi:10.1007/s11160-023-09766-7.

2.        Luo B, Zhou XJ, Zhang CS, Bao JH, Mei F, Lian YX, Zhang DX, Hu SQ, Guo LG, Duan M*. Hydroacoustic survey on fish spatial distribution in the early impoundment stage of Yuwanghe Reservoir in southwest China. Frontiers in Marine Science 2023, 10:1119411.

3.        Mei F, Zhang CS, Luo B, Zhang DX, Hu SQ, Bao JH, Lian YX, Zhao DX*, Duan M*. Effects of season and diel cycle on hydroacoustic estimates of density, Target Strength, and vertical distribution of fish in Yudong Reservoir, a plateau deep water reservoir in southwest China. Frontiers in Marine Science 2023, 9:1119410.

4.        Jiang JZ^#*, Fang YF^#, Wei HY, Zhu P, Liu M, Yuan WG, Yang LL, Guo YX, Jin T, Shi M, Yao T, Lu, J, Ye LT, Shi SK, Wang M, Duan M*, Zhang DC*. A remarkably diverse and well-organized virus community in a filter-feeding oyster. Microbiome 2023, 11:2.

5.        Xiang L^#, Mi X^#, Dang Y, Zeng Y, Jiang W, Du H, Twardek WM, Cooke SJ, Bao J*, Duan M*. Shyer fish are superior swimmers in Siberian sturgeon (Acipenser baerii). Frontiers in Marine Science 2022, 9: 1040225.

6.        Zhou WH, Zhu DM*, Shi M, Li ZX, Duan M, Wang ZQ, Zhao GL, Zheng CD. Deep image enhancement for turbid underwater images based on unsupervised learning. Computers and Electronics in Agriculture 2022, 202: 107372.

7.        Chen YL, Li WW, Xiang LL, Mi XY, Duan M*, Wu CX*. Fish personality affects their exposure to microplastics. Ecotoxicology and Environmental Safety 2022, 233: 113301.

8.        Li WW, Bao JH, Zhang CS, Mi XY, Zhang DX, Jiang H, Twardek WM, Cooke SJ, Duan M*. Group size influences LED light colour and substrate preference of David’s Schizothoracin（Schizothorax davidi): relevance for design of fish passage facilities. River Research and Applications 2022, 38: 280-292.

9.        Yin JF, Zhu DM*, Shi M, Li ZX, Duan M, Mi XY, Wang ZQ. MoFiM: A morphable fish modeling method for underwater binocular vision system. Computer Animation and Virtual Worlds 2022, e2104.

10.    Xiong X, Liu Q, Chen XC, Wang RY, Duan M^*, Wu CX^*. Occurrence of microplastic in the water of different types of aquaculture ponds in an important lakeside freshwater aquaculture area of China. Chemosphere 2021, 282:131126.

11.    Abdullah AA, Xue YY, Xiao P, Chen HH, Zhang CS, Duan M^*, Yang J^*. DNA metabarcoding reveals the significant influence of anthropogenic effects on microeukaryotes diversity, composition, and interactions in urban waterbodies. Environmental Pollution 2021, 285: 117336.

12.    Hu SW, He RJ, Wang WJ, Zhao DY, Zeng J^*, Huang R, Duan M^*, Yu ZB. Composition and co-occurrence patterns of Phragmites australis rhizosphere bacterial community. Aquatic Ecology 2021, 55:695-710.

13.    Sun XJ, Cao XY, Zeng J, Huang R, Duan M^*, Yu ZB, Zhao DY^*. The pattern of sedimentary bacterial communities varies with latitude within a large eutrophic lake. Limnologica 2021, 87: 125860.

14.    Bao JH, Li WW, Zhang CS, Mi XY, Li HT, Zhao XJ, Cao N, Twardek WM, Cooke SJ, Duan M^*. Quantitative assessment of fish passage efficiency at a vertical-slot fishway on the Daduhe River in Southwest China. Ecological Engineering 2019, 141: 105597.

15.    Li WW, Bao JH, Zhang CS, Wang LW, Li HT, Wen JY, Duan M^*. A review of international fishways adaptive management systems and management prospects for China. Acta Hydrobiologica Sinica 2018, 42(6): 1240-1252.

16.    张朝硕, 罗斌, 周贤君, 李为, 李钟杰, 刘家寿, 虞功亮, 段明*. 贵州山区新建水库浮游植物群落结构特征. 水生生物学报 2023, 47(4): 556-563.

17.    李思平, 张东*, 段明. 动物个性和行为集：概念、测试和分析. 水生生学报 2022, 46(6): 922-932.

18.    米湘媛, 张朝硕, 张晓娟, 王海华, 郭小泽, 李思明, 赵大显, 洪一江, 段明*. 井冈山地区莲鱼复合种养模式效益评价. 水生生物学报 2022, 46(7): 983-994.

19.    张倩, 曾燏, 肖瑾, 向伶俐, 鲍江辉, 张朝硕, 米湘媛, 段明*. 嘉陵江中游蓬安段鱼类群落功能多样性研究. 水生生物学报 2022, 46(5): 630-642.

20.    李为*, 荣宽, 覃丽蓉, 李威威, 段明, 张堂林, 刘家寿. 水产动物行为及其在渔业中的应用研究进展. 水生生物学报 2021, 45(5):1-10.

21.    马佳, 张富斌, 曾燏^*, 吕振宇, 肖瑾, 何欣曼, 段明, 杨少荣. 嘉陵江下游江段蛇蛇种群动态及利用现状. 水产学报 2021, 45(5):691-699.

22.    段明^#*, 米湘媛, 张晓娟. 科技助力-打赢水产防洪攻坚战. 中国农村科技 2020, 303: 16-21. (封面文章)

23.    夏勇^*, 田弋夫, 景海春, 刘智全, 王建红, 刘宁, 钟彩虹, 李大卫, 段明, 余德顺, 韩力, 刘贵周, 丁宝明, 张蕾.中国科学院科技扶贫在行动—以贵州水城县为例. 人与生物圈 2019, 117(4): 42-51.

24.    段明^#*, 张朝硕, 肖海金, 刘家寿, 李钟杰, 李伟. 贫困山区生态渔业扶贫模式的实践与思考—从湖北恩施到贵州六盘水.中国科学院院刊 2019, 34(1): 114-120. （封面文章）

专利软著：

（1）外观设计专利

1.        ZL202030801279.X 段明, 等. 三维鱼类识别检测仪

2.        ZL202230624511.6 段明, 等. 鱼类便携式自动化表型测量仪

3.        ZL202230625230.2 邹青青, 段明, 等. 鱼类攀爬实验装置（全波段光谱、光强）

4.        ZL202230624495.0 段明, 等. 鱼类攀爬实验装置

（2）实用新型专利

1.        ZL202222502125.7邹青青, 段明, 等.一种鱼类攀爬行为参数采集实验装置

2.        ZL202222503213.9邹青青, 段明, 等.一种多参数可调节的水生动物攀爬装置

3.        ZL202221870228.2胡少秋, 段明, 等. 一种鱼体表型特征提取装置

4.        ZL202221336635.5张东旭, 段明, 等. 一种用于测量鱼体回声信号强度的辅助装置

5.        ZL202123101852.4胡少秋, 段明, 等. 一种便携式的多功能鱼类图像采集装置

6.        ZL202122754784.5胡少秋, 段明, 等. 一种基于鱼类识别的水环境模拟装置

7.        ZL202120640119.0米湘媛, 段明, 等. 一种三维扫描定位的辅助装置

8.        ZL202121140637.2向伶俐, 段明, 等. 一种鱼类生理恢复装置

9.        ZL202120458040.6李威威, 段明, 等.一种用于定量测定水生生物光偏好的装置

10.    ZL202120409222.4张倩, 段明, 等. 一种便携式可拆卸的多角度行为摄录辅助系统

11.    ZL202120460062.6 李威威, 段明, 等. 一种水生动物生境选择摄录试验装置

12.    ZL202021727350.5 张朝硕, 段明, 等. 一种组合式光诱人工鱼巢

13.    ZL202021668003.X 李威威, 段明, 等. 一种便携式测试鱼类光偏好行为的试验装置

14.    ZL202021123168.9 米湘媛, 段明, 等. 一种渔农综合种养系统的莲、鱼拦截装置

15.    ZL202020951114.5 李威威, 段明, 等. 一种无损伤测试鱼类生境选择的试验装置

16.    ZL201821273696.5段明, 等. 一种定量评估竖缝式鱼道过鱼效率的监测装置

17.    ZL201721362388.5李威威, 段明, 等. 一种提高鱼道过鱼效果的垃圾障碍清除装置

18.    ZL201020543539.9段明, 等. 一种小型鱼类摄食行为和社群关系的测定装置

19.    ZL201420511573.6段明, 等. 一种小型鱼类冒险摄食行为的测定装置

20.    ZL201620059893.1张磊, …, 段明, 等. 一种池塘黄鳝网箱养殖排污装置

21.    ZL201020109881.8 冯琳，...，段明. 一种维持水生生物低氧环境的试验装置

22.    ZL201020643903.9 冯广朋，...，段明, 等. 中华绒螯蟹标志用的外标签

23.    ZL201120110201.9 张涛，...，段明. 一种日本鳗鲡标本脱落式卫星标志的连接装置

24.    ZL201120110421.1赵峰，...，段明. 一种中华鲟标本POP-UP标志连接固定装置

25.    ZL201220135311.5 高雷，段明, 等. 一种小型鱼类的采集装置

（3）发明专利

1.        实审ZL201810897363.8 段明, 等. 定量评估竖缝式鱼道过鱼效率的监测系统及其方法

2.        实审ZL202110235936.2 段明, 等. 一种水生动物生境选择摄录试验装置

3.        ZL202111227436.0 段明, 等. 一种水生生物光暴露行为采集装置及其使用方法

4.        ZL202110834074.5 段明, 等. 一种鱼体模型确定方法及系统

5.        ZL201010599878.3段明, 等. 一种鱼类摄食竞争力的测定方法

6.        ZL201210094552.4高雷, 段明, 等. 一种便携式仔稚鱼荧光诱捕装置

7.        ZL201410037242.8 张磊, 段明, 等. 使用泥鳅开口饵料生物培养基培育鳅苗的方法

8.        ZL201610040943.6 张磊, 段明, 等. 黄颡鱼当年育成高效养殖方法

9.        ZL201510448129.3 张磊, …, 段明, 等. 附着基生态的鲫鱼池塘养殖方法

10.    ZL201010106953.8侯俊利，...，段明. 水生动物低氧实验装置及其试验方法

11.    ZL201110094093.5赵峰，...，段明. 一种中华鲟标本POP-UP标志连接固定方法

12.    ZL201210128144.6 石小涛，...，段明, 等. 鱼缸高效无伤害捕鱼装置

（4）软件著作权

1.        2020SR0914356 段明, 等. 基于深度学习算法的鱼类种类识别软件V1.0

2.        2020SR1080892 段明, 等. 基于深度学习的鱼类形态与体重在线测量及可视化输出软件[简称：鱼类经济性状测量程序]V1.0

3.        2020SR1177171 段明, 等. 双目图像三维重建及真实感渲染及用户交互软件[简称：双目图像三维重建渲染软件]V1.0

4.        2021SR0138370段明, 等. 基于深度学习的鱼类生物量计数软件[简称：鱼类生物量技术软件]1.0

5.        2021SR0429118 段明, 等. 基于SwimGait的鱼类姿态识别及轨迹跟踪系统V1.0

6.        2021SR0733048 段明，等. 浑浊水体鱼类个体视频图像降噪增强软件V1.0

7.        2021SR0885005 段明, 等. 基于深度学习和关键点检测算法的鱼类胚胎仔鱼行为观测系统V1.0

8.        2021SR0987419 段明, 等. 基于深度学习和MTK跟踪的受精卵测量及胎动计算软件V1.0

9.        2021SR0987418 段明, 等. 基于深度学习和QTK跟踪的群体鱼类跟踪识别软件V1.0

10.    2021SR0987411 段明, 等. 基于深度学习和TK跟踪的鱼卵漂流轨迹识别软件V1.0

11.    2021SR0987410 段明, 等. 基于深度学习和关键点轨迹跟踪KPTK算法的鱼类摆尾频次软件V1.0

12.    2022SR0465580 段明, 等. 鱼类生物多样性管理系统V1.0

13.    2022SR1557011 米湘媛, 段明, 等. 一种定量分析鱼类对水体流场趋性行为的软件[简称：whfish]V1.0

论著书籍：

1.        Duan M^#*, Qu Y & Zhuang P. Swimming Characteristics of the Siberian Sturgeon. In: Williot P. et al. (eds) The Siberian Sturgeon (Acipenser baerii, Brandt, 1869) Vol. 1, Biology. Cham: Springer, 2018. pp. 229-246.

2.        段明^#*, 屈艺, 庄平. 鲟鱼形态对水流的适应.载：鲟鱼环境生物学—生长发育与环境调控. 庄平等著. 科学出版社. 2017. pp. 118-139.

3.        顾孝连, 庄平, 张涛, 段明. 中华鲟仔、稚幼鱼的行为生态学. 载：长江口中华鲟自然保护区科学考察与综合管理. 庄平 等著. 海洋出版社, 2009. pp. 219-234.