1987年9月，美国海洋大气局研制出可移动式“水族馆”号水下实验室，并布放在圣克罗岛外的海域。“水族馆”号水下实验室造价550万美元，是目前用于海洋开发与研究的最为先进的水下实验室。实验室可供6名研究人员在海底工作7～30天，还能使研究人员在居住室外的海底环境中每天工作9小时。当供电和供气系统出现故障时，室内应急系统可继续工作72小时，从而让研究人员有充足的时间进行减压并浮出水面。在巴哈马群岛海域，科学家们在123米深处生活了两天，研究了人类居住在海底时神经及生理状态的反应。“海底实验室2号”在加利福尼亚附近入海，10名科学家在水深90米处生活了15天，其中一位宇航员在海底生活了30天。
德国在水下实验室的研究方面有其独到之处。1969年，由造船和核能利用公司研制的、“赫尔果兰”水下实验室，长9米，宽6米，高6米，乘员4人，自持力可达149天。这个水下实验室的特点，是完全采用水面浮标系统进行补给。这种补给不受气象和海况条件的影响。
另外，这种水下实验室除具有常规减压设备外，它还可以在海底直接对潜水员减压，潜水员在返回地面后可以立刻离开实验室而不会发生危险。它还配备有救生室、救生筏等水下安全室和陆上减压室，在紧急情况下供潜水员安全迅速撤离作业现场。“赫尔果兰”号水下实验室的这些技术性能，在世界水下实验室中堪称是第一流的。
水下实验室，作为未来有很大发展前景的高技术，总的趋势是向作业深度大、自持力强和机动性好的方向发展。
海水提镁
从海水中提取镁的技术研究开发较早，现已进入了工业规模的开发生产。海水提镁最基本的方法是向海水中加碱，使海水形成沉淀。通常先把海水吸到沉淀槽，再用石灰粉末与海水快速反应，经过沉降、洗涤和过滤，就获得氢氧化镁沉淀块，经进一步煅烧就可得到耐火材料氧化镁。若制取金属镁，须加盐酸使之变成氯化镁，经过滤、干燥，而后在电解槽中电解，就得到金属镁。近年来，海水提镁技术有了长足进展。在沉降分离设备中已由离心泵过滤机、管式过滤机替代了回转真空过滤机，使镁滤饼含水量由50％降至40％～25％；煅烧设备也由原来的竖窑发展成多层炉、回转炉，煅烧由一次煅烧改为二次煅烧。所有这一切技术改革，都大大提高了镁的质量。目前，世界上从事海水提镁的主要国家有美国、日本、英国等，海水镁砂年产量达27×106t，占镁砂总产量的1／3，以美国产量最高，日本次之，英国居第3位。
我国的海水提镁技术研究和开发是近10年才着手进行的，目前在产品种类、海水预处理、沉淀剂、降硼方法等方面都取得了可喜的进展。由华东师范大学制取的高纯海水镁砂，质量与日本产品相媲美，现今不仅能提供国内一些部门使用，还有少量产品供出口。
海洋牧场
鱼类是人类动物蛋白的主要来源之一，也是现代生物医药工业的主要原料。不同的鱼，有不同的滋味，也有不同的医药用途。在一望无垠的海洋里，人们想根据自己的需要，来捕捉某些特定品种的鱼类，显然是十分困难的。那么能不能让鱼像牛羊一样进行人工饲养和放牧呢？这便是人们设想中的海洋牧场。
目前建设海洋牧场有很多困难：一是，鱼类不像牛羊那样听从人们的指挥；二是，在那波涛万顷的大海里，怎样建设一个防止鱼类逃散的围牢，和怎样防治有害鱼虾的闯入……20世纪70年代以来，日本率先进行海洋牧场的试验与研究。实践证明，要建设好海洋牧场，就必须妥善处理好以下技术。
一是生物管理技术，就是怎样在幼鱼时期和产卵期间防御外敌的侵袭，怎样创造良好的成育环境，以便能尽量减少饲养鱼类的死亡，降低饲养成本。当然，生物管理也包括怎样把饲养的鱼类、贝类圈住，不让它们到处乱游。海洋里既不能砌墙，也不能用栏杆，人们就设法利用电波设置“电墙”，或者利用声波、气泡设置声墙或气泡墙。为了防止放牧时鱼类的逃散，还驯育海豚来充当“牧鱼狗”。
二是环境控制技术，即怎样控制水的流动，怎样控制与创造人工海底环境等等。海底的海水通常含有较多养分。利用某些人工设施，使海底的海水产生上涌的水流，与上部海水混合，就会有利于鱼类的生长。此外，如何加强富含养分的海水循环流动，也是提高鱼类、贝类的存活率，减少人工饵食的投放，降低饲养成本的关键。
三是病虫害治理技术。某些较单一品种的鱼类、贝类聚居在一起，难免会互相感染疾病和虫害。原本在自然环境下，鱼儿往往自生自灭，人们并不关心它们是否遭到什么病虫害的威胁。现在则不同，要保证它们的存活率，就必须与各种病虫害进行斗争。由于这方面是人们比较忽略的领域，这就为办好海洋牧场提出了许多亟待解决的新课题。
总之，在海洋里“牧鱼”，要比在陆地上牧牛、牧羊规模大得多，技术上的复杂性和难度自然也要大得多，至今，这一技术仍然不是十分成熟，人们还在不断地摸索。
人工鱼礁
有一次，意大利几位科学家在热那亚沿海进行海洋调查时发现，在投弃到大海里的废汽车上聚集了大量的海洋微生物、浮游生物和藻类，由此吸引了许多鱼类和其他喜欢穴居的海洋生物在此安家。这一发现引起了他们的浓厚兴趣，接着他们就把1000多辆废汽车投放到海底进行试验，结果发现，天长日久，这些废汽车也成了许多鱼类栖息、取食和避难的乐园。
这使他们受到很大的启发：既然废汽车可以变成鱼类的“公寓”，那么，人工投放一些类似的物体是否也能够吸引更多的鱼类来此落户呢？经过反复的试验，结果这些人工投放到海底的各种物体大都有吸引鱼群的作用。人们给这种人工制造的物体起了个名字，叫做“人工鱼礁”。
人工鱼礁为什么能吸引鱼类和其他海洋生物呢？人们对此看法不一。有人认为，人工鱼礁可以看作是海底的一种隆起物，在隆起物的周围可以形成向上的上升水流，沉积在海底的丰富的营养物质随着上升水流不断向上运送，为海洋上层浮游生物的生长和繁殖提供了充足的养料；而浮游生物的增加，又为鱼类和其他海洋生物提供了更多的食物，起到了诱集鱼类的作用。也有人认为，人工鱼礁之所以能够诱集鱼，是因为它会产生某些鱼类喜欢的阴影，人工鱼礁的洞穴会造成某些鱼类喜欢的空间，或者某些鱼类需要利用人工鱼礁经常摩擦身体。尽管目前人们对人工鱼礁集鱼的原理认识还不统一，但有一点是肯定的，那就是人工鱼礁的集鱼效果是十分明显的。美国在夏威夷莫那尔湾投放旧汽车，形成鱼礁，经调查表明，建礁前后沿岸鱼类分布量分别为每平方米16千克和700千克，建礁后是建礁前的43倍多。日本从20世纪60年代起在濑户内海投放了大量的人工鱼礁，到80年代，海产品年平均产量从20万吨提高到70万吨。
现在，人工鱼礁技术在世界各国普遍推广。美国在沿海已建立了1200多处人工鱼礁渔场，几乎遍及沿海各州。日本在1976～1981年建成人工鱼礁点3086处，面积达680平方千米；1982～1987年人工鱼礁投放面积又扩大了1倍左右。俄罗斯、法国、澳大利亚、韩国、印度尼西亚、菲律宾等国也正在进行人工鱼礁建设。我国在沿海已建设28个人工鱼礁区，投放各种类型的人工鱼礁287万个、废旧船只49艘。1998年4月，香港特区渔农处将一艘长334米、宽75米、高7米的旧水泥船沉入海底，并计划在3年内建成20个人工鱼礁点。人工鱼礁使低产水域变成了优良鱼场，为实现“耕海牧鱼”发挥了重要作用。
开采海底锰结核
海洋里有许多矿物，尤其在水深2000～6000米的大洋海底表层，分布着大量的锰结核。
锰结核的外形像土豆，里面密密层层的，直径一般在1～25厘米，最大的直径可达1米，重几百千克。它含有70多种元素，其中锰、铜、钴、镍的含量非常高。世界各大洋锰结核的总储量约为3万亿吨，其中4000亿吨锰、88亿吨铜、164亿吨镍、98亿吨钴，分别为大陆储量的几十倍至几千倍，具有很高的工业开采价值，被誉为21世纪的矿产资源。
开采锰结核的难度极大。首先，它分布在深海的海底表层，那里的海水压力很大，对采矿装置的抗压性、牢固性和耐腐蚀性等都有特殊的要求。其次，要把锰结核从几千米深的地方采集起来并提升到海面，没有高功率的提升装置和先进的采矿设备是无法操作的。此外，为了提高采矿效率，还必须配备精度高、性能可靠的监测、显示、记录和控制系统。所以世界各国至今开采锰结核的方法还未成熟。目前一般认为有3种方法比较适用：
一是，水力提升式采矿系统。它主要由采矿管、浮筒、高压水泵和集矿装置4部分构成。采矿管悬挂在采矿船和浮筒下，起运送锰结核的作用。浮筒安装在采矿管的上部，筒内充以高压空气，靠它的浮力支撑高压水泵的重量。高压水泵装置设在浮筒内，通过高压使采矿管道内产生每秒5米高度的上升水流，使锰结核和水一起由海底提升到采矿船内。采矿装置的作用，则是筛选、采集锰结核。这种开采系统经过不断改进，现已达到日产500吨的采矿能力。
二是，空气提升式采矿系统。它由高压气泵、采矿管、集矿装置等组成。高压气泵安装在船上，采矿作业开始时，首先在船上启动高压气泵，气泵产生的高压空气通过输气管道从采矿管的上、中、下三个部位输入采矿管，使采矿管道内产生由固体、气体、液体三种物质组成的高速上升流，将经过集矿装置筛滤系统处理过的锰结核提升到采矿船内。目前这种采矿系统已具有提取5000米深处、日产300吨锰结核的能力。
三是，连续戽斗式采矿系统。在高强度的聚丙二醇酯绳链上，每隔25～50米安装一个采矿戽斗。采矿时，船上的牵引机带动绳链，通过绞车滑轮使戽斗在海底循环翻转，不断地挖取锰结核，并连续向上提升，将矿石卸到船上，随后进行筛选和清除泥沙。这种采矿系统经过大量试验，证明它具有结构简单、适应性强、采矿成本低等优点。其缺点是，采矿效率低，作业时难以准确控制开采区。
一般认为水力提升式和空气提升式采矿系统较为理想，它们的集矿装置，有的采用射流吸入，有的采用机械扒取，有的甚至装有最先进的带螺旋桨的自动控制机械集矿装置。
除了上述3种采掘方法以外，目前一些国家还研制成一种海底自动采矿技术。这种技术主要是利用遥控潜水器潜至海底采集锰结核，然后自动上浮，把采集到的矿石卸到采矿平台上。这种深潜开采虽然比较先进，具有一定的开采深度，但它每次的采集量有限，且沉浮时间太长，因而经济上远不及上述3种开采方法。目前，深潜开采法主要应用于大量开采前的取样、试采阶段。
开采海底可燃冰
20世纪70年代以来，人们陆续在世界各地的海洋深处发现了一种以前从未给予充分重视的新能源——可燃冰。猛听这一名词，你一定会感到奇怪！冰，怎么会可燃呢？其实，可燃冰是指水与天然气相结合后形成的一种晶体物质，学术上称为“天然气水化合物”。据测定，1立方米固体可燃冰，约含200立方米天然气。所以可燃冰具有很强的燃烧能力，是一种十分重要的能源资源。
可燃冰的发现是出于一次偶然机会。在20世纪30年代，人们为了输送天然气，开始敷设巨型的天然气管道。结果发现，管道经常发生堵塞。将管道剖开一看，原来是被冰一样的物质所封堵的。管道中怎么会有冰呢？经过研究才知道，原来它是天然气与水的结合物，具有很强的燃烧能力。
可燃冰大量贮存于冻土层中和海底，其中以海洋深处蕴藏量最为丰富。在海底，可燃冰常可形成长达数千千米，厚度从数厘米到200～300米不等的巨大矿床。在美国、加拿大等沿海地区，已查明蕴藏有数百亿立方米的可燃冰资源，可供开采数百年。俄罗斯、新西兰、印度、日本等国也都发现储量可观的海底可燃冰资源。我国在东海、南海、黄海海底也发现储量丰富的可燃冰。有人估计，全世界可燃冰的储量非常巨大，至少是煤和石油总储量的2倍以上。它已被誉为未来的新能源。
可燃冰由于深藏于海洋深处和冻土层中，开采上有一定的难度，迄今世界上尚无开采海底可燃冰的成功经验。目前人们设想中的开采方案有两种，一种是把气压式泵管与接收船相连接的开采方案。气压式泵管直接伸入海底，泵管下端是一个巨大的钟形物，可罩住水底一片区域。在钟形物内还置有一台自动采掘机，它会把海底含有可燃冰的岩石和可燃冰一起掘起，并将它们粉碎搅烂成矿浆，然后由气压式泵管将矿浆输送到接收船上。在接收船上，通过加热加压等方式把可燃冰中的天然气分离出来，而剩下的海洋沉积物，往往还含有其他可利用的物质，再进行第二次、第三次分离和提取处理。最后，把无用的残土倒入海中。
另一种方案是，在海底直接设法让可燃冰分解为冰和天然气，然后像开采岩层中的天然气一样，把它直接输送到地面的储气罐中，再由储气罐输送到各个需要天然气的用户。与前一种方案比较，后一种方案的输送条件比较简单，预计可节约较多的开采成本。但问题是，可燃冰在海底的分解技术迄今还不成熟；另外这一方案也无法充分利用开采区海底可能存在的其他资源。
海洋机器人
神奇而玄妙的大海，有时水光潋滟，旖旎多姿，但转瞬之间也可能浊浪排空，惊涛拍岸，肆虐的大海会严重威胁潜水人员的生命安全。此外，恶劣的海洋环境、复杂的海况也对潜水人员设下了重重险阻。所以人类十分盼望海洋机器人问世，期待着海洋机器人去攻占海底龙宫的每一个角落。现代科学的发展，已经使制造机器人的理想变成了现实。
世界上第一个设有通讯系链、能够独立工作的海底机器人“逆戟鲸”号是美国研制的。
它有5台微型处理机，有着装有5000张胶片的自动摄像机，有着非常完善的声纳装置声脉冲发送器、频闪器以及传感器等设施。这架机器人重29吨。它不需要海面工作人员“指导”