天然气水合物的相关研究也包括各种信息和数据的获取、传送、处理和利用，而在深海或深地这些极端环境下，现有信息工程科学技术无一适用，需要针对极端环境下的应用限制展开基础研究，重建整套信息工程体系。其中重要的科研问题列举如下：

       1、极端水下环境中的数据源特征分析及预处理技术

       海域天然气水合物的开发过程会产生各种类型的数据，为了更好实现监测和管理能力，需要针对数据的产生和传输需求进行分析，如传输带宽、实时性要求、传输距离等，根据其特征制定相应的信息处理方案，并对信号做预处理，如信源的编码、码型设计、调制方案等，提升传输质量，降低复杂度和成本。

       2、短距离无接触水声及无线光数据快速自适应汇聚方法

       天然气水合物开采深度位于水下1000多米深度，而水下环境中，常用电磁波频段只有声波和蓝绿光频段具备短距离传输条件，其他频段均有较大损耗，而且传输距离受发射功率等限制，也无法直接传输到水面，对信息的传递带来了极大的挑战。因此首先需要设计短距离的数据汇聚方案，通过无接触的水声或无线蓝绿光，实现短距离的数据快速自适应的汇聚，并进一步通过水下节点向水面或陆地/岛屿等传递。

       3、有缆条件下的水下高可靠高能效光通信技术

       要实现水下数据高速向水面或空天传递，需要在有缆条件下，通过水下节点汇聚数据后，经由铺设的海光缆实现高速率长距离的信息传递。相比现有的光纤通信网络，水下光通信网络需满足两点重要要求，一是高可靠性，这是由于水下网络建设投入大复杂度高，且难以维护，因此需要极高的可靠性；二是实现高能效，尽可能降低单位速率下的能耗，这将大大降低供电、建设等要求。

       4、水下、水面、空天一体化信息体系结构设计

       为更好满足信息处理和监测管理需求，需要实现水下、水面和空天一体化的信息体系结构，水下数据经短距离汇聚后，经水下节点和海光缆传输传递到水面后，可经过岸基站汇聚，或经由舰船、浮标等通过卫星汇聚，传递到数据处理中心或控制中心，这需要构建一个一体化的信息体系，对天然气水合物的开发实现全面的管理。

       5、天然气水合物大数据分析研究

       在全面获取天然气水合物相关数据后，需要围绕开发和科学监测等需求展开全面的大数据分析，设计数据挖掘算法，解析、提取和分析数据，对数据进行预测性研究，设计标准化流程和工具，进行数据质量管理等。现有一些大数据应用已经表明，大数据分析可有效指导开发和检测行为，提升质量和管理水平。