郭华东院士:国家大数据战略的基石——科学大数据

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大数据作为一种新型资源,正在深刻影响着人类的生活和对世界的理解。在信息时代,数据如同工业时代的石油,蕴含着巨大的生产力和商机。掌握大数据技术,就意味着掌握了发展的主动权。

大数据不仅是信息主权的一种表现形式,也是大国之间博弈的新战场。随着信息技术的飞速发展,数据的产生不再受限于时间和空间,各种类型和复杂度的数据不断涌现,远远超出了传统数据管理系统的处理能力。人类已经步入了一个全新的大数据时代。

据国际数据公司(IDC)预测,到2025年,全球大数据规模将达到163 ZB,比2016年增长十倍。中国在大数据方面占据重要地位,预计到2020年,将产生全球20%的数据。

在全球范围内,从联合国到各国政府,都高度重视大数据的发展。大数据不仅改变了生产、流通、分配和消费的方式,还在改变人类的生产方式、生活方式、经济运行机制和国家治理模式。它成为了知识驱动的经济时代的战略制高点,是国家和人类新型的战略资源。

科学大数据作为大数据的一个重要分支,正在成为科学发现的新驱动力,引起了各国科技界的广泛关注。例如,欧盟的“数据价值链战略计划”、美国的“从大数据到知识”计划、英国的“科研数据之春”计划、澳大利亚的“大数据知识发现”项目、欧洲“地平线2020”计划中的“数据驱动型创新”课题等,都是致力于从海量和复杂的数据中获取知识的能力。

科学大数据的特点在于其数据密集型范式,具有数据的不可重复性、高度不确定性、高维特性以及数据分析的高度计算复杂性。利用大数据,可以取代因果关系和理论模型,通过数据之间的相关性发现新知识。例如,欧洲大型强子对撞机帮助物理学家验证了关于不同粒子物理和高能物理理论的假设,并确认了希格斯玻色子的存在。

大数据的应用已经深入到自然科学、社会科学、人文科学和工程科学等多个领域。为了满足日益增长的科学大数据的需求,需要建立能够共享数据、算法和模型的开放系统,从而实现对已有数据的科学分析和集成应用。

中国科学院正在积极地进行科学大数据的研究工作。例如,“地球大数据科学工程”项目旨在突破超大规模跨域分布式资源的技术瓶颈,推动地球大数据的技术创新,整合多时空数据管理与关联融合,以及问题导向的数据挖掘与分析,目标是使任何人、任何地点都能通过终端和互联网享受到地球大数据提供的多种服务。

此外,我们于2016年发起了“数字丝路”国际计划,旨在通过大数据汇集、服务、分析和展示,构建“一带一路”科学大数据平台。这一为期十年的计划,将为“一带一路”沿线地区的可持续发展、粮食安全、生态环境保护、气候变化监测、灾害风险应对以及文化—自然遗产保护与发展提供科学决策支持。

科学大数据正深刻地改变传统的科研模式,推动现代科学研究的快速发展。科学大数据已经成为科技创新的重要驱动力,特别是在数据密集型的科学研究中,科学大数据成为了继经验、理论和计算模式之后的新型科学范式。

随着数据积累和计算能力的提升,直接从大数据中获取知识已成为可能。科学大数据的概念于2013年首次提出,并在2014年发表于《科学通报》。科学大数据与互联网大数据、商业大数据等存在本质的区别,具有独特的科学内涵和特点。

科学大数据具有独特的外部特征,如数据内容、数据体量、数据增长速率、数据获取手段和数据分析手段等。内部特征则包括数据内容的不可重复性、数据的高度不确定性、数据的高维特性以及数据分析的高度计算复杂性。因此,科学大数据具有不同于一般大数据的独特特征,其内在机理及其在知识发现中的应用需要进一步深入研究。

科学大数据已经成为国家大数据战略的重要组成部分。2015年,《国务院关于印发促进大数据发展行动纲要的通知》中明确提出要发展科学大数据,积极推动由国家公共财政支持的公益性科研活动获取和产生的科学数据逐步开放共享,构建科学大数据国家重大基础设施。

在全球范围内,大数据的发展势头强劲,我国正在实施国家大数据战略,科学大数据成为其中的重要一环。国务院于2018年发布了《科学数据管理办法》,为科学大数据的发展提供了重要的政策支持。为更好地推动科学大数据的发展,建议:

  1. 加深对大数据世界中科学大数据的认知,认识到科学大数据是驱动科学发现的新引擎,是占领未来科学制高点的重要领域。
  2. 建设科学大数据国家重大基础设施,以保证科学大数据的获取与更新、权威汇集与高效处理,实现对重要科技数据的长期保存和集成管理。
  3. 建立国家科学大数据研究中心,服务于不同领域的科研机构,促进数据共享和开放。
  4. 发起科学大数据国际论坛与国际联盟,提高科学大数据在实践应用中的方法论、理论基础和技术研究,促进国际合作。

科学大数据不仅将为科技创新带来巨大机遇,也将成为推动国家和社会发展的强大引擎。

本文来源: 图灵汇 文章作者: 电子工程世界