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中科院啟動(dòng)“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”：讓人類讀懂地球

地球大數(shù)據(jù) 中科院

經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào) | 2018-03-21 10:55

【數(shù)據(jù)猿導(dǎo)讀】日前，中國科學(xué)院啟動(dòng)了A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程（ CASEarth）”。該工程以建成具有全球影響力、國際化、開放式的國際地球大數(shù)據(jù)科學(xué)中心為目標(biāo)，致力于推動(dòng)并實(shí)現(xiàn)地球大數(shù)據(jù)技術(shù)創(chuàng)新、重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和一站式全方位宏觀決策支持

中科院啟動(dòng)“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”：讓人類讀懂地球

當(dāng)前，大數(shù)據(jù)已成為知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的戰(zhàn)略高地，是國家和全球的新型戰(zhàn)略資源。作為大數(shù)據(jù)的重要組成部分，地球大數(shù)據(jù)正催生人類用全新的思維方式去了解地球，推動(dòng)地球科學(xué)向更深層次發(fā)展，讓人類更加讀懂我們生活的地球。

日前，中國科學(xué)院啟動(dòng)了A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程（ CASEarth）”。該工程以建成具有全球影響力、國際化、開放式的國際地球大數(shù)據(jù)科學(xué)中心為目標(biāo)，致力于推動(dòng)并實(shí)現(xiàn)地球大數(shù)據(jù)技術(shù)創(chuàng)新、重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和一站式全方位宏觀決策支持。

對(duì)此，《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者采訪了有關(guān)專家。

包羅萬象的地球大數(shù)據(jù)

如何讓黃河三角洲40年間的變化像過電影一樣地展現(xiàn)在人們眼前？

“用傳統(tǒng)的科學(xué)考察方法肯定是做不到的，但是通過衛(wèi)星遙感大數(shù)據(jù)，這項(xiàng)工作就變得簡單了許多。”在中國科學(xué)院院士、“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”先導(dǎo)專項(xiàng)負(fù)責(zé)人郭華東的電腦里，有一份40頁的PPT，里面記錄了從1976年到2015年間黃河三角洲地區(qū)的遙感圖，如果按年份連續(xù)播放，就可以清晰地看出該地區(qū)40年里變化軌跡。

這就是遙感大數(shù)據(jù)的魅力所在。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，人們通過對(duì)地觀測、地表傳感器網(wǎng)絡(luò)、遙感技術(shù)等手段，獲取了海量的地球科學(xué)數(shù)據(jù)集，這些數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為地球大數(shù)據(jù)。

“地球大數(shù)據(jù)具有規(guī)模大、來源廣、多樣化、多時(shí)相、多尺度、高維度、高復(fù)雜性和非結(jié)構(gòu)化等特點(diǎn)，它是針對(duì)地球科學(xué)的數(shù)據(jù)密集型研究方法。發(fā)展地球大數(shù)據(jù)將有利于解決一些重大的世界性問題。”中國科學(xué)院院長白春禮表示。

“作為一種交叉研究方法，地球大數(shù)據(jù)可模擬出虛擬地球。這個(gè)虛擬地球既可以用于地球科學(xué)研究，也可與信息科學(xué)、空間科學(xué)、人類學(xué)及社會(huì)學(xué)產(chǎn)生緊密聯(lián)系。”

郭華東說，2015 年，聯(lián)合國發(fā)布了可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)議程，以期面向2030 年解決貧困、不平等和全球變化等的挑戰(zhàn)。這議程的十七個(gè)目標(biāo)中，地球大數(shù)據(jù)至少可以為實(shí)現(xiàn)其中八個(gè)提供不同形式的支持，特別是純凈的水源、低廉的能源、可持續(xù)發(fā)展的城市、全球變化、水下生命、陸上生命、健康和平等發(fā)展目標(biāo)。

記者了解到，此次的“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”先導(dǎo)專項(xiàng)為期五年，設(shè)置了CASEarth科學(xué)工程總體、CASEarth小衛(wèi)星、大數(shù)據(jù)云服務(wù)平臺(tái)、數(shù)字一帶一路、全景美麗中國、生物多樣性與生態(tài)安全、三維信息海洋、時(shí)空三極環(huán)境、數(shù)字地球科學(xué)平臺(tái)共九個(gè)項(xiàng)目。

郭華東介紹說，地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程總體、CASEarth小衛(wèi)星和地球大數(shù)據(jù)云服務(wù)平臺(tái)這3個(gè)項(xiàng)目屬于綜合型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。地球大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，就是把資源、環(huán)境、生物、生態(tài)等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)匯聚起來，讓大家有一個(gè)共享的數(shù)據(jù)中心，然后在這個(gè)基礎(chǔ)上，建設(shè)一個(gè)數(shù)字地球科學(xué)平臺(tái)。此外，為了滿足數(shù)據(jù)更新需求，還將發(fā)射CASEarth小衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，衛(wèi)星不僅可以白天成像，也可以夜間成像。

數(shù)據(jù)開放共享是關(guān)鍵

在數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，大數(shù)據(jù)起著不可替代的作用，它是一個(gè)國家發(fā)達(dá)程度的表現(xiàn)。越來越多的國家認(rèn)識(shí)到，大數(shù)據(jù)蘊(yùn)藏巨大價(jià)值和潛力。2013年，美國大數(shù)據(jù)占全球數(shù)據(jù)總量的約31%，歐盟占19%，中國占13%。經(jīng)過4年多的發(fā)展，我國的大數(shù)據(jù)總量占比提高至16%，2020年我國將占到21%。

“大數(shù)據(jù)已成為與自然資源、人力資源一樣重要的戰(zhàn)略資源。”白春禮說。

“然而實(shí)際上，相比商業(yè)領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)在地球科學(xué)中運(yùn)用得還比較少，這主要因?yàn)殡y度比較大，大數(shù)據(jù)要取代傳統(tǒng)科學(xué)裝置、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、論證方法，還有很長的路要走。”郭華東表示。

在這個(gè)過程中，推動(dòng)科學(xué)數(shù)據(jù)開放和共享是核心問題。當(dāng)前，我國乃至全球還普遍存在著數(shù)據(jù)共享政策不完善以及資源分散、重復(fù)布局、成果顯示度不夠等情況，海量數(shù)據(jù)的低效應(yīng)用成為我國地球科學(xué)領(lǐng)域乃至整個(gè)地球科學(xué)界面臨的嚴(yán)峻問題和技術(shù)瓶頸。

“在資源、環(huán)境、生物、生態(tài)等多學(xué)科、跨領(lǐng)域交叉場景下，孤立使用單一特定領(lǐng)域的已有挖掘分析理論和方法已經(jīng)難以有效推動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，需要綜合應(yīng)用這些方法，系統(tǒng)性、整體性去解決某些重大科學(xué)問題。”白春禮說。

郭華東表示，地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程將突破數(shù)據(jù)開放共享的瓶頸問題，實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境、生物、生態(tài)等領(lǐng)域分散的數(shù)據(jù)、模型與服務(wù)等的全面集成，形成多學(xué)科融合、全球領(lǐng)先的地球大數(shù)據(jù)與云服務(wù)平臺(tái)，將構(gòu)建大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的、具全球影響力的數(shù)字地球科學(xué)平臺(tái)。

郭華東坦言，數(shù)據(jù)共享我國一直在推動(dòng)，但是進(jìn)展比較緩慢，這其中有技術(shù)問題也有管理和人員問題。“而人員和管理問題更為復(fù)雜也更為關(guān)鍵，比如中科院各研究所之間有時(shí)候數(shù)據(jù)都不共享。因此要通過科學(xué)的行政手段打通數(shù)據(jù)之間的共享障礙，讓各種科學(xué)數(shù)據(jù)能夠互聯(lián)互通，從而促進(jìn)科學(xué)研究更加深入。”

“今后專項(xiàng)一定要在數(shù)據(jù)共享的機(jī)制體制上下功夫，研究提出科學(xué)、合理、可行的數(shù)據(jù)共享制度與政策，要充分考慮數(shù)據(jù)提供者的利益，調(diào)動(dòng)大家共享數(shù)據(jù)的主動(dòng)性和積極性，從而保障該科學(xué)工程的活力與生命力。”白春禮說。

推動(dòng)地球科學(xué)發(fā)展

“地球大數(shù)據(jù)為地球科學(xué)研究提供了全新的方法論,并正在成為認(rèn)識(shí)地球的新鑰匙和地球科學(xué)研究的新引擎，有可能給地球科學(xué)研究帶來重大變革。”郭華東表示。

他認(rèn)為，全球變化帶來的資源、環(huán)境問題，本質(zhì)上是不同地球圈層互相作用的結(jié)果。這需要從地球系統(tǒng)的不同要素，如大氣圈、水圈、生物圈、冰凍圈和巖石圈，采集和整合數(shù)據(jù)，以便長期獲取持續(xù)、準(zhǔn)確的全球數(shù)據(jù)。觀測這些圈層有助于揭示地球表面進(jìn)程的隱性時(shí)空結(jié)構(gòu)及其相關(guān)規(guī)律。它也有助于探究和了解在人類活動(dòng)影響下改變地球系統(tǒng)的機(jī)理，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，研究應(yīng)對(duì)全球變化的綜合策略，減少全球變化的影響。

據(jù)悉，“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”將用5年時(shí)間在北京懷柔科學(xué)城建成國際地球大數(shù)據(jù)科學(xué)中心，由數(shù)字地球科學(xué)展示中心、地球大數(shù)據(jù)決策支持中心、地球大數(shù)據(jù)學(xué)科交叉平臺(tái)以及地球大數(shù)據(jù)共享中心四部分組成。中心將與國際、國內(nèi)重要的地球大數(shù)據(jù)組織機(jī)構(gòu)進(jìn)行互聯(lián)互通與數(shù)據(jù)共享，成為國際地球大數(shù)據(jù)研究的引領(lǐng)者。中心建成后，預(yù)計(jì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收處理、影像更新用時(shí)小于2小時(shí)；熱點(diǎn)區(qū)域應(yīng)急信息服務(wù)用時(shí)小于1小時(shí)；應(yīng)急監(jiān)測精準(zhǔn)信息產(chǎn)品生產(chǎn)用時(shí)小于10小時(shí)。

未來，“地球大數(shù)據(jù)工程”將突破一系列技術(shù)瓶頸問題，形成資源、環(huán)境、生物、生態(tài)等領(lǐng)域多學(xué)科融合、獨(dú)具特色的地球大數(shù)據(jù)云服務(wù)平臺(tái)，成為支撐國家宏觀決策與重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的大數(shù)據(jù)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施；同時(shí)，將構(gòu)建大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的、具有高度影響力的數(shù)字地球科學(xué)平臺(tái)，全景展示和動(dòng)態(tài)推演“一帶一路”可持續(xù)發(fā)展過程與態(tài)勢，實(shí)現(xiàn)對(duì)全景美麗中國可持續(xù)發(fā)展的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)與決策支持。

此外，專項(xiàng)將探索形成大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、多學(xué)科融合、全球協(xié)作的科學(xué)發(fā)現(xiàn)新范式，示范帶動(dòng)地球系統(tǒng)科學(xué)、生命科學(xué)及相關(guān)學(xué)科的重大突破，成為國際化、開放式的大數(shù)據(jù)科學(xué)中心，全面提升該領(lǐng)域在國家技術(shù)創(chuàng)新、科學(xué)發(fā)現(xiàn)、宏觀決策和社會(huì)公眾知識(shí)傳播服務(wù)等方面的重大成果產(chǎn)出。

來源：經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)

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