利用地球大數(shù)據(jù)制作的全球變化敏感因子圖。

中科院遙感與數(shù)字地球研究所數(shù)字地球重點實驗室供圖

 

近年來，大數(shù)據(jù)已全方位進入經(jīng)濟社會和人們的生活當中。大數(shù)據(jù)為科學研究帶來了新的方法論，幫助人們用全新的模式實現(xiàn)科學發(fā)現(xiàn)。中國對大數(shù)據(jù)資源的整合和利用，也在重視和發(fā)力。

 

12日，中國科學院A類戰(zhàn)略性先導科技專項“地球大數(shù)據(jù)科學工程”正式啟動。該專項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)科學中心為目標，致力于推動并實現(xiàn)地球大數(shù)據(jù)創(chuàng)新、重大科學發(fā)現(xiàn)和一站式全方位宏觀決策支持。

 

我國擁有海量地球大數(shù)據(jù)，集成共享能發(fā)揮更大應(yīng)用價值

 

地球大數(shù)據(jù)是具有空間屬性的地球科學領(lǐng)域大數(shù)據(jù)，尤其指基于空間技術(shù)生成的海量對地觀測數(shù)據(jù)，具有海量、多源以及更精準、更科學、更及時的獨特優(yōu)勢。

 

據(jù)統(tǒng)計，全球數(shù)據(jù)總量每年都在倍增，預(yù)計到2025年將達到163ZB，中國數(shù)據(jù)量將約占全球數(shù)據(jù)總量的20%。越來越多的國家認識到，大數(shù)據(jù)蘊藏巨大價值和潛力，是與礦產(chǎn)資源、水利資源一樣重要的戰(zhàn)略資源。然而，數(shù)據(jù)海量、碎片分散、應(yīng)用低效是當前中國乃至整個地球科學界面臨的嚴峻問題。

 

以中科院為例。目前，全院地球大數(shù)據(jù)資源總量約38PB+8000萬條記錄，已形成210余個數(shù)據(jù)庫。預(yù)計未來5年內(nèi)，新增數(shù)據(jù)量將超過10PB。中國科學院黨組書記、院長白春禮說：“盡管中科院數(shù)據(jù)資源很豐富，但存在資源分散、重復(fù)布局、成果凝練與影響力不足等一系列問題，數(shù)據(jù)開放共享政策不夠完善、共享效果差強人意。”

 

同時，我國經(jīng)濟社會發(fā)展面臨的很多重大問題，如氣候變化、自然災(zāi)害、資源短缺、生態(tài)退化、水土污染、大氣霧霾等，都需要多學科深度交叉聯(lián)合，開展系統(tǒng)和綜合的研究。“在資源、環(huán)境、生物、生態(tài)等多學科、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)難以有效推動科學發(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問題。”白春禮說，“大數(shù)據(jù)將為這些研究提供新的技術(shù)手段、創(chuàng)新視角，促進新的科研范式的形成。”

 

基于此，中國科學院決定啟動“地球大數(shù)據(jù)科學工程”先導專項，以提升中科院乃至國家層面地球科學領(lǐng)域海量數(shù)據(jù)的集成共享水平，從而發(fā)揮更大的應(yīng)用價值。

 

探索形成大數(shù)據(jù)驅(qū)動、多學科融合的科學發(fā)現(xiàn)新范式

 

“地球大數(shù)據(jù)科學工程”專項為期5年（一期建設(shè)期），設(shè)置地球大數(shù)據(jù)科學工程總體、地球科學小衛(wèi)星、大數(shù)據(jù)云平臺、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、時空三極環(huán)境、數(shù)字地球科學平臺共9個項目。

 

專項負責人、中科院遙感與數(shù)字地球研究所郭華東院士說：“地球大數(shù)據(jù)科學工程總體、地球科學小衛(wèi)星和大數(shù)據(jù)云平臺這3個項目屬于綜合型基礎(chǔ)設(shè)施項目。地球大數(shù)據(jù)云平臺，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，讓大家有一個共享的數(shù)據(jù)中心，然后在這個基礎(chǔ)上，建設(shè)一個數(shù)字地球科學平臺。此外，為了滿足數(shù)據(jù)更新需求，還將發(fā)射地球科學小衛(wèi)星進行實時監(jiān)測，這些衛(wèi)星不僅可以白天成像，也可以夜間成像。”

 

郭華東表示，在上述3個項目的基礎(chǔ)之上，將圍繞數(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、時空三極環(huán)境五個方向來為國家的決策發(fā)力。同時，探索形成大數(shù)據(jù)驅(qū)動、多學科融合的科學發(fā)現(xiàn)新范式，力求在資源環(huán)境、海洋、三極、生物多樣性及生態(tài)安全領(lǐng)域取得重大突破。

 

匯聚高水平專家建成科學中心，與國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)互聯(lián)互通、共享數(shù)據(jù)

 

此專項將匯聚中科院資源、環(huán)境、生物生態(tài)領(lǐng)域和大數(shù)據(jù)技術(shù)方面的專家，具有很強的創(chuàng)新能力。

 

郭華東說：“我們計劃用5年時間在北京懷柔科學城建成國際地球大數(shù)據(jù)科學中心，由數(shù)字地球科學展示中心、地球大數(shù)據(jù)決策支持中心、地球大數(shù)據(jù)學科交叉平臺以及地球大數(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)組織機構(gòu)進行互聯(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)計衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收處理、影像更新用時小于2小時；熱點區(qū)域應(yīng)急信息服務(wù)用時小于1小時；應(yīng)急監(jiān)測精準信息產(chǎn)品生產(chǎn)用時小于10小時。

 

郭華東表示，“地球大數(shù)據(jù)科學工程”專項除了突破一系列技術(shù)瓶頸問題之外，最重要的就是要做好數(shù)據(jù)共享。實現(xiàn)高水平的數(shù)據(jù)共享，不僅能避免數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)等大量重復(fù)性勞動和經(jīng)費投入，更重要的是保障了數(shù)據(jù)的規(guī)范性和科學性，讓科研人員的精力更高效地投入到數(shù)據(jù)的分析、應(yīng)用和科學發(fā)現(xiàn)中。“數(shù)據(jù)共享做得好不好，很大程度上決定了本專項的成效。”

 

郭華東坦言，目前這方面最難推動。“今后專項一定要在數(shù)據(jù)共享的機制體制上下功夫，研究提出科學、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)動大家共享數(shù)據(jù)的主動性和積極性，從而保障該科學工程的活力與生命力。”