日前，中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?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）”。這一工程以建成具有全球影響力、國(guó)際化、開放式的國(guó)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)記者深入采訪了有關(guān)專家。
地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程模擬平臺(tái)。 （資料圖片）
地球大數(shù)據(jù)包羅萬(wàn)象
地球大數(shù)據(jù)是針對(duì)地球科學(xué)的數(shù)據(jù)密集型研究方法，它可以模擬出虛擬地球，將有利于解決一些重大的世界性問題
如何讓黃河三角洲40年間的變化如同過(guò)電影般地展現(xiàn)在人們眼前？
“在以前，用傳統(tǒng)的科學(xué)考察方法肯定是做不到的，但是通過(guò)衛(wèi)星遙感大數(shù)據(jù)，這項(xiàng)工作就變得簡(jiǎn)單了許多。”在中國(guó)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(yè)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年里的變化軌跡。
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(guò)對(duì)地觀測(cè)、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)，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(lái)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(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)白春禮表示。
“作為一種交叉研究方法，地球大數(shù)據(jù)可以模擬出虛擬地球。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(shuō)，2015年，聯(lián)合國(guó)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問題帶來(lái)的挑戰(zhàn)。在這一議程的17個(gè)目標(biāo)中，地球大數(shù)據(jù)至少可以為實(shí)現(xiàn)其中8個(gè)目標(biāo)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5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(guó)、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9個(gè)項(xiàng)目。
郭華東介紹，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。其中，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(lái)，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(cè)，它不僅可以白天成像，也可以夜間成像。
數(shù)據(jù)開放共享是關(guān)鍵
海量數(shù)據(jù)的低效應(yīng)用成為當(dāng)前我國(guó)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，這既包括技術(shù)問題，也包括人員和管理問題，有待深入解決
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(guó)家發(fā)達(dá)程度的表現(xiàn)。越來(lái)越多的國(guó)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(guó)大數(shù)據(jù)約占全球數(shù)據(jù)總量的31%，歐盟占19%，中國(guó)占13%。經(jīng)過(guò)4年多的發(fā)展，我國(guó)的大數(shù)據(jù)總量占比提高至16%；預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)這一占比將提高到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(shuō)。
“然而相比商業(yè)領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)在地球科學(xué)中運(yùn)用得還比較少，這主要是因?yàn)閿?shù)據(jù)獲取難度比較大。大數(shù)據(jù)要取代傳統(tǒng)科學(xué)裝置、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⒄撟C方法，還有很長(zhǎng)的路要走。”郭華東表示。
在這個(gè)過(guò)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(guó)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(guó)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(chǎng)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(shuō)。
對(duì)此，郭華東表示，“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”先導(dǎo)專項(xiàng)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)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)，并構(gòu)建大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的、具有全球影響力的數(shù)字地球科學(xué)平臺(tái)。
郭華東坦言，數(shù)據(jù)共享我國(guó)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。“其中，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)數(shù)據(jù)都不共享。因此，要通過(guò)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。”郭華東說(shuō)。
“今后，這一先導(dǎo)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，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(shuō)。
推動(dòng)地球科學(xué)發(fā)展
地球大數(shù)據(jù)有可能給地球科學(xué)研究帶來(lái)重大變革，為此，我國(guó)將借助先導(dǎo)專項(xiàng)全面提升該領(lǐng)域在國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新、科學(xué)發(fā)現(xiàn)等方面的重大成果產(chǎn)出
“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)地球的新鑰匙以及地球科學(xué)研究的新引擎，有可能給地球科學(xué)研究帶來(lái)重大變革。”郭華東表示。
他認(rèn)為，全球變化帶來(lái)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(zhǎng)期獲取持續(xù)、準(zhǔn)確的全球數(shù)據(jù)。觀測(cè)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”先導(dǎo)專項(xiàng)將用5年時(shí)間在北京懷柔科學(xué)城建成國(guó)際地球大數(shù)據(jù)科學(xué)中心。這一中心由數(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4部分組成，將與國(guó)際、國(guó)內(nèi)重要的地球大數(shù)據(jù)組織機(jī)構(gòu)互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享，成為國(guó)際地球大數(shù)據(jù)研究的引領(lǐng)者。中心建成后，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(cè)精準(zhǔn)信息產(chǎn)品生產(chǎn)用時(shí)小于10小時(shí)。
未來(lái)，“地球大數(shù)據(jù)工程”先導(dǎo)專項(xiàng)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(guó)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)、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(guò)程與態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全景美麗中國(guó)可持續(xù)發(fā)展的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)與決策支持。
此外，這一先導(dǎo)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(guó)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(guó)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。
原文標(biāo)題：中國(guó)又干一件大事：用全新思維方式了解地球！
原文鏈接：http://news.cri.cn/20180401/61334b09-4923-29ed-2686-71ac48e3c7cb.html
