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• 1科學(xué)大數(shù)據(jù)——國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的基石

作為人類的新型戰(zhàn)略資源，大數(shù)據(jù)已成為知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的戰(zhàn)略高地。其少量依賴因果關(guān)系、主要依靠數(shù)據(jù)相關(guān)性發(fā)現(xiàn)知識(shí)的新模式，使得其成為繼經(jīng)驗(yàn)、理論和計(jì)算模式之后的數(shù)據(jù)密集型科學(xué)范式的典型代表，帶來了科研方法論的變革，正成為科學(xué)發(fā)現(xiàn)的新引擎。科學(xué)大數(shù)據(jù)作為大數(shù)據(jù)的重要分支，具有不可重復(fù)性、高度不確定性、高維性及計(jì)算分析高度復(fù)雜性的內(nèi)部特征，以及在數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)體量、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分析等方面的外部特征，這給科學(xué)大數(shù)據(jù)的處理技術(shù)與方法提出了新的挑戰(zhàn)。

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• 2對地觀測大數(shù)據(jù)開放共享：挑戰(zhàn)與思考

對地觀測數(shù)據(jù)作為國家基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性資源，在國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和國家安全中發(fā)揮著不可或缺的作用。我國正面臨從對地觀測“數(shù)據(jù)大國”向“數(shù)據(jù)強(qiáng)國”轉(zhuǎn)變的歷史新機(jī)遇，文章闡述了當(dāng)前對地觀測大數(shù)據(jù)的發(fā)展態(tài)勢，總結(jié)了國際對地觀測數(shù)據(jù)開放共享的現(xiàn)狀與趨勢，分析了我國對地觀測數(shù)據(jù)開放共享的現(xiàn)狀及問題，最后對我國對地觀測大數(shù)據(jù)的開放共享給出了?3?個(gè)方面的建議。

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• 3科學(xué)大數(shù)據(jù)管理技術(shù)與系統(tǒng)

由于現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)越來越依賴于大規(guī)模科學(xué)數(shù)據(jù)的分析處理，如何高效管理科學(xué)大數(shù)據(jù)業(yè)已成為當(dāng)下亟待解決的問題。文章分析了科學(xué)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景和需求，闡述了科學(xué)大數(shù)據(jù)在規(guī)模動(dòng)態(tài)化、流水線管理、統(tǒng)一訪問、數(shù)據(jù)共享（SPUS）4?個(gè)方面面臨的挑戰(zhàn)。

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• 4科學(xué)大數(shù)據(jù)智能分析軟件的現(xiàn)狀與趨勢

人工智能領(lǐng)域近年來取得突破進(jìn)展，如何在自然科學(xué)領(lǐng)域采用人工智能新技術(shù)促進(jìn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，成為科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注焦點(diǎn)。多學(xué)科、跨領(lǐng)域交叉背景下的科學(xué)大數(shù)據(jù)挖掘分析與知識(shí)發(fā)現(xiàn)，依賴于構(gòu)建一套高效、易用、可擴(kuò)展的科學(xué)大數(shù)據(jù)智能分析軟件系統(tǒng)，為復(fù)雜數(shù)據(jù)處理、分析、模式提取和知識(shí)發(fā)現(xiàn)提供學(xué)習(xí)模型、算法及開發(fā)工具支持。

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• 5大數(shù)據(jù)時(shí)代：地質(zhì)學(xué)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

大數(shù)據(jù)正在影響著人類生活，改變著人類認(rèn)識(shí)和研究世界的思維方式。作為典型數(shù)據(jù)密集型學(xué)科的地質(zhì)學(xué)，正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，地質(zhì)學(xué)家不僅需要改進(jìn)傳統(tǒng)的研究方法，更重要的是要改變傳統(tǒng)思維模式，擁抱大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來。地質(zhì)學(xué)與大數(shù)據(jù)的結(jié)合不僅極大拓展了地質(zhì)學(xué)的認(rèn)知空間，提升了獲取地質(zhì)學(xué)新知識(shí)的能力，同時(shí)為地質(zhì)學(xué)支撐的能源礦產(chǎn)調(diào)查、環(huán)境資源合理利用以及防災(zāi)減災(zāi)等社會(huì)生產(chǎn)和公共服務(wù)提供了創(chuàng)新活力。

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• 6生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)發(fā)展的新挑戰(zhàn)與趨勢

生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)從?PB?量級(jí)的組學(xué)時(shí)代進(jìn)入到?EB?量級(jí)的多維度大數(shù)據(jù)時(shí)代，引發(fā)了生物醫(yī)學(xué)研究向數(shù)據(jù)密集型的第四科學(xué)范式的深刻變革。如何將臨床數(shù)據(jù)與研究數(shù)據(jù)進(jìn)行高維度多層次的匯交共享，實(shí)現(xiàn)從“組學(xué)”到臨床與健康人群數(shù)據(jù)的生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的綜合管理利用，從而使大數(shù)據(jù)迅速轉(zhuǎn)化為新知識(shí)，成為生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)所面臨的挑戰(zhàn)。發(fā)展以遞交為基礎(chǔ)、以整合為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，以主題為基礎(chǔ)、以交互為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)共享技術(shù)，以及以傳統(tǒng)信息技術(shù)為基礎(chǔ)、以前沿信息技術(shù)為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)，并同時(shí)開展標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控相關(guān)研究，是生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、共享和轉(zhuǎn)化的新思路，也是構(gòu)建新一代生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)研究中心的技術(shù)關(guān)鍵和未來趨勢。

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• 7中國生物多樣性大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)

生物多樣性大數(shù)據(jù)資源是國家重要戰(zhàn)略資源，也關(guān)乎國家生態(tài)安全和生態(tài)文明建設(shè)。中國生物多樣性大數(shù)據(jù)平臺(tái)將包括基于宏觀與微觀生物生態(tài)數(shù)據(jù)協(xié)同整合的大數(shù)據(jù)庫和大數(shù)據(jù)深度挖掘與模型模擬運(yùn)算庫，支持生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多源數(shù)據(jù)整合和共享的標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)集成應(yīng)用的方法，實(shí)現(xiàn)古生物化石數(shù)據(jù)與遺傳組學(xué)數(shù)據(jù)、生理與性狀數(shù)據(jù)、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性等跨學(xué)科數(shù)據(jù)融合，與地理、氣象、遙感、環(huán)境、國民經(jīng)濟(jì)等跨領(lǐng)域數(shù)據(jù)整合，形成完整的共享數(shù)據(jù)集或柵格化圖集。

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• 8前沿物理大科學(xué)裝置數(shù)據(jù)策略的一些思考

前沿物理大科學(xué)裝置是物理基礎(chǔ)研究和滿足國家戰(zhàn)略需求的國之重器。特別是近年來，我國加大對前沿物理大科學(xué)裝置建設(shè)與運(yùn)行的投入，為基礎(chǔ)及應(yīng)用研究提供了重要的平臺(tái)。大科學(xué)裝置產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理提出巨大的挑戰(zhàn)。除了需要關(guān)注建設(shè)高水平的數(shù)據(jù)處理和科學(xué)計(jì)算平臺(tái)所需要的軟硬件技術(shù)以外，應(yīng)同時(shí)關(guān)注極大發(fā)揮數(shù)據(jù)作用所需的策略問題。

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• 9空間科學(xué)大數(shù)據(jù)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

隨著世界各國對空間科學(xué)的日漸重視和空間探測技術(shù)的蓬勃發(fā)展，空間科學(xué)大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)來臨。文章從數(shù)據(jù)規(guī)模增長、數(shù)據(jù)管理理念演進(jìn)、研究范式轉(zhuǎn)變、大數(shù)據(jù)技術(shù)與工具發(fā)展、智能應(yīng)用萌芽和研究生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)等角度闡述了當(dāng)前空間科學(xué)大數(shù)據(jù)發(fā)展的主要趨勢，并結(jié)合未來發(fā)展需求與國家戰(zhàn)略規(guī)劃布局，剖析了空間科學(xué)大數(shù)據(jù)面臨的具體挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。

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• 1國內(nèi)外科學(xué)數(shù)據(jù)管理與開放共享的最新進(jìn)展

作為科研活動(dòng)的靈魂，科學(xué)數(shù)據(jù)既是激發(fā)科研創(chuàng)新的起點(diǎn)，也是科研活動(dòng)豐富成果不可或缺的部分。國內(nèi)外科學(xué)數(shù)據(jù)管理與共享從“積極溫和的科學(xué)數(shù)據(jù)政策導(dǎo)向”和“全面細(xì)致的科學(xué)數(shù)據(jù)管理實(shí)踐”兩方面開展。

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• 2從原材料到資產(chǎn)——數(shù)據(jù)資產(chǎn)化的挑戰(zhàn)與思考

嵌入式和可穿戴設(shè)備正普及大眾，各類傳感器已可對用戶敏感數(shù)據(jù)采集，無處不在的互聯(lián)網(wǎng)和普及的云計(jì)算以及存儲(chǔ)設(shè)施，也使得傳輸和管理這些數(shù)據(jù)變得越來越容易，深度學(xué)習(xí)等模型也開始充分挖掘這些數(shù)據(jù)的價(jià)值；然而數(shù)據(jù)從一開始作為原材料，到最后成為產(chǎn)品提供給用戶，其中需要經(jīng)歷一系列的加工和增值過程，在此過程中經(jīng)濟(jì)因素將成為最大的推動(dòng)力量。

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• 3資源環(huán)境數(shù)據(jù)形成的大數(shù)據(jù)方法

資源環(huán)境監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的保障，地面調(diào)查和遙感監(jiān)測是資源環(huán)境監(jiān)測的重要手段。智能手機(jī)的普及以及其衍生的眾源地理數(shù)據(jù)給資源環(huán)境地面調(diào)查提供了新的方式和途徑；云端資源環(huán)境數(shù)據(jù)產(chǎn)品的指數(shù)級(jí)增長，大幅提高了數(shù)據(jù)的透明度和置信度。眾源地理數(shù)據(jù)和云端資源環(huán)境數(shù)據(jù)產(chǎn)品的云端專業(yè)服務(wù)的蓬勃發(fā)展，將使現(xiàn)有的資源環(huán)境數(shù)據(jù)獲取途徑、管理方式以及分析方法被更加高效的大數(shù)據(jù)方法所替代；公眾的參與，實(shí)現(xiàn)了公眾對資源環(huán)境監(jiān)測與管理的參與；契合了資源環(huán)境服務(wù)于全人類共同利益與福祉的本源，同時(shí)避免了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)調(diào)查過程中的投入過大、不確定性高的弊端。

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• 4地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程

大數(shù)據(jù)是知識(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)重要組成部分的地球大數(shù)據(jù)，正成為地球科學(xué)的一個(gè)新的前沿領(lǐng)域，在推動(dòng)地球科學(xué)的深度發(fā)展以及重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)上意義重大。

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• 5大數(shù)據(jù)背景下的生態(tài)系統(tǒng)觀測與研究

全球變化和可持續(xù)發(fā)展等一系列全球化的資源環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，成為國際社會(huì)關(guān)注及科學(xué)研究熱點(diǎn)，生態(tài)學(xué)的研究重點(diǎn)也逐漸開始由小尺度的個(gè)體、群落和生態(tài)系統(tǒng)向區(qū)域、大陸乃至全球尺度轉(zhuǎn)變。同時(shí)，伴隨傳感器技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，生態(tài)系統(tǒng)觀測也從短時(shí)間觀測逐漸向長期觀測以及生態(tài)系統(tǒng)的宏觀結(jié)構(gòu)和生態(tài)服務(wù)時(shí)空格局變化協(xié)同觀測轉(zhuǎn)變；由過去的定位及小規(guī)模合作觀測向區(qū)域甚至全球大規(guī)模聯(lián)合的網(wǎng)絡(luò)化觀測、天-空-地立體綜合觀測方向轉(zhuǎn)變。生態(tài)學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，如何應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的基于過程的生態(tài)學(xué)研究與基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的生態(tài)學(xué)研究的有機(jī)整合，推動(dòng)生態(tài)學(xué)大理論發(fā)展、區(qū)域及全球生態(tài)系統(tǒng)演變機(jī)理研究，支撐以應(yīng)對全球氣候變化、生態(tài)系統(tǒng)功能維持等為核心的人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展理論和應(yīng)用研究，是大數(shù)據(jù)時(shí)代生態(tài)觀測研究面臨的重大挑戰(zhàn)及機(jī)遇。

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• 6國際微生物大數(shù)據(jù)平臺(tái)的應(yīng)用與啟示

微生物資源與微生物大數(shù)據(jù)是國家重要戰(zhàn)略資源，是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和生物技術(shù)創(chuàng)新的重要源泉，微生物資源及數(shù)據(jù)的開放共享對微生物資源的開發(fā)利用具有重要意義。世界微生物數(shù)據(jù)中心建設(shè)的全球微生物菌種資源目錄大數(shù)據(jù)平臺(tái)，擁有?46?個(gè)國家的?120?個(gè)國際微生物資源中心的?40?萬株微生物實(shí)物資源數(shù)據(jù)信息。

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• 7生命與健康大數(shù)據(jù)現(xiàn)狀和展望

生命與健康大數(shù)據(jù)是國家人口健康和生物安全的重要基礎(chǔ)資源。通過發(fā)展多元主動(dòng)的數(shù)據(jù)收集新方法、互利共贏的數(shù)據(jù)共享新機(jī)制、高效智能的數(shù)據(jù)解析新技術(shù)，建立生命健康大數(shù)據(jù)的匯交、管理、共享、應(yīng)用體系，維護(hù)國家數(shù)據(jù)主權(quán)，保障數(shù)據(jù)安全和加速數(shù)據(jù)應(yīng)用，服務(wù)科研院所、高校、醫(yī)院、企業(yè)和廣大人民群眾，為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生活改善作出重大貢獻(xiàn)。

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• 8SKA大數(shù)據(jù)的科學(xué)應(yīng)用和挑戰(zhàn)

即將開建的平方公里陣列（SKA）射電望遠(yuǎn)鏡是最大的天文觀測裝置，有望在宇宙起源、生命起源、宇宙磁場起源、引力本質(zhì)、地外文明等自然科學(xué)重大前沿問題上取得革命性的突破。SKA的超級(jí)靈敏度、超大視場、超快巡天速度和超高時(shí)間、空間、頻率分辨率等技術(shù)特點(diǎn)確保了SKA在觀測能力上的領(lǐng)先地位，由此也產(chǎn)生了海量觀測數(shù)據(jù)。SKA的數(shù)據(jù)運(yùn)輸、存儲(chǔ)、讀寫、運(yùn)算、管理、歸檔、發(fā)布對信息和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的前沿技術(shù)均提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。中國SKA科學(xué)團(tuán)隊(duì)將協(xié)同信息產(chǎn)業(yè)界一道應(yīng)對SKA大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，不僅推動(dòng)產(chǎn)生重大原創(chuàng)性科學(xué)發(fā)現(xiàn)，其技術(shù)成果也將應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

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• 9海洋大數(shù)據(jù)科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與展望

隨著海洋觀測、模擬手段的快速提升和數(shù)據(jù)科學(xué)的重大突破，現(xiàn)代海洋科學(xué)經(jīng)歷了理論牽引、技術(shù)驅(qū)動(dòng)與數(shù)據(jù)主導(dǎo)三大范式變革，海洋大數(shù)據(jù)已成為人類從認(rèn)識(shí)海洋到經(jīng)略海洋的必經(jīng)之路。

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