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科學(xué)大數(shù)據(jù)智能分析軟件的現(xiàn)狀與趨勢

發(fā)布時間:2018-09-07 11:51:22  |  來源:中國網(wǎng)·中國發(fā)展門戶網(wǎng)  |  作者:鐘華 劉杰 王偉  |  責(zé)任編輯:趙斌宇
關(guān)鍵詞:科學(xué)大數(shù)據(jù),智能分析,數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn),軟件系統(tǒng)

領(lǐng)域?qū)S眯涂茖W(xué)大數(shù)據(jù)智能分析軟件

自然科學(xué)包括大量細(xì)分領(lǐng)域,每個領(lǐng)域都存在專用的科學(xué)數(shù)據(jù)分析軟件,本文選取其中若干代表進(jìn)行分析,并將這些軟件分為兩類進(jìn)行介紹:經(jīng)典的領(lǐng)域?qū)S每茖W(xué)數(shù)據(jù)分析軟件和新興的領(lǐng)域?qū)S每茖W(xué)數(shù)據(jù)分析軟件。

經(jīng)典的領(lǐng)域?qū)S每茖W(xué)數(shù)據(jù)分析軟件。這類軟件是特定領(lǐng)域科學(xué)家專門研發(fā)的系統(tǒng),適合對該領(lǐng)域的科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行專門處理、計算和分析。ROOT是歐洲核子研究中心(CERN)開發(fā)的開源軟件,主要用于粒子物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理、科學(xué)計算和可視化分析,提供數(shù)學(xué)及統(tǒng)計工具、并行處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及多變量分析軟件包,是目前高能物理領(lǐng)域數(shù)據(jù)分析的典型工具。AstroML?是面向天文領(lǐng)域的機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘算法包,建立在NumPy、SciPy、Scikit-Learn?等?Python?算法庫基礎(chǔ)上,提供了多個開放天文數(shù)據(jù)集的加載器,以及大量天文領(lǐng)域的分析與可視化數(shù)據(jù)集案例。目前,這類領(lǐng)域?qū)S密浖圆捎脝螜C(jī)部署,無法進(jìn)行分布式并行的大數(shù)據(jù)處理分析,并且尚未對深度學(xué)習(xí)技術(shù)提供集成與支持。

新興的領(lǐng)域?qū)S每茖W(xué)數(shù)據(jù)分析軟件。這類軟件指采用了大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)和云計算等新技術(shù)的分析軟件。SDAP?目前是?Apache?軟件基金會的孵化項目,是面向地球物理海洋學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)大數(shù)據(jù)分析平臺。SDAP依賴于?NEXUS?系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理,NEXUS?是由美國國家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(NASA/JPL)開發(fā)的一個軟件項目,采用?Map/Reduce?分布式并行計算技術(shù),旨在對?NASA?各種任務(wù)收集的大型數(shù)據(jù)集進(jìn)行科學(xué)分析。美國國家能源研究科學(xué)計算中心(NERSC),具有美國能源部科學(xué)局的主要科學(xué)計算設(shè)備。最近?NERSC?支持將深度學(xué)習(xí)應(yīng)用到氣候研究、中微子實(shí)驗(yàn)以及神經(jīng)科學(xué)研究,并取得了一批突破性科學(xué)發(fā)現(xiàn)。Verily Life Sciences(原谷歌生命科學(xué)公司)的研究人員開發(fā)了一種深入學(xué)習(xí)軟件工具?DeepVariant,該工具可將基因組信息轉(zhuǎn)換成圖像進(jìn)行分析,可顯著提升基因變異的識別準(zhǔn)確率。Google Earth Engine?是?Google?提供的對大量全球尺度地球科學(xué)資料(尤其是衛(wèi)星數(shù)據(jù))進(jìn)行在線可視化分析處理的云平臺,相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家團(tuán)隊可以利用該平臺提供的長時序近地衛(wèi)星數(shù)據(jù)以及數(shù)千臺的云服務(wù)器進(jìn)行在線數(shù)據(jù)處理和分析,目前已經(jīng)取得了一批有顯示度的研究成果??梢钥闯?,Google Earth Engine?的特定領(lǐng)域海量數(shù)據(jù)、云端分布式并行計算、在線挖據(jù)分析算法庫、地圖即時展現(xiàn)等特點(diǎn),正代表了新興科學(xué)大數(shù)據(jù)智能分析軟件的發(fā)展趨勢。

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