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• 1科學大數(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)已成為知識經(jīng)濟時代的戰(zhàn)略高地。其少量依賴因果關系、主要依靠數(shù)據(jù)相關性發(fā)現(xiàn)知識的新模式，使得其成為繼經(jīng)驗、理論和計算模式之后的數(shù)據(jù)密集型科學范式的典型代表，帶來了科研方法論的變革，正成為科學發(fā)現(xiàn)的新引擎。科學大數(shù)據(jù)作為大數(shù)據(jù)的重要分支，具有不可重復性、高度不確定性、高維性及計算分析高度復雜性的內(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，這給科學大數(shù)據(jù)的處理技術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)作為國家基礎性和戰(zhàn)略性資源，在國民經(jīng)濟、社會發(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)強國”轉變的歷史新機遇，文章闡述了當前對地觀測大數(shù)據(jù)的發(fā)展態(tài)勢，總結了國際對地觀測數(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?個方面的建議。

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• 3科學大數(shù)據(jù)管理技術與系統(tǒng)

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

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• 4科學大數(shù)據(jù)智能分析軟件的現(xiàn)狀與趨勢

人工智能領域近年來取得突破進展，如何在自然科學領域采用人工智能新技術促進科學發(fā)現(xiàn)，成為科學家和產(chǎn)業(yè)界的關注焦點。多學科、跨領域交叉背景下的科學大數(shù)據(jù)挖掘分析與知識發(fā)現(xiàn)，依賴于構建一套高效、易用、可擴展的科學大數(shù)據(jù)智能分析軟件系統(tǒng)，為復雜數(shù)據(jù)處理、分析、模式提取和知識發(fā)現(xiàn)提供學習模型、算法及開發(fā)工具支持。

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• 5大數(shù)據(jù)時代：地質(zhì)學的挑戰(zhàn)與機遇

大數(shù)據(jù)正在影響著人類生活，改變著人類認識和研究世界的思維方式。作為典型數(shù)據(jù)密集型學科的地質(zhì)學，正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機遇。為了應對這一挑戰(zhàn)，地質(zhì)學家不僅需要改進傳統(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)時代的到來。地質(zhì)學與大數(shù)據(jù)的結合不僅極大拓展了地質(zhì)學的認知空間，提升了獲取地質(zhì)學新知識的能力，同時為地質(zhì)學支撐的能源礦產(chǎn)調(diào)查、環(huán)境資源合理利用以及防災減災等社會生產(chǎn)和公共服務提供了創(chuàng)新活力。

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

生物醫(yī)學數(shù)據(jù)從?PB?量級的組學時代進入到?EB?量級的多維度大數(shù)據(jù)時代，引發(fā)了生物醫(yī)學研究向數(shù)據(jù)密集型的第四科學范式的深刻變革。如何將臨床數(shù)據(jù)與研究數(shù)據(jù)進行高維度多層次的匯交共享，實現(xiàn)從“組學”到臨床與健康人群數(shù)據(jù)的生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)的綜合管理利用，從而使大數(shù)據(jù)迅速轉化為新知識，成為生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)所面臨的挑戰(zhàn)。發(fā)展以遞交為基礎、以整合為導向的數(shù)據(jù)存儲技術，以主題為基礎、以交互為導向的數(shù)據(jù)共享技術，以及以傳統(tǒng)信息技術為基礎、以前沿信息技術為導向的數(shù)據(jù)分析挖掘技術，并同時開展標準質(zhì)控相關研究，是生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)存儲、共享和轉化的新思路，也是構建新一代生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)研究中心的技術關鍵和未來趨勢。

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• 7中國生物多樣性大數(shù)據(jù)平臺建設

生物多樣性大數(shù)據(jù)資源是國家重要戰(zhàn)略資源，也關乎國家生態(tài)安全和生態(tài)文明建設。中國生物多樣性大數(shù)據(jù)平臺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)整合和共享的標準以及數(shù)據(jù)集成應用的方法，實現(xiàn)古生物化石數(shù)據(jù)與遺傳組學數(shù)據(jù)、生理與性狀數(shù)據(jù)、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性等跨學科數(shù)據(jù)融合，與地理、氣象、遙感、環(huán)境、國民經(jīng)濟等跨領域數(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前沿物理大科學裝置數(shù)據(jù)策略的一些思考

前沿物理大科學裝置是物理基礎研究和滿足國家戰(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裝置建設與運行的投入，為基礎及應用研究提供了重要的平臺。大科學裝置產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對科學計算、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理提出巨大的挑戰(zhàn)。除了需要關注建設高水平的數(shù)據(jù)處理和科學計算平臺所需要的軟硬件技術以外，應同時關注極大發(fā)揮數(shù)據(jù)作用所需的策略問題。

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• 9空間科學大數(shù)據(jù)的機遇與挑戰(zhàn)

隨著世界各國對空間科學的日漸重視和空間探測技術的蓬勃發(fā)展，空間科學大數(shù)據(jù)時代已經(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、研究范式轉變、大數(shù)據(jù)技術與工具發(fā)展、智能應用萌芽和研究生態(tài)系統(tǒng)建設等角度闡述了當前空間科學大數(shù)據(jù)發(fā)展的主要趨勢，并結合未來發(fā)展需求與國家戰(zhàn)略規(guī)劃布局，剖析了空間科學大數(shù)據(jù)面臨的具體挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇。

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• 1國內(nèi)外科學數(shù)據(jù)管理與開放共享的最新進展

作為科研活動的靈魂，科學數(shù)據(jù)既是激發(fā)科研創(chuàng)新的起點，也是科研活動豐富成果不可或缺的部分。國內(nèi)外科學數(shù)據(jù)管理與共享從“積極溫和的科學數(shù)據(jù)政策導向”和“全面細致的科學數(shù)據(jù)管理實踐”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)和普及的云計算以及存儲設施，也使得傳輸和管理這些數(shù)據(jù)變得越來越容易，深度學習等模型也開始充分挖掘這些數(shù)據(jù)的價值；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)濟因素將成為最大的推動力量。

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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)測是實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展目標的保障，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)境服務于全人類共同利益與福祉的本源，同時避免了業(yè)務數(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)科學工程

大數(shù)據(jù)是知識經(jīng)濟時代的戰(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)，正成為地球科學的一個新的前沿領域，在推動地球科學的深度發(fā)展以及重大科學發(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)境問題日益嚴峻，成為國際社會關注及科學研究熱點，生態(tài)學的研究重點也逐漸開始由小尺度的個體、群落和生態(tài)系統(tǒng)向區(qū)域、大陸乃至全球尺度轉變。同時，伴隨傳感器技術和信息網(wǎng)絡技術發(fā)展，生態(tài)系統(tǒng)觀測也從短時間觀測逐漸向長期觀測以及生態(tài)系統(tǒng)的宏觀結構和生態(tài)服務時空格局變化協(xié)同觀測轉變；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)絡化觀測、天-空-地立體綜合觀測方向轉變。生態(tài)學研究已經(jīng)進入大數(shù)據(jù)時代，如何應用大數(shù)據(jù)技術，實現(xiàn)傳統(tǒng)的基于過程的生態(tài)學研究與基于大數(shù)據(jù)驅動的生態(tài)學研究的有機整合，推動生態(tài)學大理論發(fā)展、區(qū)域及全球生態(tài)系統(tǒng)演變機理研究，支撐以應對全球氣候變化、生態(tài)系統(tǒng)功能維持等為核心的人類社會可持續(xù)發(fā)展理論和應用研究，是大數(shù)據(jù)時代生態(tài)觀測研究面臨的重大挑戰(zhàn)及機遇。

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• 6國際微生物大數(shù)據(jù)平臺的應用與啟示

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)基礎和生物技術創(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)中心建設的全球微生物菌種資源目錄大數(shù)據(jù)平臺，擁有?46?個國家的?120?個國際微生物資源中心的?40?萬株微生物實物資源數(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資源。通過發(fā)展多元主動的數(shù)據(jù)收集新方法、互利共贏的數(shù)據(jù)共享新機制、高效智能的數(shù)據(jù)解析新技術，建立生命健康大數(shù)據(jù)的匯交、管理、共享、應用體系，維護國家數(shù)據(jù)主權，保障數(shù)據(jù)安全和加速數(shù)據(jù)應用，服務科研院所、高校、醫(yī)院、企業(yè)和廣大人民群眾，為我國經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生活改善作出重大貢獻。

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• 8SKA大數(shù)據(jù)的科學應用和挑戰(zhàn)

即將開建的平方公里陣列（SKA）射電望遠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重大前沿問題上取得革命性的突破。SKA的超級靈敏度、超大視場、超快巡天速度和超高時間、空間、頻率分辨率等技術特點確保了SKA在觀測能力上的領先地位，由此也產(chǎn)生了海量觀測數(shù)據(jù)。SKA的數(shù)據(jù)運輸、存儲、讀寫、運算、管理、歸檔、發(fā)布對信息和計算機領域的前沿技術均提出了嚴峻的考驗。中國SKA科學團隊將協(xié)同信息產(chǎn)業(yè)界一道應對SKA大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，不僅推動產(chǎn)生重大原創(chuàng)性科學發(fā)現(xiàn)，其技術成果也將應用于國民經(jīng)濟建設。

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• 9海洋大數(shù)據(jù)科學發(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)科學的重大突破，現(xiàn)代海洋科學經(jīng)歷了理論牽引、技術驅動與數(shù)據(jù)主導三大范式變革，海洋大數(shù)據(jù)已成為人類從認識海洋到經(jīng)略海洋的必經(jīng)之路。

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