《經濟日報》,2011年8月13日
許多人還記得2005年青海湖地區爆發禽流感疫情,導致野生鳥類大規模死亡的事件。由于青海湖是眾多候鳥的繁殖地和越冬地,還是大量候鳥遷徙的通道,當時科學家們急于弄清這些鳥類遷徙中的情況,以防止禽流感的傳播,卻苦于缺乏跟蹤和研究它們的有效手段。
近日從中國科學院了解到,對遷徙鳥類的研究已不再是難題。從2006年到2010年底,科研人員在青海湖保護區內部署了19套網絡視頻監測系統,即使在夜間也能將候鳥行為觀察得十分清楚;2007年至今,還給57只候鳥裝備了衛星跟蹤設備,準確獲取了它們遷徙的軌跡;通過對大量監測數據的分析,科學家不僅弄清了候鳥的活動規律,而且及早發現了其異常狀況,為近幾年禽流感的防治提供了科學支撐。
這一案例告訴我們,信息化手段已經融入到當代科學研究活動中,“e科研”時代已經來臨。自從英國在世界上首次提出e-Science(科研信息化)概念以來,發達國家紛紛將其作為國家間競爭的重要手段,并投入了大量的人力和物力。專家指出,當今科學研究的前沿已步入更加復雜深奧的時代,對傳統科研方式提出了巨大挑戰。科研信息化將帶來一種嶄新的科研模式,引發科學與工程的重大變革。
“e科研”時代有何特征?中科院專家指出,超級計算、數據應用和協同研究是其三大要素。
大規模計算已經成為現代科研的必備利器。通過計算進行模擬,可以對未知世界做深入、精細地研究,它可以把原本漫長的過程加快;也可以把轉瞬即逝的過程放慢……事實上,高性能計算在今天已不是問題,需要解決的是如何將它送到科學家的桌面,使其更加易于獲得和使用。
科學數據是創新的引擎。現代科研正以前所未有的速度產生數據。英國e-Science計劃首席科學家Tony Hey曾指出,傳感器、衛星遙感、高性能計算模擬等產生的科學數據,將很快超過科學史上收集的全部數據總和。例如,大型強子對撞機LHC每秒鐘就會產生300GB的數據。這些捕捉到的數據如不及時保存,瞬間就會消失;即使保存下來,如不及時處理,日積月累,再大的存儲系統也不夠用。因此,如何長久保存和高效處理大量數據并從中挖掘出有用信息?這都是科研信息化必須解決的問題。
協同的重要性也不言而喻。如今,科研的全球化趨勢已十分明顯。例如,全球氣候變化研究必須依靠全球科學家,利用世界各地氣候資料才能開展。互聯網的出現奠定了協同研究的基礎。對某一問題有共同興趣的科學家可以利用網格技術組織起來,形成虛擬實驗室,協作開展研究。
我國科研信息化始于上世紀90年代。在國家863計劃的支持下,中國國家網格已經集成了每秒430萬億次以上的計算能力、2200萬億字節的存儲能力和200多個應用軟件,支撐了700多項國家各類科技計劃項目的研究。
從目前我國開展的一批科研信息化應用項目看,它已經成為提升創新能力、加快成果轉化的有效手段。以可視化鑄鍛技術為例,我國鑄鍛件產量連續8年位居世界第一,但特大型和高附加值鑄鍛件長期依賴進口,嚴重制約了能源、冶金、船舶等產業的發展。原因就在于鑄鍛件形成于高溫,其內部金屬流動和缺陷演化過程不可見,只能依靠經驗積累和“試錯”,而對于大型鑄鍛件來說,單次實驗往往就需耗費成百上千萬元資金,這樣的制造成本是難以承受的。中科院專家與企業合作,采用數字模擬技術使鑄鍛過程變得“可視”,從而突破了大型船用曲軸等若干受制于人的鑄鍛技術瓶頸,滿足了國家重大裝備的迫切需求。
專家指出,目前我國科研信息化水平與發達國家尚有不小的差距,今后的發展還需“頂天立地”,做好頂層設計與推廣應用兩篇文章。
據了解,許多發達國家已從國家層面部署了科研信息化計劃,如英國2001年啟動的e-Science計劃、美國新世紀以來實施的科研信息化基礎設施計劃等,形成了資源共享、跨地合作的嶄新科研模式。而我國的科研信息化多是結合各科技項目本身的目標進行,缺乏整體戰略,還有待于從國家層面加強規劃和引導。同時,還應盡快建立有效共享機制,使寶貴的信息資源為更廣大科研人員所利用。