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2011年08月12日10:05 | 中國發展門戶網 www.chinagate.cn | 給編輯寫信 字號：T|T

 

5.面向科學考察的信息化科研平臺

科學考察是科學研究的基本方法之一，是人類認知自然、探索自然規律、支撐經濟社會發展的基本途徑和重要手段。科學考察已經成為國家科技創新工作的重要組成部分。經過60多年的發展，我國的科學考察已經開始從定性考察向定量考察轉變，從靜態考察向動態考察轉變，從國內考察拓展到國際考察。

中國北方及其毗鄰地區綜合科學考察就是在這樣的背景下，以中方科學家為主，聯合俄羅斯、蒙古科學家對中國北方及毗鄰的蒙古全境、俄羅斯西伯利亞及遠東地區的地理背景、自然資源、生態環境、人類活動與社會經濟等開展的聯合考察和研究，是典型的跨國家、跨組織、跨學科、跨領域的地學科研活動，涉及到地學野外考察、室內數據處理分析、共享利用、合作科學研究等多個環節。

目前，中國科學院地理科學與資源研究所聯合國內外單位，在中國科學院信息化專項的支持下，首先開展通用地學信息化科研環境（e-Science）的研究，理解和掌握地學信息化科研環境的內涵與總體架構，在此基礎上，針對科學考察三大階段（考察前、考察中、考察后）的具體需求，完成科學考察信息化平臺的設計與研發。

通過科學考察信息化平臺的建設：

以模型為核心，實現了“數據-模型-計算”三位一體的地學資源共享模式，促使了傳統地學約束型模擬計算向高分辨率、精細模擬的轉變，為科學考察提供了大量的基礎資料和圖件的共享支撐；促進了“考察前動員—考察中手工采樣—考察后封閉匯總”的傳統科學考察模式向全面利用信息技術，開展“點、線、面”結合的現代科學考察和國際合作新模式的轉變；實現了基于網絡地理信息系統的科學考察成果的全方位展示，關聯查詢（考察日志、考察數據、考察照片等）和共享，促進了我國科學考察成果整合集成與共享利用的新模式；將信息技術全面融合到科學考察三大階段的活動過程中，構建了支撐服務于地學領域科學考察的綜合信息技術體系，為考察人員提供考察前-虛擬漫游、科學選線，考察中-快速導航、高效采集，考察后-協同處理、深度利用等功能，極大方便了科學考察人員、提高了科學考察的效率和信息化水平。

6.面向空間天氣研究的科研信息化環境

空間天氣學主要研究空間災害性天氣及其對人類活動的影響。其多學科交叉、強烈依賴探測數據與超級計算及其國際合作特征使得傳統的小范圍、封閉的科研方法與手段暴露出明顯的不足，迫切需要e-Science實現空間天氣學領域的全球合作，以“國家重大科技基礎設施‘子午工程’及以此為基礎和核心構成第一個環繞地球一周的‘國際空間天氣子午圈計劃’”為契機，建設網格技術為支撐的空間天氣數字實驗室以有機融合觀測臺站、網絡通信系統、數據和高性能計算等多種e-Science要素，旨在提升我國空間天氣學研究的國際競爭力，充分發揮科研活動信息化在促進信息、知識、人才等科技創新要素在全球范圍的基礎配置作用，顯著增強我國空間天氣學的自主創新能力，為我國衛星、通信、導航、電力網、載人航天等高技術系統的安全運行提供重要保障。

空間天氣數字實驗室初級系統的高性能計算整合空間天氣學國家重點實驗室的“空間天氣數值預報模式研發與演示系統”與“子午工程”的專用高性能計算平臺，形成15萬億次的超級計算資源。同時，建立起空間天氣網格進一步擴展了“子午工程”中空間天氣基礎網格的功能，更大程度上突出了其作為科學計算網格的特點，利用WEB技術為從事空間天氣學研究的科學家提供直接在個人電腦上進入計算網格平臺進行高性能計算的統一工作界面，將三維全球磁層MHD數值模式通過軟件優化和并行化處理，改進和提高其計算性能；通過深層次的研究和開發，包括計算結果的三維可視化處理，將相互關聯的空間天氣因果鏈物理模式軟件整合在一起，開發出具有實用價值的可初步應用于空間天氣預報的軟件工具，同時建立空間天氣模式產品的搜索引擎，便于用戶檢索相關數據產品，更好地為空間天氣學領域的科研工作者服務。

該項目以子午工程的空間天氣基礎網格、專用高性能計算平臺和北京數據中心為基礎，重點建設空間中心海南野外臺站的網絡系統，實現子午工程海南觀測數據與國際互聯網的聯通及共享；建設具有我國空間科學特色的空間天氣數字實驗室初級系統，建立空間天氣網格以實現互聯網絡環境、超級計算環境和數據應用環境等信息化手段對我國和世界空間科學研究活動的支撐作用。

空間天氣數字實驗室在空間天氣（狀態或事件）的監測、研究、建模、預報、效應、信息的傳輸與處理、以及空間天氣的開發利用與服務等方面進行有效集成，涵蓋了e-Science的全部特征和意義，“子午工程”及“國際子午圈計劃”是e-Science這個具有普遍意義的先進的科學研究方式在空間天氣學研究領域的具體應用，是空間天氣學領域e-Science應用的典范，符合國際e-Science應用的發展趨勢，將為中科院乃至全國的e-Science建設作出示范性貢獻，為未來中國空間科學在現代科研條件下的跨越發展積累經驗。

7.面向深空探測和天文觀測的e-VLBI信息化平臺

e-VLBI是在甚長基線干涉測量（VLBI）領域出現的新技術。它將互聯網絡、高性能計算和VLBI信息處理技術相結合，將觀測數據從距離遙遠的觀測站通過網絡直接傳送至VLBI數據處理中心并迅速進行信息處理。e-VLBI是采用信息化手段后，傳統射電天文領域的一項變革，極大地促進VLBI這一高精度射電天文技術在我國航天器精密跟蹤測量、天文地球動力學、天體物理等多個基礎學科和工程應用領域發揮重要作用。

e-VLBI信息化應用平臺通過高速互聯網將4個國內VLBI觀測站(上海天文臺佘山站和國家天文臺密云站、烏魯木齊南山站、云南昆明站)以及上海天文臺VLBI數據處理中心連接，組成一個最大口徑為超過3,000公里，具備多學科應用能力的綜合孔徑射電望遠鏡系統。在上海VLBI數據處理中心建立了基于多個服務器平臺，以流水線方式并行作業，具有數據密集、計算密集特點的相關處理機系統和深空探測器測定軌與天文應用軟件。具備超過100TB存儲容量，每分鐘可傳輸處理至少1GB的數據量。

該平臺是由VLBI觀測網基礎設施、通信網、高性能計算、數據、視頻通信等眾多技術協同工作的多學科科研環境。經網絡、高性能計算等信息化手段改造后，原本僅限于基礎科學領域的VLBI技術，被賦予新的實時工作能力，已成功應用于探月工程，并將融入我國“測距測速+測角”深空測控體制。在e-Science和下一代互聯網等有關科研信息化項目的支持下，正在開展快速天文成圖和地球自轉參數快速測量等方面的基礎科學研究。

8.工業生物技術知識環境及其e -Science應用

資源匱乏、能源短缺和環境污染日趨惡化等現實問題，已經成為社會可持續發展的巨大障礙。工業生物技術是解決人類目前面臨的資源、能源及環境危機的有效手段。中國科學院在“1+10”基地建設中，設置了“先進工業生物技術基地”，面向國際工業生物技術科學發展前沿和國家能源、資源、環境重大需求在生物能源、生物煉制、綠色工業過程等領域布局了一批重要的項目，信息化技術是這些項目的核心，廣泛應用于數據庫的整合、虛擬實驗室的建設、網絡化辦公、戰略研究等方面。并且利用該平臺開展面向“纖維素乙醇高溫發酵和生物煉制的基礎及應用研究”等重大科研項目的綜合信息服務，從項目立項調研、給予全方位的信息技術支撐，提高IT手段對生物學領域重大科研項目的支撐能力。

其具體情況如下：

（1）數據庫整合

集成一系列工業生物技術所必需的數據資源的基礎上，通過檢索引擎技術、Web Service技術、超級計算平臺等各種信息化技術的手段，建設工業生物技術知識環境。知識環境能夠為科研人員提供數據分析、過程模擬、系統優化等研究支撐，也能為科研管理者開展項目管理提供技術，從而實現戰略情報支持、個性化信息服務、微生物改造策略和系統優化策略等知識服務。

（2）基地的信息管理平臺

結合院ARP建設，設計了一套信息化的管理平臺，以及一系列與基地項目管理相關的數據庫，記錄了基地所管理的平臺和項目在經費投入、人員組成、建設成果等各方面詳細的數據。

（3）虛擬實驗室

先進工業生物技術基地涉及的實驗室不是獨立的個體，必須加強交流，密切合作。為了給科學家們提供一個更好的信息交流和科研合作平臺，微生物所建立了基于網格（GRID）和WEB SERVICE環境的工業生物技術網上虛擬實驗室。

（4）重要的信息門戶

我們以“中國工業生物技術信息網（WWW.BIOINDUSTRY.CN）”作為重要依托和出口，提供網絡信息服務。該網站定位于建設成中國工業生物技術領域最權威、最及時、最專業的信息門戶網站。目前，該網站的瀏覽量和受關注度持續上升，已經在國內生物技術領域產生了一定的知名度和影響力。

9.面向陸地生態系統碳收支集成研究的e-Science應用示范

作為地球系統科學和全球變化科學的前沿問題，開展陸地生態系統碳循環研究是準確評價我國陸地生態系統碳源匯格局變化、尋求國家碳匯管理途徑和技術、在應對全球變化和制定行動方案的談判中維護國家利益的迫切需要。

地理所聯合相關單位（野外臺站）以實現碳收支的快速評估為目標，采用先進的信息技術，建立CHINAFLUX e-Science環境，為開展碳循環研究的數據采集、傳輸、存儲、管理、分析和模型模擬提供支撐，從而服務于我國陸地生態系統的碳收支評估。在CHINAFLUX平臺基礎上，利用數據遠程傳輸技術、多源數據管理技術、WEB SERVICES技術、網格技術、協同工作環境套件技術，構建了由基礎設施層、支撐環境層和科學應用層組成的e-Carbon Science環境。

（1）e-Carbon Science基礎設施層

基礎設施層是e-Carbon Science平臺研發與應用的物理基礎，包括各野外臺站的基于渦度相關技術的碳水通量傳感器、數據采集器、網絡設施、視頻設備、計算機硬件設備、綜合中心的數據存儲設施、高性能計算機和可視化設備等。

（2）e-Carbon Science支撐環境層

e-Carbon Science支撐環境層主要由碳循環研究數據集成與服務環境、模型模擬環境、可視化分析環境以及科研協同工作環境等四個信息化支撐環境組成。

（3）e-Carbon Science應用環境層

以不同尺度的生態系統碳收支研究為科學問題，應用相關數據處理工具、模型模擬分析工具，基于WEB分別構建典型生態系統碳源/匯季節變化及其機制研究、中國典型區域生態系統碳收支時空分布格局研究、中國陸地生態系統碳收支時空分布格局研究等三個陸地生態系統碳收支評估應用系統，從而實現不同尺度生態系統碳收支快速評估。

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