中國網/中國發展門戶網訊 黨的十八大以來，面對世界百年未有之大變局，黨中央更加強調“科技創新是提升社會生產力和綜合國力的戰略支撐，必須擺在國家發展全局的核心位置”。黨的十九大報告明確提出，到2035年，我國要基本實現社會主義現代化，經濟實力、科技實力將大幅躍升，躋身創新型國家前列。2021年3月，在國務院發布的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》第四章第四節“建設重大科技創新平臺”中，明確提出要“適度超前布局國家重大科技基礎設施，提高共享水平和使用效率。集約化建設自然科技資源庫、國家野外科學觀測研究站（網）和科學大數據中心”。

科研基礎平臺的科學價值

正如望遠鏡的發明開啟了天文學大門，電子顯微鏡的發明帶來了現代生物學的革命，科研儀器設備極大地促進了近現代科學研究的發展。隨著科學研究向超宏觀、超微觀和極端方向發展，重大理論發現和科學突破越來越依賴先進的實驗裝備、重大科技基礎設施等科研基礎平臺的支撐。傳統意義上，科研基礎平臺主要包括大型科學儀器設備、重大科技基礎設施、生物種質與實驗材料、科學數據資源、科技文獻資源等。隨著信息技術的迅猛發展，科學計算資源、網絡環境及科學數據處理的算法和軟件都毫無疑問地成為了科研基礎平臺的組成部分。

科研基礎平臺是科技創新的基礎性、戰略性平臺，是國家科技創新能力的重要體現，是國家搶占科技制高點、引領科技前沿和開拓新興交叉領域的重器，是突破關鍵核心技術、催生高新技術和開辟新經濟增長點的利器，是集聚和培養科技高端人才、打造世界科學中心的重要平臺。

歐洲核子研究中心（CERN）于1994年啟動世界上最大、能量最高的粒子加速器——大型強子對撞機（LHC）的建設，經歷14年的建設時間；LHC于2008年正式開始運行，聚集了全世界6000多名科學家和工程師協同工作。2012年7月，LHC宣布發現“上帝粒子”——希格斯粒子，CERN毋庸置疑地成為了全世界高能物理研究的高地。

與國際發展同步，過去10年，我國科研基礎平臺也取得了跨越式發展。特別在國家重大科技基礎設施、野外臺站、科學數據資源平臺等方面，邁上了新的臺階，為科技自立自強提供強大的物質技術基礎和條件支撐，有力地促進了我國科技事業的高速發展。

國家重大科技基礎設施引領探索科技前沿。目前，我國布局建設的重大基礎設施總體規模和水平已經處于國際前列，數量上僅次于美國。我國在建和建成的重大科技基礎設施從“跟跑”為主，逐步轉到“跟跑”“并跑”，少量實現了“領跑”；產生了一大批重大原創成果，催生了一批戰略性產業技術，為我國突破科學前沿和發展戰略性高新技術制高點，為逐步發展成為世界科技強國發揮了重要作用。例如，散裂中子源圍繞“四個面向”取得多項世界級研究成果，包括超級鋼、新型鋰離子電池、斯格明子拓撲磁性、自旋霍爾磁性薄膜、高強合金納米相、太陽能電池、芯片中子單粒子效應等，為航空發動機材料、金屬疲勞、可燃冰、催化劑等國家重大戰略需求提供了重要支撐保障。

野外臺站長期觀測支撐國家經濟社會發展。目前，我國已布局了167個國家野外科學觀測研究站形成了學科體系基本完整、空間布局更加合理、組織體系更加完善的國家野外站體系；野外臺站經過多年建設，在獲取長期連續數據、認知自然現象及規律、開展協同觀測實驗、示范推廣科研成果、傳承科學精神等方面發揮了重要作用，推動了相關學科發展，在保障國家糧食安全、生態安全、資源安全，以及防災減災、重大工程建設方面具有重大的、不可替代的作用。例如，中國生態系統研究網絡（CERN）獲取了我國20年唯一、長期連續的典型生態系統水土氣生數據；中國陸地生態系統通量觀測研究網絡（CHINAFLUX）獲取了近20年碳水通量觀測數據，研究提出、優化了生態系統固碳、森林系統碳匯等理論計算模型，為國家提出、實施“雙碳”戰略提供了重要理論和數據支撐。

科學數據資源服務國家重大需求。2019年，科學技術部、財政部在原科學數據共享服務平臺基礎上，成立20家國家科學數據中心，中國科學院負責其中的11家。據《國家科學數據資源發展報告》2018—2019年統計，我國科學數據涵蓋多個學科領域（圖1），總量快速增長，預計科學數據資源總量已超過100 PB，從而高質量支撐了國家重大需求。例如，中國科學院微生物研究所國家微生物科學數據中心、中國疾病預防控制中心國家病原微生物資源庫、中國科學院計算機網絡信息中心聯合建立的“新型冠狀病毒國家科技資源服務系統”，在疫情暴發第一時間建立了相關科學數據的發布及共享平臺，幫助全球科學家快速、方便地開展新冠病毒的變異、溯源、進化等研究，在傳染病防控方面發揮了重要支撐作用。

網絡、數據與計算平臺支撐科技創新活動。網絡、數據與計算平臺是指融合利用高速網絡、海量數據、強大分析計算能力及其相關信息化軟件的科研信息化基礎平臺，不僅包括為科學研究提供支撐的網絡、超級計算機、存儲等硬件設施，還包括在硬件設施上部署的系統中間件、基礎軟件及與學科發展緊密結合的應用軟件、科學數據資源等軟環境。過去10年，我國已基本形成了覆蓋全國的科研信息化基礎平臺。2020年，我國算力總規模達到135 EFlops（每秒1.35萬億億次浮點運算），全球占比約31%；我國研制超算系統的能力及研發具有超大規模可擴展性并行應用的水平已躋身世界先進行列（圖2）。從2013年開始，我國的“天河二號”及“神威·太湖之光”超級計算機連續5年奪得世界排名第一；在硬件平臺的牽引下，我國在軟件、模型、算法等方面也取得長足發展，2016年、2017年、2021年我國科研團隊3次獲得高性能計算領域的最高獎“戈登·貝爾獎”。

新興科研信息化基礎平臺的科學價值

習近平總書記指出：“新一輪科技革命和產業變革突飛猛進，科學研究范式正在發生深刻變革”“信息化為中華民族帶來了千載難逢的機遇”。

新興科研信息化基礎平臺是科研范式變革的重要助推劑。21世紀以來，人類社會從宏觀到微觀、從自然到社會的觀察、計算、傳播等活動，正在越來越快速地產生出海量且多樣的數據，數據爆炸性增長，人類社會進入“大數據”時代已經成為共識。同時，現代科學研究范式呈現出從實驗觀察、理論分析、計算模擬3種科研范式，到現今以“數據密集型”“人工智能+大數據”為代表的第四范式。這4種范式相互促進，且以第四范式為更顯著特征。2021年，谷歌公司DeepMind團隊研發的AlphaFold2基于大量的實驗數據并利用人工智能技術近乎完美地精準預測出了蛋白質三維結構，其預測水準與實驗室水平相差無幾。大數據和人工智能的方法正在融入科學家解決問題的思維，新興科研信息化基礎平臺作為一種必備的科研手段正助力各學科領域完成科研范式的變革。

新興科研信息化基礎平臺是重大科技突破的“加速器”與“倍增器”。2017年諾貝爾物理學獎頒發給了引力波探測，這充分體現了數據與計算在天文學重大發現中的作用。對于這次發現，科學家利用超級計算機，對成百上千種可能的黑洞或中子星并合產生的引力波進行了大量模擬計算，從理論上得到了不同情況下引力波信號的信息。當引力波探測儀一旦探測到相關信號，立刻將觀測信號與理論模擬計算結果進行比較，從而探測到引力波的信號。在一定意義上說，如果離開網絡、數據與計算，當今的科學研究活動幾乎無法開展，科學發現也幾乎難以實現。可以預見，未來的重大科技基礎設施將與網絡、數據、計算密切地結合，新興科研信息化基礎平臺將發展成為各領域科學研究必要的基礎性平臺，從而在科學觀測與實驗、重大科學發現中發揮更大的作用。

新興科研信息化基礎平臺是我國躋身創新型國家前列和邁進世界科技強國的關鍵支撐。近年來，歐美發達國家十分重視在新興科研信息化基礎平臺方面的投入，并已將其納入科研基礎平臺的重要組成。歐盟自2002年開始設立歐洲科研基礎設施戰略論壇（ESFRI），強化歐洲科研基礎設施（RI）的戰略研究。其研究表明科研基礎設施是用于支撐和開展領域頂級科研活動的設施、資源或服務，包括科研設備、知識存儲資源（檔案和科學數據）、信息基礎設施（數據和計算系統、網絡）及科研軟件工具。在ESFRI發布的2021年RI路線圖中，ESFRI已推動了歐盟在計算和數字研究基礎設施等多個領域的立項，總投資規模達到200億歐元，這將為歐洲的卓越科學研究與創新提供良好的基礎平臺。2020年，美國國家科學委員會對外發布了《美國國家科學委員會：2030愿景》報告。該報告指出，美國應該走在世界科技的前沿，建設引領全球的科研基礎設施，這才能使美國繼續保持其全球領導者的地位。同時，報告強調，美國必須在所有科研基礎設施上進行投資，特別是在數據、軟件、計算和網絡能力方面。

在信息化快速發展的大背景下，誰在網絡、數據和計算領域搶占了先機，誰就掌握了科技創新的主動權。網絡、數據與計算平臺將成為國家科技創新的戰略性、基礎性平臺的重要組成部分，在科技創新活動中持續影響世界科技格局。發展國際一流的新興科研信息化基礎平臺，將是我國躋身創新型國家前列和邁進世界科技強國的重要選擇。

中國科學院在新興科研信息化基礎平臺建設方面的探索與成效

《“十三五”國家信息化規劃》明確提出“建設基于云計算的國家科研信息化基礎設施，打造‘中國科技云’”；《“十四五”國家信息化規劃》明確提出“開展‘中國科技云’應用創新示范，提升科研創新服務支撐能力”。2018年，中國科學院正式對外公布建設“中國科技云”，以科研人員的創新活動為根本導向，在科學數據的存儲、傳輸、計算、分析、應用等各環節提供高效、一體化的云計算解決方案，希望為科研人員提供有力的平臺支撐。

目前，“中國科技云”面向科技資源開放匯聚與云服務，建立了開放整體架構和技術規范體系，初步建成了網絡、數據與計算融合的新型國家級科研信息化基礎設施，匯聚了315 PFlops計算資源、150 PB存儲資源和PB級數據資源；集成部署綜合服務平臺60余個、科研軟件1000余款，已成為給科研人員量身打造的、獨具特色的云。在支撐國家重大科技創新方面，為重大科學發現和重大科技基礎設施提供平臺支撐。例如：為500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）脈沖星搜尋提供云網融合的計算環境和海量觀測數據傳輸分發平臺，助力脈沖星候選體遴選和數據分析；為高能物理跨洲際科學研究構建敏智專網，提升與歐洲核子研究中心大型強子對撞機開放網絡環境（LHCONE）國際跨域高速聯動傳輸性能60%以上。

同時，“中國科技云”與國際科學理事會數據委員會（ISC CODATA）展開戰略合作，與全球主要信息基礎設施和國際組織達成廣泛共識并建立定期對話機制，共同推進“全球開放科學云”；建立不同領域、機構、國家和區域開放科學云平臺的聯盟，實現平臺間網絡互通，存儲計算資源互用，數據、信息、算法軟件等的共享（圖3）。

“十四五”期間，中國科學院將圍繞國家科技戰略重點，面向一線科研人員，建設先進高速、集約開放、智能安全的國家級網信基礎設施——新一代“中國科技云”，打造網絡、數據與計算融合的先進服務環境，實現數據與存儲資源的云化、服務化和集約化，為科研人員提供多元算力供給，滿足科研人員海量數據存儲、處理與計算需求；加強科學數據、科學計算、人工智能等算法、軟件對各領域科研應用的支撐能力，加強大數據和人工智能等技術與科研活動的深度融合，逐步實現“大數據+人工智能”科研范式變革，助力重大科技成果的高效產出，高水平支撐我國躋身創新型國家前列和邁進世界科技強國的戰略目標實現。

適度超前積極推動科研基礎平臺的建議

習近平總書記在十九屆中央政治局第二十四次集體學習時的講話時強調，當今世界正經歷百年未有之大變局，科技創新是其中一個關鍵變量。我們要于危機中育先機、于變局中開新局，必須向科技創新要答案。

10年來，我國科研基礎平臺的科學觀測水平、制造工藝水平、數據獲取水平、開放共享水平、科學管理水平、開發利用水平等都得到了大幅提升，高水平支撐我國科技創新活動的能力凸顯。展望未來，新的科研范式正在悄然到來，網絡、數據與計算平臺不僅支撐重大科技基礎設施、野外臺站朝著更大規模、更精確、更先進的方向發展，其本身還將對科研范式變革起到重要的推動作用，成為重大科技突破的“加速器”與“倍增器”。面向我國2035年進入科技創新型國家前列和2050年成為世界科技強國的戰略目標，我國應適度超前地開展科研基礎平臺建設，實現科研基礎平臺的高水平自立自強，更有力地支撐科技創新和國家經濟社會的發展，為人類命運共同體貢獻中國科技力量。

適度超前部署軟硬融合的新興科研信息化基礎平臺。實現國家重大科技基礎設施、野外臺站、科學數據資源平臺、超級計算中心、國家實驗室、全國重點實驗室、科研院所、高校等科研要素高速連接，加強人工智能、大數據等先進分析軟件系統與科研基礎平臺的融合與應用，助推科研范式變革，助力重大科技突破。積極對接國家“東數西算”工程，促進“東數西算”在科技創新領域的率先示范應用。

面向科學發展前沿和國家經濟社會發展的重大科學問題，不斷完善我國重大科技基礎設施布局。充分考慮重大科技基礎設施產生的數據存儲與計算需求，在我國優勢學科領域加快部署一批引領全球的重大科研基礎平臺，吸引全球科技人才，打造全球科技創新高地；持續優化野外臺站的學科、空間布局，著力解決惡劣環境下野外臺站觀測數據傳輸的瓶頸，開展長期穩定連續的觀測和試驗研究，促進原創性重大科技成果產出，支撐國家“雙碳”等重大經濟社會發展的需求。

開放科學背景下，應進一步加強國際合作與開放共享。2021年，聯合國教科文組織大會第41屆會議審議通過《開放科學建議書》，標志著開放科學邁入全球共識的新階段。我國應充分發揮科研要素的共享性、累積性和倍增性特點，進一步促進數據、信息、知識、基礎設施和軟件的共享。進一步加大國際合作力度，以先進的科研基礎平臺為基礎，發起并牽頭一批國際科技合作項目，積極主動融入國際科學研究體系；以新興科研信息化基礎平臺為依托，以更加開放的姿態為全球提供數據存儲、計算、檢索等應用和服務，為開放科學作出應有貢獻，并極大支撐我國科技創新的新一輪跨越式發展。

（作者：汪洋、周園春、王彥棡、黎建輝、廖方宇，中國科學院計算機網絡信息中心；齊法制，中國科學院高能物理研究所；何洪林，中國科學院地理科學與資源研究所。《中國科學院院刊》供稿）

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