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2011年08月12日10:05 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信 字号：T|T

中国发展门户网8月12日电 日前，中国科学院编写了《中国科学院信息化发展报告2011》，在其中介绍了科研活动的信息化在部分领域的应用示范。具体内容如下：

1.面向青海湖区域重要野生鸟类集成研究的e-Science应用

青海湖区域是众多候鸟的繁殖地或越冬地，而且还是多种候鸟迁徙路线的中转站。清楚、迅速而准确地掌握青海湖区域重要野生鸟类的迁徙路线及其迁徙过程中的信息对禽流感疾病的传播和防治等涉及公共安全的重大事件有重要意义。针对多学科集成和跨学科协作，科研人员搭建了面向青海湖区域重要野生鸟类集成研究的网络化科学研究平台，由科研应用平台、科研协同平台和基础数据平台三个子平台构成。

科研应用平台。科研应用平台基于基础数据平台和科研协同平台，针对青海湖区域重要野生鸟类的空间分布格局研究、迁徙路线研究等科学问题，基于信息化基础设施，构建信息化的科学研究模型和应用系统。

科研协同平台。科研协同平台在整个网络化的科研环境中承担着承上启下的作用。对开展科学研究的各种资源，如科学数据资源、网络化的仪器设备资源、计算资源等，科研协同平台承担着资源集成的工作；对于科研应用和科研人员，科研协同平台承担着资源调度、应用组织、用户接口的工作。

基础数据平台。基础数据平台建设集数据获取、存储、管理于一体的基础数据服务系统，支持青海湖相关数据的数字获取，提供相关数据资源的长期保存、整理、管理和与共享，并提供稳定的数据服务。

面向青海湖区域的e-Science应用是国内首个应用于国家级自然保护区的e-Science应用，也是国内首个在高原地区支持生态保护和研究的e-Science应用。通过构筑信息化的科研环境，支持开展系统性、集成性、综合性的科学研究，促进科研人员进行跨学科、跨地域、跨组织的交流和协作，达到了提高科研效率和拓展科研能力的目标。

2.世界水平的数据密集型网格计算平台

高能物理、天体物理、生物医学、地质地理等现代科学研究往往涉及大规模的实验规模和复杂的海量数据分析处理。目前尚没有一个机构的计算能力能够快速处理、研究、应用所有这些数据，必须依靠有效的信息化手段整合世界各地的科研机构计算资源协同进行。在大规模科学实验的国际合作中，高性能的网格平台成为了必要条件。数据密集型网格平台建立在网格技术基础上，是对海量数据进行高效分析处理的有效工具，在物理、化学、生物科学、医学、系统科学、经济学、气象、地震、核能技术、石油探勘、航天工程等众多领域具有广泛的应用前景，并正得到快速推广。

中国科学院高能物理研究所（以下简称“高能所”）紧跟国际学科发展潮流，建立了由1,600个CPU内核、640TB存储组成的数据密集型网格站点，通过与欧洲、北美之间的高速网络，以及加入世界上最大的网格系统WLCG，分别部署了高能物理、天体物理、生物医学、地质地理等领域的应用，是全球200多个网格站点中运行水平最好的站点之一。目前，高能所网格站点每天传输高达8 TB的国际科学数据、处理数千个计算作业。仅2010年一年，该站点完成了700多万CPU小时、200多万个计算作业。这些计算服务为物理模拟及数据分析、生物研究和地学研究做出了重要贡献，得到国内外同行的好评。

高能所数据密集型网格站点与国际高能物理网格系统相融合，形成一个由高能物理基础设施、网络、超级计算、数据、视频通信等众多技术协同工作的科研环境，使国内科学家能够充分利用国际上数万个CPU的计算资源以及数十PB的海量数据为中国的科研服务。该站点取得了许多重要成果，是中国科学院典型的e-Science应用案例。

3.国际领先的煤转化技术研发应用

山西煤化所围绕国家能源重大战略需求中的煤炭利用效率与生态环境保护课题，依托院“十一五”信息化建设E-SCIENCE示范项目，为煤基液体燃料与化学品合成及其相关新材料制备等过程中的关键科学和工程技术提供了先进的技术平台和创新手段，形成了煤制油全流程工业模拟软件，成功开发了拥有自主知识产权的浆态床煤制油技术，掌握了低温浆态床（220-250℃）和高温浆态床（260-290℃）合成油的关键核心工业技术，为我国煤炭高效洁净利用提供了核心技术和解决方案。目前取得的成果包括：

(1)理论计算与工程模拟相结合，系统用于煤转化过程催化材料和催化反应的研究。针对铁基催化剂物相结构的高度复杂性，采用密度泛函等多种理论计算方法，揭示了催化剂在活化与反应过程中可能存在的各种物相，确定了最可能的铁基催化剂的活性相及晶面结构取向。指导研制了具有活性相结构取向的高活性、高柴油收率、高抗磨损性、可长期稳定运行的浆态床合成油工业催化剂，为详细机理动力学的建立奠定了理论基础，对费托催化剂的活性相、表面反应机理与详细机理动力学有了深入系统的认识，催化剂的设计和制备取得了突破性进展，解决了高温下浆态床费托合成催化剂选择性控制和积炭失活等关键科学问题。

(2)研究成果成功应用于煤转化产业。2009年，内蒙古伊泰集团、山西潞安集团和中国神华集团建成了三个16万吨/年合成油示范厂。示范厂的成功运行标志着我国已完全自主掌握了先进高效的费托合成催化剂生产技术和大型浆态床反应器工业技术。

图表 44.内蒙鄂尔多斯16 万吨高温费托合成技术工业示范

 

(3)技术指标达到国际领先水平。与国际同类技术相比，系统能量利用效率提高了5个百分点，水耗降到3吨水/吨油左右，催化剂产油能力提高了3-4倍，低温浆态床催化剂产能达到300吨油/吨催化剂以上，高温浆态床催化剂产能达到1000吨/吨催化剂以上，过滤蜡杂质含量小于5PPM，生产的洁净柴油十六烷值大于74。上述指标均达到国际领先水平。

4.基于e-Science的黑河流域生态—水文综合集成研究

黑河流域综合交叉集成的关键信息支撑环境包含监测、数据、建模、模拟、高性能计算、可视化与决策支持的3M平台（监测平台（Monitorling）、模型平台（Modeling）、操作平台（Manlipulation），在黑河交叉集成研究、流域重大计划的启动和黑河流域生态—水文研究中，发挥着关键的基础支撑作用。跨学科综合研究的支撑，促成了流域研究和共享服务的e-Science建立，起到了具有辐射效果的示范作用。目前，该科研协同工作环境已经在以下几个方面取得了初步成效：

（1）完成了流域的观测系统组网，解决了仪器运行状态监控问题，实现了数据的自动传输。基于无线传输技术，将传感器观测到的数据通过数采仪、数据传输设备、高增益天线传送到与观测点相近的野外台站，再通过野外台站所接入的互联网传送到所级数据服务器中管理。

（2）完成数据的自动触发入库，实现了数据的有效分类管理，建立数据格式转换的方法和工具。定点观测数据和无线传感器网络的观测数据，根据需要实时、数小时或数日自动地传输到基站服务器，基站服务器再将数据传送到所级数据服务器中，实现数据触发式自动入库。

（3）整合了已有多个数据库系统，形成统一的数据资源环境，提供在线的数据分析工具。在黑河流域e-Science生态—水文数据综合数据平台的设计中，整合了现有的有关黑河的数据资源库，如黑河流域的遥感影像、特征矢量、常规野外观测数据以及诸多调查数据，并用多种方法完善了黑河各参量面上数据的欠缺以及时间序列上的不完整。

（4）建立了模型资源库，解决了模型的在线编译问题，形成了基于WEB的在线模型计算新模式。为开展基于数据的分析模拟，建立了生态水文模型库的框架原型，设计并建立了模型在线计算环境，并实现研究成果的多种可视化的方案。

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