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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

 

5.面向科学考察的信息化科研平台

科学考察是科学研究的基本方法之一，是人类认知自然、探索自然规律、支撑经济社会发展的基本途径和重要手段。科学考察已经成为国家科技创新工作的重要组成部分。经过60多年的发展，我国的科学考察已经开始从定性考察向定量考察转变，从静态考察向动态考察转变，从国内考察拓展到国际考察。

中国北方及其毗邻地区综合科学考察就是在这样的背景下，以中方科学家为主，联合俄罗斯、蒙古科学家对中国北方及毗邻的蒙古全境、俄罗斯西伯利亚及远东地区的地理背景、自然资源、生态环境、人类活动与社会经济等开展的联合考察和研究，是典型的跨国家、跨组织、跨学科、跨领域的地学科研活动，涉及到地学野外考察、室内数据处理分析、共享利用、合作科学研究等多个环节。

目前，中国科学院地理科学与资源研究所联合国内外单位，在中国科学院信息化专项的支持下，首先开展通用地学信息化科研环境（e-Science）的研究，理解和掌握地学信息化科研环境的内涵与总体架构，在此基础上，针对科学考察三大阶段（考察前、考察中、考察后）的具体需求，完成科学考察信息化平台的设计与研发。

通过科学考察信息化平台的建设：

以模型为核心，实现了“数据-模型-计算”三位一体的地学资源共享模式，促使了传统地学约束型模拟计算向高分辨率、精细模拟的转变，为科学考察提供了大量的基础资料和图件的共享支撑；促进了“考察前动员—考察中手工采样—考察后封闭汇总”的传统科学考察模式向全面利用信息技术，开展“点、线、面”结合的现代科学考察和国际合作新模式的转变；实现了基于网络地理信息系统的科学考察成果的全方位展示，关联查询（考察日志、考察数据、考察照片等）和共享，促进了我国科学考察成果整合集成与共享利用的新模式；将信息技术全面融合到科学考察三大阶段的活动过程中，构建了支撑服务于地学领域科学考察的综合信息技术体系，为考察人员提供考察前-虚拟漫游、科学选线，考察中-快速导航、高效采集，考察后-协同处理、深度利用等功能，极大方便了科学考察人员、提高了科学考察的效率和信息化水平。

6.面向空间天气研究的科研信息化环境

空间天气学主要研究空间灾害性天气及其对人类活动的影响。其多学科交叉、强烈依赖探测数据与超级计算及其国际合作特征使得传统的小范围、封闭的科研方法与手段暴露出明显的不足，迫切需要e-Science实现空间天气学领域的全球合作，以“国家重大科技基础设施‘子午工程’及以此为基础和核心构成第一个环绕地球一周的‘国际空间天气子午圈计划’”为契机，建设网格技术为支撑的空间天气数字实验室以有机融合观测台站、网络通信系统、数据和高性能计算等多种e-Science要素，旨在提升我国空间天气学研究的国际竞争力，充分发挥科研活动信息化在促进信息、知识、人才等科技创新要素在全球范围的基础配置作用，显著增强我国空间天气学的自主创新能力，为我国卫星、通信、导航、电力网、载人航天等高技术系统的安全运行提供重要保障。

空间天气数字实验室初级系统的高性能计算整合空间天气学国家重点实验室的“空间天气数值预报模式研发与演示系统”与“子午工程”的专用高性能计算平台，形成15万亿次的超级计算资源。同时，建立起空间天气网格进一步扩展了“子午工程”中空间天气基础网格的功能，更大程度上突出了其作为科学计算网格的特点，利用WEB技术为从事空间天气学研究的科学家提供直接在个人电脑上进入计算网格平台进行高性能计算的统一工作界面，将三维全球磁层MHD数值模式通过软件优化和并行化处理，改进和提高其计算性能；通过深层次的研究和开发，包括计算结果的三维可视化处理，将相互关联的空间天气因果链物理模式软件整合在一起，开发出具有实用价值的可初步应用于空间天气预报的软件工具，同时建立空间天气模式产品的搜索引擎，便于用户检索相关数据产品，更好地为空间天气学领域的科研工作者服务。

该项目以子午工程的空间天气基础网格、专用高性能计算平台和北京数据中心为基础，重点建设空间中心海南野外台站的网络系统，实现子午工程海南观测数据与国际互联网的联通及共享；建设具有我国空间科学特色的空间天气数字实验室初级系统，建立空间天气网格以实现互联网络环境、超级计算环境和数据应用环境等信息化手段对我国和世界空间科学研究活动的支撑作用。

空间天气数字实验室在空间天气（状态或事件）的监测、研究、建模、预报、效应、信息的传输与处理、以及空间天气的开发利用与服务等方面进行有效集成，涵盖了e-Science的全部特征和意义，“子午工程”及“国际子午圈计划”是e-Science这个具有普遍意义的先进的科学研究方式在空间天气学研究领域的具体应用，是空间天气学领域e-Science应用的典范，符合国际e-Science应用的发展趋势，将为中科院乃至全国的e-Science建设作出示范性贡献，为未来中国空间科学在现代科研条件下的跨越发展积累经验。

7.面向深空探测和天文观测的e-VLBI信息化平台

e-VLBI是在甚长基线干涉测量（VLBI）领域出现的新技术。它将互联网络、高性能计算和VLBI信息处理技术相结合，将观测数据从距离遥远的观测站通过网络直接传送至VLBI数据处理中心并迅速进行信息处理。e-VLBI是采用信息化手段后，传统射电天文领域的一项变革，极大地促进VLBI这一高精度射电天文技术在我国航天器精密跟踪测量、天文地球动力学、天体物理等多个基础学科和工程应用领域发挥重要作用。

e-VLBI信息化应用平台通过高速互联网将4个国内VLBI观测站(上海天文台佘山站和国家天文台密云站、乌鲁木齐南山站、云南昆明站)以及上海天文台VLBI数据处理中心连接，组成一个最大口径为超过3,000公里，具备多学科应用能力的综合孔径射电望远镜系统。在上海VLBI数据处理中心建立了基于多个服务器平台，以流水线方式并行作业，具有数据密集、计算密集特点的相关处理机系统和深空探测器测定轨与天文应用软件。具备超过100TB存储容量，每分钟可传输处理至少1GB的数据量。

该平台是由VLBI观测网基础设施、通信网、高性能计算、数据、视频通信等众多技术协同工作的多学科科研环境。经网络、高性能计算等信息化手段改造后，原本仅限于基础科学领域的VLBI技术，被赋予新的实时工作能力，已成功应用于探月工程，并将融入我国“测距测速+测角”深空测控体制。在e-Science和下一代互联网等有关科研信息化项目的支持下，正在开展快速天文成图和地球自转参数快速测量等方面的基础科学研究。

8.工业生物技术知识环境及其e -Science应用

资源匮乏、能源短缺和环境污染日趋恶化等现实问题，已经成为社会可持续发展的巨大障碍。工业生物技术是解决人类目前面临的资源、能源及环境危机的有效手段。中国科学院在“1+10”基地建设中，设置了“先进工业生物技术基地”，面向国际工业生物技术科学发展前沿和国家能源、资源、环境重大需求在生物能源、生物炼制、绿色工业过程等领域布局了一批重要的项目，信息化技术是这些项目的核心，广泛应用于数据库的整合、虚拟实验室的建设、网络化办公、战略研究等方面。并且利用该平台开展面向“纤维素乙醇高温发酵和生物炼制的基础及应用研究”等重大科研项目的综合信息服务，从项目立项调研、给予全方位的信息技术支撑，提高IT手段对生物学领域重大科研项目的支撑能力。

其具体情况如下：

（1）数据库整合

集成一系列工业生物技术所必需的数据资源的基础上，通过检索引擎技术、Web Service技术、超级计算平台等各种信息化技术的手段，建设工业生物技术知识环境。知识环境能够为科研人员提供数据分析、过程模拟、系统优化等研究支撑，也能为科研管理者开展项目管理提供技术，从而实现战略情报支持、个性化信息服务、微生物改造策略和系统优化策略等知识服务。

（2）基地的信息管理平台

结合院ARP建设，设计了一套信息化的管理平台，以及一系列与基地项目管理相关的数据库，记录了基地所管理的平台和项目在经费投入、人员组成、建设成果等各方面详细的数据。

（3）虚拟实验室

先进工业生物技术基地涉及的实验室不是独立的个体，必须加强交流，密切合作。为了给科学家们提供一个更好的信息交流和科研合作平台，微生物所建立了基于网格（GRID）和WEB SERVICE环境的工业生物技术网上虚拟实验室。

（4）重要的信息门户

我们以“中国工业生物技术信息网（WWW.BIOINDUSTRY.CN）”作为重要依托和出口，提供网络信息服务。该网站定位于建设成中国工业生物技术领域最权威、最及时、最专业的信息门户网站。目前，该网站的浏览量和受关注度持续上升，已经在国内生物技术领域产生了一定的知名度和影响力。

9.面向陆地生态系统碳收支集成研究的e-Science应用示范

作为地球系统科学和全球变化科学的前沿问题，开展陆地生态系统碳循环研究是准确评价我国陆地生态系统碳源汇格局变化、寻求国家碳汇管理途径和技术、在应对全球变化和制定行动方案的谈判中维护国家利益的迫切需要。

地理所联合相关单位（野外台站）以实现碳收支的快速评估为目标，采用先进的信息技术，建立CHINAFLUX e-Science环境，为开展碳循环研究的数据采集、传输、存储、管理、分析和模型模拟提供支撑，从而服务于我国陆地生态系统的碳收支评估。在CHINAFLUX平台基础上，利用数据远程传输技术、多源数据管理技术、WEB SERVICES技术、网格技术、协同工作环境套件技术，构建了由基础设施层、支撑环境层和科学应用层组成的e-Carbon Science环境。

（1）e-Carbon Science基础设施层

基础设施层是e-Carbon Science平台研发与应用的物理基础，包括各野外台站的基于涡度相关技术的碳水通量传感器、数据采集器、网络设施、视频设备、计算机硬件设备、综合中心的数据存储设施、高性能计算机和可视化设备等。

（2）e-Carbon Science支撑环境层

e-Carbon Science支撑环境层主要由碳循环研究数据集成与服务环境、模型模拟环境、可视化分析环境以及科研协同工作环境等四个信息化支撑环境组成。

（3）e-Carbon Science应用环境层

以不同尺度的生态系统碳收支研究为科学问题，应用相关数据处理工具、模型模拟分析工具，基于WEB分别构建典型生态系统碳源/汇季节变化及其机制研究、中国典型区域生态系统碳收支时空分布格局研究、中国陆地生态系统碳收支时空分布格局研究等三个陆地生态系统碳收支评估应用系统，从而实现不同尺度生态系统碳收支快速评估。

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