科研信息化技術(shù)支撐條件發(fā)展研究

文/王勝開(kāi) 王偉

科研信息化技術(shù)支撐條件發(fā)展研究

文/王勝開(kāi) 王偉

信息化的發(fā)展對(duì)科研活動(dòng)產(chǎn)生深刻影響，極大地增強(qiáng)了人們的科研能力和協(xié)同合作能力，創(chuàng)造了新的科研工作模式，拓展了科研思路、開(kāi)辟了新興領(lǐng)域、推動(dòng)了科學(xué)發(fā)展。這一切都是在強(qiáng)大的技術(shù)支撐下實(shí)現(xiàn)的。隨著現(xiàn)代科研問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜、科研工作越來(lái)越精細(xì)、工程規(guī)模越來(lái)越龐大、科研數(shù)據(jù)越來(lái)越海量，對(duì)科研方法和科研手段不斷提出新挑戰(zhàn)，更加需要現(xiàn)代化的技術(shù)條件、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)實(shí)施、信息化的科研環(huán)境提供強(qiáng)力支撐。

下面基于科研信息化的基本含義，以科研數(shù)據(jù)為基線，結(jié)合科研工作涉及的主要活動(dòng)，從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)計(jì)算、科研管理等方面出發(fā)，闡述科研信息化關(guān)鍵支撐技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。

1 數(shù)據(jù)采集

科學(xué)數(shù)據(jù)已成為信息時(shí)代的一種戰(zhàn)略性資源，呈現(xiàn)海量化、多樣化、復(fù)雜化、精細(xì)化等發(fā)展特點(diǎn)。隨著科研信息化的推進(jìn)，數(shù)據(jù)密集型、驅(qū)動(dòng)型的科研活動(dòng)和方式不斷涌現(xiàn)。做好數(shù)據(jù)采集是開(kāi)展科研工作的第一步，在先進(jìn)技術(shù)支撐下，數(shù)據(jù)采集正由傳統(tǒng)的人工觀測(cè)、記錄方式轉(zhuǎn)為基于網(wǎng)絡(luò)的、計(jì)算機(jī)、傳感器與PDA等設(shè)備支撐下的自動(dòng)采集、記錄方式，并迅速向衛(wèi)星遙感、遙測(cè)獲取數(shù)據(jù)的方向發(fā)展。

就我國(guó)而言，近年來(lái)，我國(guó)自主研制的對(duì)地觀測(cè)遙感衛(wèi)星得到巨大發(fā)展，已形成氣象、海洋、資源三大衛(wèi)星系列，并正著手建設(shè)環(huán)境與災(zāi)害衛(wèi)星星座。新型科研儀器和設(shè)備，如巡天望遠(yuǎn)鏡、宇宙觀測(cè)設(shè)施、“子午工程”空間系統(tǒng)等，均可直接產(chǎn)生海量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在野外觀測(cè)和科考活動(dòng)中，基于e-Science概念的數(shù)字傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)數(shù)字終端等新的數(shù)據(jù)采集手段正越來(lái)越多地得到應(yīng)用。

我國(guó)自主研制的對(duì)地觀測(cè)遙感衛(wèi)星已形成氣象、海洋、資源三大衛(wèi)星系列。

在先進(jìn)數(shù)據(jù)采集技術(shù)與設(shè)備的支撐下，數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化程度越來(lái)越高，數(shù)據(jù)采集的效率、準(zhǔn)確性越來(lái)越高，為愈加深入的科研實(shí)踐提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和支撐。

2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

科研數(shù)據(jù)只有借助一定的存儲(chǔ)技術(shù)、設(shè)備和手段保存起來(lái)，才能實(shí)現(xiàn)后續(xù)的共享、傳輸和交流等，才能保證科研工作的協(xié)同合作、持續(xù)有效進(jìn)行。在科研信息化中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面的技術(shù)支撐主要涉及科研數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)中心、數(shù)字圖書(shū)館等的建設(shè)與維護(hù)，它們正從支撐科研活動(dòng)的基礎(chǔ)資源演變?yōu)橹螄?guó)家科技創(chuàng)新發(fā)展的重要資產(chǎn)和戰(zhàn)略資源。

世界數(shù)字圖書(shū)館

由教科文組織及32個(gè)合作的公共團(tuán)體共同成立，而由全球規(guī)模最大的圖書(shū)館“美國(guó)國(guó)會(huì)圖書(shū)館”主導(dǎo)開(kāi)發(fā)，提供全球讀者免費(fèi)使用珍貴的圖書(shū)、地圖、手抄本、影片與照片等服務(wù)。

科研信息化的蓬勃發(fā)展對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量、存取速度以及安全性等提出了更高要求，存儲(chǔ)技術(shù)已從傳統(tǒng)的本地存儲(chǔ)發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，相繼提出了直接附加存儲(chǔ)（DAS）、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（NAS）、存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）、虛擬存儲(chǔ)（SV）等網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與存儲(chǔ)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)大容量、快傳輸、高可用、低成本等目標(biāo)，并正向更新的云存儲(chǔ)方向發(fā)展。

云存儲(chǔ)是近年來(lái)興起的一種新的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)服務(wù)模式，云存儲(chǔ)平臺(tái)架構(gòu)可分為四個(gè)層次：將多存儲(chǔ)設(shè)備互連起來(lái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、為多服務(wù)提供公共支撐技術(shù)的數(shù)據(jù)管理層、支持多存儲(chǔ)應(yīng)用的數(shù)據(jù)服務(wù)層、面向多用戶的訪問(wèn)層。其中，最底層的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層主要基于NAS、SAN等技術(shù)，以構(gòu)建數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)基礎(chǔ)平臺(tái)；上面三層主要提供對(duì)底層存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的管理、調(diào)度、多用戶訪問(wèn)等功能，以實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)的“按需使用”功能。

國(guó)外狀況

近年來(lái)，國(guó)際上啟動(dòng)了一大批有代表性的數(shù)據(jù)中心建設(shè)計(jì)劃。例如，美國(guó)NSF于2007年9月開(kāi)始實(shí)施的科學(xué)數(shù)據(jù)可持續(xù)保存與共享網(wǎng)絡(luò)伙伴計(jì)劃（DateNet），旨在創(chuàng)建面向科研信息化的科學(xué)數(shù)據(jù)保存與共享模式；英國(guó)多家科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合開(kāi)展的DISC-UK數(shù)據(jù)共享項(xiàng)目，目標(biāo)是在一個(gè)復(fù)雜和動(dòng)態(tài)的信息環(huán)境中形成新的科學(xué)數(shù)據(jù)共享模式，利用各方專業(yè)知識(shí)，推進(jìn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)，積極探索有助于科研人員在互聯(lián)網(wǎng)上分享科學(xué)數(shù)據(jù)的新途徑；英國(guó)的數(shù)字典藏中心DCC計(jì)劃、英國(guó)的合格晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中心建設(shè)項(xiàng)目（CCDC）；澳大利亞政府于2008年開(kāi)始實(shí)施的國(guó)家科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃（ARDC），以期全面整合澳全國(guó)的科學(xué)數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)科學(xué)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存和共享利用；等等。

國(guó)內(nèi)狀況

進(jìn)入新世紀(jì)，我國(guó)著力加強(qiáng)科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。例如，2002年，科技部啟動(dòng)了“科學(xué)數(shù)據(jù)共享工程”，先后有24個(gè)部門(mén)參加了共享平臺(tái)建設(shè)工作；自“十五”起，中科院著手建設(shè)科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，有60多個(gè)研究所參加了科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，現(xiàn)已建成含500多個(gè)專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、容量超6PB的數(shù)據(jù)資源中心，全面提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、備份與長(zhǎng)期保存服務(wù)；此外，結(jié)合國(guó)家重大課題和計(jì)劃，我國(guó)還構(gòu)建了“中國(guó)自然資源數(shù)據(jù)庫(kù)”、“大氣科學(xué)與環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)”、“空間環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)”、“遙感衛(wèi)星圖像檢索數(shù)據(jù)庫(kù)”等，在科學(xué)研究、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)宏觀決策、西部大開(kāi)發(fā)、防災(zāi)抗災(zāi)、國(guó)土勘探與資源調(diào)查、空間探索與載人航天工程等方面發(fā)揮了積極作用。各部門(mén)也根據(jù)自身專業(yè)特點(diǎn)，逐步建立了自己的信息中心，提供專業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)，如農(nóng)業(yè)部信息中心、海洋信息中心、國(guó)家地理信息系統(tǒng)等。

隨著信息化進(jìn)程的推進(jìn)，近年來(lái)我國(guó)數(shù)字圖書(shū)館的建設(shè)發(fā)展快速，先后實(shí)施了國(guó)家數(shù)字圖書(shū)館工程（NDL）、全國(guó)文化信息資源共享工程、中國(guó)高等教育數(shù)字圖書(shū)館（CADLIS）、國(guó)家科學(xué)數(shù)字圖書(shū)館（CSDL）、國(guó)家科技圖書(shū)文獻(xiàn)中心（NSTL）等工程；其中的CSDL計(jì)劃，旨在構(gòu)建為科學(xué)研究和國(guó)家創(chuàng)新體系服務(wù)的科技文獻(xiàn)信息支撐系統(tǒng)，可提供網(wǎng)上聯(lián)合編目、跨庫(kù)檢索與瀏覽、館際互借與共享、學(xué)科信息門(mén)戶與咨詢等服務(wù)。

科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)中心、數(shù)字圖書(shū)館等對(duì)科研工作的基本服務(wù)方式和支撐方式主要包括數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)目錄、數(shù)據(jù)下載、軟件下載等，還可包括一些個(gè)性化的服務(wù)。隨著數(shù)據(jù)服務(wù)工具和手段變得越來(lái)越先進(jìn)，數(shù)據(jù)中心、數(shù)字圖書(shū)館的功能將越來(lái)越強(qiáng)大。

3 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)對(duì)科研信息化的支撐作用主要體現(xiàn)在高速、寬帶、安全網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與應(yīng)用上，已成為支撐科研信息化發(fā)展的最關(guān)鍵技術(shù)之一。互聯(lián)網(wǎng)前身ARPANET的建設(shè)初衷即是推動(dòng)科研工作尤其是國(guó)防科研工作的協(xié)同合作、信息共享，目前在其基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)已成為全球最大的科研信息化技術(shù)支撐平臺(tái)與環(huán)境，為全世界科學(xué)家的大協(xié)同、大合作、技術(shù)交流、突破信息壁壘、聯(lián)結(jié)信息孤島、實(shí)現(xiàn)信息共享等提供了可能，它在極大推動(dòng)人類科技進(jìn)步的同時(shí)，極大地改變了人類的生產(chǎn)和生活方式，影響與意義深遠(yuǎn)而廣大。

互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)已成為現(xiàn)代科研工作不可或缺的工作平臺(tái)與環(huán)境，它的支撐作用已從網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電子郵件、文件傳輸?shù)然緫?yīng)用，發(fā)展為包括視頻會(huì)議、多媒體點(diǎn)播、遠(yuǎn)程教學(xué)、信息共享、科研協(xié)同等在內(nèi)的綜合應(yīng)用，特別是為科研活動(dòng)提供了動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、安全的海量數(shù)據(jù)傳輸支持。例如，在中國(guó)科技網(wǎng)支持下，我國(guó)科學(xué)家參與了歐洲核子研究中心（CERN）的高能物理研究網(wǎng)格計(jì)劃，與國(guó)際各大氣象科研機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高速、可靠的大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸，為中、澳、日等國(guó)的科學(xué)家提供了實(shí)時(shí)、專用的天文觀測(cè)數(shù)據(jù)光傳輸通道與技術(shù)支持等。

國(guó)外狀況

目前，全球大規(guī)模的科研學(xué)術(shù)網(wǎng)主要包括：歐盟的GéANT、北美的Internet2、亞太地區(qū)的APAN，以及連接中美俄三國(guó)的GLORIAD、連接歐洲和拉丁美洲的ALICE、連接中國(guó)和歐洲的ORIENT等。

GéANT高度重視高容量網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，努力為歐洲廣大科研教育機(jī)構(gòu)提供最佳的GéANT網(wǎng)絡(luò)，為歐洲信息化基礎(chǔ)設(shè)施（e-Infrastructure）提供可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)，其未來(lái)面臨的挑戰(zhàn)是要能支持exascale運(yùn)算（即每秒1018次），并改善網(wǎng)絡(luò)的便利性，以增進(jìn)全球合作。

20世紀(jì)90年代中葉起，美國(guó)陸續(xù)提出了有關(guān)下一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的三大計(jì)劃，即下一代互聯(lián)網(wǎng)（NGI）計(jì)劃、超高帶寬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（VBNS）計(jì)劃和Internet2計(jì)劃，它們均與科研信息化密切相關(guān)，目標(biāo)是建設(shè)高性能的下一代網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)發(fā)革命性的互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新應(yīng)用，促進(jìn)科研機(jī)構(gòu)與科研活動(dòng)的協(xié)同合作。Internet2的最新進(jìn)展是通過(guò)光纖將網(wǎng)速提高到了100Gb/s。

近年來(lái)，APAN的各主要組成網(wǎng)絡(luò)，如澳大利亞的AARNet、日本的SINET3、中國(guó)的CERNET等，在傳輸速度、覆蓋范圍等方面均取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。

國(guó)內(nèi)狀況

在支撐科研信息化方面，除公共的互聯(lián)網(wǎng)外，國(guó)內(nèi)最具代表性的兩大網(wǎng)絡(luò)是中國(guó)科技網(wǎng)（CSTNET）和中國(guó)教育科研網(wǎng)（CERNET）。

CSTNET由其前身“中關(guān)村教育與科研示范網(wǎng)絡(luò)”（NCFC）和中國(guó)科學(xué)院院網(wǎng)（CASNET）發(fā)展而來(lái)，以實(shí)現(xiàn)中科院科研活動(dòng)信息化（e-Science）和科研管理信息化（ARP）為目標(biāo)，現(xiàn)由十三個(gè)地區(qū)的分中心組成國(guó)內(nèi)骨干網(wǎng)，擁有多條國(guó)際出口，為廣大科研院所和科研人員提供高效、快速、優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，先后承擔(dān)了中科院“百所”聯(lián)網(wǎng)、863網(wǎng)絡(luò)與信息管理系統(tǒng)等項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)任務(wù)，現(xiàn)正著手建設(shè)基于IPv6技術(shù)的中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)（CNGI）。

CERNET利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)軟件，將全國(guó)高校的海量信息資源予以集成，實(shí)現(xiàn)有效共享，通過(guò)有序管理和協(xié)同計(jì)算，發(fā)揮綜合效能，很好地滿足了全國(guó)各大高校教學(xué)與科研的需要。CERNET現(xiàn)整合了18個(gè)大學(xué)數(shù)字博物館的資源，通過(guò)分布在17個(gè)城市的22臺(tái)服務(wù)器聯(lián)合提供網(wǎng)格環(huán)境下的技術(shù)支持服務(wù)。

4 數(shù)據(jù)計(jì)算

高端、復(fù)雜的科研工作需要高性能的超級(jí)計(jì)算技術(shù)支持，超級(jí)計(jì)算機(jī)是科研信息化的重要支柱，是國(guó)家科技發(fā)展水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志?？蒲行畔⒒呐畈l(fā)展對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算能力提出了越來(lái)越高的要求，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，先后產(chǎn)生了以分布式計(jì)算和并行計(jì)算為基礎(chǔ)的高性能計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算，并正向更新的云計(jì)算方向發(fā)展。

云計(jì)算是近年來(lái)興起的一種基于互聯(lián)網(wǎng)的最新科學(xué)計(jì)算技術(shù)，它通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上異構(gòu)、自治的服務(wù)為用戶提供“按需即取”的計(jì)算服務(wù)。目前，Google、IBM、Amazon和Microsoft等大公司紛紛建立了自己的云計(jì)算平臺(tái)，為用戶提供廣泛的云計(jì)算服務(wù)。相比網(wǎng)格計(jì)算，云計(jì)算具有更強(qiáng)的通用性，可更好地支持Web應(yīng)用，未來(lái)二者可能走向融合，出現(xiàn)“云格”技術(shù)，從而更好地聚合各類分布的資源，支持更加強(qiáng)勁、靈活的大型科學(xué)計(jì)算服務(wù)和應(yīng)用。

國(guó)外狀況

近年來(lái)，以美國(guó)能源部的“先進(jìn)科學(xué)計(jì)算研究”（ASCR）、美國(guó)NSF的Track1與Track2、美國(guó)國(guó)防部的“先進(jìn)高性能計(jì)算”（UHPC）、歐盟的“歐洲先進(jìn)計(jì)算合作伙伴”（PRACE）與DEISA等為代表的超算計(jì)劃極大地推進(jìn)了全球超級(jí)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，云計(jì)算方興未艾。

ASCR計(jì)劃的主要任務(wù)是為新能源與核安全、環(huán)境與氣候、生物與基因等領(lǐng)域的科研與創(chuàng)新提供高性能的計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐，使之能對(duì)復(fù)雜現(xiàn)象進(jìn)行分析、建模、驗(yàn)證與預(yù)測(cè)，涉及基于先進(jìn)計(jì)算的科學(xué)發(fā)現(xiàn)（SciDAC）、理論與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新計(jì)算（INCITE）、多尺度數(shù)學(xué)行動(dòng)（MMI）等跨學(xué)科研究項(xiàng)目。2010年，INCITE為69項(xiàng)尖端科研計(jì)劃分配了約160億CPU小時(shí)的超級(jí)計(jì)算時(shí)間，助其實(shí)現(xiàn)突破性進(jìn)展。

2010年，歐盟聯(lián)合20多個(gè)國(guó)家，啟動(dòng)了PRACE項(xiàng)目，聯(lián)接了多臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，計(jì)劃在2019年將運(yùn)算速度提升至每秒百億次。2012年，歐洲核子研究中心、歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室和歐洲航天局聯(lián)合推出了“螺旋星云”云計(jì)算系統(tǒng)，用于支撐希格斯玻色子、基因和防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域科研所需的超級(jí)計(jì)算。

近年來(lái)，日本也提出了下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展戰(zhàn)略，旨在為生命科學(xué)與醫(yī)藥、新物質(zhì)與新能源、災(zāi)害分析與預(yù)測(cè)、宇宙起源與構(gòu)造等科研領(lǐng)域提供技術(shù)支撐。

國(guó)內(nèi)狀況

進(jìn)入新世紀(jì)，我國(guó)高性能計(jì)算機(jī)研究不斷取得重大突破，并在眾多大型科學(xué)與工程領(lǐng)域得到應(yīng)用，在海量數(shù)據(jù)處理、數(shù)值模擬、科學(xué)計(jì)算等方面提供了強(qiáng)大支持。2008年，140萬(wàn)億次/秒的“深騰7000”和230萬(wàn)億次/秒的“曙光5000A”相繼在中科院網(wǎng)絡(luò)中心和上海超級(jí)計(jì)算中心投入使用；2009年，1千萬(wàn)億次/秒的“天河一號(hào)”研制成功。

例如，依托超級(jí)計(jì)算機(jī)提供的高性能計(jì)算能力，我國(guó)科學(xué)家參與完成了國(guó)際人類基因組單體型圖計(jì)劃，并獨(dú)立完成了中國(guó)超級(jí)雜交水稻基因組計(jì)劃、家蠶基因組計(jì)劃、家雞基因多態(tài)性圖譜等，率先在國(guó)內(nèi)完成SARS病毒的基因組測(cè)序與診斷試劑研制。

5 組織協(xié)同

科技要?jiǎng)?chuàng)新，科研活動(dòng)的組織形式也要?jiǎng)?chuàng)新。信息化與技術(shù)支撐條件建設(shè)在給技術(shù)工作帶來(lái)效益的同時(shí)，也為科研管理和協(xié)同工作帶來(lái)了“新動(dòng)力”，使科研項(xiàng)目、流程、成果、數(shù)據(jù)、經(jīng)費(fèi)、人員等的管理更加科學(xué)、高效，極大地提高了管理水平，節(jié)約了人力、物力、財(cái)力。在先進(jìn)技術(shù)支撐下，近年來(lái)，科研組織模式也產(chǎn)生了新的變革?；ヂ?lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種科研信息化設(shè)施的連接，消除了地域、組織界限，使虛擬科研組織逐漸成為一種新的科研組織方式，并得到迅速發(fā)展。

國(guó)外狀況

在美國(guó)的DataNet計(jì)劃中，對(duì)創(chuàng)建面向科研信息化的科學(xué)數(shù)據(jù)、科研成果共享模式等做了規(guī)劃。2010～2012年英國(guó)聯(lián)合信息系統(tǒng)委員會(huì)（JISC）對(duì)科研項(xiàng)目規(guī)劃、實(shí)施和管理開(kāi)展研究，以期更新或改變科研管理和業(yè)務(wù)系統(tǒng)，確保所有解決方案的長(zhǎng)期可持續(xù)性。英國(guó)在《2009英國(guó)科研信息化綜述》報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，要成立更加科學(xué)的組織與管理體系，以創(chuàng)建更好、更系統(tǒng)的科研支撐機(jī)制。澳大利亞ARDC計(jì)劃全面整合全國(guó)科研資源，實(shí)現(xiàn)科學(xué)數(shù)據(jù)、科研成果的共享利用。歐盟的歐洲信息化基礎(chǔ)設(shè)施咨詢工作組（e-IRG）提出應(yīng)促進(jìn)跨不同科研基礎(chǔ)設(shè)施的通用、長(zhǎng)期服務(wù)。歐美各大學(xué)率先建立面向公眾的各類公開(kāi)課程，通過(guò)在線公開(kāi)課程推進(jìn)教育信息化的發(fā)展。美國(guó)哈佛、耶魯、英國(guó)牛津等著名大學(xué)，紛紛開(kāi)設(shè)了面向全球的網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)課，在互聯(lián)網(wǎng)支撐下，推動(dòng)全球科研與教育的發(fā)展。

在網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)支撐下，歐美的虛擬科研組織和虛擬科研環(huán)境建設(shè)不斷加強(qiáng)。美國(guó)的社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)虛擬組織計(jì)劃（VOSS）、英國(guó)的虛擬科研環(huán)境計(jì)劃（VRE）與GOLD計(jì)劃、歐盟的D4Science與D4Science-II項(xiàng)目等，使虛擬科研環(huán)境的建設(shè)不斷邁上新臺(tái)階。

國(guó)內(nèi)狀況

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在科研虛擬組織方面也取得了長(zhǎng)足發(fā)展。2002年，中科院國(guó)家天文臺(tái)提出了建設(shè)中國(guó)虛擬天文臺(tái)（China-VO）的計(jì)劃，在國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目支持下，中國(guó)虛擬天文臺(tái)在數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)訪問(wèn)、數(shù)據(jù)挖掘等方面設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了多套網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用工具和服務(wù)，虛擬天文臺(tái)將為全國(guó)天文學(xué)研究者提供更多服務(wù)。2004年，在中科院網(wǎng)絡(luò)中心成立了“計(jì)算化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室”（VLCC），這是一個(gè)集科研、軟件開(kāi)發(fā)、學(xué)術(shù)交流、技術(shù)培訓(xùn)、高性能計(jì)算應(yīng)用培育、計(jì)算化學(xué)普及、實(shí)驗(yàn)與計(jì)算為一體的虛擬科研組織。2007年，中科院與青海湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)聯(lián)合成立了“中國(guó)科學(xué)院青海湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)聯(lián)合科研基地”，這也是一個(gè)比較典型的虛擬科研組織，建立了基于多個(gè)學(xué)科數(shù)據(jù)庫(kù)的跨所、跨領(lǐng)域協(xié)同工作環(huán)境。

在先進(jìn)技術(shù)的支撐下，近年來(lái)，我國(guó)科研管理的政策規(guī)劃、頂層設(shè)計(jì)、總體部署、組織協(xié)調(diào)、人才管理等能力不斷增強(qiáng)，推動(dòng)著我國(guó)科研信息化的不斷發(fā)展。

未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

科研信息化發(fā)展與技術(shù)支撐條件建設(shè)相輔相成、互為作用，科研信息化的進(jìn)一步發(fā)展將對(duì)技術(shù)支撐條件建設(shè)提出更高要求，技術(shù)支撐條件的進(jìn)一步建設(shè)將為科研信息化的發(fā)展提供更好服務(wù)。

我們分析認(rèn)為，未來(lái)科研信息化技術(shù)支撐條件的發(fā)展將呈現(xiàn)以下基本趨勢(shì)：

1.隨著數(shù)據(jù)采集、傳感器技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展，在未來(lái)的科研活動(dòng)中，數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性將更強(qiáng)、準(zhǔn)確性將更高、根據(jù)科研需要可采集的數(shù)據(jù)粒度將更細(xì)、范圍將更寬，數(shù)據(jù)采集的無(wú)人化、自動(dòng)化程度將得到進(jìn)一步提高，尤其是野外或惡劣環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集能力將得到進(jìn)一步增強(qiáng)。“北斗”等衛(wèi)星系統(tǒng)的部署應(yīng)用將為未來(lái)我國(guó)科研信息化的發(fā)展帶來(lái)新的希望。

2.隨著存儲(chǔ)介質(zhì)、技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展，在未來(lái)的科研活動(dòng)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量將更大、響應(yīng)速度將更快，網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)與云存儲(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)成本將大幅下降，數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)圖書(shū)館將得到進(jìn)一步擴(kuò)展，將聯(lián)合更多科研單位的參與，用戶將越來(lái)越多，科研數(shù)據(jù)、科研成果將得到更好共享，國(guó)際、國(guó)內(nèi)的交流、合作與協(xié)同也將因此得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

3.隨著通信技術(shù)、尤其是下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在未來(lái)的科研活動(dòng)中，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬將更寬、速度將更快，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的提高將使數(shù)據(jù)傳輸更安全、更可靠。衛(wèi)星通信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將為未來(lái)科研活動(dòng)提供更好的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，數(shù)據(jù)服務(wù)的隨身性、移動(dòng)性、泛在性將進(jìn)一步增強(qiáng)，野外科學(xué)考察的技術(shù)條件將得以極大改善。

4.隨著微電子技術(shù)的發(fā)展、新材料的發(fā)明、新工藝的進(jìn)步，人類有望繼續(xù)突破物理極限，CPU芯片的處理能力在未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)將繼續(xù)以莫爾定律所稱之速度不斷增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、云計(jì)算技術(shù)逐步走向成熟，高速、復(fù)雜科學(xué)計(jì)算的能力將得到進(jìn)一步增強(qiáng)，并將推動(dòng)可視化、智能化科學(xué)試驗(yàn)、模擬仿真、樣機(jī)制造等的發(fā)展。

5.科研組織協(xié)同方面，在新的管理模式和理念推動(dòng)下，未來(lái)將出現(xiàn)更好的組織協(xié)同工具和軟件，從而使信息化條件支撐下的科研管理更具人性、更富計(jì)劃、更加精細(xì)，實(shí)現(xiàn)科研管理經(jīng)濟(jì)性與科學(xué)性的完美結(jié)合。

科學(xué)研究的終極目標(biāo)是為人類更好地認(rèn)識(shí)自然、改造自然服務(wù)，為實(shí)現(xiàn)人與自然的更和諧相處、更和諧發(fā)展服務(wù)。隨著技術(shù)支撐條件的建設(shè)與發(fā)展，我國(guó)科研信息化水平必將得到進(jìn)一步提升，從而為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展提供更強(qiáng)大科技保障！

（作者單位為中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心）