數(shù)據(jù)密集型環(huán)境下農(nóng)業(yè)科研信息化發(fā)展路徑研究

趙瑞雪， 孫坦， 楊曉蓉*， 王劍

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

進(jìn)入21世紀(jì)20年代，新一代信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域中的交互應(yīng)用迎來了集中爆發(fā)期，不同技術(shù)橫向融合的廣度與縱向應(yīng)用的深度進(jìn)一步加強(qiáng)，智能化和5G技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域的全方位賦能，在顯著拓展農(nóng)業(yè)各學(xué)科的數(shù)據(jù)獲取范圍和計(jì)算存儲(chǔ)傳輸能力的同時(shí)，也極大地提升了科研管理的決策能力，使現(xiàn)代科研治理體系日益成為農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新能力提升的重要保障[1]。當(dāng)前，科研信息化作為落實(shí)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新治理體系現(xiàn)代化的重要途徑，是支撐科研治理體系創(chuàng)新與改革的主要抓手[2]。在實(shí)踐中，科研信息化能夠引領(lǐng)“數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)決策、數(shù)據(jù)創(chuàng)新”的農(nóng)業(yè)科研治理新業(yè)態(tài)，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、人機(jī)協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng)分享的農(nóng)業(yè)科研治理新模式，實(shí)現(xiàn)信息化治理帶來的高效能[3]。因此，探索新時(shí)期農(nóng)業(yè)科研信息化發(fā)展路徑，對(duì)于賦能數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化“三化融合”的農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新治理新格局具有極其重要的意義。

數(shù)據(jù)密集型科研范式是基于數(shù)據(jù)資源進(jìn)行知識(shí)發(fā)現(xiàn)與科學(xué)創(chuàng)新的一種科研模式[4]，其所引領(lǐng)的研究范式變革已成為當(dāng)前決定科研實(shí)力的戰(zhàn)略要素，也是科研機(jī)構(gòu)提升其在本領(lǐng)域地位的重要保障[5]。在此背景下，科研信息化只有迅速適應(yīng)數(shù)據(jù)密集型科研范式所帶來的新需求，加速與開放科學(xué)的融合發(fā)展[6-7]，才能推動(dòng)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)資源與應(yīng)用場景深度融合，實(shí)現(xiàn)科研信息化對(duì)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新體系的引領(lǐng)與帶動(dòng)作用[1]，這也是新時(shí)期農(nóng)業(yè)科研信息化發(fā)展與變革的重要方向。

“十四五”時(shí)期是我國數(shù)據(jù)密集型農(nóng)業(yè)科研創(chuàng)新范式革命性變革關(guān)鍵期，數(shù)據(jù)密集型環(huán)境驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新的“新模式”也必然會(huì)持續(xù)發(fā)力，從而引領(lǐng)整個(gè)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新體系向科研信息化、信息數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)知識(shí)化的方向持續(xù)發(fā)展。為此，本文聚焦農(nóng)業(yè)科研創(chuàng)新活動(dòng)的信息化發(fā)展路徑，通過分析數(shù)據(jù)密集型環(huán)境下科研活動(dòng)所面臨的新問題和新需求，從信息化引領(lǐng)科研創(chuàng)新能力建設(shè)的角度，探討構(gòu)建數(shù)據(jù)密集型科研范式變革下的科研信息化發(fā)展路徑框架，從而為新時(shí)期科研信息化推動(dòng)科技創(chuàng)新范式和效率的革命性改變與提升提供借鑒。

1 數(shù)據(jù)密集型科研及其信息化

1.1 科研信息化發(fā)展研究的主要維度

科研信息化是伴隨新興信息技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的一種面向科學(xué)研究的信息化形式，是信息技術(shù)應(yīng)用于科學(xué)研究的實(shí)踐方式，其能夠借助新型的信息技術(shù)構(gòu)建支撐研究的各類基礎(chǔ)設(shè)施，并借此拓展和延伸科研的方法與手段[7]。早在2000年，英國科學(xué)家提出科研信息化（e-Science）概念，其所代表的全球合作可催生構(gòu)建新一代科學(xué)研究基礎(chǔ)設(shè)施，并表示英國將推行e-Science戰(zhàn)略[8-9]。從此以后，科研信息化的發(fā)展獲得了世界各國學(xué)者的廣泛重視。目前，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為科研信息化發(fā)展的本質(zhì)可以歸結(jié)為兩類問題：一是科研信息化發(fā)展理論的維度，主要關(guān)注在科研創(chuàng)新背景下如何利用既有信息化資源結(jié)合傳統(tǒng)和新興科研模式支撐科研活動(dòng)，即科研信息化“做什么”的問題[10]；二是科研信息化應(yīng)用的維度，重點(diǎn)聚焦如何利用信息化的先進(jìn)方法和理念體系來支撐科研創(chuàng)新活動(dòng)，即科研信息化“怎么做”的問題[11]。具體研究實(shí)踐中，在科研信息化發(fā)展理論研究維度下，主要從科研信息化模式、科研信息化影響模型、科研信息化作用機(jī)理等多個(gè)角度開展了大量研究。其中，Anderson等[12]2003年出版的《科研信息化：方法、策略和問題》一書是其中較為有代表性的研究成果，書中主要從科研新模式構(gòu)建的角度探討了科研信息化融入科研活動(dòng)的各類可能的方式，并對(duì)其在科研創(chuàng)新各個(gè)環(huán)節(jié)的作用進(jìn)行了探索。此外，Jankowski[13]、李世收等[14]、陳光欣等[11]也分別從影響力和作用方式等方面構(gòu)建模型，揭示了科研信息化在科研活動(dòng)中所面臨的挑戰(zhàn)和問題，得到了較大范圍的關(guān)注。而在科研信息化發(fā)展應(yīng)用維度下，隨著近年來信息技術(shù)在科研領(lǐng)域應(yīng)用的深入，對(duì)科研信息化發(fā)展應(yīng)用的研究也日益廣泛，側(cè)重點(diǎn)也由最初的面向信息管理和服務(wù)領(lǐng)域探索[2]，逐步拓展到社會(huì)、人文、生產(chǎn)以及行業(yè)規(guī)劃領(lǐng)域。終端用戶需求表達(dá)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、科研融合，以及5G、區(qū)塊鏈等新型信息技術(shù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用模式[7]，已經(jīng)成為該維度下研究的熱點(diǎn)，并取得了很多研究成果。例如，Atkinson[15]對(duì)教育研究領(lǐng)域科研信息化應(yīng)用方法的研究和鄧敏等[8]對(duì)管理信息化模型建設(shè)的探索是其中比較有代表性的成果。

1.2 數(shù)據(jù)密集型科研下的需求表達(dá)

數(shù)據(jù)密集型科研范式作為一種面向數(shù)據(jù)科學(xué)的研究思維，源自“數(shù)據(jù)密集型計(jì)算（data intensive computing)”的科研模式[16]，是繼理論科研范式、實(shí)驗(yàn)科研范式和計(jì)算科研范式之后出現(xiàn)的一種全新的研究范式，其以大數(shù)據(jù)為研究基點(diǎn)，綜合實(shí)驗(yàn)、推理和模擬等研究方法要素，并能有效應(yīng)對(duì)當(dāng)前海量數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)的新型研究方式[17]。在數(shù)據(jù)密集型科研范式下，科學(xué)家所面臨的研究客體、數(shù)據(jù)形式、科學(xué)分工、研究驅(qū)動(dòng)方式和科學(xué)發(fā)現(xiàn)模式等要素都發(fā)生了很大變化，因此，在科研實(shí)踐中如何快速、準(zhǔn)確獲取數(shù)據(jù)密集型科研范式變革中的各項(xiàng)需求，并以此構(gòu)建符合開放理念的科研合作體系，已成為數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境下研究者廣泛關(guān)注的問題。

目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境下需求表達(dá)的研究主要集中于2個(gè)層面：一是數(shù)據(jù)層面，即研究在數(shù)據(jù)密集型環(huán)境下，科研活動(dòng)過程中由于數(shù)據(jù)復(fù)雜性、數(shù)據(jù)質(zhì)量不確定性以及數(shù)據(jù)安全性所引發(fā)的各類特殊需求及其解決方案[18]；二是科研層面，即聚焦于科研過程中由于數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、人員數(shù)據(jù)素養(yǎng)和數(shù)據(jù)交流活動(dòng)的變化所引發(fā)的挑戰(zhàn)和需求[19]。在實(shí)踐中，研究者主要從問題導(dǎo)向的角度，探索數(shù)據(jù)密集型科研在不同學(xué)科創(chuàng)新場景下所發(fā)揮的作用，在圖情、醫(yī)藥、環(huán)境、資源等眾多學(xué)科領(lǐng)域取得了大量的研究成果。例如，Szabo等[20]在分析數(shù)據(jù)密集型科研活動(dòng)過程配置和執(zhí)行流程的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探索了云計(jì)算設(shè)施所發(fā)揮的作用，并展望了其在未來數(shù)據(jù)密集型科研中將發(fā)揮的作用；周曉英[16]以情報(bào)學(xué)為研究情境，重點(diǎn)探索了數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境對(duì)情報(bào)學(xué)科發(fā)展的影響和所面臨的挑戰(zhàn)，并從內(nèi)容、方法和交流體系的角度總結(jié)了數(shù)據(jù)密集型科研范式下，情報(bào)學(xué)所亟需拓展的研究要素?？傊?，對(duì)數(shù)據(jù)密集型科研范式需求表達(dá)的系統(tǒng)研究表明了這種新型科研范式的表述已被越來越多的科研工作者所接受，以數(shù)據(jù)為核心的研究思維與模式已成為大數(shù)據(jù)時(shí)代的一種趨勢[21]。

2 數(shù)據(jù)密集型環(huán)境下農(nóng)業(yè)科研信息化需求分析

數(shù)據(jù)密集型科研范式下，數(shù)據(jù)作為科研創(chuàng)新的基礎(chǔ)與核心要素，也是科研信息化建設(shè)過程中所必需關(guān)注的重要因素?？蒲袛?shù)據(jù)規(guī)模的爆發(fā)式增長使得科研信息化在支撐科研人員創(chuàng)新活動(dòng)時(shí)所面臨的需求與挑戰(zhàn)變得更加復(fù)雜，因此，如何精準(zhǔn)識(shí)別數(shù)據(jù)密集型環(huán)境下科研信息化所面臨的痛點(diǎn)問題，對(duì)于聚焦信息化發(fā)展重點(diǎn)和節(jié)約資源投入具有重要的意義。

在實(shí)際科研活動(dòng)中，隨著研究方式的不斷演進(jìn)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)科研范式變革為特征的數(shù)據(jù)密集型環(huán)境已成為新亮點(diǎn)，主要國家和地區(qū)紛紛推出和部署了宏大的發(fā)展計(jì)劃與頂層設(shè)計(jì)，在工業(yè)、服務(wù)業(yè)、資源環(huán)境等諸多領(lǐng)域積極布局大數(shù)據(jù)科研，如美國的“大數(shù)據(jù)研究與開發(fā)倡議”、我國的《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展綱要》等，形成了“產(chǎn)學(xué)研”協(xié)同創(chuàng)新的新模式[22]。然而在數(shù)據(jù)密集型科研不斷推進(jìn)的同時(shí)，科研信息化發(fā)展依然在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、關(guān)鍵應(yīng)用方式和科研融入模式等領(lǐng)域面臨著較大挑戰(zhàn)[23]。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，由于自身研究對(duì)象與研究環(huán)境的特點(diǎn)，其研究數(shù)據(jù)與計(jì)算需求擴(kuò)張所帶來科研信息化建設(shè)壓力則更為嚴(yán)峻。因此，在開放的網(wǎng)絡(luò)與信息化環(huán)境中，如何面向海量數(shù)據(jù)有效開展知識(shí)發(fā)現(xiàn)和協(xié)同創(chuàng)新活動(dòng)，擴(kuò)展農(nóng)業(yè)科研活動(dòng)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與檢索能力、數(shù)據(jù)管理能力、數(shù)據(jù)分析與挖掘能力，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)信息化建設(shè)的重要任務(wù)。在這一過程中，數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境對(duì)于科研信息化推進(jìn)所面臨的不同層次需求具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 科研大數(shù)據(jù)設(shè)施建設(shè)方面

當(dāng)前農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)所擁有的各類儀器設(shè)備以及重大科技基礎(chǔ)設(shè)施等所產(chǎn)出的科研數(shù)據(jù)，還沒有實(shí)現(xiàn)普遍意義下的有效收集、開發(fā)和挖掘，數(shù)據(jù)孤島與數(shù)據(jù)碎片現(xiàn)象較為普遍，數(shù)據(jù)資源供給與農(nóng)業(yè)科研活動(dòng)實(shí)際需求的匹配程度不足，支撐科研大數(shù)據(jù)中心建設(shè)的核心資源集聚能力與應(yīng)用水平相較國家科研創(chuàng)新的實(shí)際要求尚有較大差距，開放科學(xué)所依托的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作與數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境還未形成。因此，迫切需要以科研大數(shù)據(jù)資源優(yōu)化整合和高效利用為導(dǎo)向，加快推進(jìn)科研數(shù)據(jù)開放體系建設(shè)，全面支撐數(shù)據(jù)密集型農(nóng)業(yè)開放科學(xué)研究，充分滿足農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)際需求。

2.2 新型信息技術(shù)應(yīng)用方面

在農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)中，目前科研活動(dòng)數(shù)字化生存能力較為欠缺，新型信息技術(shù)對(duì)科研活動(dòng)的引領(lǐng)作用還未完全展現(xiàn)，人工智能等戰(zhàn)略性信息技術(shù)應(yīng)用能力滯后，基地、實(shí)驗(yàn)室與檢測中心的人員、試劑和資產(chǎn)、安保等信息化管理能力相較數(shù)據(jù)密集型科研范式轉(zhuǎn)型升級(jí)的相關(guān)要求還有較大差距，相關(guān)頂層設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)工作尚有較大提升空間，基地“孤島”現(xiàn)象還未完全消除，新型信息技術(shù)應(yīng)用生態(tài)還未完全建立。因此，迫切需要進(jìn)一步強(qiáng)化科研信息化的帶動(dòng)引領(lǐng)作用，研制面向科研創(chuàng)新的信息系統(tǒng)平臺(tái)與相關(guān)設(shè)施，強(qiáng)化信息技術(shù)對(duì)科研活動(dòng)的賦能作用，開發(fā)新型的科研活動(dòng)模式和智能技術(shù)設(shè)施，將新技術(shù)融入實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分析和創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)等科研活動(dòng)的各個(gè)過程，打造具有適應(yīng)不同環(huán)境的、低成本的智能設(shè)備，突破在危險(xiǎn)有害環(huán)境中數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)募夹g(shù)瓶頸，在提升科研活動(dòng)效率的同時(shí)，有效增強(qiáng)科研創(chuàng)新能力。

2.3 科技資源建設(shè)方面

相較于其他學(xué)術(shù)領(lǐng)域，當(dāng)前農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新資源建設(shè)、組織、挖掘分析等能力相對(duì)滯后，支撐科技創(chuàng)新的信息與知識(shí)服務(wù)缺乏自主工具和領(lǐng)跑技術(shù)，科技信息供給與知識(shí)服務(wù)中某些特定領(lǐng)域的核心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)還未得到明顯突破，新型知識(shí)服務(wù)產(chǎn)品研發(fā)還不完善，資源服務(wù)水平與國家對(duì)農(nóng)業(yè)科研創(chuàng)新的整體需求尚存在著較大差距，因此，迫切需要深度融合大數(shù)據(jù)、人工智能等核心關(guān)鍵技術(shù)，研制新一代科技知識(shí)資源融匯治理和智能服務(wù)的工具、模型及產(chǎn)品，構(gòu)建面向數(shù)據(jù)密集型科研的知識(shí)服務(wù)支撐體系，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、服務(wù)和創(chuàng)新的深度融合。

3 新時(shí)期農(nóng)業(yè)科研信息化發(fā)展路徑設(shè)計(jì)

科研信息化本質(zhì)上是以信息技術(shù)與科學(xué)研究融合為基礎(chǔ)，通過信息技術(shù)對(duì)過程支撐、資源共享與群體協(xié)作而形成的支撐能力[10]。在數(shù)據(jù)密集型環(huán)境下，信息化發(fā)展程度決定了科研機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新能力。因此，構(gòu)建新時(shí)期面向創(chuàng)新的科研信息化發(fā)展路徑是分析并提升科研機(jī)構(gòu)在數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境下創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)。特別是對(duì)于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，由于其研究范圍廣、研究對(duì)象繁多、研究環(huán)節(jié)復(fù)雜，農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)對(duì)科研信息化的依托更加緊密。這意味著在數(shù)據(jù)密集型科研范式變革中，合理的農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展路徑是支撐科研創(chuàng)新活動(dòng)的基礎(chǔ)。

圖1 是基于農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)信息化發(fā)展需求分析而構(gòu)建的科研信息化發(fā)展路徑模型。該模型以保障科研人員在數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境下數(shù)據(jù)信息能力為核心，以提升農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)新能力為外延，聚焦科研信息化如何從推動(dòng)科研人員的數(shù)據(jù)能力轉(zhuǎn)化為科研機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新能力。該路徑模型具備2個(gè)特點(diǎn)：其一是路徑模型以支撐科研人員數(shù)據(jù)能力為基礎(chǔ)，從而充分適應(yīng)數(shù)據(jù)密集型科研范式變革的需求；其二是路徑模型具有較好的擴(kuò)展性，即科研信息化支撐能力是可以無限擴(kuò)展的，但組成路徑模型的各個(gè)維度之間具有一定的邊界。具體而言，本文的科研信息化發(fā)展路徑模型的維度和功能分析如下。

圖1 科研信息化發(fā)展路徑模型Fig.1 Path model for e-Science development

3.1 信息化基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)支撐農(nóng)業(yè)科研大數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)與計(jì)算能力

信息化基礎(chǔ)環(huán)境是科研信息化的基點(diǎn)，也是數(shù)據(jù)密集型科研的重要保障。信息化基礎(chǔ)環(huán)境作為引領(lǐng)科技創(chuàng)新和科研管理的數(shù)字底板，在數(shù)據(jù)密集型科研范式下其可以為科研人員使用數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)保障，“網(wǎng)通（網(wǎng)絡(luò)通信）”而后“數(shù)通（數(shù)據(jù)傳輸與交換）”，而“數(shù)通”則是新型科研范式變革與應(yīng)用的前提條件。從這點(diǎn)意義上來說，信息化基礎(chǔ)環(huán)境的優(yōu)劣決定著科研工作者能否及時(shí)獲取數(shù)據(jù)資源以及有效地保存和應(yīng)用數(shù)據(jù)成果，進(jìn)而影響到科研人員數(shù)據(jù)應(yīng)用能力的提升和整體創(chuàng)新水平的可持續(xù)發(fā)展。因此，為了應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境的需求，科研信息化硬件條件建設(shè)應(yīng)重點(diǎn)聚焦于構(gòu)建支撐數(shù)據(jù)能力和創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)環(huán)境設(shè)施建設(shè)，即借助新型高速互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，搭建連接各個(gè)創(chuàng)新單元的高速網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)推進(jìn)、整合及提升云服務(wù)資源、存儲(chǔ)資源和高性能計(jì)算資源，建設(shè)面向農(nóng)業(yè)科研大數(shù)據(jù)的一體化信息安全平臺(tái)，顯著提升和引領(lǐng)數(shù)據(jù)密集型科研活動(dòng)與管理的信息化服務(wù)水平。

3.2 農(nóng)業(yè)科研大數(shù)據(jù)中心建設(shè)促進(jìn)數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用能力

農(nóng)業(yè)科研大數(shù)據(jù)中心是指通過聚集農(nóng)業(yè)各學(xué)科科研領(lǐng)域的數(shù)據(jù)資源而形成的一個(gè)規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)平臺(tái)[19]。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，農(nóng)業(yè)科研大數(shù)據(jù)中心能夠通過先進(jìn)信息技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、分析的各個(gè)環(huán)節(jié)為農(nóng)業(yè)科研人員提供便捷的數(shù)據(jù)應(yīng)用與共享服務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)支撐科研創(chuàng)新的目標(biāo)[24]。在數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境下，隨著農(nóng)業(yè)科研數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長，科研人員面向數(shù)據(jù)資源的高效應(yīng)用與共享需求不斷提升，而農(nóng)業(yè)科研大數(shù)據(jù)中心能夠通過對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、集成和整合，為農(nóng)業(yè)科研提供有效的數(shù)據(jù)服務(wù)，促進(jìn)科研數(shù)據(jù)的共享、應(yīng)用和創(chuàng)新，從而賦能整體科研創(chuàng)新能力。由此可見，當(dāng)前農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)的大數(shù)據(jù)中心建設(shè)應(yīng)在前瞻把握數(shù)據(jù)密集型研究范式、開放科學(xué)對(duì)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的作用的基礎(chǔ)上，建設(shè)面向試驗(yàn)基地、實(shí)驗(yàn)室等科研數(shù)據(jù)產(chǎn)出單元的科研大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和融匯治理平臺(tái)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)科研數(shù)據(jù)持續(xù)積累、資產(chǎn)化管理、長期保存和開放共享。深度融合和應(yīng)用大數(shù)據(jù)、人工智能等關(guān)鍵性核心技術(shù)，研發(fā)支撐智能化數(shù)據(jù)提取、分析、挖掘過程的模型、工具和產(chǎn)品，推動(dòng)科研模式從傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算形式向高階建模計(jì)算形式轉(zhuǎn)變[22]，從而使農(nóng)業(yè)研究能夠從海量數(shù)據(jù)中充分挖掘出潛在的關(guān)系、規(guī)律及知識(shí)，解決農(nóng)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐中的更復(fù)雜、更前沿的科學(xué)問題，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科研大數(shù)據(jù)試點(diǎn)應(yīng)用，打造農(nóng)業(yè)科研大數(shù)據(jù)生態(tài)圈。

3.3 農(nóng)業(yè)智能化裝備研發(fā)強(qiáng)化數(shù)據(jù)采集和獲取能力

農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)采集與獲取能力是數(shù)據(jù)密集型科研范式下科技創(chuàng)新的基礎(chǔ)，相關(guān)研究成果顯示，農(nóng)業(yè)科研人員必需借助具有傳感能力的智能裝備和設(shè)施才能得到有關(guān)數(shù)據(jù)，相關(guān)的研究活動(dòng)才能順利開展[9]。因此，農(nóng)業(yè)智能裝備和設(shè)施是數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境下農(nóng)業(yè)科研活動(dòng)開展的必要條件。隨著數(shù)據(jù)傳感技術(shù)的進(jìn)步，農(nóng)業(yè)傳感器件的智慧化、小型化和融合化應(yīng)用能力不斷增強(qiáng)，其與互聯(lián)網(wǎng)的融合使得農(nóng)業(yè)科研人員能夠在短時(shí)間內(nèi)采集數(shù)量更多、精度更高的觀測數(shù)據(jù)。在實(shí)踐中，如何應(yīng)用先進(jìn)的信息技術(shù)與傳感器系統(tǒng)準(zhǔn)確地記錄感知數(shù)據(jù)，智能判斷并排除數(shù)據(jù)所存在的各類問題，提升農(nóng)業(yè)科研人員數(shù)據(jù)采集和獲取能力，是新時(shí)期農(nóng)業(yè)科研信息化發(fā)展所面臨的重要議題。為此，農(nóng)業(yè)科研信息化在該領(lǐng)域的發(fā)展路徑應(yīng)聚焦于人工智能賦能智慧科研，充分應(yīng)用高速網(wǎng)絡(luò)、人工智能等戰(zhàn)略性信息技術(shù)，持續(xù)開發(fā)符合農(nóng)業(yè)科研特色的、輔助試驗(yàn)過程的信息化類數(shù)據(jù)采集工具設(shè)備，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)象表型性狀數(shù)據(jù)的智慧化獲取，研發(fā)并應(yīng)用具有人類部分信息感知能力和行動(dòng)能力的自動(dòng)化或半自動(dòng)化農(nóng)業(yè)機(jī)器人和相關(guān)智能裝備，推動(dòng)重點(diǎn)農(nóng)業(yè)學(xué)科領(lǐng)域智能化數(shù)據(jù)采集技術(shù)的優(yōu)先發(fā)展，賦能數(shù)據(jù)密集型科研創(chuàng)新發(fā)展。

3.4 新型農(nóng)業(yè)科研平臺(tái)研制推進(jìn)開放科學(xué)與科研協(xié)作體系形成

在數(shù)據(jù)密集型科研范式下，科研活動(dòng)更多地以多學(xué)科、多機(jī)構(gòu)、多層次的分工協(xié)作模式來開展[21]，且整體研究過程的體系化、平臺(tái)化和精細(xì)化程度日益突出，這就促使以開放協(xié)作為主要特征的開放科學(xué)成為數(shù)據(jù)密集型科研范式的重要研究形式。相關(guān)研究顯示，在農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域隨著科學(xué)研究對(duì)各類科研力量包容能力的不斷提升，應(yīng)用新型農(nóng)業(yè)科研信息化平臺(tái)推動(dòng)開放科學(xué)以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和眾包科學(xué)的方式融入到科學(xué)研究中，已日益成為農(nóng)業(yè)開放協(xié)同創(chuàng)新一種新常態(tài)[18]。為此，農(nóng)業(yè)科研院所的科研信息化發(fā)展應(yīng)聚焦數(shù)據(jù)密集型科研平臺(tái)建設(shè)，面向重點(diǎn)學(xué)科領(lǐng)域開展支撐數(shù)據(jù)密集型科研范式變革的關(guān)鍵技術(shù)研究，研發(fā)支持開放科學(xué)理念的系統(tǒng)平臺(tái)和工具，形成開放式科研協(xié)作環(huán)境，提升重點(diǎn)農(nóng)業(yè)學(xué)科領(lǐng)域科研協(xié)作交流活躍度；進(jìn)一步強(qiáng)化面向試驗(yàn)基地、實(shí)驗(yàn)室等科研數(shù)據(jù)產(chǎn)出單元的科研大數(shù)據(jù)融匯治理平臺(tái)的研制，實(shí)時(shí)匯聚、管理、分析和共享各類科研數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的確權(quán)、防篡改、可追溯，提升科研機(jī)構(gòu)體系內(nèi)數(shù)據(jù)共享和實(shí)驗(yàn)協(xié)同水平，推動(dòng)傳統(tǒng)科研向數(shù)據(jù)密集型科研的轉(zhuǎn)型與升級(jí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)密集型科研范式的革新與應(yīng)用。

4 結(jié)語

本文以數(shù)據(jù)密集型科研范式變革為研究背景，以支撐科研人員基于數(shù)據(jù)的創(chuàng)新能力為目標(biāo)，從農(nóng)業(yè)科研創(chuàng)新總體需求的視角，構(gòu)建了面向農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)的科研信息化未來發(fā)展路徑框架模型，該路徑模型以信息化基礎(chǔ)環(huán)境、科研大數(shù)據(jù)中心、智能化裝備和新型科研平臺(tái)4個(gè)維度進(jìn)行建構(gòu)，并針對(duì)科研人員在這4個(gè)維度下的數(shù)據(jù)能力培養(yǎng)與創(chuàng)新需求提出了重點(diǎn)建設(shè)舉措和發(fā)展方向，以期能夠全面提升科研信息化面向農(nóng)業(yè)科研創(chuàng)新與管理的“融入環(huán)境，嵌入過程”的能力，推動(dòng)未來農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)科研信息化從支撐輔助到引領(lǐng)發(fā)展的轉(zhuǎn)變。

值得指出的是，這一科研信息化發(fā)展路徑模型是基于現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)科研創(chuàng)新需求研判和未來技術(shù)展望而建立的，而其中各個(gè)維度支撐作用的實(shí)際效果以及促進(jìn)科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)新能力量化程度還沒有進(jìn)行深入的研究。因此，下一步應(yīng)在實(shí)證研究的基礎(chǔ)上對(duì)路徑模型進(jìn)行完善和驗(yàn)證，使其更符合數(shù)據(jù)密集型環(huán)境下農(nóng)業(yè)科研信息化發(fā)展的實(shí)際。