作者: 中国农业科学院农业信息研究所所长、研究员许世卫）
今天，科学研究已经前进到一个更加复杂深奥的世界，对科研方法和手段也提出了新的挑战。科研信息化的实质就是“科学研究的信息化”，它的实现将为科学家们提供一个信息化的科学研究环境，改变他们从事科学研究活动的方法和 手段，甚至直接影响到一些学科的发展。可以说，科研信息化正在引发21世纪科学与工程的一场变革。
科研信息化(e-Science)即科学研究的信息化,是指用信息化基础设施构建的新型信息化科学研究环境和信息化环境下的科研活动,这将改变科研人员从事科研活动的环境、方法和模式,促进科研交流、合作、共享和协同,提高科研效率、避免低水平的重复,有效地促进科研管理、科研水平、科研过程和科研产出整体水平的提高,推动科学研究的发展。
传统科研方法已经明显落后
随着人类对客观世界探索的不断深入,科学研究将会不断地向新的深度和广度拓展,科学问题的表现将会更加复杂化和系统化,科研活动将更多地表现出跨领域、跨地区、大团队协同、海量数据传输和处理等典型特征。传统的科学研究方法周期长、成本高、局限性大,面对现代科学问题已经表现出明显的不足,例如:
理论发现和观测实验等是传统科学研究的常用手段,已经难以解决很多复杂的科学问题,迫切需要大规模的数据采集、数据处理、分析计算和模拟等新的科研方法的支持;
小范围、窄领域、封闭式的科学研究是传统科研活动的主要方式,大部分科研数据、仪器等资源缺乏共享,科研信息交流不畅,资源利用效率不高,造成了资源和时间的浪费,迫切需要提高科研资源共享和科研信息流通的效率;
针对单一科学问题开展单项研究是传统科研体制的主要表现形式,在解决复杂、系统的科学问题时显得势单力薄,迫切需要加强各领域、各专业和各环节的协作。
科研信息化将彻底改观科学研究的面貌。信息技术的发展,推动了科研方法和环境的革命性变化,信息技术所提供的感知化信息获取、海量信息存储、高速信息传输、智能化信息分析、多媒体信息表达等,将会给传统科研活动带来巨大的变革。
全球科研信息化已经取得了长足发展。由于科研信息化对科学研究和社会发展的重大意义和价值,越来越多的国家日益重视科学研究信息化的建设,宽带网络、科学数据中心、超级计算、虚拟科研环境和网格建设等已经成为信息化建设的热点,其发展也非常迅速。
科研信息化:跨越发展的重要手段
科研信息化已经成为推动我国跨越式发展的重要力量。信息化是我国实现跨越式发展的重要手段,作为整个社会信息化的先导,科研信息化已经成为推动我国跨越发展的重要力量。科研信息化包括信息基础设施、在信息基础设施上开发的科研应用和服务环境平台、在信息化环境中进行的科学研究活动3个环节。
在信息化基础设施建设方面,中国互联网络信息中心的统计数据显示,2009年6月我国互联网出入口带宽达747541.4Mbps,国防科技大学2009年研制成功的峰值性能为每秒1206万亿次的“天河一号”超级计算机排名全球第五,实现了我国自主研制超级计算机能力从百万亿次到千万亿次的跨越。在科研信息化应用和服务平台建设方面,我国科学数据共享工程已经初步建成了基础科学、资源环境、工程技术、农业科学、气象科学等共享数据库并在不断完善,一系列国家级科研基地、中心和平台的建设为科研设施和资源的共享提供了支持。在信息化科研活动方面,中国科学院已经有了较好的积累,中国农业科学院也开展了发展信息化环境下的科研活动的尝试,各高校和科研机构也在积极筹划,推动开展各种信息化平台上的科研活动。
科研信息化正在逐步成为我国科技界和政府部门共同关注的热点。我国主要科研机构和政府部门都在大力推动科研信息化建设,中国科学院近年来组织实施了互联网格、超级计算和科学数据应用三大环境的建设,全面推进科研和管理的信息化应用。国家发展改革委员会启动了中国下一代互联网示范工程和大科学装置计划,教育部建成了覆盖全国主要教育科研机构的中国教育和科研网,并提出了中国教育科研网格计划,科技部启动了国家网格高性能计算机及网格服务环境及科研数据资源共享平台计划,中国农业科学院建成了国家农业科技文献与服务平台和国家农业科学数据中心。
科研信息化建设的六大重点领域
前不久召开的首届中国科研信息化论坛上,与会的领导和专家们指出,我国科研信息化虽然有了一定的发展基础,但与建设创新型国家的需求还存在较大的差距,科研信息化事关国家创新的核心竞争力,建议将科研信息化视为我国信息化的先导和关键环节,作为助推科技创新、实现跨越发展、建设创新型国家的战略措施进行部署。作为国家信息化发展的先导,推进我国科研信息化建设任重道远,需要在战略布局、标准和制度、感知和模拟、基础设施平台、安全保障机制和人才队伍建设等六个方面做出较大的努力。
制定科研信息化发展的战略框架,有序推进科研信息化发展 在信息化发展的大背景下,各科研领域和部门都在加强信息化建设,但是信息化条件下的科研工作涉及到科研资源分配、资金投入、核心竞争力布局、科学数据安全等多个方面,目前科研信息、资源共享等方面还存在较严重的条块分割现象,信息基础设施建设也存在低水平的重复和资源严重浪费,有必要加强科研信息化发展框架和战略研究,注重与社会发展规划及国家科学技术发展规划的结合,统筹制定国家科研信息化发展的战略框架和规划,快速、有序推进科研信息化建设。
加强技术创新和资金支持,快速搭建科研信息化的基础设施平台 科研信息化的基础设施包括科研信息的获取、传输、存储和处理的平台和环境,大力建设与我国综合国力和科研发展相适应的、覆盖全国的科研信息化基础设施,是实现我国科研信息化的先决条件。但是在科学技术特别是信息技术发展日新月异的今天,科研信息化的发展要跟上信息技术发展和科学研究需求的步伐尚有较大难度,在整合优化现有的基础和资源的基础上,通过加强对科研信息化的技术创新和资金支持力度,边建设边应用,方能快速搭建科研信息获取、传输、存储和处理的环境和平台。
创建科研信息化的制度和标准,形成资源共享、协同发展的科研氛围 促进科研信息化基础设施和软环境的结合,是科研信息化建设的重点和难点。在现有的科学研究区域、部门、行业条块分割严重,科研数据和技术标准不一的情况下,通过科研管理体制和机制的变革以及科研信息化标准体系的建设,营造科研信息和资源共享、科研人员协同发展的科研制度和氛围,是科研信息化发展中必须花大力气解决的问题,科研信息化的标准、制度和氛围建设将成为影响科研信息化发展效果乃至成败的关键。
开展信息化科研平台的感知和模拟功能建设,拓展感知世界的能力 科学研究的最大困难就在于现有的方法和手段有时难以获取研究对象的准确、真实信息,具有感知功能的检测传感器在一定程度上弥补了人们感知客观世界能力的不足,一些新机理、高灵敏度、智能化的传感器早已渗透到诸如宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、生物工程等研究领域,拓宽了人们了解认识客观世界的渠道;除了传感器之外,根据实际问题建立模型并利用模型进行模拟和仿真试验也是获取研究对象信息的有效手段,能对研究对象高度复杂的内部交互作用进行系统的研究和实验,反映变量间的相互关系。开展信息化科研平台的感知和模拟功能建设,是拓展信息化科研环境感知世界能力的重要措施,是加快“感知中国”步伐的重要途径。
完善和提高科研信息化的安全保障机制,提高科研信息化的安全水平 信息安全是信息化健康发展的重要保证,但信息网络难免会遇到各种人为和非人为的危险。完善和提高科研信息化的安全保障机制、提升科研信息化的安全水平,保证科研信息化软硬件设施连续可靠地正常运行,科研信息服务不间断,保护科研信息系统的硬件、软件及其系统中的数据不因偶然的或者恶意的原因而遭受到破坏、更改、泄露,是保障科研信息化发展的必要措施。
重视科研信息化人才培训和队伍建设,完善科研信息化支撑体系 科研信息化的实施效果主要在于科研人员将信息技术应用到科研领域的能力、以及利用科研信息化开展科学研究的能力,在基础设施、应用核心技术和业务应用系统方面,需要有大量的专门人才开展技术研发和应用开发,在业务应用方面需要大量的科研人员将掌握的科研信息化技术应用到科研活动中去。因此科研信息化相关环节的人才培训和队伍建设,科研信息化支撑体系的完善,是科研信息化建设过程中必须引起重视的问题。
