各向异性地球物理与矢量场

地球介质电阻率、极化率、速度和品质因子等物理性质的各向异性是广泛存在且被证明不可忽视的,因此,在地震学和固体地球电磁场研究中,各向异性问题的讨论由来已久,且是最近十多年来的前沿领域与热点.最近几年随着信息技术的快速发展,以及地球物理从一维到二维、三维和不同高度的矢量、立体张量观测技术的发展,使得研究更复杂的各向异性介质及地球物理响应矢量数据的发掘和应用成为可能,从而给现有的地球物理理论、方法和技术带来了严峻的挑战.尤其信息科学领域云计算技术和大数据研究与应用的蓬勃兴起,大量地球物理观测数据的利用和共享成为一种发展趋势.第567次香山科学会议"各向异性地球物理与矢量场技术"旨在通过对国内外各向异性地球物理和矢量场前沿研究的介绍、分析,会同后续云计算、地震学与矢量地球物理场观测仪器与技术3篇专业文章的详细展开,发掘、总结各向异性理论方法与矢量场研究中急需解决的关键科学和技术问题,以促进基础性、共性问题的攻关与探索.     

科学大数据与数字地球

大数据研究正发展为科技、经济、社会等各领域的关注焦点,诸多国家已将大数据研究上升至国家战略层面.本文从时空角度论述了大数据的缘起、内涵与发展势态,分析了科学大数据成为科学研究新途径的历程——科学范式开始从模型驱动向数据驱动发生转变.给出了科学大数据的定义及科学大数据计算的应对策略.进一步地论述了数字地球学科的基本理论框架和数字地球中的数据系统,指出了数字地球学科具有大数据的鲜明特点.最后以"胡焕庸线"形成机理的空间认知研究为例,具体阐述了数字地球学科中的大数据研究的理论和方法.     

本期专题简介

正本期专题为"遥感技术应用",刊登了4篇文章,分别解读遥感技术在不同领域的应用。基于全球夜光遥感时空大数据分析,将夜光遥感数据挖掘用于人道主义灾难评估中,从而获得传统方式难以获知的人道主义灾难时空分布信息,支持国际和平事业;通过全球导航卫星系统(GNSS)获得行为轨迹大数据,其中隐藏着具有强时空相关性的时空聚类模式,对其进行分析可以为     

对地观测大数据处理:挑战与思考

通过航天航空飞行器搭载的传感器对地球进行观测可以获得地球全面而系统的信息.随着空间信息技术的高速发展,对地观测领域步入了大数据时代.在分析对地观测数据处理与服务的全流程及其算法的基础上,总结出"大数据时代"对地观测数据处理面临的挑战——"数据密集型计算"问题,并指出解决这一问题应该在系统平台、处理算法和服务模式3个方面开展创新性的研究工作.     

LUCC时空过程研究的方法进展

历经过去十多年的发展, LUCC时空过程研究的方法渐成体系, 并不断完善. LUCC时空过程研究方法体系是以地理学为理论依据, 以遥感和地理信息系统为技术依托, 适应全球变化与人类可持续发展研究的科学需求而形成的学科领域. 它涵盖LUCC时空过程探测、驱动机理分析、过程刻画与模拟及宏观生态效应评价等多个方面, 促进了地理学、地球信息科学、宏观生态学的跨学科交叉, 并推动了LUCC时空过程研究的不断深入. 国内外的研究表明, LUCC遥感动态信息提取与分析技术的发展和LUCC时空过程模拟手段的创新, 促进了LUCC时空过程研究方法体系的发展, 并推动LUCC时空过程研究的日臻深入. 综合利用遥感动态信息探测与分析技术, 建立多源时空数据平台, 实现海量数据的存储与集成, 是支撑LUCC时空过程研究方法体系的重要能力建设之一. LUCC时空过程研究方法体系将为区域乃至全球尺度LUCC研究提供综合技术手段, 并最终成为LUCC时空过程研究的重要方法论.     

药物分子设计中的大数据问题

药物创新领域的大数据主要来源于高通量实验、高效能模拟计算、信息化、科技出版物和专利文献4个方面.这些大数据使我们有可能在系统层面上看到药物分子与许多靶标相互作用的新现象、新规律,提高药物创新的效率,也带来新的挑战,如存储、标引/标注和质控、可视化、数据挖掘和计算复杂度等问题.这些问题可以通过在超算和云服务技术的支持下发展并行计算方法而逐渐得到解决.从离散、不完备且信噪比低的大数据中难以找到物质活性与结构之间的连续函数关系,贝叶斯学习机及其与支持向量机、决策树技术的组合是大数据挖掘的发展方向.大数据既是科学实验通量化和社会信息化的结果又是原因,正确解决大数据挖掘问题是提高药物创新效率的核心.     

大数据的受、想、形、识

正大数据是数据科学的一个研究领域。要从受(数据采集)、想(数据分析)、形(数据重构)、识(数据挖掘、预测、利用)等四个方面来研究它,从而获得认识现实世界的大智慧。大数据这个新名词,近来总在不同的媒体出现。大数据的浪潮扑面而来,自然会伴随着大量的泡沫。究竟什么是大数据,不同人有着不同的理解与解读,但给人的感觉是总体形象还不十分清晰。如果说成数据科学,那就比较容易理解了,即关于埘象为数据的科学,而大数据应该是数据科学中的问题,是尚未解决的问题,是     

大数据时代警察如何破案

据英国《卫报》和美国《华盛顿邮报》报道,美国安全局和联邦调查局于2007年启动了一个代号为"棱镜"(PRISM)的秘密监控项目,直接进入网络公司的中心服务器里挖掘数据、收集情报.这个秘密项目由美国安全局前雇员爱德华·斯诺登向媒体透露,引起了国际社会的高度关注.现在人们关注的焦点,除了斯诺登最终的去向和命运外,还有"棱镜门"涉及的核心技术——数据挖掘.目前,在大数据基础上建立起来的数据挖掘技术不仅用于维护国家安全,也被司法机关用于刑事侦破.     

干旱区热红外多光谱遥感岩石地层信息提取与分析方法研究

1992—1993年,中国科学院兰州地质研究所与日本国地球科学综合研究所联合在塔里木盆地西北缘开展了成象光谱航空遥感数据的石油地质应用研究,本文以这次研究中获取的热红外多光谱遥感数据为例,探讨热红外多光谱遥感岩石地层信息的提取与分析方法.     

智慧城市与时空大数据分析研究中心

正智慧城市与时空大数据分析研究中心(Center of Smart City and Spatiotemporal Big Data Analysis,CSCSBDA)以武汉大学遥感信息工程学院为依托,面向遥感与地理信息工程学科,以服务于我国地理信息产业发展与智慧城市建设为己任,以引领智慧城市与时空大数据分析的国际发展前沿为目标,围绕"数据-计算-信息-知识-服务"的信息转化与智能服务的数据链、信息链和服务链展开系列研究。该中心由龚健雅院士领导,形成了一个包括国家千     

类地行星的地质和物理比较与地球有限膨胀演化

全球构造动力问题的探索, 是地球科学的前缘性研究领域, 需要更多学者的讨论与关注. "从比较行星学角度看 '地球有限膨胀演化模型'" 一文(以下简称《比较》), 从行星(仅仅是类地行星, 且不应包括月球)地质与行星物理两个方面, 对文献[1](以下简称《模型》)得出的主要结论, 提出了不同看法. 本文据此就地球有限膨胀演化的有关问题进行讨论. (1)《比较》以 "比较行星学" 的 "证据" 对《模型》得出的结论提出了疑问. 那么, 该文提出疑问所使用的依据是否可靠呢?在人们能够直接探测与资料可信程度远远高于太阳系其他类地行星的地球上, 即使有千…     

大数据与化学数据挖掘

数据是重要的战略资源,大数据挖掘技术已成为学术界、企业界甚至各国政府关注的热点.本文介绍了大数据的基本概念及发展现状,综述了与化学研究有关的大数据研究状况,讨论了大数据在基础理论与关键技术2个层面上的主要问题以及大数据挖掘技术在化学各领域中的应用,并对大数据发展的未来及其在化学学科中的应用前景进行了展望.     

一种基于管道大数据的腐蚀因素相关性分析方法

我国天然气管道建设在过去的10年取得了巨大的发展,目前中国的长输管道总数量已达到12.5×104 km.随着管道系统的运行时间增长和材料性能的老化,由管道腐蚀、失效泄漏引起的事故频发,并且由于管径的增大和运行压力的提高,事故后果严重性也随之提高,特别是对高后果区的影响更为严重.油气管道的安全问题越来越受到重视.因此,提取管道腐蚀性影响因素、发现风险演变规律对于预测预防管道泄漏尤为重要.由于数字化管道已经逐步建立,设计、施工、运行过程中产生大量的数据得以保存,内检测数据信号总量也达到TB级别,这些均为腐蚀分析提供了信息基础.本文基于大数据的方法,融合管道系统在设计、施工、运行过程中产生的结构化和非结构化数据,基于互信息理论方法,建立腐蚀等级与多因素之间的关联模型.通过现场数据验证模型的有效性,确定影响管道腐蚀的关键因素,为管道寿命预测奠定基础.结论表明,利用管道"大数据"挖掘管道各数据集之间的关联关系,可用于获取管道腐蚀信息,为事故预防提供依据.除此之外,该方法还可以在确定主要因素之后缩小管段范围,研究其中某一种因素,如进一步确定腐蚀与哪一种土壤的相关性更强.     

生物地球物理学的产生与研究进展

地球庞大的生物群落广泛地参与了岩石圈浅层、水圈和大气圈的物理和化学性质的改造过程. 认识生物圈及其与其他各圈层相互作用, 具有重要的地球系统科学意义.近年来, 随着生物地球科学的发展, 地球物理学方法和技术开始被应用于地质微生物改造作用、地球物理场对生物的影响等研究, 从而产生了生物地球物理学这一新的分支交叉学科. 本文评述了生物地球物理学的产生和一些最新研究进展, 旨在促进生物地球科学的发展与深化.     

第三届海峡两岸三地及世界华人地质科学研讨会在香港大学召开

由中国地质学会、国家自然科学基金委员会地球科学部、台湾大学地质科学系、香港地质学会和海外华人地球科学技术协会发起,香港地质学会和香港大学地球科学系共同主办的第三届海峡两岸三地及世界华人地质科学研讨会于2001年12月19～22日在香港大学召开.会议共收到论文摘要250余篇,来自大陆、台湾和香港地区以及国外一些地球科学研究机构和高等院校近300位代表出席了这次研讨会,130多位学者在大会上做了专题报告.     

Web数据挖掘现状分析

随着Internet/Web技术的快速普及和迅猛发展,使各种信息可以以非常低的成本在网络上获得,如何在这个全球最大的数据集合中发现有用信息成为数据挖掘研究的热点.Web数据挖掘是目前数据挖掘领域中的一个很重要的研究领域,文章介绍了Web数据挖掘研究领域的现状及发展.     

从古生物学到地球生物学的跨越

以学科体系和科学问题为导向, 对当前国际上出现的地球生物学从学科分类体系、形成背景、主要研究方向、亟待突破的分支学科及其与之相关的研究领域进行了评述. 作为地球科学与生命科学相结合而形成的新兴交叉学科, 地球生物学在地球科学中应具有独立的一级学科地位, 类似于地球化学和地球物理学. 地球生物学主要研究地球系统的生命运动, 涉及地球环境与生命系统的相互作用. 它的形成与发展既是当今科学技术发展的结果, 也是当今世界对所面临重大人类-环境-资源问题的响应. 分子地球生物学、地球微生物学、地球生态学、地球生理学等地球生物学中的二级学科还有待尽快突破, 以形成地球生物学的成熟理论框架和方法体系.     

水循环的地质演变:研究现状与关键问题

由大陆-海洋-大气之间水的3种相态(固态-液态-气态)相互转换和位移构成的水循环,是地球气候系统的主要过程之一.太阳辐射量在地球表面分布不均匀,是地表水循环的基本驱动力.水循环与碳循环密切关联,是气候系统演变中的两条主线.不同时空尺度的水循环和碳循环受天文、地质和生物因素以及它们之间相互作用的控制,揭示水循环地质演变过程及其与气候变化之间的关系,可为了解当今水文气候变化提供宝贵启示.通过水循环地质演变研究现状回顾,提出如下5个科学问题应在未来予以重点关注:(1)雪球地球时期的水循环;(2)植被起源和演化对水循环的影响;(3)深时热带辐合带(inter-tropical convergence zone, ITCZ)的演变与水循环;(4)暖室期地下水与海平面变化;(5)深时水循环中的氧同位素示踪.同时建议我国未来亟须加强的4个研究方向:(1)深时冰室期向暖室期转变中的水循环;(2)深时水循环与生态系统演变;(3)深时水循环研究方法的发展;(4)深时水循环与长周期地球系统演变的数值模型.     

大数据与云存储

正大数据究竟有多大?云存储是什么样的存储器?在新互联网时代,这些词汇让我们应接不暇。"大数据"作为时下最火热的IT(information technology)行业的词汇在互联网时代显得越来越重要。随之而来的数据仓库、数据安全、数据分析、数据挖掘等围绕大数据商业价值的利用逐渐成为行业人士争相追捧的利润焦点。     

生物医学大数据的现状与展望

生物医学是一门新兴的前沿交叉学科,它综合了医学、生命科学和生物学的理论和方法而发展起来.近年来随着先进仪器装备与信息技术等越来越广泛和深入的整合到生物技术中来,生物医学研究中越来越频繁的涉及到大数据存储和分析等信息技术.大数据时代的来临对生物医学研究产生了重大影响.其中,一个重要发展趋势就是由假设驱动向数据驱动的转变.数十年来分子生物学水平上的实验目的是获得结论或者是提出一种新的假设,而现在基于海量生物医学大数据,可以对海量数据的研究来探索其中的规律,直接提出假设或得出可靠的结论.随着先进的生物分析技术的不断推出和更新,生物医学数据迅速积累.基于此类大数据一些以往不能解决的问题将有望解决,同时相关生物医学研究的新问题也层出不穷.生物医学相关的大数据技术和相关应用主要包括:基于高通量测序的个性化基因组、转录组和蛋白组研究,单细胞水平基因型和表型研究,人类健康相关微生物群落研究,生物医学图像研究等.相关生物医学大数据分析任务均具有着数据密集和计算密集的双密集性特点.要充分地利用这些大数据解决一系列生物医学问题,迫切需要高通量、高效率、高准确性的生物信息存储和分析策略.本文总结和回顾生物医学大数据的生成、管理和分析相关的一系列问题,其中重点讨论人体微生物群落、单细胞表型和基因型、生物医学图像等新近出现的生物医学大数据形式,以及相关数据分析和应用前景等.基于目前生物医学大数据的现状我们可以发现,生物医学大数据的研究正处于蓄势待发状态:适应于生物医学大数据的软硬件平台、大数据存储、大数据分析挖掘等方法等还不成熟,制约着生物大数据的研究.然而一旦相关研究获得突破并有所优化和应用,将会全方位地支撑生物医学大数据的深入解构;进而有助于对医学现象的趋势分析和预测,服务于相关的遗传疾病研究、公共卫生监控、医疗与医药开发等广泛生物医学应用.