全球海洋预报与科学大数据

全球海洋预报是当前国内外海洋预报领域的前沿方向之一,与实施海洋强国战略、维护国家海洋权益,以及开发深远海资源等各类海洋活动日益走向深海大洋的迫切需求有着密切的关系.全球海洋预报的突出特点是使用并生成海量的数据,充分体现了大数据的基本特征.本文从论述大数据的起源、概念和本质开始,介绍了全球海洋预报的基本理论,进一步结合数据同化、模式数据和产品分发等3个方面具体阐述了全球海洋预报中使用的观测数据和生成的模式数据等大数据.最后展望了全球海洋预报以及海洋大数据未来发展中面临的挑战和亟需解决的关键科学问题.     

面向分子科学的数据智能

分子科学是化学的核心,也是生物、材料、药学等学科的基础.传统的分子科学研究通过实验或理论手段进行,研究成本高、周期长,难以处理高复杂度体系.随着大数据时代的到来,数据驱动的人工智能研究已成为继实验、理论和模拟之后的第4种科学研究范式.数据驱动的机器学习凭借其快速高效的数据处理能力,在分子科学领域展现出巨大的发展潜力.尤其是在分子性质预测、分子设计、化学反应预测及逆合成、量子化学计算、自动化合成等领域获得了广泛应用.本文首先介绍面向分子科学数据智能研究过程中的3个关键部分,即分子科学开放数据集、分子描述符和机器学习算法;然后,列举机器学习在不同分子科学研究方向中的重要应用案例;最后,分析讨论该研究领域可能存在的挑战及潜在发展方向.     

大数据背景下的心理学:中国心理学的学科体系重构及特征

实验方法使得心理学思想成为了心理学学科,并以此建构起了西化的科学心理学体系.而大数据时代的来临极大地影响了心理学科的研究方式,使得心理学面临又一次的变革.大数据方法的特性与中国文化和中国人的认识论特征不谋而合,这给予了中国心理学摆脱西化影响,并重构中国化心理学学科体系以机遇.我们认为,中国心理学的学科体系可以遵循天、地、人相互关联的构建原则.从研究文化与精神的心理表征,到社会生活情境的制约影响,再到个体的知、行、情、理、德的身心体验.真正达到孔德所描述的人类最后科学的境界,即"具有社会特性的生物个体在文化情境中的行为",这就是我们提倡的中国的心理学.而在这种新的理论体系之下,以大数据为根本研究范式的中国心理学将会超越传统心理学中样本—总体、个体—规律、情境—实验、数据—行为的二维争辩特性,创建新的心理学研究范式.     

大数据时代的天文学研究

天文学已经进入数据密集型时代或者说大数据时代.面对海量天文数据在存储、计算、网络、软件、算法乃至工作模式等方面的需求和挑战,天文学家连同计算机和信息技术领域的专家正努力使基于科学数据的知识发现过程变得更加容易.虚拟天文台旨在实现科学数据的互操作,打造一个全球性的数据网格.天文信息学则从分支学科的高度来考虑天文学的长远发展.数据挖掘和知识发现在数据密集型时代大有可为,自身也必将获得长足发展.本文简要论述天文学研究在数据密集型时代所面临的挑战,介绍虚拟天文台理念和最新进展,探讨天文信息学发展的必要性和所包含的研究内容,阐明数据挖掘和知识发现的必要性和发展方向.     

大数据时代下金融业的发展方向、趋势及其应对策略

首先简要回顾了大数据的定义、内涵及其主要特征;其次,通过研究发现,金融业是信息密集型服务产业,在数据特征和数据处理方面基本符合"大数据"概念和特征,正步入大数据时代的初级阶段;接下来,论述了在大数据时代未来的金融体系尤其是银行业将具有"开放、数字化、高生产力、科学决策"的显著特征与发展趋势,并指出在通往大数据时代之路上金融业面临来自文化、管理与技术方面的挑战;最后,给出了在大数据时代金融业发展的应对策略.研究结果将不仅对金融业务未来发展规划具有非常现实的指导意义;同时,也将为大数据时代下新金融理论的拓展奠定基础.     

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.     

大数据哈希学习:现状与趋势

随着信息技术的迅速发展,各行各业积累的数据都呈现出爆炸式增长趋势,我们已经进入大数据时代.大数据在很多领域都具有广阔的应用前景,已经成为国家重要的战略资源,对大数据的存储、管理和分析也已经成为学术界和工业界高度关注的热点.收集、存储、传输、处理大数据的目的是为了利用大数据,而要有效地利用大数据,机器学习技术必不可少.因此,大数据机器学习(简称大数据学习)是大数据研究的关键内容之一.哈希学习通过将数据表示成二进制码的形式,不仅能显著减少数据的存储和通信开销,还能降低数据维度,从而显著提高大数据学习系统的效率.因此,哈希学习近年来成为大数据学习中的一个研究热点.本文对这方面的工作进行介绍.     

科学研究大数据挑战

现代科学研究的一个重要模式就是大科学项目,其特点是大科学装置和合作,并产生海量的科研数据.数据密集型的大科学项目对数据的采集、存储、分发和处理有着巨大的需求.本文以大科学项目为案例讨论了科研大数据在数据采集、处理、存储以及网络等方面的挑战,以及相应的应对方法.其中,国际上的高能物理实验每年产生数十拍字节(PB)的数据,这些数据需要妥善地记录和保存下来,并高效地分发到世界各地进行分析处理.高能物理学家基于网格技术合作建立了大数据处理的WLCG网格平台,该平台成功地支持了大型强子对撞机实验数据的处理和分析,同时也支持了其他大科学项目,取得很好的效果.另外,为了解决对数据的高效存储和访问,新的存储技术和网络技术,如软件定义网络和云存储等,被开发应用到科学大数据中.最后还介绍了云计算技术在科研大数据中的应用.     

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     

大数据时代的数据素养教育

正数据素养是大数据时代对科研人员所提出的要求。国外各大学已在广泛开展数据素养教育。在中国,如何提高下一代科学家的数据素养,使他们具备在大数据时代开展科学活动的能力,是一项紧迫的重要任务。随着信息技术和网络技术的迅速发展,科学研究数据呈现爆炸性增长的态势。利用各种各样的研究工具和实验设备,通过模拟、仿真、计算和观察,在科学研究过程中不断产生和创造出大量"原生态数字信息",形成特定科学领域的数据集和数据场。如美国大规模科学项目"泛星计划"(全景式巡天望远镜和快速反应系统),每年在运行中可捕获2.5PB(1PB=10~(15)字节)的数据;国际上高能物理学研究领域的LHC(大型强子对撞机)每年能产生50～100PB的数据;小规模研究     

MOOCs平台大数据的教育实证

随着大数据技术和大规模在线开放课程(MOOCs)的不断发展,基于MOOCs平台数据的教育研究也日益涌现.然而,相关研究在研究问题、理论基础和研究方法等方面还有待进一步探索.MOOCs平台大数据将为教育问题的研究提供不同类型的数据,有助于打破以往的一些限制.目前来看,基于MOOCs平台大数据的教育实证研究可能会出现聚焦MOOCs本身的研究、大规模在线开放式研究和应用于经典教育研究框架内的研究3种类型.     

论我国高速铁路技术创新发展的优势

论述我国2004~2010年高速列车技术快速发展的成就、科学基础和重大意义.着重讨论高速列车国家技术创新体系的形成和所发挥的作用.作为这一创新体系理论指导的是一门新学科:高速列车大系统动力学.对这一新学科近几年取得的突破性进展和在建立高速铁路技术标准体系方面所起的作用,做了简要的介绍.并在此基础上,从技术层面,论述了我国创新发展高速铁路技术的特有优势.     

近红外光谱分析方法研究:从传统数据到大数据

近红外光谱分析技术作为一种绿色分析技术,在许多领域中已得到广泛应用.随着应用的深入和拓展,近红外光谱的数据类型逐渐从传统数据变成近红外光谱大数据.本文总结了近红外光谱的预处理、奇异样本筛选、多元校正和模型转移等技术及其在相关领域的应用.对近红外光谱大数据分析技术的初步研究,包括近红外光谱在工业品在线检测、不同批次产品鉴别中的应用以及近红外光谱物联网系统等也进行了综述.此外,对于近红外光谱大数据未来的发展及近红外光谱大数据云平台的基本功能、软硬件的设计与开发、建设过程中需要解决的问题等进行了详细阐述.     

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.     

大数据时代:趋势和对策

正无论在科学研究和生产制造领域,还是在社会管理和国防安全领域,数据正在爆发增长,一个数据产生重大价值、数据驱动创新的时代已经来临。大数据将逐渐成为现代社会基础设施的一部分,许多领域都会因它而发生本质上的变化,政府、产业界和学术界必须做好迎接大数据趋势的准备。现代公民应具备数据意识,数据素养应成为每个公民的基本素养之一。当前,大数据的影响力正如日中天。有人认为,正在到来的大数据时代将会全方位地推动产业创新,改变社会管理的面貌,并且改善人民生活。值得注意的是,以往对一些所谓的大趋势,国际上经常是众说纷纭、意见不一,而最近几年,从各国政府、大型企业,到包括严谨的科学类杂志在内的各家媒体,对作为当今     

大数据时代的药物设计与药物信息

大数据时代,以数据驱动的药物研发(data-driven drug research and development)方式有望显著提高药物研发成功率、缩短药物研发周期以及降低药物研发成本.本文简短综述了近年来药物设计和药物信息相关数据整合和数据挖掘的最新研究概况,并对大数据时代的药物设计与药物信息研究提出了展望.     

大数据安全与自主可控

继互联网、物联网、云计算之后,大数据已成为当今信息技术领域的发展热点.大数据在带来"大"价值的同时,也存在"大"安全问题.大数据的基本特征对计算设施、存储、网络、信息资源等提出了更高的安全要求,传统的信息安全手段和管理机制已经跟不上大数据时代的信息安全形势发展.本文在研究大数据安全新特点的基础上,分析了我国大数据发展面临的信息基础设施自主可控程度低、安全防护技术和手段不足等问题;阐述了自主可控对大数据安全的重要性和意义,明确了解决大数据安全的根本之道在于实现我国主要信息产品、设备和技术的自主设计制造,并总结了我国在大数据安全领域自主可控产品的发展现状.大数据安全事关国家安全,本文最后从加强大数据战略规划和安全体系建设、构建中国特色自主可控的发展路线、强化大数据技术在信息安全领域的创新应用等3个方面,探讨提出了解决我国大数据安全的策略和办法,以确保我国大数据时代的信息安全逐步朝着体系化、规范化和技术自主可控的方向发展.     

大数据时代关于隐私的思考

针对中美两国在大数据时代对隐私保护的现状进行了对比,从法律保护和社会保护两个角度分别进行了分析,指出在美国大数据的发展与隐私保护的冲突已经呈现出较为激烈的态势.在我国大数据发展暂时还没有威胁到社会公众的隐私意识,但及早关注大数据发展,并科学合理地设计与制定隐私与大数据权衡的法律与政策已经迫在眉睫.     

大数据对肿瘤登记发展的影响

对肿瘤登记和大数据的发展、大数据对肿瘤登记的作用和影响进行了系统回顾,大数据和肿瘤登记近年发展快速,大数据的发展促进了肿瘤登记的发展,而肿瘤登记发展又推动了大数据的进步.在大数据的影响下,肿瘤登记将向以下几个方向发展:(ⅰ)肿瘤登记自动化;(ⅱ)及时收集、整合和更新不同来源的肿瘤数据,提高肿瘤资料的质量、可用性和易用性,推动肿瘤资料的开放和共享,扩展肿瘤资料的应用;(ⅲ)各级医疗卫生信息中心的出现将彻底改变肿瘤登记模式;(ⅳ)采用大数据的技术和方法建立各级肿瘤数据中心;(ⅴ)医院肿瘤登记逐步开展,人群肿瘤登记覆盖率大幅提高,部分省将全民开展肿瘤登记.肿瘤登记自动化的理念和技术,迎合了大数据和肿瘤登记发展的趋势,并可借鉴应用到其他疾病的监测和研究.     

生物大数据可视化的现状及挑战

在过去的10年中,以基因组学、医学遗传学和神经信息学等为代表的生命科学各研究领域,以前所未有的增长趋势,积累了海量的数据信息.这些数据类型复杂、数量庞大,其中蕴含的价值更是不可估量.通过传统的处理手段,难以理清海量原始数据中错综复杂的关联信息.而针对生物大数据的可视化研究,将有利于科研人员对复杂数据进行多角度观察并获取有效信息.生物数据量越大,复杂性越高,可视化在生物有效信息挖掘方面发挥的作用就越大.本文通过例举若干生物机构中心现存的数据规模和数据增长速率,说明生物研究领域已进入大数据时代,然后由生物数据的组成特征及可视化的特点引出生物大数据可视化的重要性和必要性.本文总结了生命科学研究领域中不同类型生物大数据的可视化研究进展,最后讨论了目前生物大数据可视化所面临的挑战,并提出可能的解决方案.