科学大数据与数字地球

郭东华等

①19世纪70年代以来，随着第二次工业革命的爆发，新技术、新发明层出不穷，以文字为载体的数据量大约每10年翻一番；从工业化时代进入到信息化时代后，信息技术革命以前所未有的方式对社会、科技、经济变革的发展起着决定作用，数据量以每3年翻一番的速度持续增长；近10年来，随着计算机技术和互联网的快速发展，音频、视频、文字、图片等半结构化、非结构化的数据大量涌现，社交网络、物联网、云计算被广泛应用，使得数据存储量、规模、种类飞速增长，大数据时代已悄然来临。2012年12月，IDC发布的“2020 年的数字宇宙”报告中指出（图1），数据量将 ，预计 全球数据总量达40ZB。

②随着大数据时代的到来，国内外学术界正在从各种角度来分析和理解大数据的概念与内涵。当前的大数据定义主要通过两种不同的视角试图刻画大数据的外部特征：一种是相对特征，即在用户可接受的时间范围内，使用普通设备不能获取、管理和处理的数据集；另一种是绝对特征，即体量大、类型多、真实性、变化速度快。

③因此，与传统的逻辑推理研究不同，大数据研究是对数量巨大的数据做统计性的搜索、比较、聚类和分类等分析归纳，进行“相关分析”，重点关注所谓“相关性”，即2个或2个以上变量的取值之间存在某种规律性，目的在于找出数据集里隐藏的相互关系网。

④在科学研究数据与日俱增的今天，我们把与科学相关的大数据称之为科学大数据。科学大数据将复杂性、综合性、全球性和信息与通信技术高度集成性等诸多特点融于一身，其研究方法也正在从单一学科向多学科、跨学科方向转变，从自然科学向自然科学与社会科学的充分融合方向过渡，从个人或者小型科研团体向国际科学组织方向发展。

⑤科学家不仅通过对广泛的数据实时、动态地监测与分析来解决难以解决或不可触及的科学问题，更是把数据作为科学研究的对象和工具，基于数据来思考、设计和实施科学研究。科学大数据正在使科学世界发生变化，科学研究已进入了一个全新的范式——数据密集型科学范式。近年来，美国国家科学基金会投入了大量资金支持数据密集型科学计算。其中， 由戴尔公司研发的超级计算机“Stampede”已正式服役，其综合处理能力、高可用性和高性能能力超群。美国南加州地震中心利用Stampede 预测了加州破坏性地震的频率。德州大学奥斯汀分校利用StampedE．通过详细的数据建模更好地描述了从南极洲到海洋的冰川流动。

⑥人类已进入“大数据时代”。作为一种技术创新，大数据计算符合一般的技术创新、发展、成熟规律。按照技术成熟度曲线（见图2），近20 年来新科技的成熟演变速度及要达到成熟所需的时间一般分成5 个阶段。

⑦大数据研究面临着学科间的不平衡，当前大数据的技术与方法研究主要集中在互联网大数据和商业大数据的相关应用，而在产生科学大数据的典型学科中较少受到关注。事实上，以这些学科为代表的科学大数据具有异于互联网大数据的特征以及丰富内涵，对于科学大数据的深入研究将有助于建立大数据学科的理论体系和技术框架。 

⑧科学大数据是地球科学发现与知识创新的引擎，是人类认识行星地球的钥匙。科学大数据的发展应从顶层设计制定国家层面大数据战略，配置大数据研究资源，开展大数据基础理论研究，推动大数据在各领域的应用。科学大数据几乎涵盖了科学界的各领域，可运用到各行各业，它对科技、经济和社会的推动有着光明的前景。我国应加速发展大数据科学，有序组织科学大数据研究，以推动地球科学和相关科学技术的跨越性发展。数字地球是科学大数据的典型学科，数字地球学科中的数据获取与组织、分析、应用体现着科学大数据几乎全部特征。从科学大数据的角度分析，可以认为数字地球就是地球大数据，或者说数字地球就是基于地球大数据发展的学科方向。

（选自2014年《中国科学》，有删改）

梁启超面面观

①梁启超很欣赏孔子所说的“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧”，并以此自励。大智、大仁、大勇的梁启超为后人所铭记。

②在近现代学术史上，梁启超的成就和影响都非常大。他留下了1400多万字的著述，在33年的著述生涯中平均每年要写40多万字，他撰写《陶渊明年谱》，"三日而成”，他用一昼夜完成《戴东原先生传》，他最有名的著作《清代学术概论》，本是为别人作序，结果一发而不可收，用15天写成一本6万字的著作厖而这一切都是他在自戊成变法以后的政治运动无不参与的情况下完成的！梁启超的治学领域极其广泛，他的著作涉及哲学、史学、文学、图书馆学、社会学等多个学科。在学术研究上，他不动手则已，一动手便有极大的格局放在那里，不管能否成功。他喜于将某一件事物、某一国学术做一个通盘的打算，进行大规模的研究，永不肯安于小窄专门的精密工作。

③梁启超在《新民说》中把敢于进取冒险作为新国民应具备的品德之一，他一生至少有三次冒险，尤以1916年只身劝广东都督龙济光反袁护国最为惊险-此前梁启超好友汤觉顿前往劝说摇摆不定的龙济光时，竟被龙济光的部下开枪打死。梁启超强压悲愤，冒死犯险，与龙济光苦口婆心地谈了十几个钟头，龙济光当时表示心悦诚服，随后龙济光把他手下的军官聚集起來给梁启超开欢迎会，这帮军官个个挎枪带刀，一开始还客客气气，酒过三巡，凶相毕露。梁启超一看势头不妙，只得豁出去，他对龙济光吼道：“我单人独马，手无寸铁，跑到你千军万马里头，我本来不打算带命回去。我一来为中华民国前途求你们帮忙，二来也因为我是广东人，不愿意广东糜烂，所以我拼着一条命来换广州城里几十万人的安宁，来争全国四万万人的人格。既已到这里，自然是随你们的便，要怎样就怎样！"梁启超滔滔不绝地演说一个多钟头，声音之大就像打雷，一面说一面不停地拍桌子，把桌子上的玻璃杯震得叮当作响，一时举座皆惊，左右皆靡。梁启超这一吼，不仅救了自己一命，也逼着龙济光宣布了独立。

④梁启超一生经历过多次大风大浪，但他成不了一个老练的政治家，这与当时的政局有关，也是他的性格使然。梁启超特别看重趣味，他曾说：“凡人必常常生活于趣味之中，生活才有价值。”他在《趣味教育与教育趣味》中也说：“有人问我，你的人生观拿什么做根祗？我便答道，拿趣味做根柢，我所做的事，常常失敗——严格的可以说没有一件不失败——然而我总是一面失败一面做，因为我不但在成功里头感觉趣味，就在失败里头也感觉趣味。”梁启超的学问涉及面广，就是因为他兴趣特别广泛。他曾对子女说：“我是学问趣味方面极广的人，我之所以不能专积有成者在此，然而我的生活内容异常丰富，能够永久保持不厌不倦的精神，亦未始不在此。我每历若干时候，趣味转过新方面，便觉得像换个新生命，如朝旭升天，如新荷出水，我自觉这种生活是极可爱的，极有价值的.....”

⑤梁启超一生多变，世人皆知。他的多变颇遭时人及后人的诟病。有人认为他一生所为学问除文学外都无大的价值，不过于初学者有启迪之用，对他做学问不能精深而感到惋惜；有人说他政治上"反复无常”-与康有为始合终分，与孙中山合作又对抗，对袁世凯先拥后反。梁启超晚年对自己的学生说，他是有中心思想和一贯主张的，绝不是望风转舵、随风而叙的投机者。郑振绎认为，梁启超最伟大之处，最足以表示他的光明磊落的人格处便是他的“善变"，他的“屡变”。他的“变”不过是变化方法而已，他的宗旨、他的目的并未变，那就是爱国。

（有删改）