走向第四范式：數(shù)據(jù)密集型科學研究

目錄
第1章數(shù)據(jù)密集型科研范式概述
1.1 科研范式的演變過程 2
1.1.1 科學研究的概念 2
1.1.2 范式的內(nèi)涵與轉(zhuǎn)換 3
1.1.3 科研范式的演變 4
1.2 數(shù)據(jù)密集型科研范式的產(chǎn)生 8
1.2.1 數(shù)據(jù)密集型科研范式的產(chǎn)生背景 8
1.2.2 數(shù)據(jù)密集型科研范式的提出 28
1.3數(shù)據(jù)密集型科研范式的核心內(nèi)容 30
1.4 數(shù)據(jù)密集型科研范式的特征 33
1.4.1 研究客體的變化 34
1.4.2 科研驅(qū)動方式的變化 34
1.4.3 數(shù)據(jù)要求的變化 35
1.4.4 研究手段的變化 35
1.4.5科學發(fā)現(xiàn)模式的變化 35
1.4.6 科研組織模式的變化 36
1.5數(shù)據(jù)密集型科研范式對科學研究的影響 36
1.5.1 催生出科學研究新場景 37
1.5.2 數(shù)據(jù)被視為研究基礎(chǔ)設(shè)施 38
1.5.3 提高了科研相關(guān)方對數(shù)據(jù)重視的程度 38
1.5.4 給學術(shù)信息交流帶來的深刻變化 39
1.5.5 對支撐科學研究的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施提出更全面的需求 40
1.5.6 推動全球“開放科學”運動 40
第2章數(shù)據(jù)密集型科研環(huán)境發(fā)展態(tài)勢
2.1 積極制定大數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃 46
2.2 國內(nèi)外持續(xù)加強數(shù)字科研基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 48
2.3全球數(shù)據(jù)管理與開放共享運動快速發(fā)展 55
2.3.1 數(shù)據(jù)管理與開放共享政策的制定 55
2.3.2 數(shù)據(jù)管理機構(gòu)與數(shù)據(jù)中心的建設(shè) 58
2.4 數(shù)據(jù)密集型科研呈現(xiàn)開放與包容的發(fā)展態(tài)勢 62
2.5數(shù)據(jù)密集型科研面臨多方面挑戰(zhàn) 65
第3章支撐數(shù)據(jù)密集型科研的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施典型案例
3.1 通用數(shù)字科研基礎(chǔ)設(shè)施 70
3.1.1 歐洲開放科學云 70
3.1.2 歐盟第七框架項目 80
3.1.3 歐洲開放獲取基礎(chǔ)設(shè)施研究項目 84
3.1.4 美國俄亥俄超級計算機中心 86
3.2 專業(yè)領(lǐng)域數(shù)字科研基礎(chǔ)設(shè)施 89
3.2.1 歐洲生命科學大數(shù)據(jù)聯(lián)盟基礎(chǔ)設(shè)施 89
3.2.2 歐洲開放科學云-生命科學領(lǐng)域 91
3.2.3 環(huán)境研究基礎(chǔ)設(shè)施 93
3.2.4 綜合碳監(jiān)測系統(tǒng) 96
3.2.5 AGINFRA+ 98
3.2.6 邁向農(nóng)業(yè)開放科學的電子基礎(chǔ)設(shè)施路線圖 99
3.2.7 AgGateway 102
3.2.8 歐洲植物表型組學會 103
3.2.9 LifeWatch 105
3.3數(shù)字科研基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)啟示 106
3.3.1 強化云計算關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用 107
3.3.2 強調(diào)遵循數(shù)據(jù)的開放獲取和FAIR原則 108
3.3.3 注重數(shù)據(jù)和服務(wù)間的互操作性和標準化 109
3.3.4 重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的整體統(tǒng)籌和長期可持續(xù)性 109
第4章數(shù)據(jù)密集型科研典型應(yīng)用案例及啟示
4.1 數(shù)據(jù)密集型科研典型應(yīng)用案例 114
4.1.1 地球大數(shù)據(jù)科學工程 114
4.1.2 **張黑洞真實照片 116
4.1.3 歐盟“人腦計劃”項目 118
4.1.4 醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國家工程 123
4.1.5農(nóng)業(yè)氣候和經(jīng)濟建模 124
4.1.6 食品安全風險評估 125
4.1.7 水稻計算育種 126
4.1.8 華大基因工程 127
4.1.9 大科學項目斯隆數(shù)字巡天 128
4.1.10 數(shù)據(jù)驅(qū)動型農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 129
4.2 數(shù)據(jù)密集型科研典型應(yīng)用案例啟示 130
4.2.1 重視虛擬科研環(huán)境搭建 131
4.2.2 加強科研數(shù)據(jù)體系建設(shè) 131
4.2.3 著重提升數(shù)據(jù)計算分析能力 132
4.2.4 強化大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用 133
第5章數(shù)據(jù)密集型農(nóng)業(yè)科研應(yīng)用
5.1 數(shù)據(jù)密集型農(nóng)業(yè)科研的新需求 136
5.1.1 注重多學科領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新 136
5.1.2 加強數(shù)字科研共享基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè) 137
5.1.3 強化信息技術(shù)與領(lǐng)域技術(shù)的深度融合 138
5.1.4 重視數(shù)據(jù)和智能雙向驅(qū)動的科研體系建設(shè) 139
5.1.5 重視數(shù)據(jù)密集型計算模型的構(gòu)建 140
5.2 數(shù)據(jù)密集型農(nóng)業(yè)科研平臺典型架構(gòu) 140
5.3數(shù)據(jù)密集型農(nóng)業(yè)科研應(yīng)用場景 144
5.3.1 作物計算育種 144
5.3.2 多組學大數(shù)據(jù)與表型性狀關(guān)聯(lián)分析 145
5.3.3 植物病蟲害監(jiān)測預警 146
5.3.4 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展智能預測 147
5.3.5 基因工程疫苗協(xié)同研發(fā) 148
第6章結(jié)語與展望
6.1發(fā)達國家高度重視和關(guān)注數(shù)據(jù)密集型研究 152
6.1.1 美國國家科學基金會對數(shù)據(jù)密集型科學計算的持續(xù)支持 152
6.1.2 歐洲網(wǎng)格基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)布促進數(shù)據(jù)及計算密集型科學發(fā)展的策略 153
6.1.3 英國科學和技術(shù)設(shè)施理事會提出數(shù)據(jù)密集型科學的發(fā)展方向 154
6.1.4 美國國家醫(yī)學圖書館致力于數(shù)據(jù)驅(qū)動科研平臺的規(guī)劃與實現(xiàn) 155
6.2 加快推進數(shù)據(jù)密集型科研發(fā)展的建議 158
6.2.1 加強政策創(chuàng)設(shè)，強化體制機制創(chuàng)新 158
6.2.2 加強科研基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及開放共享 160
6.2.3 加強標準規(guī)范的制定與數(shù)字服務(wù)體系建設(shè) 162
6.2.4 積極推進科研組織模式轉(zhuǎn)型與人才隊伍建設(shè) 163
參考文獻 167