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科研信息化導(dǎo)論 版權(quán)信息
- ISBN：9787030703514
- 條形碼：9787030703514 ; 978-7-03-070351-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
科研信息化導(dǎo)論 內(nèi)容簡(jiǎn)介
科研信息化是信息化、智能化時(shí)代的科研模式，是國(guó)家信息化的先導(dǎo)，是我國(guó)科技現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。世界主要國(guó)家和地區(qū)都高度重視科研信息化建設(shè)，將其作為提升創(chuàng)新能力和靠前競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵舉措。我國(guó)也在2016年正式將科研信息化納入國(guó)家信息化總體發(fā)展戰(zhàn)略。本書對(duì)科研信息化概念及其形式的演進(jìn)變遷進(jìn)行了概覽，并通過梳理國(guó)內(nèi)外十年來科研信息化發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃、項(xiàng)目部署和在學(xué)科領(lǐng)域的具體應(yīng)用，分析了科研信息化發(fā)展的主要方向，很后對(duì)中國(guó)的科研信息化進(jìn)行展望。
科研信息化導(dǎo)論 目錄
目錄
序一
序二
前言
第1章 科研信息化的發(fā)展與演進(jìn) 1
1.1 科研信息化的概念與內(nèi)涵 1
1.1.1 e-Science：科研信息化的興起 1
1.1.2 我國(guó)對(duì)科研信息化的認(rèn)識(shí) 2
1.1.3 新時(shí)代科研信息化的內(nèi)涵與外延 3
1.1.4 科研信息化理論與實(shí)踐模型 4
1.2 科研信息化發(fā)展與科研范式變遷 7
1.2.1 科研信息化的“代際變遷” 7
1.2.2 科學(xué)研究進(jìn)入第四范式 8
1.2.3 學(xué)科領(lǐng)域的信息化發(fā)展 10
1.3 新型科研創(chuàng)新單元的興起與發(fā)展 13
1.3.1 虛擬科研組織 13
1.3.2 開放科學(xué) 15
1.3.3 公民科學(xué) 16
第2章 國(guó)內(nèi)外科研信息化規(guī)劃與發(fā)展 18
2.1 美國(guó)科研信息化戰(zhàn)略規(guī)劃與發(fā)展歷程 18
2.1.1 1990～1999年：美國(guó)科研網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施鋪墊階段 18
2.1.2 2000～2009年：美國(guó)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算并進(jìn)發(fā)展階段 20
2.1.3 2010～2019年：美國(guó)新興技術(shù)促科研信息化蓬勃發(fā)展 22
2.2 歐盟科研信息化戰(zhàn)略規(guī)劃與發(fā)展歷程 42
2.2.1 1990～1999年：歐盟科研網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施鋪墊階段 42
2.2.2 2000～2009年：歐盟網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算并進(jìn)發(fā)展階段 43
2.2.3 2010～2019年：歐盟新興技術(shù)促科研信息化蓬勃發(fā)展 47
2.3 中國(guó)科研信息化規(guī)劃與發(fā)展 64
2.3.1 中國(guó)科研信息化的發(fā)展歷程 64
2.3.2 中科院科研信息化發(fā)展 71
2.3.3 中國(guó)高？蒲行畔⒒l(fā)展 78
第3章 科研信息化發(fā)展主要方向 82
3.1 數(shù)據(jù) 82
3.1.1 科學(xué)數(shù)據(jù)中心和平臺(tái)建設(shè) 82
3.1.2 科研大數(shù)據(jù)應(yīng)用 87
3.1.3 科學(xué)數(shù)據(jù)的管理與共享 92
3.2 計(jì)算 98
3.2.1 基于高性能計(jì)算的科研信息化 98
3.2.2 基于云計(jì)算的科研信息化 106
3.2.3 基于新興計(jì)算的科研信息化 108
3.3 網(wǎng)絡(luò) 114
3.3.1 全球網(wǎng)絡(luò)發(fā)展 114
3.3.2 科研教育網(wǎng)的發(fā)展 116
3.4 人工智能 120
3.4.1 人工智能發(fā)展進(jìn)展與趨勢(shì) 120
3.4.2 人工智能助力科學(xué)發(fā)現(xiàn) 126
第4章 科研信息化應(yīng)用 138
4.1 學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)用 138
4.1.1 物理學(xué) 138
4.1.2 天文學(xué) 141
4.1.3 生物學(xué) 147
4.1.4 地球科學(xué) 154
4.1.5 化學(xué) 162
4.1.6 行業(yè)科研信息化發(fā)展和應(yīng)用 165
4.2 *尖科研機(jī)構(gòu)應(yīng)用 169
4.2.1 美國(guó)能源部聯(lián)合基因研究所 169
4.2.2 美國(guó)霍華德 休斯醫(yī)學(xué)研究所及其珍妮亞研究中心 170
4.2.3 美國(guó)斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院 174
4.2.4 德國(guó)馬普人類認(rèn)知與腦科學(xué)研究所 176
4.2.5 歐洲核子研究中心 177
第5章 中國(guó)科研信息化的創(chuàng)新與展望 179
5.1 中國(guó)科研信息化的新范式 179
5.1.1 信息化成為現(xiàn)代科學(xué)研究不可或缺的手段 179
5.1.2 科研信息化基礎(chǔ)設(shè)施向集成化、一體化邁進(jìn) 179
5.1.3 異構(gòu)E級(jí)機(jī)將成為超級(jí)計(jì)算新標(biāo)桿 180
5.1.4 科學(xué)數(shù)據(jù)資源已成為國(guó)家戰(zhàn)略資源 180
5.1.5 科研管理信息化走向智能化 181
5.1.6 現(xiàn)代IT治理體系將有效提升科研機(jī)構(gòu)應(yīng)變能力與管理效率 181
5.2 中國(guó)科研信息化的新發(fā)展 182
5.2.1 新一代信息技術(shù)在深度和廣度并行發(fā)展 182
5.2.2 云計(jì)算進(jìn)入ABC融合新時(shí)代 184
5.2.3 全球開放科學(xué)合作促進(jìn)高速網(wǎng)絡(luò)與資源共享 185
5.2.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)入海量、異構(gòu)多質(zhì)、綠色和智能的時(shí)代 186
5.2.5 國(guó)產(chǎn)芯片成為國(guó)產(chǎn)超級(jí)計(jì)算新主流 186
5.2.6 人工智能被視為科技與產(chǎn)業(yè)突破的關(guān)鍵技術(shù) 187
5.2.7 新興技術(shù)將引發(fā)科技創(chuàng)新模式新變革 188
5.3 中國(guó)科研信息化的新挑戰(zhàn) 189
5.3.1 信息化基礎(chǔ)設(shè)施與國(guó)際一流仍存在差距 189
5.3.2 科學(xué)數(shù)據(jù)中心體系，從政策到落地，需逐步完善 189
5.3.3 缺乏權(quán)威和有影響力的科學(xué)數(shù)據(jù)品牌 189
5.3.4 缺少自主可控的科學(xué)數(shù)據(jù)與高性能計(jì)算軟件 190
5.3.5 大數(shù)據(jù)與大計(jì)算融合的大科學(xué)研究模式需創(chuàng)新 190
5.4 中國(guó)科研信息化未來展望 190
5.4.1 科研信息化將為各行業(yè)帶來新的驅(qū)動(dòng)力 190
5.4.2 科研信息化將服務(wù)國(guó)家科技布局 191
5.4.3 科學(xué)數(shù)據(jù)中心成為我國(guó)創(chuàng)新體系的重要組成 191
5.4.4 科研信息化必須高度重視網(wǎng)絡(luò)安全，逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)自主與安全可控 192
參考文獻(xiàn) 193
序一
序二
前言
第1章 科研信息化的發(fā)展與演進(jìn) 1
1.1 科研信息化的概念與內(nèi)涵 1
1.1.1 e-Science：科研信息化的興起 1
1.1.2 我國(guó)對(duì)科研信息化的認(rèn)識(shí) 2
1.1.3 新時(shí)代科研信息化的內(nèi)涵與外延 3
1.1.4 科研信息化理論與實(shí)踐模型 4
1.2 科研信息化發(fā)展與科研范式變遷 7
1.2.1 科研信息化的“代際變遷” 7
1.2.2 科學(xué)研究進(jìn)入第四范式 8
1.2.3 學(xué)科領(lǐng)域的信息化發(fā)展 10
1.3 新型科研創(chuàng)新單元的興起與發(fā)展 13
1.3.1 虛擬科研組織 13
1.3.2 開放科學(xué) 15
1.3.3 公民科學(xué) 16
第2章 國(guó)內(nèi)外科研信息化規(guī)劃與發(fā)展 18
2.1 美國(guó)科研信息化戰(zhàn)略規(guī)劃與發(fā)展歷程 18
2.1.1 1990～1999年：美國(guó)科研網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施鋪墊階段 18
2.1.2 2000～2009年：美國(guó)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算并進(jìn)發(fā)展階段 20
2.1.3 2010～2019年：美國(guó)新興技術(shù)促科研信息化蓬勃發(fā)展 22
2.2 歐盟科研信息化戰(zhàn)略規(guī)劃與發(fā)展歷程 42
2.2.1 1990～1999年：歐盟科研網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施鋪墊階段 42
2.2.2 2000～2009年：歐盟網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算并進(jìn)發(fā)展階段 43
2.2.3 2010～2019年：歐盟新興技術(shù)促科研信息化蓬勃發(fā)展 47
2.3 中國(guó)科研信息化規(guī)劃與發(fā)展 64
2.3.1 中國(guó)科研信息化的發(fā)展歷程 64
2.3.2 中科院科研信息化發(fā)展 71
2.3.3 中國(guó)高？蒲行畔⒒l(fā)展 78
第3章 科研信息化發(fā)展主要方向 82
3.1 數(shù)據(jù) 82
3.1.1 科學(xué)數(shù)據(jù)中心和平臺(tái)建設(shè) 82
3.1.2 科研大數(shù)據(jù)應(yīng)用 87
3.1.3 科學(xué)數(shù)據(jù)的管理與共享 92
3.2 計(jì)算 98
3.2.1 基于高性能計(jì)算的科研信息化 98
3.2.2 基于云計(jì)算的科研信息化 106
3.2.3 基于新興計(jì)算的科研信息化 108
3.3 網(wǎng)絡(luò) 114
3.3.1 全球網(wǎng)絡(luò)發(fā)展 114
3.3.2 科研教育網(wǎng)的發(fā)展 116
3.4 人工智能 120
3.4.1 人工智能發(fā)展進(jìn)展與趨勢(shì) 120
3.4.2 人工智能助力科學(xué)發(fā)現(xiàn) 126
第4章 科研信息化應(yīng)用 138
4.1 學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)用 138
4.1.1 物理學(xué) 138
4.1.2 天文學(xué) 141
4.1.3 生物學(xué) 147
4.1.4 地球科學(xué) 154
4.1.5 化學(xué) 162
4.1.6 行業(yè)科研信息化發(fā)展和應(yīng)用 165
4.2 *尖科研機(jī)構(gòu)應(yīng)用 169
4.2.1 美國(guó)能源部聯(lián)合基因研究所 169
4.2.2 美國(guó)霍華德 休斯醫(yī)學(xué)研究所及其珍妮亞研究中心 170
4.2.3 美國(guó)斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院 174
4.2.4 德國(guó)馬普人類認(rèn)知與腦科學(xué)研究所 176
4.2.5 歐洲核子研究中心 177
第5章 中國(guó)科研信息化的創(chuàng)新與展望 179
5.1 中國(guó)科研信息化的新范式 179
5.1.1 信息化成為現(xiàn)代科學(xué)研究不可或缺的手段 179
5.1.2 科研信息化基礎(chǔ)設(shè)施向集成化、一體化邁進(jìn) 179
5.1.3 異構(gòu)E級(jí)機(jī)將成為超級(jí)計(jì)算新標(biāo)桿 180
5.1.4 科學(xué)數(shù)據(jù)資源已成為國(guó)家戰(zhàn)略資源 180
5.1.5 科研管理信息化走向智能化 181
5.1.6 現(xiàn)代IT治理體系將有效提升科研機(jī)構(gòu)應(yīng)變能力與管理效率 181
5.2 中國(guó)科研信息化的新發(fā)展 182
5.2.1 新一代信息技術(shù)在深度和廣度并行發(fā)展 182
5.2.2 云計(jì)算進(jìn)入ABC融合新時(shí)代 184
5.2.3 全球開放科學(xué)合作促進(jìn)高速網(wǎng)絡(luò)與資源共享 185
5.2.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)入海量、異構(gòu)多質(zhì)、綠色和智能的時(shí)代 186
5.2.5 國(guó)產(chǎn)芯片成為國(guó)產(chǎn)超級(jí)計(jì)算新主流 186
5.2.6 人工智能被視為科技與產(chǎn)業(yè)突破的關(guān)鍵技術(shù) 187
5.2.7 新興技術(shù)將引發(fā)科技創(chuàng)新模式新變革 188
5.3 中國(guó)科研信息化的新挑戰(zhàn) 189
5.3.1 信息化基礎(chǔ)設(shè)施與國(guó)際一流仍存在差距 189
5.3.2 科學(xué)數(shù)據(jù)中心體系，從政策到落地，需逐步完善 189
5.3.3 缺乏權(quán)威和有影響力的科學(xué)數(shù)據(jù)品牌 189
5.3.4 缺少自主可控的科學(xué)數(shù)據(jù)與高性能計(jì)算軟件 190
5.3.5 大數(shù)據(jù)與大計(jì)算融合的大科學(xué)研究模式需創(chuàng)新 190
5.4 中國(guó)科研信息化未來展望 190
5.4.1 科研信息化將為各行業(yè)帶來新的驅(qū)動(dòng)力 190
5.4.2 科研信息化將服務(wù)國(guó)家科技布局 191
5.4.3 科學(xué)數(shù)據(jù)中心成為我國(guó)創(chuàng)新體系的重要組成 191
5.4.4 科研信息化必須高度重視網(wǎng)絡(luò)安全，逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)自主與安全可控 192
參考文獻(xiàn) 193
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科研信息化導(dǎo)論 節(jié)選
第1章 科研信息化的發(fā)展與演進(jìn) 1.1 科研信息化的概念與內(nèi)涵 隨著人類對(duì)客觀世界的探索與認(rèn)識(shí)不斷向新的深度和廣度拓展，現(xiàn)代科學(xué)研究無論從微觀還是從宏觀上都向著更深更廣的范圍發(fā)展。傳統(tǒng)的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)、理論分析的科研手段在面對(duì)很多復(fù)雜問題時(shí)已經(jīng)顯得無能為力，研究人員迫切需要能對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析、計(jì)算模擬和仿真的新的科研方法。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)格技術(shù)的迅猛發(fā)展，通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)已成為目前科學(xué)研究活動(dòng)的**手段，對(duì)科研信息和科研設(shè)備的共享與交流也變得前所未有的重要。分布于世界各地的大型研究團(tuán)隊(duì)利用先進(jìn)的信息技術(shù)進(jìn)行資源共享和協(xié)作研究，也更為強(qiáng)調(diào)研究人員之間跨單位、跨地域、跨國(guó)家、跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的合作與交流？蒲行畔⒒诖诵蝿(shì)下應(yīng)運(yùn)而生(孫坦，2009)。 1.1.1 e-Science：科研信息化的興起 1. 英國(guó)率先提出e-Science的概念 科研信息化*早得名于e-Science。而e-Science的概念*早是在1999年由當(dāng)時(shí)英國(guó)科技辦公室(Office of Science and Technology，OST)主任約翰 泰勒(John Talyor)提出的。他認(rèn)為，e-Science就是在重要科學(xué)領(lǐng)域的全球化合作，以及為此提供支撐的下一代基礎(chǔ)設(shè)施。隨后，英國(guó)e-Science特使馬爾科姆 艾特金森(Malcolm Atkinson)提出，e-Science是指利用先進(jìn)計(jì)算思維研究方法的系統(tǒng)性發(fā)展。這些研究方法可使研究人員通過自己的桌面計(jì)算機(jī)訪問廣泛分布在各處計(jì)算機(jī)上的資源，以進(jìn)行新的研究。這里提到的資源和泰勒所說的基礎(chǔ)設(shè)施是一個(gè)范疇，包括大規(guī)模數(shù)據(jù)集、超級(jí)計(jì)算或高性能計(jì)算資源、高速網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)格(grid)、共享實(shí)驗(yàn)設(shè)備等。 2. 從e-Science到e-Research 隨著科研信息化的發(fā)展與演進(jìn)，其概念也逐步擴(kuò)展。例如，澳大利亞就將科研信息化稱為e-Research。e-Research一詞進(jìn)一步擴(kuò)展了e-Science的概念，將后者的范圍擴(kuò)展至包括人類學(xué)和社會(huì)科學(xué)在內(nèi)的所有研究領(lǐng)域。e-Research旨在開發(fā)并使用信息技術(shù)支持現(xiàn)有和新興的研究，其主要特點(diǎn)是協(xié)作、數(shù)據(jù)密集、使用網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)。e-Research包括使用先進(jìn)信息通信技術(shù)的所有研究活動(dòng)，也包括從網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)和工具中發(fā)展起來的新興研究方法論。隨著信息技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò)和在線設(shè)備的發(fā)展，e-Research的概念和e-Science的概念逐步融合。 3. 對(duì)e-Science的一些片面理解 在e-Science的發(fā)展過程中，對(duì)于如何推進(jìn)e-Science，也曾存在一些片面的理解。一種認(rèn)識(shí)是將e-Science等同于企業(yè)資源規(guī)劃(enterprise resource planning，ERP)，可建立一個(gè)能把各種科研活動(dòng)納入其中的信息系統(tǒng)。事實(shí)上，e-Science包括支持科研活動(dòng)的各種信息化手段，而科研活動(dòng)具有多樣性和過程復(fù)雜性，不是一個(gè)類似的系統(tǒng)可以進(jìn)行規(guī)范和支持的。但是，科研活動(dòng)的管理是可以建立類似系統(tǒng)的。 另一種認(rèn)識(shí)是把e-Science簡(jiǎn)單地當(dāng)成“網(wǎng)絡(luò)化的科學(xué)研究”。網(wǎng)絡(luò)化固然是e-Science的重要特征，但e-Science涵蓋的內(nèi)容卻要多出很多。一方面，e-Science要求支持科研的基本手段的信息化，另一方面，e-Science應(yīng)能為當(dāng)時(shí)正在興起的虛擬科研組織提供支持與各種信息服務(wù)。還有一種片面認(rèn)知，認(rèn)為e-Science就是以超級(jí)計(jì)算中心為節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)格環(huán)境。超級(jí)計(jì)算中心是科研信息化*重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，能夠支持大量科研工作者的高端計(jì)算需求，但是e-Science還包括其他各種支持科研活動(dòng)的信息化手段，有著更為廣泛的內(nèi)涵(桂文莊，2009b)。 1.1.2 我國(guó)對(duì)科研信息化的認(rèn)識(shí) e-Science的實(shí)質(zhì)是“科學(xué)研究的信息化”，是信息時(shí)代中科研環(huán)境和科研活動(dòng)的典型體現(xiàn)？蒲谢顒(dòng)的信息化是中國(guó)科學(xué)院(簡(jiǎn)稱“中科院”)信息化的核心。它包括兩個(gè)基本方面：信息化基礎(chǔ)設(shè)施和信息化的科研活動(dòng)。信息化基礎(chǔ)設(shè)施包括網(wǎng)絡(luò)、高性能計(jì)算(high performance computing， HPC)、科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理設(shè)施等服務(wù)于科研的基礎(chǔ)信息化設(shè)施；也包括數(shù)字化科研裝置、儀器等科研工作者獲取數(shù)據(jù)的基本工具；還包括基于這些設(shè)施的應(yīng)用軟件、中間件、工具和服務(wù)；此外包括標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、制度、政策、法規(guī)以及人才培養(yǎng)等軟環(huán)境？蒲谢顒(dòng)信息化針對(duì)各領(lǐng)域科研活動(dòng)的具體需求，在基礎(chǔ)資源共享和協(xié)同工作的前提下，建立起與之相適應(yīng)的信息化設(shè)施、裝備、工具、系統(tǒng)和工作環(huán)境(桂文莊，2009a)。 中科院在“十一五”信息化規(guī)劃研究時(shí)提出了e-Science模型。其*底層是寬帶網(wǎng)絡(luò)，它支撐一切基于網(wǎng)絡(luò)的科研信息流動(dòng)。其上是主要的科研信息化基礎(chǔ)設(shè)施，包括數(shù)字圖書館、科學(xué)數(shù)據(jù)中心和超級(jí)計(jì)算中心，它們是支持各類科研活動(dòng)的共用技術(shù)設(shè)施，并向用戶提供應(yīng)用公共資源的接口。在其上是各類信息化的科研活動(dòng)設(shè)施和工具、方法，包括大型科學(xué)裝置、實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備、野外觀測(cè)臺(tái)站、數(shù)字標(biāo)本館、移動(dòng)數(shù)字終端等，它們直接服務(wù)于各自領(lǐng)域的科研活動(dòng)。虛擬實(shí)驗(yàn)室提供基于網(wǎng)絡(luò)和所有這些資源的應(yīng)用環(huán)境，為虛擬科研組織或團(tuán)隊(duì)的科研活動(dòng)提供支持與服務(wù)，是科研工作者與科研設(shè)施間的信息化界面。 1.1.3 新時(shí)代科研信息化的內(nèi)涵與外延 如果拋開信息技術(shù)工具論的觀點(diǎn)，從信息生產(chǎn)力改造世界的生產(chǎn)關(guān)系的角度來分析，科研信息化的本質(zhì)內(nèi)涵就是科研生產(chǎn)關(guān)系的信息化，是信息生產(chǎn)力在科學(xué)生產(chǎn)活動(dòng)中的實(shí)踐和應(yīng)用。新時(shí)代的科研信息化是科學(xué)研究的對(duì)象、工具、環(huán)境與活動(dòng)過程及科研人的信息化？蒲行畔⒒瘜(duì)加速原始科技創(chuàng)新，擴(kuò)大企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，培育萬眾群智創(chuàng)新至關(guān)重要，其外延即是上述三類創(chuàng)新的主體、對(duì)象、工具、環(huán)境與活動(dòng)過程的信息化。 從生產(chǎn)要素來看，科研信息化包括三要素，即勞動(dòng)者，掌握信息技術(shù)和信息化方法的新一代創(chuàng)新者；勞動(dòng)對(duì)象，泛化的物質(zhì)世界和抽象的虛擬空間及數(shù)理空間；勞動(dòng)工具，實(shí)現(xiàn)科研數(shù)據(jù)從獲取、傳輸、存儲(chǔ)、處理到應(yīng)用的信息工具，包括各類自動(dòng)化、智能化的軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)及其構(gòu)成的平臺(tái)環(huán)境。 從創(chuàng)新主體來看，科研信息化推動(dòng)了以傳統(tǒng)科研院所為主體的學(xué)術(shù)活動(dòng)和科研范式的變革。各學(xué)科領(lǐng)域不同程度與信息化再融合，出現(xiàn)了新的科研模式？蒲行畔⒒箍珙I(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新成為可能，使企業(yè)創(chuàng)新主體不斷釋放科技創(chuàng)新力，成為產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新的重要載體和國(guó)家創(chuàng)新體系的關(guān)鍵要素？蒲行畔⒒瘜(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)組織方式的去中心化和網(wǎng)絡(luò)化，將創(chuàng)新主體從研究型大學(xué)、科研院所、大型企業(yè)延伸至個(gè)人，開啟大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新時(shí)代。 從發(fā)展歷程來看，科研信息化的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段。**階段是“工具階段”，提供純粹信息技術(shù)工具。其主要特征是，科研工作者個(gè)體將*新的電子、信息技術(shù)等工具應(yīng)用到自己的研究對(duì)象、研究工具和方法中。第二階段是“環(huán)境階段”，提供更好的信息服務(wù)環(huán)境。其主要特征是，出現(xiàn)全球性的科研創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，引發(fā)更加激烈的全球科技競(jìng)爭(zhēng)。第三階段是“一體化階段”，科研對(duì)象、過程融為一體。其主要特征是，所有創(chuàng)新主體，必須參與全球科研競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作的大環(huán)境，同時(shí)創(chuàng)新方法、創(chuàng)新對(duì)象、創(chuàng)新模式等方面也將高度依賴物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大容量寬帶通信、大數(shù)據(jù)、智能計(jì)算等技術(shù)工具和協(xié)同環(huán)境。 從生產(chǎn)活動(dòng)規(guī)律來看，經(jīng)濟(jì)學(xué)的“長(zhǎng)尾理論”同樣適用于科研信息化。科研信息化，一方面必須重點(diǎn)建設(shè)公共科研信息化基礎(chǔ)設(shè)施，這類基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)面廣、價(jià)值高，可滿足大多數(shù)科研人員及創(chuàng)新主體的主要需求；另一方面，也需要大力建設(shè)面向?qū)W科領(lǐng)域的特色科研信息化應(yīng)用，這類應(yīng)用，可充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)差異化、多樣化、個(gè)性化需求的支撐作用，滿足學(xué)科種類眾多、科研手段千差萬別的科研創(chuàng)新工作的實(shí)際需求，這類特色應(yīng)用服務(wù)面小，對(duì)該領(lǐng)域科研和創(chuàng)新主體價(jià)值高，但其他領(lǐng)域較難直接應(yīng)用。 1.1.4 科研信息化理論與實(shí)踐模型 對(duì)于科研信息化的認(rèn)識(shí)，基于中科院近20年來持續(xù)的理論探討和實(shí)踐探索，本書認(rèn)為，科研信息化是基于先進(jìn)的信息化基礎(chǔ)設(shè)施，充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”“計(jì)算技術(shù)+”“智能+”，以及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，促進(jìn)科技資源交流匯集與開放共享，提高科研活動(dòng)效率、催生新的科研范式的過程。 通過長(zhǎng)期的探索，本書總結(jié)了眾多科研信息化的理念與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了規(guī)范的科研信息化理論與實(shí)踐模型，如圖1-1所示。 科研信息化理論與實(shí)踐模型主要包括三個(gè)維度：科研信息化要素維度、學(xué)科領(lǐng)域維度以及科研范式維度。 科研信息化要素維度。首先是先進(jìn)的科研信息化基礎(chǔ)設(shè)施，涵蓋硬件、軟件和科研資源等投入要素。包括科研高速網(wǎng)絡(luò)、超級(jí)計(jì)算機(jī)、科學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等；其次是信息化科研要素，包括科研文獻(xiàn)、科學(xué)儀器、重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、科學(xué)數(shù)據(jù)及野外臺(tái)站、標(biāo)本模型等；再者，是科研基礎(chǔ)軟件，包括工具軟件及算法、模型等；*后，是各學(xué)科領(lǐng)域的科研應(yīng)用，是具備支持特定學(xué)科領(lǐng)域全周期科研需求的科研信息化平臺(tái)或系統(tǒng)。這些要素當(dāng)中還包括各類科研管理的要素。 圖1-1 科研信息化理論與實(shí)踐模型 學(xué)科領(lǐng)域維度。信息技術(shù)在向?qū)W科滲透發(fā)展過程中，可以分為四類情況。一是傳統(tǒng)的自然科學(xué)，如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文、地學(xué)、生物等。二是傳統(tǒng)的社會(huì)科學(xué)，如歷史、文學(xué)、哲學(xué)、社會(huì)、統(tǒng)計(jì)、經(jīng)濟(jì)、法律等。三是信息技術(shù)和傳統(tǒng)學(xué)科交叉而產(chǎn)生的交叉學(xué)科，往往是計(jì)算或者信息學(xué)與傳統(tǒng)學(xué)科的結(jié)合，通過構(gòu)建新模型和算法，實(shí)現(xiàn)挖掘新規(guī)律或者發(fā)現(xiàn)新知識(shí)。例如生物信息學(xué)(bioinformatics)、計(jì)算化學(xué)(computational chemistry)、社會(huì)信息學(xué)(social-informatics)等。四是新興學(xué)科，包括計(jì)算機(jī)、人工智能(artificial intelligence， AI)、網(wǎng)絡(luò)空間安全、數(shù)據(jù)科學(xué)等，多數(shù)是由信息技術(shù)應(yīng)用以及科研信息化應(yīng)用而產(chǎn)生的新興學(xué)科。根據(jù)2014年對(duì)中科院二十多個(gè)自然學(xué)科和社會(huì)學(xué)科的調(diào)研可知，各領(lǐng)域不同學(xué)科的科研信息化程度有差異，呈現(xiàn)高度融合型、適度融合型、應(yīng)用結(jié)合型、松散耦合型等規(guī)律性模式特征(王卷樂等，2017)。因此，學(xué)科科研信息化程度和諸多因素相關(guān)，主要是取決于信息化技術(shù)和相應(yīng)領(lǐng)域?qū)W科融合的情況，取決于學(xué)科研究對(duì)象的信息化程度，也取決于學(xué)科人才隊(duì)伍情況及開放共享文化氛圍。 科研范式維度。主要是四種范式，以描述自然現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)歸納為主的**范式，以研究自然規(guī)律的理論推導(dǎo)為主的第二范式，以對(duì)復(fù)雜現(xiàn)象的模擬仿真為主的第三范式，基于科研信息化基礎(chǔ)要素，開展定量科學(xué)研究的科研信息化范式，也就是第四范式。表1-1總結(jié)了各類范式的主要特征、典型研究方法(工具)以及代表性案例。 表1-1 四類科研范式及其實(shí)例 科研信息化是新一輪科技革命的引擎和顯著特征，已經(jīng)被無數(shù)的科研信息化實(shí)踐證實(shí)。面對(duì)方興未艾的信息化、智能化浪潮和日益激烈的大國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)，必須高度前瞻科研信息化的歷史使命，變革我國(guó)科研和創(chuàng)新組織及活動(dòng)模式，大幅度提升我國(guó)科技創(chuàng)新能力，切實(shí)支撐國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略。 “沒有革命的理論，就沒有革命的行動(dòng)”？蒲行畔⒒陌l(fā)展，也同樣必須要有理論指導(dǎo)。本書研討提出科研信息化理論與實(shí)踐模型，希望能夠?yàn)榭蒲行畔⒒l(fā)展提供總體參考，明晰科研信息化發(fā)展的戰(zhàn)略方向及重點(diǎn)領(lǐng)域，推動(dòng)當(dāng)前我國(guó)科研信息化發(fā)展中諸多問題的逐步解決，促進(jìn)我國(guó)科研信息化的跨越式發(fā)展，成為新時(shí)期國(guó)家創(chuàng)新發(fā)展生態(tài)的重要組成部分。
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