信息化讓科研更容易

　　坐在北京的辦公室里，遠在千里之外的西藏當雄生態試驗站的工作情況便可盡收眼底；揮動一下鼠標，野外臺站監測的數據就能立馬顯現出來……這在幾年前是無法想象的。

　　“過去從野外數據的收集處理到傳回北京中心大約需要1年的周期，花費大量的人力、財力不說，數據經常丟失是讓人最頭疼的事。”中國科學院地理科學與資源研究所拉薩生態試驗站站長何永濤由衷感慨。

　　這種現象的改變得益于中國陸地生態系統碳收支集成研究的e-Science（科研信息化）環境建設的推進。

　　不僅僅是野外考察，“十一五”期間，中科院以應用需求為出發點，在天文e-VLBI觀測、宇宙起源、氣候模擬等多方面開展了一系列的e-Science應用探索，并集中在基礎、資環、生物、高技術四大領域部署實施了14個e-Science示范應用項目。

　　“利用遙感數據采集、高速網絡傳輸、超級計算環境、協同工作平臺等信息化手段，使一些以前無法開展的工作成為可能，提高了科學研究的效率和水平，促進了科技創新能力的提升。” 中國科學院副秘書長譚鐵牛在談到科研信息化時如是說。

　　譚鐵牛認為，信息化對傳統科研行為方式的變革和對科技創新跨越式發展的助推作用已開始顯現。

　　西藏生態試驗站位于西藏當雄地區，距離拉薩市區將近200公里，以前，科研人員每隔20天才能驅車前往觀測站，取回野外觀測數據。

　　“遇上風雪天，20天也不能去一次，之前的數據就會丟失。” 何永濤說。

　　中科院地理所副研究員、中國生態系統研究網絡綜合研究中心副主任何洪林告訴記者，由于當時觀測設備的存儲容量只有20天，超過20天，儀器就會自動刷新。

　　近年來，中科院地理所與中科院網絡中心合作積極推動服務于生態系統碳收支集成研究的e-Science環境建設。在中國陸地生態系統通量觀測研究網絡（ChinaFLUX）基本上完成了從元數據國家標準、數據資源體系和數據信息系統三部分內容的建設，形成了具有自己特色的數據管理體系；同時也建立了通量數據庫和基于MATLAB平臺的通量數據處理系統；并且在部分臺站開展了傳感器網絡建設和應用試點研究。

　　截至目前，廣東鼎湖山、西藏當雄等７個ChinaFLUX臺站，都實現了從通量塔到臺站的有線或者無線的傳輸網絡的建設，為通量、視頻、圖片等數據的有效傳輸提供支持。

　　“科研人員的野外工作強度大大降低，獲取非生長季期間通量觀測數據的難題也得到了解決。” 中科院地理所研究員、國家生態系統觀測研究網絡綜合研究中心主任、中國生態系統研究網絡綜合研究中心主任于貴瑞表示。

　　e-VLBI是e-Science的另一個示范應用項目。2004年起，經過三年時間，中科院VLBI測軌分系統全面完成了對原VLBI天文測量系統的信息化改造。

　　上海天文臺VLBI研究室副主任鄭為民介紹，e-VLBI通過高速互聯網，將分布于北京、上海、昆明和烏魯木齊的四座觀測站以及上海天文臺的數據處理中心，連結成分辨率相當于口徑為3000多公里的巨大綜合射電望遠鏡，測角精度可以達到百分之幾角秒。

　　在嫦娥一號工程關鍵任務段，e-VLBI得以準實時的處理方式快速提供測量數據，滯后時間多數小于5分鐘，這一結果遠遠優于原計劃中10分鐘的滯后上限。

　　而在嫦娥二號發射期間，經過升級后的e-VLBI 網再次以準實時方式對衛星進行精密測量，大部分數據滯后時間縮短至3分鐘。

　　虛擬天文臺可以說是最早開展e-Science探索的項目。早在2002年，依托中科院大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡（LAMOST）大科學工程，以國家天文臺為主的國內天文學家提出了中國虛擬天文臺（China-VO）研究開發計劃。2002年，China-VO加入國際虛擬天文臺聯盟。

　　今年10月，LAMOST開始進行巡天觀測，每晚約能拍到上萬的天體光譜。

　　LAMOST觀測運行部施建榮告訴記者，他們就是利用虛擬天文臺對LAMOST的觀測數據進行批量發布。

　　“全球的天文信息都可以通過虛擬天文臺這個平臺進行共享。”中科院國家天文臺信息與計算中心主任崔辰州說。

　　所謂虛擬天文臺就是通過先進的信息技術將全球范圍內的天文研究資源無縫透明地連結在一起形成的數據密集型網絡化天文研究和科普教育環境。

　　“傳統的科研模式被打破。”崔辰州認為。

　　“如同一棵大樹，樹根就是各種數據獲取點，各種數據會聚到樹干，各個課題組如同樹枝一樣充分利用這些數據，通過討論研究，最后開花結果。” 前LAMOST項目總經理趙永恒比喻說。

　　2010年3月，歐洲大型強子對撞機LHC開始運行，全世界有6000多名科學家參加了LHC實驗，中國多個研究機構與大學參加了LHC上的ATLAS和CMS兩個大型實驗。

　　LHC每年能產生超過15PB的數據。“這是目前世界上最大最前沿的高能物理實驗，也是一個全新的高能物理領域的國際合作。”中科院高能物理研究所計算中心主任陳剛介紹。

　　數據密集型網格平臺是中科院在基礎前沿領域的e-Science的重要示范應用項目。在2006年，數據密集型網格平臺開始加入全球高能物理網格平臺，截至2010年底，該網格平臺具有1600個CPU核的計算能力，640TB的磁盤存儲能力。

　　陳剛介紹，數據密集型網格平臺是以高能物理研究所為中心站點，多個合作單位為衛星站點的聯盟。作為中心站點，高能物理研究所提供計算、存儲、安全等全面的網格服務，衛星站點則致力于具體科學應用的支持。例如，山東大學、南京大學及中國科技大學站點支持ATLAS等科研項目；北京大學站點支持CMS等科研項目。

　　同時，在中國科學院網絡中心的幫助下，他們對國際網絡進行了調試優化，網絡鏈路的延時由350毫秒下降到180毫秒左右，整個國際鏈路的吞吐率得到了很大的改善，峰值達到1Gbps以上。

　　為了滿足數據傳輸和作業調度的需求，還建立了到歐美的高速網絡鏈接，包括中歐之間的1Gbps的鏈路以及中美之間的622Mbps的鏈路。

　　“我們能與全球高能物理網格平臺很好地聯合在一起，能參與到整個數據分析和物理計算中去。”陳剛介紹。

　　目前每年為ATLAS和CMS實驗提供約1100萬CPU小時的機時，完成400余萬個計算作業，與歐美之間的數據交換每年達到600TB，為新粒子尋找及新物理研究等工作起到重要的支撐作用。

　　“利用數據密集型網格平臺，ATLAS和CMS實驗都作出了非常突出的成績。”陳剛說，中國數據密集型網格平臺已成為國際高能物理網格系統的一個重要站點。

　　不僅如此，利用數據密集型網格平臺開展國際合作正進一步拓展。應用也從高能物理領域，擴展到生物信息領域。