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2011年08月12日10:05 | 中國發(fā)展門戶網 www.chinagate.cn | 給編輯寫信 字號：T|T

中國發(fā)展門戶網8月12日電 日前，中國科學院編寫了《中國科學院信息化發(fā)展報告2011》，在其中介紹了科研活動的信息化在部分領域的應用示范。具體內容如下：

1.面向青海湖區(qū)域重要野生鳥類集成研究的e-Science應用

青海湖區(qū)域是眾多候鳥的繁殖地或越冬地，而且還是多種候鳥遷徙路線的中轉站。清楚、迅速而準確地掌握青海湖區(qū)域重要野生鳥類的遷徙路線及其遷徙過程中的信息對禽流感疾病的傳播和防治等涉及公共安全的重大事件有重要意義。針對多學科集成和跨學科協作，科研人員搭建了面向青海湖區(qū)域重要野生鳥類集成研究的網絡化科學研究平臺，由科研應用平臺、科研協同平臺和基礎數據平臺三個子平臺構成。

科研應用平臺。科研應用平臺基于基礎數據平臺和科研協同平臺，針對青海湖區(qū)域重要野生鳥類的空間分布格局研究、遷徙路線研究等科學問題，基于信息化基礎設施，構建信息化的科學研究模型和應用系統。

科研協同平臺。科研協同平臺在整個網絡化的科研環(huán)境中承擔著承上啟下的作用。對開展科學研究的各種資源，如科學數據資源、網絡化的儀器設備資源、計算資源等，科研協同平臺承擔著資源集成的工作；對于科研應用和科研人員，科研協同平臺承擔著資源調度、應用組織、用戶接口的工作。

基礎數據平臺。基礎數據平臺建設集數據獲取、存儲、管理于一體的基礎數據服務系統，支持青海湖相關數據的數字獲取，提供相關數據資源的長期保存、整理、管理和與共享，并提供穩(wěn)定的數據服務。

面向青海湖區(qū)域的e-Science應用是國內首個應用于國家級自然保護區(qū)的e-Science應用，也是國內首個在高原地區(qū)支持生態(tài)保護和研究的e-Science應用。通過構筑信息化的科研環(huán)境，支持開展系統性、集成性、綜合性的科學研究，促進科研人員進行跨學科、跨地域、跨組織的交流和協作，達到了提高科研效率和拓展科研能力的目標。

2.世界水平的數據密集型網格計算平臺

高能物理、天體物理、生物醫(yī)學、地質地理等現代科學研究往往涉及大規(guī)模的實驗規(guī)模和復雜的海量數據分析處理。目前尚沒有一個機構的計算能力能夠快速處理、研究、應用所有這些數據，必須依靠有效的信息化手段整合世界各地的科研機構計算資源協同進行。在大規(guī)模科學實驗的國際合作中，高性能的網格平臺成為了必要條件。數據密集型網格平臺建立在網格技術基礎上，是對海量數據進行高效分析處理的有效工具，在物理、化學、生物科學、醫(yī)學、系統科學、經濟學、氣象、地震、核能技術、石油探勘、航天工程等眾多領域具有廣泛的應用前景，并正得到快速推廣。

中國科學院高能物理研究所（以下簡稱“高能所”）緊跟國際學科發(fā)展潮流，建立了由1,600個CPU內核、640TB存儲組成的數據密集型網格站點，通過與歐洲、北美之間的高速網絡，以及加入世界上最大的網格系統WLCG，分別部署了高能物理、天體物理、生物醫(yī)學、地質地理等領域的應用，是全球200多個網格站點中運行水平最好的站點之一。目前，高能所網格站點每天傳輸高達8 TB的國際科學數據、處理數千個計算作業(yè)。僅2010年一年，該站點完成了700多萬CPU小時、200多萬個計算作業(yè)。這些計算服務為物理模擬及數據分析、生物研究和地學研究做出了重要貢獻，得到國內外同行的好評。

高能所數據密集型網格站點與國際高能物理網格系統相融合，形成一個由高能物理基礎設施、網絡、超級計算、數據、視頻通信等眾多技術協同工作的科研環(huán)境，使國內科學家能夠充分利用國際上數萬個CPU的計算資源以及數十PB的海量數據為中國的科研服務。該站點取得了許多重要成果，是中國科學院典型的e-Science應用案例。

3.國際領先的煤轉化技術研發(fā)應用

山西煤化所圍繞國家能源重大戰(zhàn)略需求中的煤炭利用效率與生態(tài)環(huán)境保護課題，依托院“十一五”信息化建設E-SCIENCE示范項目，為煤基液體燃料與化學品合成及其相關新材料制備等過程中的關鍵科學和工程技術提供了先進的技術平臺和創(chuàng)新手段，形成了煤制油全流程工業(yè)模擬軟件，成功開發(fā)了擁有自主知識產權的漿態(tài)床煤制油技術，掌握了低溫漿態(tài)床（220-250℃）和高溫漿態(tài)床（260-290℃）合成油的關鍵核心工業(yè)技術，為我國煤炭高效潔凈利用提供了核心技術和解決方案。目前取得的成果包括：

(1)理論計算與工程模擬相結合，系統用于煤轉化過程催化材料和催化反應的研究。針對鐵基催化劑物相結構的高度復雜性，采用密度泛函等多種理論計算方法，揭示了催化劑在活化與反應過程中可能存在的各種物相，確定了最可能的鐵基催化劑的活性相及晶面結構取向。指導研制了具有活性相結構取向的高活性、高柴油收率、高抗磨損性、可長期穩(wěn)定運行的漿態(tài)床合成油工業(yè)催化劑，為詳細機理動力學的建立奠定了理論基礎，對費托催化劑的活性相、表面反應機理與詳細機理動力學有了深入系統的認識，催化劑的設計和制備取得了突破性進展，解決了高溫下漿態(tài)床費托合成催化劑選擇性控制和積炭失活等關鍵科學問題。

(2)研究成果成功應用于煤轉化產業(yè)。2009年，內蒙古伊泰集團、山西潞安集團和中國神華集團建成了三個16萬噸/年合成油示范廠。示范廠的成功運行標志著我國已完全自主掌握了先進高效的費托合成催化劑生產技術和大型漿態(tài)床反應器工業(yè)技術。

圖表 44.內蒙鄂爾多斯16 萬噸高溫費托合成技術工業(yè)示范

 

(3)技術指標達到國際領先水平。與國際同類技術相比，系統能量利用效率提高了5個百分點，水耗降到3噸水/噸油左右，催化劑產油能力提高了3-4倍，低溫漿態(tài)床催化劑產能達到300噸油/噸催化劑以上，高溫漿態(tài)床催化劑產能達到1000噸/噸催化劑以上，過濾蠟雜質含量小于5PPM，生產的潔凈柴油十六烷值大于74。上述指標均達到國際領先水平。

4.基于e-Science的黑河流域生態(tài)—水文綜合集成研究

黑河流域綜合交叉集成的關鍵信息支撐環(huán)境包含監(jiān)測、數據、建模、模擬、高性能計算、可視化與決策支持的3M平臺（監(jiān)測平臺（Monitorling）、模型平臺（Modeling）、操作平臺（Manlipulation），在黑河交叉集成研究、流域重大計劃的啟動和黑河流域生態(tài)—水文研究中，發(fā)揮著關鍵的基礎支撐作用。跨學科綜合研究的支撐，促成了流域研究和共享服務的e-Science建立，起到了具有輻射效果的示范作用。目前，該科研協同工作環(huán)境已經在以下幾個方面取得了初步成效：

（1）完成了流域的觀測系統組網，解決了儀器運行狀態(tài)監(jiān)控問題，實現了數據的自動傳輸。基于無線傳輸技術，將傳感器觀測到的數據通過數采儀、數據傳輸設備、高增益天線傳送到與觀測點相近的野外臺站，再通過野外臺站所接入的互聯網傳送到所級數據服務器中管理。

（2）完成數據的自動觸發(fā)入庫，實現了數據的有效分類管理，建立數據格式轉換的方法和工具。定點觀測數據和無線傳感器網絡的觀測數據，根據需要實時、數小時或數日自動地傳輸到基站服務器，基站服務器再將數據傳送到所級數據服務器中，實現數據觸發(fā)式自動入庫。

（3）整合了已有多個數據庫系統，形成統一的數據資源環(huán)境，提供在線的數據分析工具。在黑河流域e-Science生態(tài)—水文數據綜合數據平臺的設計中，整合了現有的有關黑河的數據資源庫，如黑河流域的遙感影像、特征矢量、常規(guī)野外觀測數據以及諸多調查數據，并用多種方法完善了黑河各參量面上數據的欠缺以及時間序列上的不完整。

（4）建立了模型資源庫，解決了模型的在線編譯問題，形成了基于WEB的在線模型計算新模式。為開展基于數據的分析模擬，建立了生態(tài)水文模型庫的框架原型，設計并建立了模型在線計算環(huán)境，并實現研究成果的多種可視化的方案。

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