中國(guó)生物多樣性大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)的初步框架

針對(duì)我國(guó)科學(xué)研究和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源的基礎(chǔ)上，參考相關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，搭建適合中國(guó)國(guó)情的生物多樣性大數(shù)據(jù)平臺(tái)，明顯改善中國(guó)生物多樣性大數(shù)據(jù)共享環(huán)境，并選擇數(shù)據(jù)和合作基礎(chǔ)好的類群，將數(shù)據(jù)整合的范圍拓展到洲際甚至全球水平。平臺(tái)建設(shè)的重點(diǎn)是整合國(guó)內(nèi)外生物多樣性相關(guān)的多元異構(gòu)數(shù)據(jù)資源，推動(dòng)數(shù)據(jù)開(kāi)放共享，通過(guò)大數(shù)據(jù)的深度挖掘，在數(shù)據(jù)產(chǎn)品、科學(xué)發(fā)現(xiàn)、政府決策和科普教育等多個(gè)方面取得重要進(jìn)展，主要包括下列?5?個(gè)方面的內(nèi)容。

古生物與古環(huán)境綜合數(shù)據(jù)集構(gòu)建及其在生命演化中的應(yīng)用

集成?GBDB?數(shù)據(jù)庫(kù)（地球生物多樣性數(shù)據(jù)庫(kù)）、VPPDB?數(shù)據(jù)庫(kù)（中國(guó)古脊椎動(dòng)物、古人類與古?DNA?數(shù)據(jù)庫(kù)）、DFFP?數(shù)據(jù)庫(kù)（中國(guó)古植物與古孢粉數(shù)據(jù)庫(kù)）、PPDB?數(shù)據(jù)庫(kù)（中國(guó)古氣候古環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)）、OneMorph?數(shù)據(jù)庫(kù)（生物形態(tài)特征數(shù)據(jù)庫(kù)）、南京地質(zhì)古生物研究所和古脊椎動(dòng)物與古人類研究所的標(biāo)本館數(shù)據(jù)庫(kù)、“國(guó)家?guī)r礦化石標(biāo)本資源共享平臺(tái)”的古生物地層數(shù)據(jù)，以及各高校院所的館藏標(biāo)本數(shù)據(jù)庫(kù)，初步建成中國(guó)化石綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和開(kāi)放的古生物科普網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)系統(tǒng)。研發(fā)數(shù)據(jù)挖掘工具以及基于云存儲(chǔ)的大數(shù)據(jù)分析軟件，用于定量地層對(duì)比、生物多樣性演替、古地理重建、古環(huán)境模擬、系統(tǒng)發(fā)育分析等，探索生命演化進(jìn)程與機(jī)制、古生物地理分布與擴(kuò)散規(guī)律、地史時(shí)期重大事件對(duì)生物界的影響等。研究古生物多樣性的演替格局與機(jī)制，為探索生命與地球的協(xié)同演化、生物多樣性變化規(guī)律提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐和歷史借鑒。

關(guān)鍵核心科技問(wèn)題：①依托云存儲(chǔ)與大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，利用定量地層方法、海量化石記錄與高性能計(jì)算技術(shù)，建立高分辨率的生物地層對(duì)比序列，其對(duì)比精度在萬(wàn)年級(jí)，而現(xiàn)有的其他傳統(tǒng)技術(shù)，深時(shí)對(duì)比精度通常為百萬(wàn)年級(jí)；②建立地質(zhì)歷史時(shí)期高分辨率的海陸生物多樣性變化規(guī)律，并將化石記錄與巖石記錄關(guān)聯(lián)，探討生命與環(huán)境的協(xié)同演化，尤其是地質(zhì)歷史中重大生物滅絕與輻射事件的起因、過(guò)程與生物的應(yīng)對(duì)策略；③開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的古地理重建和古環(huán)境模擬軟件，增強(qiáng)現(xiàn)生生物與古生物多樣性在地理與環(huán)境背景下的可視化功能，識(shí)別生物的地理分布與遷徙規(guī)律等。

物種多樣性及其分布數(shù)據(jù)整合與分析展示

集成物種資源與分布基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，完善和充實(shí)物種基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)（包括物種名錄、圖像、聲音、文獻(xiàn)數(shù)字化、標(biāo)本記錄數(shù)字化等），針對(duì)各部委或部門需求建設(shè)專題數(shù)據(jù)庫(kù)；基于識(shí)別物種圖像、鳴聲、特征等人工智能技術(shù)開(kāi)發(fā)物種識(shí)別與鑒定系統(tǒng)，探索新的技術(shù)在物種分類、生物多樣性監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，支持入侵生物、農(nóng)林害蟲(chóng)等重要物種快速識(shí)別與鑒定；研發(fā)數(shù)據(jù)挖掘軟件與知識(shí)發(fā)現(xiàn)模型工具，以物種多樣性大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，回答物種“有什么？”“是什么？”“在哪里？”“怎么樣？”等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，產(chǎn)生一批為國(guó)家決策、科學(xué)研究、科普教育提供支持的信息產(chǎn)品。

關(guān)鍵核心科技問(wèn)題：①數(shù)據(jù)來(lái)源多種多樣，格式不統(tǒng)一，需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，開(kāi)發(fā)基于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的數(shù)據(jù)集成和管理工具，支持?jǐn)?shù)據(jù)可持續(xù)獲取；②不同的研究?jī)?nèi)容需要不同的模型工具和數(shù)據(jù)，如何把共同需要的模型工具與數(shù)據(jù)整合起來(lái)，并針對(duì)不同內(nèi)容定制特殊模型進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘；③引入大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)是生物多樣性信息學(xué)研究的重要實(shí)踐，如何將傳統(tǒng)模型方法與大數(shù)據(jù)智能模型方法相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展，更好地為決策服務(wù)；④數(shù)據(jù)產(chǎn)品的展示與可視化直接關(guān)系到成果的應(yīng)用，如何有效地利用可視化平臺(tái)，提高數(shù)據(jù)產(chǎn)品可見(jiàn)度，以便更直觀地應(yīng)用到?jīng)Q策和科學(xué)發(fā)現(xiàn)中去。

生物遺傳資源信息整合與服務(wù)平臺(tái)

設(shè)計(jì)和制定生物遺傳資源數(shù)據(jù)處理和分析規(guī)范，設(shè)計(jì)優(yōu)化的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系，形成與生態(tài)、環(huán)境、氣候、遙感等數(shù)據(jù)集成的規(guī)范化接口；在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)搜集和整合海量高質(zhì)量、具有代表性的生物遺傳資源大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)覆蓋植物資源與性狀、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源與功能特征、微生物資源、組學(xué)數(shù)據(jù)、DNA?條形碼等數(shù)據(jù)的廣泛、深層次整合，形成完善的生物遺傳資源為核心的數(shù)據(jù)圖層。

面向國(guó)家《生物多樣性公約》履約、瀕危物種保護(hù)、病原微生物溯源和重要傳染病防控、重大疾病的精準(zhǔn)醫(yī)療等一系列的重要應(yīng)用，建立生物遺傳資源跨國(guó)轉(zhuǎn)移監(jiān)控、利用全基因組序列的食源性病原菌溯源、基于?DNA?條形碼的物種鑒定、復(fù)雜疾病和相關(guān)表型的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)警和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模型等一系列分析模型。建立基于地理信息系統(tǒng)的生物遺傳資源大數(shù)據(jù)服務(wù)門戶。對(duì)生物遺傳資源信息的快速索引與精確匹配，設(shè)計(jì)交互式圖形化分析界面，實(shí)現(xiàn)基于地理信息系統(tǒng)的大規(guī)模生物遺傳資源數(shù)據(jù)的可視化展示。并整合分析模型，實(shí)現(xiàn)高效、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的決策支持。

關(guān)鍵核心科技問(wèn)題：①數(shù)據(jù)、接口的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系建設(shè)及基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的多源數(shù)據(jù)整合；②開(kāi)發(fā)異構(gòu)異質(zhì)數(shù)據(jù)的規(guī)范化接口，實(shí)現(xiàn)生物遺傳資源數(shù)據(jù)與地理、環(huán)境、生態(tài)、氣候、遙感等多源數(shù)據(jù)的整合，并形成一個(gè)完整的圖層；③在生物遺傳資源數(shù)據(jù)體系的基礎(chǔ)上，針對(duì)重大應(yīng)用需求，開(kāi)發(fā)生物遺傳資源轉(zhuǎn)移監(jiān)控、瀕危物種鑒定等數(shù)據(jù)分析和可視化模型，實(shí)現(xiàn)生物遺傳資源的挖掘與利用共享，為政府相關(guān)部門提供決策支撐，為生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供前瞻性、戰(zhàn)略性的指導(dǎo)，并實(shí)現(xiàn)基于地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。