中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 黨的十八大以來，面對世界百年未有之大變局，黨中央更加強調(diào)“科技創(chuàng)新是提升社會生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，必須擺在國家發(fā)展全局的核心位置”。黨的十九大報告明確提出，到2035年，我國要基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化，經(jīng)濟實力、科技實力將大幅躍升，躋身創(chuàng)新型國家前列。2021年3月，在國務(wù)院發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》第四章第四節(jié)“建設(shè)重大科技創(chuàng)新平臺”中，明確提出要“適度超前布局國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，提高共享水平和使用效率。集約化建設(shè)自然科技資源庫、國家野外科學(xué)觀測研究站（網(wǎng)）和科學(xué)大數(shù)據(jù)中心”。

科研基礎(chǔ)平臺的科學(xué)價值

正如望遠鏡的發(fā)明開啟了天文學(xué)大門，電子顯微鏡的發(fā)明帶來了現(xiàn)代生物學(xué)的革命，科研儀器設(shè)備極大地促進了近現(xiàn)代科學(xué)研究的發(fā)展。隨著科學(xué)研究向超宏觀、超微觀和極端方向發(fā)展，重大理論發(fā)現(xiàn)和科學(xué)突破越來越依賴先進的實驗裝備、重大科技基礎(chǔ)設(shè)施等科研基礎(chǔ)平臺的支撐。傳統(tǒng)意義上，科研基礎(chǔ)平臺主要包括大型科學(xué)儀器設(shè)備、重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、生物種質(zhì)與實驗材料、科學(xué)數(shù)據(jù)資源、科技文獻資源等。隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，科學(xué)計算資源、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及科學(xué)數(shù)據(jù)處理的算法和軟件都毫無疑問地成為了科研基礎(chǔ)平臺的組成部分。

科研基礎(chǔ)平臺是科技創(chuàng)新的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性平臺，是國家科技創(chuàng)新能力的重要體現(xiàn)，是國家搶占科技制高點、引領(lǐng)科技前沿和開拓新興交叉領(lǐng)域的重器，是突破關(guān)鍵核心技術(shù)、催生高新技術(shù)和開辟新經(jīng)濟增長點的利器，是集聚和培養(yǎng)科技高端人才、打造世界科學(xué)中心的重要平臺。

歐洲核子研究中心（CERN）于1994年啟動世界上最大、能量最高的粒子加速器——大型強子對撞機（LHC）的建設(shè)，經(jīng)歷14年的建設(shè)時間；LHC于2008年正式開始運行，聚集了全世界6000多名科學(xué)家和工程師協(xié)同工作。2012年7月，LHC宣布發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”——希格斯粒子，CERN毋庸置疑地成為了全世界高能物理研究的高地。

與國際發(fā)展同步，過去10年，我國科研基礎(chǔ)平臺也取得了跨越式發(fā)展。特別在國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、野外臺站、科學(xué)數(shù)據(jù)資源平臺等方面，邁上了新的臺階，為科技自立自強提供強大的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)和條件支撐，有力地促進了我國科技事業(yè)的高速發(fā)展。

國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施引領(lǐng)探索科技前沿。目前，我國布局建設(shè)的重大基礎(chǔ)設(shè)施總體規(guī)模和水平已經(jīng)處于國際前列，數(shù)量上僅次于美國。我國在建和建成的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施從“跟跑”為主，逐步轉(zhuǎn)到“跟跑”“并跑”，少量實現(xiàn)了“領(lǐng)跑”；產(chǎn)生了一大批重大原創(chuàng)成果，催生了一批戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)技術(shù)，為我國突破科學(xué)前沿和發(fā)展戰(zhàn)略性高新技術(shù)制高點，為逐步發(fā)展成為世界科技強國發(fā)揮了重要作用。例如，散裂中子源圍繞“四個面向”取得多項世界級研究成果，包括超級鋼、新型鋰離子電池、斯格明子拓撲磁性、自旋霍爾磁性薄膜、高強合金納米相、太陽能電池、芯片中子單粒子效應(yīng)等，為航空發(fā)動機材料、金屬疲勞、可燃冰、催化劑等國家重大戰(zhàn)略需求提供了重要支撐保障。

野外臺站長期觀測支撐國家經(jīng)濟社會發(fā)展。目前，我國已布局了167個國家野外科學(xué)觀測研究站形成了學(xué)科體系基本完整、空間布局更加合理、組織體系更加完善的國家野外站體系；野外臺站經(jīng)過多年建設(shè)，在獲取長期連續(xù)數(shù)據(jù)、認知自然現(xiàn)象及規(guī)律、開展協(xié)同觀測實驗、示范推廣科研成果、傳承科學(xué)精神等方面發(fā)揮了重要作用，推動了相關(guān)學(xué)科發(fā)展，在保障國家糧食安全、生態(tài)安全、資源安全，以及防災(zāi)減災(zāi)、重大工程建設(shè)方面具有重大的、不可替代的作用。例如，中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）獲取了我國20年唯一、長期連續(xù)的典型生態(tài)系統(tǒng)水土氣生數(shù)據(jù)；中國陸地生態(tài)系統(tǒng)通量觀測研究網(wǎng)絡(luò)（CHINAFLUX）獲取了近20年碳水通量觀測數(shù)據(jù)，研究提出、優(yōu)化了生態(tài)系統(tǒng)固碳、森林系統(tǒng)碳匯等理論計算模型，為國家提出、實施“雙碳”戰(zhàn)略提供了重要理論和數(shù)據(jù)支撐。

科學(xué)數(shù)據(jù)資源服務(wù)國家重大需求。2019年，科學(xué)技術(shù)部、財政部在原科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺基礎(chǔ)上，成立20家國家科學(xué)數(shù)據(jù)中心，中國科學(xué)院負責(zé)其中的11家。據(jù)《國家科學(xué)數(shù)據(jù)資源發(fā)展報告》2018—2019年統(tǒng)計，我國科學(xué)數(shù)據(jù)涵蓋多個學(xué)科領(lǐng)域（圖1），總量快速增長，預(yù)計科學(xué)數(shù)據(jù)資源總量已超過100 PB，從而高質(zhì)量支撐了國家重大需求。例如，中國科學(xué)院微生物研究所國家微生物科學(xué)數(shù)據(jù)中心、中國疾病預(yù)防控制中心國家病原微生物資源庫、中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心聯(lián)合建立的“新型冠狀病毒國家科技資源服務(wù)系統(tǒng)”，在疫情暴發(fā)第一時間建立了相關(guān)科學(xué)數(shù)據(jù)的發(fā)布及共享平臺，幫助全球科學(xué)家快速、方便地開展新冠病毒的變異、溯源、進化等研究，在傳染病防控方面發(fā)揮了重要支撐作用。

網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與計算平臺支撐科技創(chuàng)新活動。網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與計算平臺是指融合利用高速網(wǎng)絡(luò)、海量數(shù)據(jù)、強大分析計算能力及其相關(guān)信息化軟件的科研信息化基礎(chǔ)平臺，不僅包括為科學(xué)研究提供支撐的網(wǎng)絡(luò)、超級計算機、存儲等硬件設(shè)施，還包括在硬件設(shè)施上部署的系統(tǒng)中間件、基礎(chǔ)軟件及與學(xué)科發(fā)展緊密結(jié)合的應(yīng)用軟件、科學(xué)數(shù)據(jù)資源等軟環(huán)境。過去10年，我國已基本形成了覆蓋全國的科研信息化基礎(chǔ)平臺。2020年，我國算力總規(guī)模達到135 EFlops（每秒1.35萬億億次浮點運算），全球占比約31%；我國研制超算系統(tǒng)的能力及研發(fā)具有超大規(guī)模可擴展性并行應(yīng)用的水平已躋身世界先進行列（圖2）。從2013年開始，我國的“天河二號”及“神威·太湖之光”超級計算機連續(xù)5年奪得世界排名第一；在硬件平臺的牽引下，我國在軟件、模型、算法等方面也取得長足發(fā)展，2016年、2017年、2021年我國科研團隊3次獲得高性能計算領(lǐng)域的最高獎“戈登·貝爾獎”。

新興科研信息化基礎(chǔ)平臺的科學(xué)價值

習(xí)近平總書記指出：“新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革突飛猛進，科學(xué)研究范式正在發(fā)生深刻變革”“信息化為中華民族帶來了千載難逢的機遇”。

新興科研信息化基礎(chǔ)平臺是科研范式變革的重要助推劑。21世紀以來，人類社會從宏觀到微觀、從自然到社會的觀察、計算、傳播等活動，正在越來越快速地產(chǎn)生出海量且多樣的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)爆炸性增長，人類社會進入“大數(shù)據(jù)”時代已經(jīng)成為共識。同時，現(xiàn)代科學(xué)研究范式呈現(xiàn)出從實驗觀察、理論分析、計算模擬3種科研范式，到現(xiàn)今以“數(shù)據(jù)密集型”“人工智能+大數(shù)據(jù)”為代表的第四范式。這4種范式相互促進，且以第四范式為更顯著特征。2021年，谷歌公司DeepMind團隊研發(fā)的AlphaFold2基于大量的實驗數(shù)據(jù)并利用人工智能技術(shù)近乎完美地精準預(yù)測出了蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)，其預(yù)測水準與實驗室水平相差無幾。大數(shù)據(jù)和人工智能的方法正在融入科學(xué)家解決問題的思維，新興科研信息化基礎(chǔ)平臺作為一種必備的科研手段正助力各學(xué)科領(lǐng)域完成科研范式的變革。

新興科研信息化基礎(chǔ)平臺是重大科技突破的“加速器”與“倍增器”。2017年諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給了引力波探測，這充分體現(xiàn)了數(shù)據(jù)與計算在天文學(xué)重大發(fā)現(xiàn)中的作用。對于這次發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家利用超級計算機，對成百上千種可能的黑洞或中子星并合產(chǎn)生的引力波進行了大量模擬計算，從理論上得到了不同情況下引力波信號的信息。當(dāng)引力波探測儀一旦探測到相關(guān)信號，立刻將觀測信號與理論模擬計算結(jié)果進行比較，從而探測到引力波的信號。在一定意義上說，如果離開網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與計算，當(dāng)今的科學(xué)研究活動幾乎無法開展，科學(xué)發(fā)現(xiàn)也幾乎難以實現(xiàn)。可以預(yù)見，未來的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施將與網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、計算密切地結(jié)合，新興科研信息化基礎(chǔ)平臺將發(fā)展成為各領(lǐng)域科學(xué)研究必要的基礎(chǔ)性平臺，從而在科學(xué)觀測與實驗、重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮更大的作用。

新興科研信息化基礎(chǔ)平臺是我國躋身創(chuàng)新型國家前列和邁進世界科技強國的關(guān)鍵支撐。近年來，歐美發(fā)達國家十分重視在新興科研信息化基礎(chǔ)平臺方面的投入，并已將其納入科研基礎(chǔ)平臺的重要組成。歐盟自2002年開始設(shè)立歐洲科研基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略論壇（ESFRI），強化歐洲科研基礎(chǔ)設(shè)施（RI）的戰(zhàn)略研究。其研究表明科研基礎(chǔ)設(shè)施是用于支撐和開展領(lǐng)域頂級科研活動的設(shè)施、資源或服務(wù)，包括科研設(shè)備、知識存儲資源（檔案和科學(xué)數(shù)據(jù)）、信息基礎(chǔ)設(shè)施（數(shù)據(jù)和計算系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)）及科研軟件工具。在ESFRI發(fā)布的2021年RI路線圖中，ESFRI已推動了歐盟在計算和數(shù)字研究基礎(chǔ)設(shè)施等多個領(lǐng)域的立項，總投資規(guī)模達到200億歐元，這將為歐洲的卓越科學(xué)研究與創(chuàng)新提供良好的基礎(chǔ)平臺。2020年，美國國家科學(xué)委員會對外發(fā)布了《美國國家科學(xué)委員會：2030愿景》報告。該報告指出，美國應(yīng)該走在世界科技的前沿，建設(shè)引領(lǐng)全球的科研基礎(chǔ)設(shè)施，這才能使美國繼續(xù)保持其全球領(lǐng)導(dǎo)者的地位。同時，報告強調(diào)，美國必須在所有科研基礎(chǔ)設(shè)施上進行投資，特別是在數(shù)據(jù)、軟件、計算和網(wǎng)絡(luò)能力方面。

在信息化快速發(fā)展的大背景下，誰在網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)和計算領(lǐng)域搶占了先機，誰就掌握了科技創(chuàng)新的主動權(quán)。網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與計算平臺將成為國家科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性平臺的重要組成部分，在科技創(chuàng)新活動中持續(xù)影響世界科技格局。發(fā)展國際一流的新興科研信息化基礎(chǔ)平臺，將是我國躋身創(chuàng)新型國家前列和邁進世界科技強國的重要選擇。

中國科學(xué)院在新興科研信息化基礎(chǔ)平臺建設(shè)方面的探索與成效

《“十三五”國家信息化規(guī)劃》明確提出“建設(shè)基于云計算的國家科研信息化基礎(chǔ)設(shè)施，打造‘中國科技云’”；《“十四五”國家信息化規(guī)劃》明確提出“開展‘中國科技云’應(yīng)用創(chuàng)新示范，提升科研創(chuàng)新服務(wù)支撐能力”。2018年，中國科學(xué)院正式對外公布建設(shè)“中國科技云”，以科研人員的創(chuàng)新活動為根本導(dǎo)向，在科學(xué)數(shù)據(jù)的存儲、傳輸、計算、分析、應(yīng)用等各環(huán)節(jié)提供高效、一體化的云計算解決方案，希望為科研人員提供有力的平臺支撐。

目前，“中國科技云”面向科技資源開放匯聚與云服務(wù)，建立了開放整體架構(gòu)和技術(shù)規(guī)范體系，初步建成了網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與計算融合的新型國家級科研信息化基礎(chǔ)設(shè)施，匯聚了315 PFlops計算資源、150 PB存儲資源和PB級數(shù)據(jù)資源；集成部署綜合服務(wù)平臺60余個、科研軟件1000余款，已成為給科研人員量身打造的、獨具特色的云。在支撐國家重大科技創(chuàng)新方面，為重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和重大科技基礎(chǔ)設(shè)施提供平臺支撐。例如：為500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）脈沖星搜尋提供云網(wǎng)融合的計算環(huán)境和海量觀測數(shù)據(jù)傳輸分發(fā)平臺，助力脈沖星候選體遴選和數(shù)據(jù)分析；為高能物理跨洲際科學(xué)研究構(gòu)建敏智專網(wǎng)，提升與歐洲核子研究中心大型強子對撞機開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（LHCONE）國際跨域高速聯(lián)動傳輸性能60%以上。

同時，“中國科技云”與國際科學(xué)理事會數(shù)據(jù)委員會（ISC CODATA）展開戰(zhàn)略合作，與全球主要信息基礎(chǔ)設(shè)施和國際組織達成廣泛共識并建立定期對話機制，共同推進“全球開放科學(xué)云”；建立不同領(lǐng)域、機構(gòu)、國家和區(qū)域開放科學(xué)云平臺的聯(lián)盟，實現(xiàn)平臺間網(wǎng)絡(luò)互通，存儲計算資源互用，數(shù)據(jù)、信息、算法軟件等的共享（圖3）。

“十四五”期間，中國科學(xué)院將圍繞國家科技戰(zhàn)略重點，面向一線科研人員，建設(shè)先進高速、集約開放、智能安全的國家級網(wǎng)信基礎(chǔ)設(shè)施——新一代“中國科技云”，打造網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與計算融合的先進服務(wù)環(huán)境，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與存儲資源的云化、服務(wù)化和集約化，為科研人員提供多元算力供給，滿足科研人員海量數(shù)據(jù)存儲、處理與計算需求；加強科學(xué)數(shù)據(jù)、科學(xué)計算、人工智能等算法、軟件對各領(lǐng)域科研應(yīng)用的支撐能力，加強大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)與科研活動的深度融合，逐步實現(xiàn)“大數(shù)據(jù)+人工智能”科研范式變革，助力重大科技成果的高效產(chǎn)出，高水平支撐我國躋身創(chuàng)新型國家前列和邁進世界科技強國的戰(zhàn)略目標實現(xiàn)。

適度超前積極推動科研基礎(chǔ)平臺的建議

習(xí)近平總書記在十九屆中央政治局第二十四次集體學(xué)習(xí)時的講話時強調(diào)，當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，科技創(chuàng)新是其中一個關(guān)鍵變量。我們要于危機中育先機、于變局中開新局，必須向科技創(chuàng)新要答案。

10年來，我國科研基礎(chǔ)平臺的科學(xué)觀測水平、制造工藝水平、數(shù)據(jù)獲取水平、開放共享水平、科學(xué)管理水平、開發(fā)利用水平等都得到了大幅提升，高水平支撐我國科技創(chuàng)新活動的能力凸顯。展望未來，新的科研范式正在悄然到來，網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與計算平臺不僅支撐重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、野外臺站朝著更大規(guī)模、更精確、更先進的方向發(fā)展，其本身還將對科研范式變革起到重要的推動作用，成為重大科技突破的“加速器”與“倍增器”。面向我國2035年進入科技創(chuàng)新型國家前列和2050年成為世界科技強國的戰(zhàn)略目標，我國應(yīng)適度超前地開展科研基礎(chǔ)平臺建設(shè)，實現(xiàn)科研基礎(chǔ)平臺的高水平自立自強，更有力地支撐科技創(chuàng)新和國家經(jīng)濟社會的發(fā)展，為人類命運共同體貢獻中國科技力量。

適度超前部署軟硬融合的新興科研信息化基礎(chǔ)平臺。實現(xiàn)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、野外臺站、科學(xué)數(shù)據(jù)資源平臺、超級計算中心、國家實驗室、全國重點實驗室、科研院所、高校等科研要素高速連接，加強人工智能、大數(shù)據(jù)等先進分析軟件系統(tǒng)與科研基礎(chǔ)平臺的融合與應(yīng)用，助推科研范式變革，助力重大科技突破。積極對接國家“東數(shù)西算”工程，促進“東數(shù)西算”在科技創(chuàng)新領(lǐng)域的率先示范應(yīng)用。

面向科學(xué)發(fā)展前沿和國家經(jīng)濟社會發(fā)展的重大科學(xué)問題，不斷完善我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施布局。充分考慮重大科技基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存儲與計算需求，在我國優(yōu)勢學(xué)科領(lǐng)域加快部署一批引領(lǐng)全球的重大科研基礎(chǔ)平臺，吸引全球科技人才，打造全球科技創(chuàng)新高地；持續(xù)優(yōu)化野外臺站的學(xué)科、空間布局，著力解決惡劣環(huán)境下野外臺站觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i，開展長期穩(wěn)定連續(xù)的觀測和試驗研究，促進原創(chuàng)性重大科技成果產(chǎn)出，支撐國家“雙碳”等重大經(jīng)濟社會發(fā)展的需求。

開放科學(xué)背景下，應(yīng)進一步加強國際合作與開放共享。2021年，聯(lián)合國教科文組織大會第41屆會議審議通過《開放科學(xué)建議書》，標志著開放科學(xué)邁入全球共識的新階段。我國應(yīng)充分發(fā)揮科研要素的共享性、累積性和倍增性特點，進一步促進數(shù)據(jù)、信息、知識、基礎(chǔ)設(shè)施和軟件的共享。進一步加大國際合作力度，以先進的科研基礎(chǔ)平臺為基礎(chǔ)，發(fā)起并牽頭一批國際科技合作項目，積極主動融入國際科學(xué)研究體系；以新興科研信息化基礎(chǔ)平臺為依托，以更加開放的姿態(tài)為全球提供數(shù)據(jù)存儲、計算、檢索等應(yīng)用和服務(wù)，為開放科學(xué)作出應(yīng)有貢獻，并極大支撐我國科技創(chuàng)新的新一輪跨越式發(fā)展。

（作者：汪洋、周園春、王彥棡、黎建輝、廖方宇，中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心；齊法制，中國科學(xué)院高能物理研究所；何洪林，中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所。《中國科學(xué)院院刊》供稿）

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