作者：張文韜
如今，做研究的人需要什么？
試管？文獻(xiàn)？電腦？如果再來一朵 “云”會(huì)怎樣？
別誤會(huì)，并不是讓科研人員上天做科研，而是——給他們一朵“中國科技云”。
（圖片來源：veer圖庫）
大數(shù)據(jù)時(shí)代呼喚科技云
以“數(shù)據(jù)密集型”和“大數(shù)據(jù)”驅(qū)動(dòng)的科學(xué)研究范式帶來了科研方法論的變革，正成為科學(xué)發(fā)現(xiàn)的新引擎。
數(shù)據(jù)與計(jì)算平臺(tái)已經(jīng)成為當(dāng)代科學(xué)研究重要的信息基礎(chǔ)設(shè)施，并且將融匯貫穿于整個(gè)科學(xué)研究活動(dòng)的全過程。近年來，幾乎在任何一項(xiàng)的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和重大科技計(jì)劃中，數(shù)據(jù)與計(jì)算平臺(tái)都在扮演著無可替代的角色：
2013年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)
2013年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了三位美國科學(xué)家，獲獎(jiǎng)理由是"為復(fù)雜化學(xué)系統(tǒng)創(chuàng)立了多尺度模型"，對(duì)于化學(xué)家而言，多尺度計(jì)算化學(xué)模型的建立使計(jì)算機(jī)變得像試管一樣重要。從應(yīng)用的角度而言，大規(guī)模的計(jì)算資源和大量的"黑箱"計(jì)算程序的出現(xiàn)使得越來越多的研究可以應(yīng)用理論和計(jì)算的方法研究自然科學(xué)問題。
2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)
2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了“首次探測(cè)到引力波”的三位美國科學(xué)家，在引力波的這一發(fā)現(xiàn)過程中，激光干涉儀前四個(gè)月的觀測(cè)數(shù)據(jù)量達(dá)500TB，總共消耗了17億CPU核小時(shí)的計(jì)算資源對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
2019年第一張黑洞照片
2019年4月，200多名科研人員通過8個(gè)分布于全球的事件視界望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)點(diǎn)“捕獲”了黑洞的視覺證據(jù)。此項(xiàng)研究歷時(shí)10余年，加州理工學(xué)院使用Blue Waters超級(jí)計(jì)算機(jī)超過1000個(gè)CPU核對(duì)3.5PB的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行近900個(gè)黑洞合并的模擬，總共花費(fèi)了2萬小時(shí)的計(jì)算時(shí)間。
（圖片來源：veer圖庫）
然而，現(xiàn)在許多研究人員所面臨的最大問題，不是缺少數(shù)據(jù)，而是面對(duì)太多的數(shù)據(jù)無從下手。
人類社會(huì)從宏觀到微觀、從自然到社會(huì)的觀察、計(jì)算、傳播等活動(dòng)，正在加速產(chǎn)生出海量且多樣的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸性增長：比如各種網(wǎng)絡(luò)社交信息數(shù)據(jù)，通過望遠(yuǎn)鏡獲得的天文學(xué)圖片數(shù)據(jù)、各種各樣的基因序列數(shù)據(jù)、通過大型對(duì)撞機(jī)、光源等大型物理裝置產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)類型復(fù)雜、數(shù)據(jù)量大、產(chǎn)生速度快、蘊(yùn)含較大價(jià)值，同時(shí)已經(jīng)超出了普通人的理解和認(rèn)知能力。
要從這些大數(shù)據(jù)中得到科學(xué)發(fā)現(xiàn)，需要適應(yīng)大數(shù)據(jù)管理與處理的理論、技術(shù)和方法的產(chǎn)生，涉及對(duì)數(shù)據(jù)的整合、海量數(shù)據(jù)的處理、算法的優(yōu)化、研究結(jié)論呈現(xiàn)等多個(gè)方面。
在這種大的背景下，數(shù)據(jù)資源成為了世界各國爭奪的新戰(zhàn)略資源，計(jì)算則成為了衡量一個(gè)國家綜合國力和國際競(jìng)爭力的重要標(biāo)志。數(shù)據(jù)與計(jì)算在科技領(lǐng)域的整體能力和應(yīng)用，將集中體現(xiàn)一個(gè)國家的科技綜合實(shí)力。世界各國正加快建設(shè)以數(shù)據(jù)與計(jì)算為主要特征的信息化基礎(chǔ)設(shè)施，這必將深刻影響世界科技格局。
幸運(yùn)的是，我們有了中國科技云。
科學(xué)家自己的云
阿里云、騰訊云、百度云……在云計(jì)算廠商遍地開花的時(shí)代， 無論是阿里云還是百度云，都主要服務(wù)于商業(yè)活動(dòng)。作為一項(xiàng)專業(yè)性極強(qiáng)的研究活動(dòng)，科研工作也需要一朵自己的“云”。
中國科技云是網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與計(jì)算融合的新型國家信息化基礎(chǔ)設(shè)施，為全國科技工作者提供科技資源及服務(wù)的發(fā)現(xiàn)、訪問、使用、交易與交付一體化云服務(wù)，全面支撐多學(xué)科交叉的開放科學(xué)研究。
通俗地講，中國科技云就是把科學(xué)家要在各個(gè)網(wǎng)站上尋找的數(shù)據(jù)和計(jì)算工具整合在一個(gè)網(wǎng)站上，分門別類地提供給科學(xué)家，供科學(xué)家按需使用；同時(shí)，科學(xué)家也可以把自己的服務(wù)上傳到中國科技云，供他人使用。簡而言之，這是“科學(xué)家自己的云”。
（圖片來源：黎建輝提供）
我們來看看這朵科技云有什么獨(dú)到之處？
“專有”：中國科技云以科研活動(dòng)為中心，以科研人員的使用習(xí)慣為根本導(dǎo)向，在科學(xué)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸、計(jì)算、分析、應(yīng)用等各環(huán)節(jié)提供高效一體化的云計(jì)算解決方案，不論是科研大數(shù)據(jù)快速共享發(fā)布、科研專用的云計(jì)算/超算服務(wù)還是可視化云服務(wù)，都為科學(xué)家基于大數(shù)據(jù)與大計(jì)算與科學(xué)研究提供了有力的支撐?？梢哉f，這是為科學(xué)家量身打造的專有科技云。
“開放”：這里是海量資源匯聚的一站式服務(wù)平臺(tái)。中國科技云持續(xù)開放，匯聚國內(nèi)外優(yōu)秀信息化基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)，目前已實(shí)現(xiàn)350P的計(jì)算資源，150P的存儲(chǔ)資源，以及PB級(jí)的科學(xué)數(shù)據(jù)資源的匯聚與服務(wù)。集成綜合平臺(tái)52個(gè)，各類科研軟件409款，可提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、計(jì)算服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)信息等9大類典型的云服務(wù)。門戶系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了資源服務(wù)的注冊(cè)管理與動(dòng)態(tài)發(fā)布，為用戶提供在線申請(qǐng)、即開即用、按需擴(kuò)展的柔性云服務(wù)。
（圖片來源：黎建輝提供）
“全球合作”：我國科學(xué)家基于中國科技云前期工作基礎(chǔ)，開創(chuàng)性提出建立全球開放科技云的倡議，得到了多區(qū)域的科學(xué)云平臺(tái)的廣泛支持。目前，中國科技云正在積極推進(jìn)與歐洲網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、歐洲科研網(wǎng)等代表著歐開放科學(xué)云核心基礎(chǔ)設(shè)施的機(jī)構(gòu)，及美國全球科研交換中心的深化合作，啟動(dòng)多邊先導(dǎo)計(jì)劃，共同開展技術(shù)、運(yùn)行及政策研究，積極推進(jìn)全球開放科學(xué)云的建設(shè)。中國科技云正在逐步成為全球科技合作的重要紐帶和媒介。
誰在用這朵云？
中國科技云用戶群體可覆蓋前沿與交通、能源、海洋、生命與健康等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，科技工作者、服務(wù)提供者、資源提供者都可以在這朵云上找到自己的位置。
中國科技云已經(jīng)服務(wù)于“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”“空間科學(xué)”等先導(dǎo)專項(xiàng)，以及“中國天眼”FAST望遠(yuǎn)鏡、高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO）等重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，支持了一系列超級(jí)計(jì)算、科學(xué)技術(shù)和人工智能和跨洲際的科學(xué)數(shù)據(jù)傳輸工作，正逐步成為支撐科技創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略性設(shè)施。
正如中國科學(xué)院院士于貴瑞介紹中國科技云在生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)中的應(yīng)用時(shí)所說：“以前我們每做一個(gè)項(xiàng)目，都自己設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫，項(xiàng)目結(jié)題后，這個(gè)數(shù)據(jù)庫也就廢棄了，資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重；現(xiàn)在把數(shù)據(jù)庫嫁接在中國科技云上，就能夠不斷完善，逐漸形成一個(gè)龐大的系統(tǒng)?！彼诖?，未來能夠在中國科技云上，構(gòu)建面向生態(tài)科學(xué)研究的“生態(tài)科學(xué)云”，實(shí)現(xiàn)生態(tài)科學(xué)研究各要素的有機(jī)融合，充分利用大數(shù)據(jù)、智能計(jì)算和可視化分析等新手段，加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)的進(jìn)程。
（圖片來源：于貴瑞院士提供）
怎么加入（使用）科技云？
目前， “中國科技云2020應(yīng)用推進(jìn)計(jì)劃”也啟動(dòng)了，該計(jì)劃將通過公開征集與擇優(yōu)遴選等方式，為有重大產(chǎn)出的科研項(xiàng)目免費(fèi)提供計(jì)算資源等，提供的資源包括840萬CPU計(jì)算機(jī)時(shí)、160萬GPU計(jì)算機(jī)時(shí)、1000臺(tái)云服務(wù)器和10PB的云備份，總價(jià)值 2800萬元。
（圖片來源：黎建輝提供）
首批入選的科研項(xiàng)目包括FAST仙女座大型漩渦星系中的脈沖星搜尋、人工智能深度挖掘宏基因組功能信息、高精度環(huán)境大氣感知與智慧云預(yù)測(cè)系統(tǒng)、聚變等離子體物理與工程數(shù)據(jù)庫、國家冰川凍土沙漠科學(xué)數(shù)據(jù)中心、國家基礎(chǔ)學(xué)科公共科學(xué)數(shù)據(jù)中心等。
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未來，“六點(diǎn)”值得期待
為了給科學(xué)家提供更好的服務(wù)，中國科技云也在不斷地更新升級(jí)中，2019年12月26日，中國科技云迎來了上線后的第一次升級(jí)，中國科技云2.0正式發(fā)布。中國科技云項(xiàng)目負(fù)責(zé)人黎建輝研究員說：“未來一年里，我們會(huì)面向科研需求，爭取至少每個(gè)月提供一款，為科研、科學(xué)家定制的新服務(wù)?！?/span>
未來，中國科技云將通過技術(shù)創(chuàng)新和軟硬件設(shè)備持續(xù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)讓網(wǎng)絡(luò)再快一點(diǎn)、讓數(shù)據(jù)再多一點(diǎn)、計(jì)算力再強(qiáng)一點(diǎn)、存儲(chǔ)再大一點(diǎn)、應(yīng)用面再廣一點(diǎn)，能夠?yàn)楦囝I(lǐng)域的科研人員提供再好一點(diǎn)的服務(wù)，真正成為支撐科技創(chuàng)新、驅(qū)動(dòng)科學(xué)發(fā)展的加速器和倍增器。
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