科研工作中如何落实好“互联网+”
科研工作中如何落实好“互联网+”

2015年3月,在十二届全国人大三次会议上,李克强总理在政府工作报告中首次提出“互联网+”行动计划。对科研单位而言,要落实“互联网+”,通俗地讲就是要做好科研信息化工作。
国外对科研信息化的普遍叫法是e-Science。按照孙九林院士的说法,科研信息化就是让信息技术和专业研究内容相结合,促进科技创新方式的转变,从而更好地提高科学研究成果的水平。譬如地理信息系统就是把地理科学研究和地理信息技术相结合,不断转变地理科学研究的方式,促进地理科学研究水平的提高。
要推进黄河科研信息化,就要不断用“互联网+”思维、“大智移云”技术改造提升相关专业研究水平,近期需要重点提高以下5个方面的能力。
一要提高野外数据采集能力。数据包含着研究对象的信息和演化机制,是科研最宝贵的第一手材料。水文部门常规的观测,限于各种条件,观测的类目、频次和覆盖度不能全面满足大科学研究需求。这几年,国家加大了公益性科研院所平台建设,购置了一大批先进的仪器设备,对其适度优化组合,就可以实现天地空的一体化、系统观测。野外数据感知与获取、存储与传输,声光电、物联网,智能控制等技术的深度应用,会极大提升野外数据感知与获取范围、提升信息存储与传输效率。当然,要做好流域经济和黄河治理开发,也需要多途径汇聚社会经济等方面的数据。近期,黄河水利科学研究院与国内相关单位联合开展黄河全物质通量观测、源区科学考察等,也就是要逐步提高这方面的能力。
二要提高多源数据融合与挖掘能力。撇开科研人员的知识储备、思维能力、判断能力不谈,掌握几种先进的分析工具和算法也是必需的。因为先进的工具代表着先进的生产力。科学研究的发展需要更多的学科交叉,面向自然与社会多源的海量数据的集成规模和复杂度也持续上升,科研人员必须利用更高级的软件工具来执行间接的、自动的智能化数据分析。数据挖掘包括源于统计分析、机器学习、人工神经网络、模糊逻辑和演化计算等学科的方法和算法,常用通用性挖掘工具包括IBM公司的QUEST系统,SGI 公司的MineSet系统,Simon Fraser大学的DBMiner系统以及SAS、SPSS系列软件等。只有通过深度数据分析,才能将多物理场中数据的关联和内在规则找出来,进而创新学科研究方向。当然,挖掘什么、用什么来挖掘都要根据自己的应用来选择。当前,提高这方面能力的主要抓手,就是要逐步建立统一的共享数据库,加强新算法、新工具在科研工作中的应用。
三要提高多时空多物理过程综合仿真能力。多时空涉及全球、区域、流域、灌域、水域等,以及长期、中期、短期、实时等。多过程包括气候、气象、降雨、径流、地表水、地下水,以及以水沙为载体的河流全物质通量,当然也涉及闸、坝、堤、库等水工程的流固耦合等。目前,黄河水利科学研究院不同专业仿真模型开发和应用很不平衡,有的专业与国内同行相比差距还比较大。“十三五”期间,相关研究所要着力培养一批专业基础理论扎实、开发编程能力强的队伍,发展好具有自主知识产权的专业模型。如流域地下水与土壤墒情、水环境与生态模型等。同时需要建立统一的科学计算云平台,有效集成各类模型,通过耦合应用,发酵不同专业相互协同的规模效应。
四要提高面向流域管理的量化支持能力。科研对流域管理的支持,不仅包括防洪抗旱、水资源配置调度技术与方案,还包括重大治黄战略研究、水利工程管理制度和流域水事政策研究等。未来流域集成管理没有“定量的定性研究”肯定是不行的。如水价,“涨”还是“降” “涨多少”还是“降多少” 必须利用经济模型,量化水价变化对不同省(区)总体经济、部门经济以及用户消费行为等的影响,才能找到“拐点”,找到现实可行的操作方法。凭经验“跟着感觉走”难有说服力。另外,滩区土地利用、河流岸线变化、水事管理对策等,也要核算其资源效益、环境效益和经济效益等。目前,研发水价可计算一般均衡模型,研究防洪约束条件下滩区土地管理对策,就是提高政策模拟水平的有益尝试。
五要提高开放共享与协同合作能力。正如“e-Science”概念的提出者英国科技部主任John Taylor所言:“e-Science是指在重要科学领域中的全球性合作,以及使这种合作成为可能的下一代基础设施。”“e-Science”的一个核心要素就是资源共享、跨地合作,这也被认为是发达国家科研信息化之所以成效显著的关键所在。当前,科学研究的对象已超越了简单的孤立系统,而向着大范围、多领域的复杂系统工程进军,例如全球气候、生态环境、流域集成管理问题等。科研信息化可以为全球性、跨学科、大规模的科研合作,以及跨越时间、空间、物理障碍的资源共享与协同工作等提供支持,这有利于改变传统封闭的科研方式,避免重复劳动和浪费科研资源。
国家创新驱动发展战略,提出要科技创新、制度创新和开放创新,要落实好“3个创新”,扎实推进黄河科研信息化,还要做到3个不能。
一要把握好流域综合管理,不能脱离需求。生态水利、治河为民,要求流域管理提供更好的安全保障、更优良的生态环境、更广阔的经济社会发展空间。要搞好科研信息化,就要紧紧抓住这些变化的新需求,有的放矢开展工作。
二要追求行业共同进步,不能闭门造车。自主研发不是无原则地排斥别人,而是博采众长;不是低水平的相互重复,而是共克难关。找到一大批热爱黄河、能提供核心技术支持的长期合作伙伴显得尤为重要。
三要站位黄河大科研平台,不能重复建设。科研单位野外观测必须与水文观测单位协同推进,达到优势互补;模型研发和多过程耦合,必须发挥各研究所(中心)及团队的优势,不能走老路、走回头路,搞重复建设,浪费资源。