作者:温才妃 赵默雷 来源:中国科学报 发布时间:2023/4/22 23:37:29
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当地球科学遇上大数据与人工智能

 

当地球科学研究遇上大数据与人工智能,会产生什么样的反应?

日前,包括21位院士在内的850多位专家学者齐聚中山大学珠海校区,见证中国地质学会数据驱动与地学发展专业委员会(以下简称“专委会”)成立,并举行首届全国学术研讨会,共同探讨数据科学驱动下的地球科学发展。

“用数字表达地球”

地球是人类赖以生存的家园,以地球为研究对象的学科统称为地球科学(简称“地学”),包含地质学、地理学、海洋学、大气物理、古生物学等多个学科。

“地球是人类赖以生存的家园,地学研究覆盖人类可持续发展的方方面面,包括气候变化、地质灾害、自然资源以及能源等。”中国科学院院士、中山大学地球科学与工程学院教授成秋明是专委会首倡者,也是首届主任委员。他说,地学研究要将地球的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等几大圈层关联起来,交叉发展。

而数据是关联它们的重要“线索”。成秋明进一步举例解释,比如地震是岩石圈的事,但地震会引发海啸,这是水圈的事,同时由于地震冲击波的作用,震后往往还会下雨,这又是大气圈的事。而这现象的综合研究都是靠数据关联在一起的。

“数据驱动地学发展就是要促进各圈层‘破壁’。”成秋明介绍,专委会第一届委员包含了地质学、地球化学、地球物理、海洋、地理、遥感、生态与全球变化等地球科学领域,以及信息科学领域的专家学者,就是要促进交流合作,推动地球各圈层的研究“破壁”融合,让大数据服务于地球系统科学,“最终把地球用数字表达出来。”

学术研究要“破圈”,交叉发展的学科是关键。专委会挂靠在地球科学齐全的中山大学,“学校设有地球科学与工程、物理与天文学、大气科学、海洋科学、海洋工程、测绘、遥感等学科,还有‘中山大学号’、‘中山大学极地号’两艘科考船,“天河二号”国家超算中心等科研平台。”中山大学党委书记陈春生说,学校将与专委会一起,推动地球科学与大数据、云计算等学科深度融合。

“发现未知问题寻找未知答案”

人类对地球的探索从未停止,从“地心说”到“日心说”,从大航海到地球卫星,人类对地球的认识不断深入、研究手段也不断更新。

当下,科学大数据作为全球重要新兴战略资源,引发了科学研究范式的变革,也为地学研究带来新的启发。

“过去,地学研究是从现有问题或假设入手,然后去寻找答案,这是从已知问题寻找未知答案。”成秋明说,大数据与人工智能的应用,将推动地学研究转向“从发现未知问题寻找未知答案”。他举例,比如当下我们需要锂电池,这是明确的已知问题,指导我们寻找锂电池的生产办法。但10年以后需要什么就是未知问题,这便需要关联过去到现在的大数据,“跳出地球看地球”,通过全量数据获得全景视角,发现未知问题,寻找未知答案。

“在地质灾害监测与预警中,大数据与人工智能或将发挥效用。”成秋明说,当前人类还无法准确预测地震这种复杂自然事件,但有望借助庞大的数据分析,关联出地震发生之前的反应,“地震发生前地壳的能量积累就像是堆沙子一样,有一个临界点,达到了临界点就会突然崩塌。而达到临界点之前的连续过程或许会有一些反应可以观测。”成秋明认为,借助大数据对地震发生之前的信息进行整理分析,是突破地震预测的潜力方向之一。

“将谋划加入国际地球科学大家庭”

“要面向国际前沿,加强技术创新,提升地球信息化和智能化的理论研究和应用水平以及中国地质界的国际影响力。”在专委会成立大会上,中国地质学会副理事长兼常务副秘书长朱立新对这个新兴学术团体的未来发展充满信心。

打造国际前沿学术体系,也是成秋明对专委会的发展规划。此次大会邀请了国际地质联合会主席,澳大利亚、韩国的地球科学相关协会主席和,线上参与交流讨论。

“首先在亚太国家范围内交流互动,然后再逐渐走向国际。”成秋明说,为壮大国内数据驱动与地学研究的学术力量,还将依托2018年自己与国内外多位科学家和多个国际学术机构联合发起的“深时数字地球国际大科学计划”,在大数据驱动下重建地球生命、地球物质、地球环境演化历史,揭秘地球40多亿年的演化进程、人类产生的过程以及各种生物的灭绝复苏、环境变迁。为全球研究人员提供一个跨越科学领域和国家的虚拟科研环境。

成秋明介绍,未来3至5年,专委会将积极开展国内外科技创新交流与合作,借助国际地质科学联合会、深时数字地球国际大科学计划和联合国教科文组织深时数字地球与矿产资源教席等平台,谋划区域地球科学联盟,加入国际地球科学大家庭传播中国数据驱动地球科学工作的先进成果,支撑我国在数字化时代地球科学研究的范式变革。

 
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