作为中国在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,近几年,中国科学院以知识创新工程试点为中心,锐意创新,各项工作迅速发展,队伍结构明显优化,创新能力显著提高,重大创新成果开始出现。在促进基础研究和高技术创新、为国民经济建设与社会发展服务等方面做出了贡献。
在信息技术飞速发展的今天,信息化对中国科学院发展至关重要,它是中国科学院科研及管理走上现代化的必由之路,是提高中国科学院创新能力和国际竞争能力的关键,是中国科学院未来发展的基础。2001年经院领导批准,中国科学院院“十·五”信息化建设项目正式启动,其建设目标是:“围绕院科技发展的战略,结合知识创新工程,广泛开发和应用信息技术,增强中科院的综合实力。全面推进科研环境、手段和方法的信息化,业务管理和政务工作的信息化;建设先进的信息基础设施,实现网络资源的综合利用,使网络和应用的水平继续保持国内领先地位;完善信息化支撑体系。” 经过四年的实施,中国科学院在信息化建设方面做出了卓有成效的工作,“十五”建设目标得到全面的落实。
网络系统全面提升服务能力不断加强
“十·五”期间,中国科学院计算机网络进行了全面的改造,核心网速率已提高到10G,广域网速率提高到2.5G/155M,中关村地区网、各分院地区网建成了千兆网与中国科学院核心网连接,国际出口总带宽达到16G。整体提升了核心网、广域网的性能与应用,已初步建成高速、高效,以数字化、综合化、宽带化、个性化为特征的,基本满足中科院知识创新工程需求的现代化网络基础设施,为中科院科技事业的发展服务,成为集视频电视、多媒体视频点播、远程教学、协同工作、虚拟实验环境、院ARP系统、数字化图书馆等功能于一体的信息化基础设施平台,并为开展下一代互联网关键技术研究和参与国家和国际先进网络应用的合作提供保障和测试床环境。
2005年,由中国科学院、美国国家科学基金会、俄罗斯部委与科学团体联盟共同建设的“中美俄环球科教网络”(GLORIAD),得到进一步发展,中国科学院在香港设立了HKOEP (Hong Kong Open Exchange Point),同时北京—香港升级到2.5G。目前韩国通过10G,日本、中国台湾和中国香港分别通过1G高速连入HKOEP,欧盟、印度、巴基斯坦、澳大利亚等也将准备高速联入HKOEP。现在,HKOEP不仅仅是中美俄环球科教网络GLORIAD上的一个重要节点,也已经成为亚太地区互联网的汇聚中心和国际互联网在亚太地区的交换中心。HKOEP已经为这些国家在高能物理、天文、大气、生物等应用领域的国际合作发挥了重要作用。同时,高质量视频会议也得到了广泛应用,美国DOE与中国原子能科学研究院之间的视频会议多次通过HKOEP举行,中国科学院的科研人员经常利用视频同国外同行开展技术研讨和工作交流。
建立超级计算环境提升高性能科学计算能力
2003年底,中科院计算机网络信息中心成功购置并安装了峰值速度达5万亿次的联想深腾6800高性能计算机系统。该系统在当年的世界高性能计算机TOP500排名中位居第14位,国内TOP100排名高居榜首,这也是我国高性能计算机排名首次进入世界前20名。中国科学院超级计算环境就是以这台国产联想深腾6800为主要计算基础设施,经过项目组的共同努力,2005年使用率平均达到85%以上,最高使用率达到96%,为院内科研单位承担的国家和院级百余项科研项目提供了计算服务,充分发挥了中科院超级计算环境在科学研究中的作用。
大气物理所LASG实验室运用自主开发的新型“气溶胶-气候耦合模式 GAMIL-A”在深腾6800上率先完成《政府间气候变化委员会第四次评估报告》;中科院力学所和国家地震局运用深腾6800开展加卸载响应比研究和地震预测,2005年中国大陆共发生Ms≥5地震13个,其中12个地震落入预测区域,迄今为止,对国外地震做过5次预测研究,其中4次已经得到验证;过程工程研究所研究开发了适用于多种粒子方法大规模并行计算的通用软件平台,该平台包括了目前常用的多种粒子方法,现已在工业实际应用研究中获得了显著成效;中科院空间科学与应用研究中心承担的灾害性空间天气数值预报模式的初步开发与应用研究工作,为首个由中国提出的空间探测国际合作计划“双星计划”和进一步研究行星际扰动如何影响地球空间打下良好的基础;中科院生态环境研究中心、中国气象科学研究院运用大规模科学计算进行生态环境研究,在研究城市化和城市发展的生态环境影响方面作了开创性的探索,取得了具有理论意义和应用价值的成果;中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室日前在富勒烯单分子研究中取得重要进展。他们成功将富勒烯单分子中的一个碳原子用氮原子取代,并利用单电子隧穿效应,成功研制成仅由一个分子组成的新型单分子整流器。
超级计算环境建设与应用项目的实施过程中,密切与国家科技计划相配合,所完成的工作得到了专家和领导的肯定,院超级计算环境是国家网格的北方主节点,并于2005年12月由国家科技部徐冠华部长和中国科学院施尔畏副院长共同为中国国家网格运行管理中心成立揭牌。
科学数据库取得重大进展
中国科学院科学数据库自1986年正式启动建设,共经历了四个五年计划。在1986-2000年期间为项目建设的第一阶段,重点在于支持研究所科学研究过程产生的数据的及时数字化归档和管理。同时,“边建设边服务”是该项目的一个典型特点,数据建设专家在数据积累建设过程中也积极探索数据服务模式,特别是随着互联网的出现与发展,1995年就在国内开创了基于Internet提供科学数据服务的先河。由于在数据积累和服务方面的杰出工作,科学数据库分别于1997年和1998年荣获中国科学院科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。
2001年,中国科学院将科学数据库列为“十五”信息化建设的重要内容之一,成为与高速网络、高性能计算环境等并列的信息化基础设施。2001-2005年科学数据库进入了跨越式快速发展阶段,更多研究单位的相继加入扩大了科学数据资源收集、整合的深度和广度,软硬件支持设施的升级改善了科学数据库共享服务的环境,提升了科学数据库共享服务的能力。
经过20年的持续建设,尤其是“十五”期间的科学数据库已经建成了面向科学研究、社会公众服务的多科学领域综合科学数据平台,并呼应信息技术变革带动的科研活动的网络化、虚拟化、强协作等多元化需求发展为面向e-Science基础科学数据服务平台。其主要特色体现在以下几个方面:
1.充分利用数据库技术、网络技术等实现了多学科领域、多个研究所海量科学数据的持续积累、保存、规范化管理与全面的共享服务,为我国积累和保存了一批宝贵的基础科学数据资源。45个研究所建成了503个专业数据库,数据量达到16.6TB,内容覆盖到物理、化学、天文、材料、生物、地学、资源、环境、能源、海洋等十多个学科领域。
2.初步形成了科学数据库建设管理、科学数据库质量管理与评测、科学数据库元数据与公共模式、科学数据库集成与服务等方面20多项标准规范组成的标准规范体系,部分规范还成为国家和国际推荐标准。通过标准化的建设、集成与共享服务,提升了科学数据库系统的质量。
3.建立了以数据中心为主体、超级数据服务器系统为核心的海量数据存储、处理和服务的科学数据共享服务环境,提升了服务能力;同时基于网格技术研发了科学数据网格中间件,该中间件已经成功部署在各个参与建设的单位,初步实现对大规模分布式异构数据库的有效管理和集成,基本形成国内较为先进的服务性的科学数据网格。形成了科学数据库特色的原型管理和服务体系,为全社会提供多种方式的主动式、智能化的数据服务。自2003年8月到2006年7月3年的时间里,共计为420万人次提供在线数据服务,形成了一批稳定的用户群。同时,重点支撑了一批典型的科研应用和若干重大科研成果的产生。
4.形成了长效的管理体制与运行机制,培养了一批复合型的人才,为持续发展奠定了坚实的基础。
科研活动的信息化正在对科学技术发展产生革命性的影响,科研活动信息化的水平正在成为国家核心竞争力和科学技术水平的重要标志之一。大规模科学计算、海量的数据、多种形式的信息和先进网络正在广泛应用于各科学技术领域。计算模拟成为与理论分析、实验观察鼎足而立的第三种科学方法,它提供了大规模数据处理分析和复杂理论模型研究的有效手段,使极为复杂的自然与社会现象在更为深入的水平上进行研究成为可能。先进网络使人、工具和信息连接在一起,消除了地域、时间、团队和学科领域的壁垒,这极大改变和拓展了传统研究方法,推动了新的学科领域产生。
中科院网络拓扑结构图 |