科學(xué)研究的信息化PPT課件

1、提綱 科學(xué)研究的信息化： e-Science 中國科學(xué)院的科研信息化（e-Science） 中國科學(xué)院的“十五”信息化建設(shè)第1頁/共45頁科學(xué)研究推動人類的發(fā)展第2頁/共45頁傳統(tǒng)科學(xué)研究方法的局限 封閉性 交流不夠 重復(fù)勞動 缺乏模擬、仿真的手段 科研周期長、成本高 一些實驗是不可能的第3頁/共45頁現(xiàn)代科學(xué)研究的巨大挑戰(zhàn) 科學(xué)研究問題空前復(fù)雜化 科學(xué)研究對象不是簡單孤立系統(tǒng)，而是涵蓋更大的范圍，跨學(xué)科 科研信息、數(shù)據(jù)的實時獲取與處理，仿真與大規(guī)模計算成為分析、發(fā)現(xiàn)和預(yù)測的主要手段之一 科學(xué)家之間密切的合作與交流第4頁/共45頁什么是e-Science “e-Science is about

2、 global collaboration in key areas of science, and the next generation of infrastructure that will enable it.” - John Taylor, UK第5頁/共45頁e-Science的意義 使得全球性的、跨學(xué)科的、大規(guī)?？蒲泻献鳎缭綍r間、空間、物理障礙的資源共享與協(xié)同工作成為可能 這將改變科學(xué)家們從事科研活動的方法和模式，極大地促進(jìn)交流合作，推動科學(xué)研究的發(fā)展 科研信息化是整個社會信息化的前衛(wèi)，是下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及信息基礎(chǔ)設(shè)施在科研領(lǐng)域的率先應(yīng)用第6頁/共45頁e-Science的特

3、點 開放式的科學(xué)研究 資源共享 高性能計算機(jī)，實驗數(shù)據(jù)，科學(xué)儀器， 協(xié)同式的科學(xué)研究 就象在同一個實驗室中一樣與大洋彼岸的同事進(jìn)行合作研究 跨越多個領(lǐng)域的復(fù)雜的協(xié)同工作第7頁/共45頁e-Science的基礎(chǔ)設(shè)施 計算資源 數(shù)據(jù)資源 網(wǎng)絡(luò)通信資源 科學(xué)儀器儀表設(shè)備 粒子加速器、天文望遠(yuǎn)鏡、各種傳感器、第8頁/共45頁計算資源傳感器/數(shù)據(jù)源可視化高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源桌面應(yīng)用第9頁/共45頁e-Science的應(yīng)用 e-Science提供了一種信息化的科學(xué)研究環(huán)境和平臺，在不同的科學(xué)研究領(lǐng)域和科學(xué)研究活動中，開發(fā)針對特定需求的應(yīng)用 應(yīng)用是e-Science的主軸 以應(yīng)用需求為導(dǎo)向，是e-Science

4、建設(shè)的重要指導(dǎo)思想第10頁/共45頁e-Science相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 互聯(lián)網(wǎng)和Web已經(jīng)得到廣泛的普及 今天許多科研人員已經(jīng)離不開e-mail和web 普通的實驗室都可以擁有相當(dāng)強(qiáng)大的計算和存儲能力 PC Cluster, Terabytes disks 廣域網(wǎng)的帶寬達(dá)到 Gbps 標(biāo)準(zhǔn)化的信息交換和資源共享 XML, Web Services 中間件 協(xié)同工作軟件 傳感器技術(shù) 第11頁/共45頁e-Science的發(fā)展及現(xiàn)狀 美國多個政府部門投入大量資金支持科研信息化 NSF, DOE, NASA TeraGrid Globus Access Grid Information Power G

5、rid第12頁/共45頁e-Science的發(fā)展及現(xiàn)狀 英國e-Science計劃 EU DataGrid EUROGRID 意大利INFN-Grid 第13頁/共45頁e-Science的發(fā)展及現(xiàn)狀 亞太地區(qū) PRAGMA (Pacific Rim Application Grid Middleware Assembly) APGrid (Asia Pacific Grid) 日本 韓國 GFK (Grid Forum Korea) 中國 China Science Grid (CAS, 2001)第14頁/共45頁提綱 科學(xué)研究的信息化： e-Science 中國科學(xué)院的科研信息化（e-S

6、cience） 中國科學(xué)院的“十五”信息化建設(shè)第15頁/共45頁中科院在e-Science方面的工作 2001年3月，提出建立科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格（Scientific Data Grid） 2001年8月，在院十五信息化建設(shè)中立項 2001年12月，進(jìn)一步提出China Science Grid的設(shè)想 2002年6月，參加了科技部863項目“國家高性能計算環(huán)境”（計算網(wǎng)格）的工作第16頁/共45頁中科院的科研信息化工作 科研信息化工作對于促進(jìn)和提升科技創(chuàng)新和知識創(chuàng)新的能力，加速提高科技現(xiàn)代化水平具有重要意義和影響 有計劃、有步驟地推進(jìn)e-Science的建設(shè)與實施工作第17頁/共45頁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

7、中科院“十五”信息化建設(shè)規(guī)劃（2.5億） 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的全面升級改造 1-2.5G 科學(xué)數(shù)據(jù)庫的進(jìn)一步發(fā)展 10TB 超級計算環(huán)境的更新和完善 2-3萬億次 海量存儲系統(tǒng) 100TB第18頁/共45頁學(xué)科環(huán)境建設(shè) 野外臺站的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（2.2億） 生態(tài)網(wǎng) 天文觀測站 大氣監(jiān)測站 山地災(zāi)害監(jiān)測站 標(biāo)本館（1.7億） 29個動物、植物、古化石、礦物標(biāo)本館 數(shù)字標(biāo)本館工程開始啟動 數(shù)字圖書館（1.5億）第19頁/共45頁關(guān)鍵技術(shù)研究 下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) IPv6/v4轉(zhuǎn)換 網(wǎng)絡(luò)測量與監(jiān)控 IPv6根服務(wù)器 組播 層次網(wǎng)絡(luò) 安全 第20頁/共45頁關(guān)鍵技術(shù)研究（續(xù)） 網(wǎng)格計算（Grid Computing）

8、 數(shù)據(jù)網(wǎng)格中間件 分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)的整合與集成 網(wǎng)格信息服務(wù) 網(wǎng)格安全 元數(shù)據(jù) 資源定位與尋址技術(shù) e-Num 第21頁/共45頁應(yīng)用網(wǎng)格建設(shè) 在各學(xué)科領(lǐng)域中推進(jìn)應(yīng)用網(wǎng)格的建設(shè) 虛擬天文臺 地球科學(xué)虛擬科研環(huán)境 生物網(wǎng)格 化學(xué)綜合信息系統(tǒng) 第22頁/共45頁國際交流與合作 PRAGMA APGrid SDSC/UCSD KISTI，Korea 中研院計算中心（ASCC） Texas A&M Univ. Univ. of Maryland etc.第23頁/共45頁中國科學(xué)網(wǎng)格的建設(shè) 十五期間以科學(xué)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)建設(shè)“科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格”，實現(xiàn)科學(xué)數(shù)據(jù)資源的共享以及在此基礎(chǔ)上的協(xié)同工作 到十五末期

9、，把計算資源和科學(xué)儀器設(shè)備等資源集成進(jìn)來，在科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格的基礎(chǔ)上建設(shè)“中國科學(xué)網(wǎng)格” 同時，在應(yīng)用領(lǐng)域大力推動網(wǎng)格應(yīng)用的開發(fā)，形成面向?qū)W科和專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用網(wǎng)格，如：生物網(wǎng)格、天文網(wǎng)格、等等第24頁/共45頁提綱 科學(xué)研究的信息化： e-Science 中國科學(xué)院的科研信息化（e-Science） 中國科學(xué)院的“十五”信息化建設(shè)第25頁/共45頁背景 中科院是國家自然科學(xué)研究的中心 中國科學(xué)院1998年啟動知識創(chuàng)新工程，現(xiàn)已進(jìn)入全面推進(jìn)階段。 面向世界科技發(fā)展的趨勢，面向國家創(chuàng)新體系的建設(shè)，如何提升和促進(jìn)創(chuàng)新能力？科研信息化工作對此具有重要意義和影響。 中科院“十五”信息化建設(shè)在2001年8月院

10、長辦公會正式通過并立項第26頁/共45頁工作基礎(chǔ) 中國科技網(wǎng)CSTNET CNNIC為中國互聯(lián)網(wǎng)用戶提供服務(wù) 超級計算環(huán)境（1300億次） 科學(xué)數(shù)據(jù)庫（180個專業(yè)庫，725GB） 院管理信息系統(tǒng)、文獻(xiàn)情報系統(tǒng) 第27頁/共45頁建設(shè)目標(biāo) 總體目標(biāo)：圍繞院科技發(fā)展的戰(zhàn)略，結(jié)合知識創(chuàng)新工程，廣泛開發(fā)和應(yīng)用信息技術(shù)，增強(qiáng)我院的綜合實力。全面推進(jìn)科研環(huán)境、手段和方法的信息化，業(yè)務(wù)管理和政務(wù)工作的信息化；建設(shè)先進(jìn)的信息基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的綜合利用，使網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的水平繼續(xù)保持國內(nèi)領(lǐng)先地位；完善信息化支撐體系。第28頁/共45頁兩大主題 科學(xué)研究活動的信息化 科研活動管理的信息化第29頁/共45頁科研

11、活動管理的信息化 科研活動管理的信息化是中科院科研信息化工作的另一個重要方面 帶有科研活動特殊性的電子政務(wù) ARP (Academia Resource Planning) 在科研活動管理中綜合運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)和管理思想第30頁/共45頁主要任務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：中國科學(xué)院網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：中國科學(xué)院網(wǎng)CASNETCASNET升級改造升級改造 超級計算環(huán)境與應(yīng)用超級計算環(huán)境與應(yīng)用 科學(xué)數(shù)據(jù)及其應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)及其應(yīng)用系統(tǒng) 智能化科技社區(qū)網(wǎng)絡(luò)試點智能化科技社區(qū)網(wǎng)絡(luò)試點支撐體系建設(shè)：建立信息化標(biāo)準(zhǔn)體系支撐體系建設(shè)：建立信息化標(biāo)準(zhǔn)體系 建立信息化安全體系建立信息化安全體系 信息化人才培養(yǎng)體系信息化人才培

12、養(yǎng)體系應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)：應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)：視頻會議系統(tǒng)；視頻會議系統(tǒng)；遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)；遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)； 中國科普博覽；中國科普博覽；中國科學(xué)院主頁；中國科學(xué)院主頁； 院電子政務(wù)系統(tǒng)；院電子政務(wù)系統(tǒng)；院管理信息系統(tǒng)；院管理信息系統(tǒng)； 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化信息系統(tǒng)；高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化信息系統(tǒng)；院士科學(xué)思想院士科學(xué)思想庫；庫； 文獻(xiàn)情報信息系統(tǒng)。文獻(xiàn)情報信息系統(tǒng)。第31頁/共45頁院院“十五十五”信息化發(fā)展的框架（示意）信息化發(fā)展的框架（示意）第32頁/共45頁（1 1）形成高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境）形成高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 大力提高國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)主干的帶寬和國際出口帶寬，計劃在23年的時間內(nèi)，城市間的網(wǎng)絡(luò)將主要采用光纖信道輔以少量衛(wèi)星信道，通達(dá)12

13、個分院的信道帶寬將提升到1G的光纜互聯(lián)。國際出口信道帶寬將提升到200M或更高。衛(wèi)星通訊衛(wèi)星通訊光通訊光通訊/DWDM + +第33頁/共45頁（2 2）形成高性能超級計算環(huán)境）形成高性能超級計算環(huán)境 為支持大型科學(xué)計算和大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲與處理的需要，中國科學(xué)院 “十五”期間計劃在北京正式建立“中國科學(xué)院超級計算中心”，形成具有2-32-3萬億次計算能力，100TB100TB海量存儲空間和多媒體處理能力的運(yùn)行環(huán)境，并建立一支承擔(dān)系統(tǒng)維護(hù)、運(yùn)行和服務(wù)的技術(shù)隊伍。曙光高性能計算機(jī)第34頁/共45頁（3 3）形成大規(guī)?？茖W(xué)數(shù)據(jù)中心）形成大規(guī)模科學(xué)數(shù)據(jù)中心（1 1）繼續(xù)加強(qiáng)科學(xué)數(shù)據(jù)資源的采集和積累，專業(yè)

14、子庫數(shù)量達(dá)到300300個，總數(shù)據(jù)量達(dá)到10-15TB10-15TB；啟動數(shù)字標(biāo)本館群建設(shè)工程。（2 2）制定科學(xué)數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，保證入庫數(shù)據(jù)的正確性和準(zhǔn)確性；（3 3）開發(fā)科學(xué)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用支撐平臺，提供統(tǒng)一、實用、友好的用戶服務(wù)界面；（5 5）建立以北京為中心的科學(xué)數(shù)據(jù)中心。圖片來自科學(xué)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用項目“科普博覽”網(wǎng)上“大峽谷”博物館第35頁/共45頁（4 4）建設(shè)遠(yuǎn)程教育和視頻會議系統(tǒng)）建設(shè)遠(yuǎn)程教育和視頻會議系統(tǒng)多媒體教育中心(北京)課件廣播服務(wù)器課件庫授課教師課件制作交互服務(wù)器攝錄系統(tǒng)媒體服務(wù)器(視音頻)電子白板白板服務(wù)器寬帶互聯(lián)網(wǎng)A分院多媒體教室B分院(所)多媒體教室分院面向全國開設(shè)課

15、程（或視頻會議）電子白板投影儀交互終端機(jī)攝錄系統(tǒng)復(fù)接器綜合接收系統(tǒng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入的分院(所)綜合接收系統(tǒng)中國科學(xué)院研究生院遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)功能示意圖基于課件的異步教學(xué)同步實時教學(xué)答疑與討論系統(tǒng)l遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)包括：多媒體教學(xué)環(huán)境設(shè)施、廣播及雙向傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺、課件資源體系、支撐軟件系統(tǒng)。第36頁/共45頁三里河三里河會議控制中心會議控制中心中國科學(xué)院院部中國科學(xué)院院部分會場分會場分會場分會場MXMGateKeeperMCUCASNETIP/TV會議終端會議終端會議終端CASNET網(wǎng)絡(luò)中心網(wǎng)絡(luò)中心會議終端圖7：中國科學(xué)院視頻會議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及連接視頻會議視頻會議系統(tǒng) 將 建 設(shè) 會議 中 心 、

16、控制中心及110余個分會場，支 持 各 類 政務(wù) 會 議 、 學(xué)術(shù) 會 議 的 召開 ， 提 高 工作 效 率 ， 建立 新 型 政 務(wù)工作模式。第37頁/共45頁（5 5）建設(shè)中國科學(xué)院電子政務(wù)系統(tǒng)和）建設(shè)中國科學(xué)院電子政務(wù)系統(tǒng)和ARPARP系系統(tǒng)統(tǒng)以院辦公廳為中心節(jié)點，連接分院和研究所辦公系統(tǒng)，中國科學(xué)院電子政務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)包括：建立符合信息化要求的政務(wù)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，制定電子政務(wù)系統(tǒng)的指標(biāo)體系，在保障信息安全的前提下開發(fā)電子政務(wù)系統(tǒng)的信息資源，實現(xiàn)政務(wù)信息的網(wǎng)上采集、交換、分類、加工、處理和發(fā)布；建設(shè)滿足政務(wù)信息化需求的系統(tǒng)平臺，建立政務(wù)信息應(yīng)用的網(wǎng)上辦公室，形成網(wǎng)上協(xié)同工作環(huán)境。第38頁/共45頁中國科學(xué)院電子政務(wù)系統(tǒng)平臺結(jié)構(gòu)中國科學(xué)院電子政務(wù)系統(tǒng)平臺結(jié)構(gòu)第39頁/共45頁中國科學(xué)院中國科學(xué)院ARPARP系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)第40頁/共45頁院院“十五十五”信息化建設(shè)投資安排建議及計劃信息化建設(shè)投資安排建議及計劃 2001年8月，院“十五” 信息化建設(shè)正式立項，投入經(jīng)費(fèi)3.5億元 2001年第三季度完成規(guī)劃項目的分解和立項 2001年第四季度開始全面實施工作 高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè) 科學(xué)數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng) 中國科普博覽 院管理信息系統(tǒng) 第41頁/共45頁e-Science &a