大數(shù)據(jù)“算命” 消除天災(zāi)人禍

身處這個大時代，大數(shù)據(jù)還能干什么？一些應(yīng)用，或許你有所不知。從位于上海交大電子信息與電氣工程學(xué)院的大數(shù)據(jù)工程技術(shù)研究中心，到位于中山北一路“803大院”的上海市刑事科學(xué)技術(shù)研究院，科學(xué)家和工程師們都在思考：如何利用大數(shù)據(jù)“算命”，盡量消除天災(zāi)人禍。

　密集風(fēng)險預(yù)警，智能疏導(dǎo)客流

未來一天傍晚，某商圈車水馬龍、人潮涌動。

“滴滴滴……”商圈管理辦公室的警鈴瞬時響起，發(fā)出人流密集風(fēng)險預(yù)警!同時，顯示屏跳出預(yù)警信息，通過分析周邊人流分布狀況，獲得應(yīng)急疏散預(yù)案 也隨即給出。值班人員小張立即拿起對講機通知安保部：“百貨門前天橋人流過度集中，請迅速啟動二級疏導(dǎo)預(yù)案，引導(dǎo)客流往1號、3號大門疏散，同時關(guān)閉2號 大門。”說話之間，相關(guān)數(shù)據(jù)信息已第一時間傳輸至全市預(yù)警系統(tǒng)平臺。

大數(shù)據(jù)工程技術(shù)研究中心主任、上海交大特聘教授邱才明向記者描述了這樣的大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景。原來，這次預(yù)警是由“人流密集風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)”發(fā)出的。通過商圈安裝的圖像智能識別系統(tǒng)，這套預(yù)警系統(tǒng)就能實時采集人流信息，隨即對這些數(shù)據(jù)進行分析處理。

邱才明介紹，基于隨機矩陣理論的大數(shù)據(jù)分析方法可進行建模，數(shù)據(jù)模型可判斷出實時人流狀態(tài)，并可同時預(yù)測未來5至10分鐘該區(qū)域內(nèi)人群密度的變 化趨勢，第一時間提供相關(guān)部門決策支持。一旦人流密集度超出預(yù)警標(biāo)準，系統(tǒng)將立即發(fā)出報警，并根據(jù)事態(tài)成因、人群行為分析和周邊通道狀況建立應(yīng)急疏散模 型，從中優(yōu)化選擇最佳方案，供指揮中心發(fā)出客流疏導(dǎo)指令。

參考人流密集風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)的智能建議，管理者、決策者可根據(jù)預(yù)警等級，判斷引起人流變化的原因，可能是某商圈活動引起人流聚集，也可能是車輛停 運，甚至是人員傷害、恐怖襲擊等。因此，管理人員就能因勢利導(dǎo)，采取疏導(dǎo)、限流甚至警力干預(yù)等措施，避免人流過度聚集，排除安全隱患，為民眾安全出行保駕 護航。

邱才明教授認為，在未來，隨著移動終端、位置服務(wù)(LBS)和車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的日益普及，地理數(shù)據(jù)、軌跡數(shù)據(jù)和各種基于位置的搜索記錄等，將共同構(gòu) 成位置大數(shù)據(jù)。這不僅僅是信息，還將成為重要的戰(zhàn)略資源，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)將提供很多社會和城市運行的規(guī)律及趨勢，為優(yōu)化政府規(guī)劃、防災(zāi)和應(yīng)急響應(yīng)提供智慧 支撐。

有了千里眼，還需神算手

2013年4月20日，四川省雅安市蘆山縣發(fā)生7.0級地震。又是四川，又是大震？突如其來的天災(zāi)牽動全國人民的心，許多民間志愿者自發(fā)組織前 往震區(qū)救災(zāi)。一時間，趕赴災(zāi)區(qū)的綠色通道，擠滿了大大小小的救援隊伍，造成了嚴重堵塞，甚至發(fā)生了救援志愿者遭遇墜石事故喪生的悲劇。

在肯定民間搶險救災(zāi)熱情的同時，人們也開始進行“理性救災(zāi)”反思。搶險救災(zāi)不能僅僅依靠一腔熱情，更需要以科學(xué)的技術(shù)與方法作為指導(dǎo)。上海交大 電信學(xué)院大數(shù)據(jù)工程技術(shù)研究中心副主任金之儉認為，通過大數(shù)據(jù)理論建立海量遙感數(shù)據(jù)獲取、儲存與分析體系，將為“理性救災(zāi)”指明道路，也就是說，在地震發(fā) 生后的第一時間，依靠衛(wèi)星或航空遙感技術(shù)，遠程獲取震區(qū)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，評估和預(yù)測災(zāi)區(qū)受損情況，明確物資需求，規(guī)劃救援道路，有助于制定合理的救援計劃，最大 程度減小災(zāi)害影響。

有了千里眼、順風(fēng)耳，還需神算手。災(zāi)害監(jiān)測是遙感技術(shù)的一個重要應(yīng)用方向，對于自然災(zāi)害頻發(fā)的國家和地區(qū)而言尤其具有價值。我國近年來遭遇了多 次地震災(zāi)害，與震前預(yù)測相比，災(zāi)后震區(qū)的遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測，更可充分測算解析大數(shù)據(jù)海量、異構(gòu)、多源的外部特征，以及多維度、多尺度、非穩(wěn)定的內(nèi)部特征，通過 對地表、環(huán)境、地震本身數(shù)據(jù)的充分測算解析，使災(zāi)害造成的危難細節(jié)、對地面道路的損害程度、救援資源的調(diào)度分配等實時分析能力獲得提升，這對于減少災(zāi)難損 失、提高救援效率、支持災(zāi)后重建具有極其重要的作用。

除了地震災(zāi)害監(jiān)測，大數(shù)據(jù)遙感還可應(yīng)用到洋流監(jiān)測、氣候預(yù)警等多個領(lǐng)域。以洋流監(jiān)測為例，地球上有遼闊的海洋，其面積是地球上陸地面積的2.5 倍，不過人類對海洋的認識還非常局限。事實上，海洋是人類環(huán)境、氣候的起源地，只有對海洋進行監(jiān)控，才能獲得更好的氣象預(yù)報、環(huán)境預(yù)測等效能。

金之儉介紹，目前科學(xué)家們正試圖將傳感器，如溫度、鹽度、熱慣量等傳感器，廣泛布置于海洋中。這些傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常龐大，并且很多數(shù)據(jù)無法實時傳到數(shù)據(jù)中心。假如在每個足球場這么大的海洋面積放置1個傳感器，全球海洋分布的傳感器總量將達520億只，其所含信息和維度都非常之大。通過高維大數(shù)據(jù)計算方法，才能對這些數(shù)據(jù)進行處理，從而有助于對厄爾尼諾現(xiàn)象會否發(fā)生、糧食產(chǎn)區(qū)氣候是否惡化等情況進行預(yù)警。

解讀DNA大數(shù)據(jù)，滴血畫像

在保護生命和財產(chǎn)安全方面，大數(shù)據(jù)還有大作為。一滴血驗DNA，已不是什么神奇;如今，法醫(yī)只要7個完整的人體細胞，就能檢出DNA。

在市公安局刑事科學(xué)技術(shù)研究管理中心，生物物證室副主任平原介紹，由于　DNA　物證檢驗?zāi)芰焖偬嵘?，目前每年滬上與DNA檢測相關(guān)的案件達 到1萬多起，其中包含了3.4萬個現(xiàn)場樣本，小到果殼、大到樹木?；谶@種　DNA大數(shù)據(jù)，可快速比對嫌疑人的DNA，排除嫌疑或鎖定嫌犯，依法保障公民 安全。

而上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院生物醫(yī)學(xué)部主任李亦學(xué)研究員表示，在生物信息學(xué)領(lǐng)域，現(xiàn)有計算能力與急劇上升的生物數(shù)據(jù)量之間，存在極大差距。以人體為例，常被采用的基因就達2.2萬種，還有30萬種相關(guān)蛋白。可以說，人類的計算能力按照摩爾定律每18個月翻一番，而存儲能力大約每14個月翻一番，但大數(shù)據(jù)的產(chǎn)量則是5個月就會翻一番。

當(dāng)然，下一代基因測序技術(shù)正在不斷追趕生物數(shù)據(jù)的大爆炸。比如最先進的“HiSeq　X”基因測序系統(tǒng)，由10臺“HiSeq　X”測序儀組 成，采用“測序工廠”模式定位，適合運行于大型化的基因組中心，為各類生命科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究提供海量、高效的測序服務(wù)。據(jù)稱，這樣的測序機器每次運行需 要3天時間，即可產(chǎn)出高達1.8T的有價值數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)產(chǎn)出效率是現(xiàn)有主流測序儀“HiSeq 2000”的12倍。這樣算來，整套系統(tǒng)每年可完成1.8萬人的全基因組測序，盡管這對于整個人類的生命大數(shù)據(jù)來說還是杯水車薪，即使對于有特定需求的測 序人員而言，也是供不應(yīng)求的。

　　在平原、李亦學(xué)等專家看來，隨著　DNA大數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展，一滴血將不僅能測定“誰是誰”，也能鑒定出“他來自哪里”，甚至還能根據(jù)個體基因判斷分析表型特征，比如眼皮、鼻孔、耳垂、膚色等，從而自動為他畫出一幅頭像來。