大科學開啟大數據、大發(fā)現新時代

大科學是大數據的搖籃，大數據是大科學的產物

　　大科學的王者之道始于大數據的產生。人類歷史上的大數據，源于科技領域，確切地說源于大科學研究。曼哈頓計劃打開了微觀世界，并開創(chuàng)了借用人造的大科學設施洞開微觀世界的嶄新科學方法論，以此為依托啟動了一系列大科學計劃，它們產生了史無前例的超大規(guī)模數據。如位于瑞士的歐洲核子研究中心、由全球逾8000位物理學家合作興建的大型強子對撞機，2008年試運行后，數據量即達25PB/年，2020年建成后將達200PB/年，因此他們率先創(chuàng)建了“大數據”的概念。無獨有偶，旨在測定人類基因組30億堿基遺傳密碼的基因組計劃，進行個體基因組測定時數據量即已高達13PB/年。而此計劃后，學界受其鼓舞開展了一系列遺傳背景迥異、不同疾病群體以及大量其他物種的基因組測序，數據量迅速逼近ZB級（是PB的百萬倍），不約而同地創(chuàng)造了“大數據”概念。今天人們常用的互聯網最初就是這些領域的科學家為解決海量數據傳輸而發(fā)明的。

　　人類理性對物質世界、人類社會和精神世界的認識，其最高境界是智慧。而要達此境界必然經過數據、信息、知識三個層階，其中，數據是信息之母、知識之初、智慧之源。隨著信息技術持續(xù)數十年的迅猛發(fā)展以及人類社會各行各業(yè)信息化的強力輻射，在人類紀元新千年的鐘聲敲響不久，文明世界就掀起了史無前例的大數據狂潮，其奔涌之疾，升騰之烈，不似海嘯，勝似海嘯。人們歡呼，因為它是摧枯拉朽、一往無前的狂飆，將以勢不可擋的革命性力量，開辟新的天地；人們恐懼，因為它是行不由韁、漫無方向的野馬，有著難以預想的破壞性力量。此時此刻，人類需要冷靜，人類必須理性。

　　人類文明迄今經歷了三次浪潮：第一次是農業(yè)革命，數千年前出現并持續(xù)數千年，釋放出“物之力”；第二次是工業(yè)革命，數百年前出現并已持續(xù)數百年，釋放出“能之力”；第三次是智業(yè)革命，數十年前開始孕育，目前正處初級階段，將不斷釋放“智之力”。1980年，托夫勒預言了這次新起的文明，并明確指出這次文明將以信息化為標志。其后，恰如其料，技術與文明的信息化有如神助，在人類社會各領域、全球各地域甚至更廣闊的空域天域似地火一般的點燃、普及。信息社會、信息文明似乎轉眼間唾手即得，更有大數據時代的“即時”到來好像為此作了一目了然的注解。冷靜分析，實則不然。數據是信息之母，沒有數據，何來信息？缺乏數據的時代，怎能是名副其實的信息時代？而剛剛才來的大數據時代，恰恰表明此前是數據欠缺的“時代”。此前，人類發(fā)現、開辟的大量全新的數據空間，構建的超大型數據生產“工廠”、超大型數據倉庫，建設的“信息高速公路”及其四通八達的網絡，為大數據的涌現及其廣泛輻射確實提供了充分的先決條件，但它們僅是大數據的搖籃，而不是搖籃里的嬰兒。

　　從大數據向大信息升華，亟待統(tǒng)計科學與數據科學的革新

　　數據是信息之母，但再好的數據也不會自動生成信息。大數據得來不易，但轉化為大信息更難，而不能轉化為大信息的大數據就是橫亙于人類認知之旅的理性黑洞、知性沙漠。實際上，人類理性跨過蒙昧之初，就擁有了將數據轉換為信息的能力，這也是智人與直立人的分水嶺。

　　然而，面對時下大數據時代奔涌的多元、多源、異構的海量數據，無論是被美譽為“孕育了現代科學”的統(tǒng)計科學，還是應大科學之運而生、當今正如日中天的數據科學，都還只能是望洋興嘆。今日之大數據，明日之大信息，扭轉乾坤者，還屬革新后的統(tǒng)計科學與數據科學。

　　信息雖然衍進自數據、珍貴于數據，但也只是其通向知識的中繼站。知識，是人類理性認識世界的結晶，是改造世界的基石。培根在《偉大的復興》中豪邁地預言：知識就是力量。大約400年后，人類終于迎來“知識經濟時代”。知識經濟，作為人類社會經濟增長方式與經濟發(fā)展的全新模式，被稱為經濟領域的哥白尼革命，其基本特征是：知識運營為經濟增長方式、知識產業(yè)成為龍頭產業(yè)、知識經濟成為新的最活躍的經濟形態(tài)。

　　由此可見，知識不僅是力量，而且是時代最核心、最強勁的先鋒力量。但我們同時必須清醒地認識到：大數據與大知識，尚隔兩重天，如將大數據比作洪水、比作奔流，它只有首先蒸發(fā)為大信息的氣流，繼而升騰為大知識的彩虹，才能氣貫長虹、一飛沖天而成為引領知識經濟時代的“巨龍”。

　　2015年大數據發(fā)展十大預測

　　1.結合智能計算的大數據分析成為熱點，包括大數據與神經計算、深度學習、語義計算以及人工智能其他相關技術結合，成為大數據分析領域的熱點。

　　2.數據科學帶動多學科融合，但是數據科學作為新興的學科，其學科基礎問題體系尚不明朗，數據科學自身的發(fā)展尚未成體系。

　　3.跨學科領域交叉的數據融合分析與應用將成為今后大數據分析應用發(fā)展的重大趨勢。

　　4.大數據將與物聯網、移動互聯、云計算、社會計算等熱點技術領域相互交叉融合，產生很多綜合性應用。

　　5.大數據多樣化處理模式與軟硬件基礎設施逐步夯實。

　　6.大數據安全和隱私。

　　7.新的計算模式將取得突破。

　　8.各種可視化技術和工具提升大數據分析。

　　9.大數據技術課程體系建設和人才培養(yǎng)。

　　10.開源系統(tǒng)將成為大數據領域的主流技術和系統(tǒng)選擇。

　?。ㄙY料來源：中國大數據技術大會發(fā)布的《2015大數據十大發(fā)展趨勢預測》）

　　生命組學必將成為開啟大發(fā)現新時代的領航者

　　畢達哥拉斯學派開啟了科學的第一個大發(fā)現時代。他們集中證明：算術的本質是“絕對的不連續(xù)量”，音樂的本質是“相對的不連續(xù)量”，幾何的本質是“靜止的連續(xù)量”，天文學的本質是“運動的連續(xù)量”，終成“數即萬物”學說。

　　基于第谷終身積累的海量數據，開普勒實現了對太陽系幾乎所有天體運動規(guī)律的高度理論概括，因而被譽為“天空立法者”。同時期，伽利略亦通過大量觀測，先后發(fā)現了運動的第一（勻速）、第二（勻加速）定律，被冠以“近代實驗科學精神的創(chuàng)造者”。而開普勒、伽利略等的系列大發(fā)現，迅即催生了牛頓的集大成時代。一時間，牛頓力學統(tǒng)一了聲學、光學、電磁學和熱學，“萬有”的牛頓定律幾乎支配著小到超顯微粒子、大到宇宙天體的整個物質世界。

　　20世紀是基因的大發(fā)現時代。1900年，孟德爾遺傳定律重新發(fā)現；1910年，基因連鎖定律發(fā)現；1944年證明遺傳物質為DNA；1952年，DNA堿基組成定律發(fā)現；1953年DNA雙螺旋模型問世，它洞開了萬古遺傳之謎及其遺傳密碼，進而揭示了統(tǒng)一萬千生命世界的中心法則，并為人類基因組計劃提供了理論與技術基礎。

　　大科學研究，不僅開啟了大數據時代，而且也光大了大發(fā)現時代。例如，人們通過大型強子對撞機，在不到5年的時間里，就實現了對“上帝粒子”（希格斯玻色子）的重大發(fā)現。希格斯玻色子的存在是最新一代大一統(tǒng)理論即“標準模型”的預言，而此模型是統(tǒng)一描述宇宙強力、弱力和電磁力這三種基本力及組成所有物質的基本粒子的理論，從而揭示了基本粒子為何擁有質量并演化為萬事萬物的“至理大道”，向人類破解宇宙誕生之謎邁進了一大步，因此在其發(fā)現的第二年，預言者即被授予諾貝爾獎。而此驚天大發(fā)現出自大設施、源于大科學、成于大數據、歸于大智慧。它們預示著人類社會正在走向集大成的最偉大時代——智慧時代。正如莎士比亞所言：凡是過去，皆為序曲。人類的前程又到了一個新的轉折點。

“人腦是自然界最復雜的系統(tǒng)，認知、意識、情感產生機理是自然科學的終極疆域，解讀人腦成為國際科技競爭的巔峰戰(zhàn)場”。2013年以來，集大科學、大數據、大發(fā)現之大成的“人類腦計劃”相繼在歐洲、北美洲、亞洲依次展開。就像曼哈頓計劃、阿波羅計劃開啟了知識經濟、信息社會、大數據時代一樣，人類基因組、蛋白質組計劃、腦計劃正開啟集大成的最偉大時代——智慧時代！