大科學(xué)工程，是以工程方式、 計(jì)劃手段、匯聚科技資源與力量整體推進(jìn)重大科技計(jì)劃的最新范式，是科學(xué)研究由傳統(tǒng)的“手工小作坊”向現(xiàn)代大規(guī)?！肮?chǎng)”演進(jìn)的一次革命。大科學(xué)范式的“兵 團(tuán)作戰(zhàn)”，將以空域和領(lǐng)域維度上的大規(guī)模，甚至超越時(shí)域維度上的長(zhǎng)尺度，實(shí)現(xiàn)今朝一日、史上數(shù)年的突破。

　　大科學(xué)是大數(shù)據(jù)的搖籃，大數(shù)據(jù)是大科學(xué)的產(chǎn)物

　　大科學(xué)的王者之道始于大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。人類歷史上的大數(shù)據(jù)，源于科技領(lǐng)域，確切地說源于大科學(xué)研究。曼哈頓計(jì)劃打開了微觀世界，并開創(chuàng)了借用人造 的大科學(xué)設(shè)施洞開微觀世界的嶄新科學(xué)方法論，以此為依托啟動(dòng)了一系列大科學(xué)計(jì)劃，它們產(chǎn)生了史無前例的超大規(guī)模數(shù)據(jù)。如位于瑞士的歐洲核子研究中心、由全 球逾8000位物理學(xué)家合作興建的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，2008年試運(yùn)行后，數(shù)據(jù)量即達(dá)25PB/年，2020年建成后將達(dá)200PB/年，因此他們率先創(chuàng)建 了“大數(shù)據(jù)”的概念。無獨(dú)有偶，旨在測(cè)定人類基因組30億堿基遺傳密碼的基因組計(jì)劃，進(jìn)行個(gè)體基因組測(cè)定時(shí)數(shù)據(jù)量即已高達(dá)13PB/年。而此計(jì)劃后，學(xué)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(cè)序，數(shù)據(jù)量迅速逼近ZB級(jí)（是PB的百萬倍），不約而同地創(chuàng)造了“大數(shù)據(jù)”概念。今天人們常用的互聯(lián)網(wǎng)最初就是這些領(lǐng)域的科學(xué)家為解決海量數(shù)據(jù)傳輸而發(fā)明的。

　　人類理性對(duì)物質(zhì)世界、人類社會(huì)和精神世界的認(rèn)識(shí)，其最高境界是智慧。而要達(dá)此境界必然經(jīng)過數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)三個(gè)層階，其中，數(shù)據(jù)是信息之母、知 識(shí)之初、智慧之源。隨著信息技術(shù)持續(xù)數(shù)十年的迅猛發(fā)展以及人類社會(huì)各行各業(yè)信息化的強(qiáng)力輻射，在人類紀(jì)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(shù)據(jù)狂潮，其奔涌之疾，升騰之烈，不似海嘯，勝似海嘯。人們歡呼，因?yàn)樗谴菘堇?、一往無前的狂飆，將以勢(shì)不可擋的革命性力量，開辟新的天地；人們 恐懼，因?yàn)樗切胁挥身\、漫無方向的野馬，有著難以預(yù)想的破壞性力量。此時(shí)此刻，人類需要冷靜，人類必須理性。

　　人類文明迄今經(jīng)歷了三次浪潮：第一次是農(nóng)業(yè)革命，數(shù)千年前出現(xiàn)并持續(xù)數(shù)千年，釋放出“物之力”；第二次是工業(yè)革命，數(shù)百年前出現(xiàn)并已持續(xù)數(shù)百 年，釋放出“能之力”；第三次是智業(yè)革命，數(shù)十年前開始孕育，目前正處初級(jí)階段，將不斷釋放“智之力”。1980年，托夫勒預(yù)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(biāo)志。其后，恰如其料，技術(shù)與文明的信息化有如神助，在人類社會(huì)各領(lǐng)域、全球各地域甚至更廣闊的空域天域似地火一般的點(diǎn)燃、普 及。信息社會(huì)、信息文明似乎轉(zhuǎn)眼間唾手即得，更有大數(shù)據(jù)時(shí)代的 “即時(shí)”到來好像為此作了一目了然的注解。冷靜分析，實(shí)則不然。數(shù)據(jù)是信息之母，沒有數(shù)據(jù)，何來信息？缺乏數(shù)據(jù)的時(shí)代，怎能是名副其實(shí)的信息時(shí)代？而剛剛 才來的大數(shù)據(jù)時(shí)代，恰恰表明此前是數(shù)據(jù)欠缺的“時(shí)代”。此前，人類發(fā)現(xiàn)、開辟的大量全新的數(shù)據(jù)空間，構(gòu)建的超大型數(shù)據(jù)生產(chǎn)“工廠”、超大型數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，建設(shè) 的“信息高速公路”及其四通八達(dá)的網(wǎng)絡(luò)，為大數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)及其廣泛輻射確實(shí)提供了充分的先決條件，但它們僅是大數(shù)據(jù)的搖籃，而不是搖籃里的嬰兒。

　　從大數(shù)據(jù)向大信息升華，亟待統(tǒng)計(jì)科學(xué)與數(shù)據(jù)科學(xué)的革新

　　數(shù)據(jù)是信息之母，但再好的數(shù)據(jù)也不會(huì)自動(dòng)生成信息。大數(shù)據(jù)得來不易，但轉(zhuǎn)化為大信息更難，而不能轉(zhuǎn)化為大信息的大數(shù)據(jù)就是橫亙于人類認(rèn)知之旅的理性黑洞、知性沙漠。實(shí)際上，人類理性跨過蒙昧之初，就擁有了將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信息的能力，這也是智人與直立人的分水嶺。

　　然而，面對(duì)時(shí)下大數(shù)據(jù)時(shí)代奔涌的多元、多源、異構(gòu)的海量數(shù)據(jù)，無論是被美譽(yù)為“孕育了現(xiàn)代科學(xué)”的統(tǒng)計(jì)科學(xué)，還是應(yīng)大科學(xué)之運(yùn)而生、當(dāng)今正如日中天的數(shù)據(jù)科學(xué)，都還只能是望洋興嘆。今日之大數(shù)據(jù)，明日之大信息，扭轉(zhuǎn)乾坤者，還屬革新后的統(tǒng)計(jì)科學(xué)與數(shù)據(jù)科學(xué)。

　　信息雖然衍進(jìn)自數(shù)據(jù)、珍貴于數(shù)據(jù)，但也只是其通向知識(shí)的中繼站。知識(shí)，是人類理性認(rèn)識(shí)世界的結(jié)晶，是改造世界的基石。培根在《偉大的復(fù)興》中豪 邁地預(yù)言：知識(shí)就是力量。大約400年后，人類終于迎來“知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代”。知識(shí)經(jīng)濟(jì)，作為人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的全新模式，被稱為經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的哥 白尼革命，其基本特征是：知識(shí)運(yùn)營(yíng)為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、知識(shí)產(chǎn)業(yè)成為龍頭產(chǎn)業(yè)、知識(shí)經(jīng)濟(jì)成為新的最活躍的經(jīng)濟(jì)形態(tài)。

　　由此可見，知識(shí)不僅是力量，而且是時(shí)代最核心、最強(qiáng)勁的先鋒力量。但我們同時(shí)必須清醒地認(rèn)識(shí)到：大數(shù)據(jù)與大知識(shí)，尚隔兩重天，如將大數(shù)據(jù)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(shí)的彩虹，才能氣貫長(zhǎng)虹、一飛沖天而成為引領(lǐng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的“巨龍”。

　　2015年大數(shù)據(jù)發(fā)展十大預(yù)測(cè)

　　1.結(jié)合智能計(jì)算的大數(shù)據(jù)分析成為熱點(diǎn)，包括大數(shù)據(jù)與神經(jīng)計(jì)算、深度學(xué)習(xí)、語義計(jì)算以及人工智能其他相關(guān)技術(shù)結(jié)合，成為大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

　　2.數(shù)據(jù)科學(xué)帶動(dòng)多學(xué)科融合，但是數(shù)據(jù)科學(xué)作為新興的學(xué)科，其學(xué)科基礎(chǔ)問題體系尚不明朗，數(shù)據(jù)科學(xué)自身的發(fā)展尚未成體系。

　　3.跨學(xué)科領(lǐng)域交叉的數(shù)據(jù)融合分析與應(yīng)用將成為今后大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用發(fā)展的重大趨勢(shì)。

　　4.大數(shù)據(jù)將與物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、云計(jì)算、社會(huì)計(jì)算等熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域相互交叉融合，產(chǎn)生很多綜合性應(yīng)用。

　　5.大數(shù)據(jù)多樣化處理模式與軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施逐步夯實(shí)。

　　6.大數(shù)據(jù)安全和隱私。

　　7.新的計(jì)算模式將取得突破。

　　8.各種可視化技術(shù)和工具提升大數(shù)據(jù)分析。

　　9.大數(shù)據(jù)技術(shù)課程體系建設(shè)和人才培養(yǎng)。

　　10.開源系統(tǒng)將成為大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的主流技術(shù)和系統(tǒng)選擇。

　?。ㄙY料來源：中國(guó)大數(shù)據(jù)技術(shù)大會(huì)發(fā)布的《2015大數(shù)據(jù)十大發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)》）

　　生命組學(xué)必將成為開啟大發(fā)現(xiàn)新時(shí)代的領(lǐng)航者

　　畢達(dá)哥拉斯學(xué)派開啟了科學(xué)的第一個(gè)大發(fā)現(xiàn)時(shí)代。他們集中證明：算術(shù)的本質(zhì)是“絕對(duì)的不連續(xù)量”，音樂的本質(zhì)是“相對(duì)的不連續(xù)量”，幾何的本質(zhì)是“靜止的連續(xù)量”，天文學(xué)的本質(zhì)是“運(yùn)動(dòng)的連續(xù)量”，終成“數(shù)即萬物”學(xué)說。

　　基于第谷終身積累的海量數(shù)據(jù)，開普勒實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽系幾乎所有天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的高度理論概括，因而被譽(yù)為“天空立法者”。同時(shí)期，伽利略亦通過大量 觀測(cè)，先后發(fā)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)的第一（勻速）、第二（勻加速）定律，被冠以“近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)精神的創(chuàng)造者”。而開普勒、伽利略等的系列大發(fā)現(xiàn)，迅即催生了牛頓的集大 成時(shí)代。一時(shí)間，牛頓力學(xué)統(tǒng)一了聲學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)和熱學(xué)，“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(gè)物質(zhì)世界。

　　20世紀(jì)是基因的大發(fā)現(xiàn)時(shí)代。1900年，孟德爾遺傳定律重新發(fā)現(xiàn)；1910年，基因連鎖定律發(fā)現(xiàn)；1944年證明遺傳物質(zhì)為DNA；1952 年，DNA堿基組成定律發(fā)現(xiàn)；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(jìn)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(jì)劃提供了理論與技術(shù)基礎(chǔ)。

　　大科學(xué)研究，不僅開啟了大數(shù)據(jù)時(shí)代，而且也光大了大發(fā)現(xiàn)時(shí)代。例如，人們通過大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，在不到5年的時(shí)間里，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)“上帝粒子”（希格斯玻色子） 的重大發(fā)現(xiàn)。希格斯玻色子的存在是最新一代大一統(tǒng)理論即“標(biāo)準(zhǔn)模型”的預(yù)言，而此模型是統(tǒng)一描述宇宙強(qiáng)力、弱力和電磁力這三種基本力及組成所有物質(zhì)的基本 粒子的理論，從而揭示了基本粒子為何擁有質(zhì)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(jìn)了一大步，因此在其發(fā)現(xiàn)的第二年，預(yù)言者即被授 予諾貝爾獎(jiǎng)。而此驚天大發(fā)現(xiàn)出自大設(shè)施、源于大科學(xué)、成于大數(shù)據(jù)、歸于大智慧。它們預(yù)示著人類社會(huì)正在走向集大成的最偉大時(shí)代——智慧時(shí)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(gè)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

　　“人腦是自然界最復(fù)雜的系統(tǒng)，認(rèn)知、意識(shí)、情感產(chǎn)生機(jī)理是自然科學(xué)的終極疆域，解讀人腦成為國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)的巔峰戰(zhàn)場(chǎng)”。2013年以來，集大科學(xué)、大數(shù)據(jù)、大發(fā)現(xiàn)之大成的“人類腦計(jì)劃”相繼在歐洲、北美洲、亞洲依次展開。就像曼哈頓計(jì)劃、阿波羅計(jì)劃開啟了知識(shí)經(jīng)濟(jì)、信息社會(huì)、大數(shù)據(jù)時(shí)代一樣，人類基因組、蛋白質(zhì)組計(jì)劃、腦計(jì)劃正開啟集大成的最偉大時(shí)代——智慧時(shí)代！

　　（作者為軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士）