中科院郭华东 中国科学院院士郭华东:空间大数据构建人类共享的数字丝路
至顶网软件频道消息:两千多年前,西汉张骞两次出使中亚,开辟出一条横贯东西、融通欧亚的通商之路——丝绸之路,以其连接的文明形态之多、跨越历史时期之长而光耀人类文明的史册。如今,中国再以"一带一路"为契机,依靠中国与有关国家既有的双多边机制,借助既有的、行之有效的区域合作平台。
6月14日,第九届中国云计算大会在京召开,中国科学院院士郭华东在会上发布了题为《空间大数据与数字丝路》的演讲,他认为"一带一路"是一个突破性、全局性的全球倡议和国家战略,具有范围广、周期长、领域宽等特点。
对"一带一路"沿线国家的生态环境格局和发展潜力进行宏观、动态分析,为"一带一路"建设提供基础性、宏观性环境数据具有重要意义。
空间对地观测大数据具有宏观、快速、准确、客观的特点和能力,是实现环境观测的有效手段;开发空间大数据资源,构建数字丝路,可为"一带一路"建设作出有特色的贡献。 为何要对"一带一路"沿线国家的生态环境格局和发展潜力进行宏观、动态分析? 从卫星影像图不难看出,"一带一路"沿线的国家和地区,涉及了陆地、海洋、河流,同时沿线的国家和地区所处的地域特点也不一而足。
自然环境的复杂给"一带一路"提出了很大的挑战,可能出现的资源、环境、灾害等问题,需要数据来解读,这就需要建设现代化、数字化的丝绸之路使全球的经济在全球范围内流通、畅通。
郭华东介绍道,数字丝路的框架应该是以全球卫星图作为底图的椭圆形框架的地球大数据平台,这个核心的上端就是用遥感数据,导航数据,航天航空、经济、地理、人文等数据汇聚在大地之中,根据"一带一路"国家共同关注的几大领域,考虑大数据在这些方面展开应用。
具体来说,就是利用多种数据资源,构成一个可共享的大数据平台,在7 2七个领域展开应用,为国家的可持续发展服务和"一带一路"服务,同时也服务于国家对联合国战略目标实现。
以下为演讲实录: 各位专家、各位领导。在这之前我们卓越的专家和领导就云计算,云平台、大数据的技术、方法、战略问题做了非常精彩的报告,我利用这段时间就大数据的一个侧面,围绕着空间大数据,应用方向一带一路做一个发言。
空间大数据指的是人类能发射到太空、地球轨道上,对地球进行观测的遥感卫星、导航卫星、地球武力卫星等获得地球地表一些数据,怎么用在一带一路上,构建数字一带一路,或者构建数字丝路。
这张图显示的是两条路,上面的红线就是丝绸之路,绿线是海上丝绸之路,在太空看到我们这两条路还是感觉很亲切的,但是在这中间是不是透过空间大数据的解读也看到了一些问题呢?等会儿慢慢讲这些问题,有资源的问题、环境的问题、灾害的问题等等。
你看到白天的一带一路,是否也看到了晚上的一带一路呢?这是晚上九点钟的一带一路显示图,在东面星光闪烁,在西面繁星万点,这代表一个国家、一个地区经济发展程度很高,经济水准很高。
从这个意义上来讲,大家意识到没有,通过这样的数据解读,你可以看到我们的思路建设任重道远,如何让暗的地区变亮,如何让经济均衡发展,如何通过建设现代的丝绸之路使我们全球的经济在全球范围内流通、畅通,让人类命运共同体这个概念更好地传播开来,建设人类共同的一带一路呢?其实从这张图上看出来,这是我们的使命。
看了这张图以后,我突然给自己加一个责任。就是一带一路确实是一个突破性、全局性的全球倡议的国家战略,具有范围广、周期长、领域宽等特点。假如我们用空间大数据来解读一带一路方面的问题,我们能够为未来的一带一路提供一些重要的数据基础。
庆幸地是空间对比关系的大数据具有宏伟、快速、准确、客观的特点和能力,能为一带一路资源、环境灾害等宏观问题提出你的解决方案,从这个意义上来讲,利用空间大数据来扩展一带一路的发展,似乎应该成为我们现在科技界,包括做大数据业者的方向之一。
围绕着这样一个问题,我重点给大家介绍三个方面的内容。 第一,一带一路面临的挑战。 全球在变暖,在变暖的全球区域范围上,比如中国西部的中亚地区,南部的南海、印度洋等地区面临这些挑战的时候,水没有了,海岸上升,由于海平面的上升,沿海的淹没造成了巨大的经济损失。
比如自然灾害的挑战,当我们坐在这儿很安静地进行研讨的时候,谁会想到我们处的这么一个地区面临着两个85%的挑战,一个85%的挑战就是全球的灾害频发,但是全球85%的重大灾害都发生在我们居住的一带一路地区,特别是中间地带。
另外一个85%,据我们四年的工作统计,全球灾害最重要的有三种,地震、风暴潮、洪旱灾,所谓的85%说占了死亡人路和经济损失的85%,这也成为我们构建一带一路中间不容回避的问题。
粮食安全的挑战,我们作为农业大国,但是一些贫困地区也都在我们构建的一带一路地区。
城市发展的不平衡,城市化是一个好事,但是也带来一系列的挑战,在全球城市化发展不平衡的地区,在我们构建的一带一路地区是最典型的不平衡地区。大家都很熟悉中巴经济走廊,我们的企业家勇敢地走向前线,我们要为中巴经济走廊的建设贡献这样的数据,但是想没想到背后的风险,有没有想我们在做这些工作之前要做评估呢?地震的风险、旱灾的风险、水涝的风险很大,这都需要在前期做重点性的铺垫性工作。
这张图告诉我们,假如我们持续地发射一些卫星在地球轨道上,对一带一路地区进行周期的多种手段的贯彻,我们源源不断地获取一带一路地区的各种各样的数据,通过对这些数据的解读、挖掘,我们可以对一带一路沿线的过去、现在、未来进行监测、预测、模拟,在这个基础之上,让决策者进行决策支持,提供全球致力于一带一路的人来研究一带一路,这都是非常重要的方面。
空间大数据能不能解决这些问题,这是我介绍的第二点。
空间对地观测卫星在全球范围内如火如荼,搞信息领域的说进入信息时代,搞海洋的说进入蓝色时代,搞空间的人说进入空间时代,空间卫星发射的越来越多,比如中国在2020年之前恐怕没有哪一个国家能比中国发射的卫星更多,这就是一个标志,从这个意义上来讲,我们看看在我们国家,空间对地观测卫星的发射到底如何? 这是一个不太准确的统计,全球发射了很多对地观测卫星,中国的对地观测卫星从八十年代开始发射,现在也不少了,近些年来呈现井喷之势,为什么在这样的情况之下还发射那么多的卫星?这说明需求迁移,就是说卫星是有用的。
仔细看一下,咱们国家在过去三四十年来发射了自然卫星、海洋卫星、环境卫星,紧急十年来通过16个专项发现了高分卫星,不仅发射遥感卫星,还发射了一些导航卫星、科学卫星等等,应该说在数量上来讲,中国确实已经走在前列,但是技术需要进一步的提高。
比如高分辨率对地观测专项取得了不同凡响的效果,而且在技术上,像去年8月19日发射的雷达卫星,在国际商都是名列前茅的,无论在技术上还是在综合方面都有特色。
中国人不仅发射自己的卫星,同时汲取世界上能够汲取的优质资源,把国际商一些重要的先进卫星数据为我所有,咱们国家建立了遥感卫星地面站,八十年代覆盖中国东部的80%,近期覆盖中国疆土的全部,而且覆盖了亚洲疆土的70%,去年建立了北极站,能够覆盖北极地区,将来就是一个口号,国家的利益延伸到哪儿,我们的空间信息数据就建立在哪里,所以空间大数据会越来越多。
这张图表明了国际上有很多卫星,怎么有效利用这些空间对地数据资源,为我们的一带一路进行服务,是我们目前面临的重要课题。这里讲到了,不仅要遥感,解决是什么的问题,也解决在哪里的问题,进行精确的定位,不仅解决在哪儿、是什么的问题,建成一个大的系统,利用数字平台进行整个地球系统性的处理和建模,对地球有更深入的认识。
又讲到了建立空间大数据信息产品。这一点,在我工作的工作领域比较热,从研究生做论文,到国家的任务,因为它确实太重要了,大数据给我们带来什么,在科技领域带来方法论的创新,在科学领域它能够引导科学的发现,从这个意义上来讲,做的人也越来越多。
基于此它确确实实有了很多好的应用效果,比如我们用对地观测大数据做气候变化的工作,联合国也把一个奖项毫不吝啬奖给中国的团队,这说明大数据可以用在很多方面。
咱们国家在这方面还是很有优势的。其实大数据另外一种表达形式,我们叫地球大数据,其实5月12日讲到俄罗斯要启动数字地球计划,但是中国人在1999年已经启动这样的计划,所以我们有着不少的优势。
第二部分讲的就是我们的空间对地观测技术有很大的优势。在这个优势的前提之下面临一个目标,这个目标就是一带一路构建,一带一路的建设,我们用空间大数据能做什么事情,这是第三部分想要阐述的方向,这里就结合计划,一年之前咱们在国际会议中心开了一个会叫一带一路空间认知国际会议,在这个国际会议利用这个平台我们发起了国际计划,这个计划叫数字一带一路,中文简称数字丝路。
这个计划可以这样定义,它是一个国际的大科学计划,它的目的是促进一带一路沿线国家的交流,它以地球大数据、空间大数据作为支撑,研究一带一路沿线的一些重要的科学问题,有一个愿景,这个愿景就是加强这个地区大数据的合作,为应对一带一路环境问题提供决策支持。
数字丝路有一个框架,框架的核心以全球卫星图作为底图的椭圆形框架是地球大数据的平台,大数据的平台构成它的核心,这个核心的上端就是我们用五种数据,遥感数据、导航数据、航天、航空、经济、地理、人文的数据汇聚在大地之中,根据一带一路国家共同关注的几大领域考虑大数据在这些方面展开应用,展开应用的前提是和联合国目前倡导的可持续发展目标紧密地结合起来,于是从这张图上,大家可以解读出它本身的意义,利用多种数据资源,构成一个可共享的大数据平台,在7 2七个领域展开应用,为国家的可持续发展服务,为国家的一带一路战略服务,同时也服务于国家对联合国战略目标实现。
讲到联合国目标实现,在座的很多都清楚,联合国可持续发展目标。这个目标在未来的这几年内是咱们2017年,还有13年的时间实现,最重要的是我们把一带一路的七个方向和联合国SDG这个目标紧密地结合起来,将来不仅对国家的一带一路有贡献,同时也贡献给联合国可持续发展目标,我们认为这是这个计划的非常重要之处。
底下分成7 2,七个工作组,两个任务组,这分的是任务组。
第一数字思路,还是空间大数据。空间大数据和在座的从事云计算和大数据的专家们一起,能不能形成这样一种共识,让大数据成为我们共同的纽带,让大数据成为红线,我们和一带一路的国家、组织,一起来构建这个平台,当然一开始路漫漫,大家的文化、风俗、习惯都是不一样,中国有这个自信,我们的空间大数据比相邻的很多国家都先进,我们可以无偿地提供大数据来用,是不是这个纽带可以促进我们和沿线国家的合作,应该说正在路上,应该说经过这一两年工作,其实见成效的。
可以看出空间大数据对一带一路可以做出很大的贡献,但是更重要的贡献还是数据本身的支撑、服务。 有这样一个大的纽带和资源,首先在一带一路最关注的领域,就是在农业领域进行应用,当然在前期的工作基础之上,做全球的农情速报,和美国、欧洲形成三足鼎立的局面,我们在利用空间大数据做粮食安全预测方面也走在了前沿。
面对海上丝绸之路怎么来做。大家可以看出底下的图,海岸带分布了很多城市、港口、文化遗产、资源,其实都可以用空间大数据进行剖析。
环境变化是大家都关注的重要命题。大家没有看到在东亚地区我们面临多么严重的挑战,就是气候变化的影响,一些地区在逐渐地变得干涸,有些地方变得旱灾连连,有的地方灾害频发等等。
一带一路本身就是世界遗产的含义。空间大数据怎么解决世界遗产的问题。 讲到了面临灾害的挑战,挑战是挑战,但是人类总得应对,灾害是自然现象,但是人类到了地球认为这是一个一种灾害,你怎么面对,这是我们面临的重要问题,这也已经走在路上了,和沿线的一些国家都进行合作了。
水资源,我们强调它的重要性有多高都不过分。到了中亚地区最最重要的就是水,缺了水,在哪个国家想建成丝绸之路的经济带是不可能的,在中亚过程缺了水很多事情都做不成,这点大家都很清楚,所以水资源是计划的重要方面之一,不仅亚洲关注,从去年以来,非洲也充分地关注,我们现在做的工作是涵盖了亚洲、非洲、欧洲的一部分。
城市,对于一带一路太重要了,因为它是人类活动的最直观的显示。我刚才放的第二张片子,全球灯光图上可以看出城市的分布非常的不均匀,这就是经济的不平衡。一带一路本身的特点就是贸易之路,将来演化成经济可发展之路,城市都是很重要的方面。
一带一路重点城市进行监测已经做了很多,到了另外一个地区,就是高山和寒区,大家说这个和一带一路有什么关系?比如我们的青藏高原,青藏高原又称亚洲水塔,它的下游养育了20亿人,有很多水系,随着全球的气候变化,如果这个地方的研究工作做不好,它对下游的作用是指明的,它的水灾、它对环境的影响,也直接影响一带一路的建设问题。
我把DBAR的计划做了简单的介绍,是一个国际计划,欢迎大家参与,参与以后可以实现资源的共享,DBAR一些共同的平台也可以进行共享,通过共享平台产品方法等等,共同来构建数字思路的前景。
它是一个非常开放的计划,我们叫DBAR,DBAR是数字思路,是开放、协同、共享丝路发展的计划。
大家可以看出我们欢迎一带一路国家的大学、研究机构、企业携起手来,我们欢迎一带一路国家的一些科学计划携起手来,我们欢迎全球的国际组织携起手来,共同构建一带一路,你给我的是一种合作的态度,将来一带一路给你的是一个持久的利益分享。
用一句话来概括,我们进入了大数据时代,在大数据时代,我们利用大数据可以做很多事情,但是目前作为一种伟大的倡议和国家战略,我们都有义务来为一带一路服务。
空间大数据为一带一路广大的区域,复杂的场景,至少在宏观上、在多模式的观测上来讲,它起到很重要的作用。起到的作用就是前期的资源环境的调查,对工程的设立提供前期起到的作用就是前期的资源环境的调查,对工程的设立提供前期的支持,为决策者提供一个系统的综合性的解决方案,或者前期决策支持的一些数据,所以我们用空间大数据,可以为一带一路建设做很多事情,一个中心的主体,就是用空间大数据构建人类共享的数字丝路。
