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科技云:为科研插上信息化翅膀

三月 12th, 2020  |  农业综合

信息化工作正日益成为科研单位科研管理工作的重要组成部分,作为科研创新的有力支撑、科技服务的主要平台、科研管理的有效手段,信息化的建设和利用状况,已成为现代科研院所建设的重要指标之一和单位管理水平的重要标志。作为农业科研国家队,中国农科院在建设世界一流学科、一流科研院所过程中,如何运用信息化技术助力科研创新工作更便捷高效地开展,如何为科研管理与决策提供更科学有效的服务,这些问题需要我们去思考、去破解、去实践。

编者按

一、科研管理信息化的内涵

一朵科技公有云,开放共享,面向全国研究者,为科技创新点燃新动力;一朵管理私有云,安全高效,将各大科研院所连点成网,为服务管理打造金钟罩;一朵教育混合云,方便快捷,覆盖个体成长全周期,为人才培养提供优质土壤。

科研管理信息化不仅仅是购买服务器等硬件和定制开发应用软件,而是一个将信息技术手段不断应用于科研和管理活动的过程,具有丰富的内涵。

中科院“十二五”信息化建设产出的这“三朵云”,为中科院“科技海”用户群体的科研、管理与教育活动提供了高效实用、安全便捷的信息化环境与支撑服务,形成一曲惠及全院的“云乐章”。

从管理层级看,我院科研管理信息化包括院、所、团队、个人四个层级的信息化。不同层级的信息化需求各不相同,同时四个层级的信息化又相互关联,需要我们在信息化建设过程中统筹考虑。

“如果不把专业知识跟信息化结合起来,就很难出好的成果。”搞了一辈子科研的中国工程院院士、中科院地理科学与资源研究所研究员孙九林深切体会到,信息化正在引发科学研究与工程技术的革命,所产生的影响将超过人类史上的任何发明。

从业务类型看,科研管理信息化可以分为管理信息化和科研信息化,管理信息化是指办公、科研、人事、财务、基建、监察、党建等业务管理的信息化,其具有“一固二提高”的作用,即通过信息化的手段固化相关制度,提高工作效率,提高管理能力和水平。科研信息化是指充分利用信息技术来提高科研过程中信息的获取、存贮、分析、应用的自动化和智能化水平,例如:文献信息的获得、存贮、分析,科研数据的记录、存贮和统计分析,科学过程的分析建模与模拟。

科研信息化已然成为当代科技发展的必然趋势。作为国家战略科技力量,“十二五”期间,中科院紧紧围绕“信息化的中国科学院”的建设目标,将信息化与全院科技创新布局紧密结合,着眼于“海—云”服务思想,建成开放共享、功效一流、安全可靠的信息化环境,为“科技海”用户提供高效的信息化服务。

从科研范式发展变化来看,科研管理信息化是信息技术在科学研究中不断深化应用的过程。最早的科学研究以观测和实验为主,偏重于经验事实的描述,观测和实验多带盲目性,被称为科研第一范式,也是信息技术应用程度很低的阶段。随着现代科学的诞生,偏重于理论总结和理性概括,遵循“假说–实验验证–理论”的研究路径,被称为科研第二范式。随着信息技术的发展,出现了科研第三范式,以模拟为主的计算方法来支撑科学研究过程,根据已知规则来编制程序,使用计算机进行模拟,解决复杂的理论分析。近年来,数据密集型科研范式,即科研第四范式越来越受到科研人员的关注,基于对海量数据的处理和分析去发现新的知识,即使用程序来发现未知规则。从引力波的发现和黑洞照片构建,再到农作物全基因组选择育种,这些科研活动都需要极大规模数据处理技术和环境来支撑,需要为数据密集型科研提供数据池和计算力,是信息技术应用的高级阶段。

面向科研创新前沿

从技术角度看,科研管理信息化建设包括硬件基础设施(网络、服务器、路由、交换机、机房)、软件应用系统(网站、邮箱、协同办公、流程管理等各类业务管理系统,科学数据计算、科学过程模拟和分析等专业应用系统)、数据库系统(各类管理数据库、科技文献库、科学数据库等)、信息安全(数据和信息的保密与共享)等几个方面。

从1989年中科院启动世界银行贷款项目“中国国家计算与网络设施”(简称NCFC,国内称为“中关村教育与科研示范网”)项目,到1994年4月20日,在中科院计算机网络信息中心2号楼机房,中国全功能接入国际互联网,中科院始终站在信息化大潮的浪尖上。到今天,信息化与科研在中科院的建设中一路“结伴前行”。

美高梅手机登录网站,二、科研管理信息化工作的主要任务

“利用先进信息技术,通过网络将科学数据的采集、传输、存储、处理等科研活动融为一体。”孙九林说,“有了这些电子资料,身在各地的研究人员就可以各取所需进行各自领域的研究。”

围绕“一流的科研院所必须有一流的信息化支撑”这个工作总目标,针对我院信息化工作现状,科研管理信息化主要任务包括:科研管理的“六系统”、应用支撑的“一朵云”、决策支持的“一个数”、网络连接的“一张网”,再造一个数字农科院,全面提升我院智慧管理能力,使得信息化发展和应用水平进入国内先进行列。

科学家不用到现场,就可以通过摄像头在实验室里观察远在千里之外的动物的生活习性,足不出户就可以从网上共享的数据库里获取各种数据资料、与全球相关领域专家进行讨论交流,还可以利用已共享的数据存储设备、超级计算设备开展数据处理与计算而不用自己购置这些昂贵的设备……

科研管理应用系统建设是科研管理信息化工作的核心。在企业信息化中,围绕产品生产过程一般设计“供、产、销、人、财、物”六类信息化应用系统。我院作为主要从事应用基础研究和应用研究的科研单位,职责和使命就是知识生产和技术创制,在这个过程中,输入是文献、数据、想法、各种实验耗材,中间是各种实验过程和数据分析计算过程,输出是论文、专利、标准规范、共享数据集、核心技术、重大品种、重大产品等。科研管理“六系统”(科研物资采购系统、科研人事财务一体化系统、科技成果转化服务系统、科研管理决策支持系统、科技文献服务系统、科学数据管理与计算系统)就是围绕上述科研过程中科研人员的痛点和难点来建设。科研物资采购系统重点解决科研活动中量大高频的试剂耗材等科研物资的便捷、高效、可监管的采购问题。科研人事财务一体化系统就是从科研人员的视角出发,围绕创新工程和其他科研项目,让科研人员从网上的一个入口就能方便、高效地完成团队、项目、人才、平台、国合、经费、成果的一体化过程管理,把更多的时间留在科技创新上。科技成果转化服务系统重点解决科研成果宣传展示和交易的需求。科研管理决策支持系统就是利用上述业务系统中产生的数据,进行清洗、集成、汇总、统计,支持团队、所、院各级管理和决策。科技文献服务系统和科学数据管理与计算系统重点解决科研人员快捷高效及时获取国内外科技文献和科学数据存贮、计算、共享服务的需求。

“如今,用信息化手段做科研的人越来越多了,科技人员对数据存储和计算能力的依赖性也将越来越强。”中科院计算机网络信息中心副主任迟学斌接受《中国科学报》采访时说。

云环境建设是科研管理信息化工作的基础。近年来随着云计算和云服务技术的快速发展,云已经成为最重要的信息化基础设施。2017年我院的私有云–农科云开始提供服务,该云平台具备40GB高速业务网络、80物理CPU/9T内存的计算资源池、440T存储备份资源池,并由边界防护、区域防护、虚拟机防护等组成安全防护体系,目前已有近百个应用在农科云中稳定运行。实践表明,云环境建设在推动我院软硬件资源的共建共享,减少在硬件基础设施上低水平重复建设等方面具有重要意义。下一步,应继续加大农科云的建设力度,为全院提供安全和稳定的云服务,鼓励各研究所把信息化资金主要投到驻地接入网建设上,更多的应用系统直接迁移到农科云中,不再需要重复建设相关的基础设施,集聚资源建好全院信息化应用支撑“一朵云”。

2016年,中科院计算机网络信息中心基于全球超级计算机冠军“神威·太湖之光”研发的“钛合金微结构演化相场模拟”软件,成功入围国际高性能计算应用领域最高奖——戈登贝尔奖提名。

数据资源集成共享是科研管理信息化工作的关键。科研管理信息化系统一般按照功能模块来设计,例如分成协同办公模块、科研管理模块、人事管理模块、财务管理模块等来设计建设,这种设计模式容易造成数据孤岛,需要通过标准规范和各种接口来实现不同模块之间数据资源的集成共享。随着信息技术发展,数据驱动的科研管理信息系统设计模式正逐步成为一种新模式。这种模式以科研单位的数据为核心,先形成科研人员维、科研项目维、科研经费维、基地空间维这四个维度的科研单位全息数据模型,然后围绕数据模型,以流程的方式构建各种管理功能模块,以数据集市和关联分析的方式构建各级决策支持模块。下一步,应积极顺应信息技术发展趋势,采用数据驱动模式研发全院科研管理信息系统,解决统计报表多、交叉重复、数出多门的难题,形成数据从各类日常业务管理系统中来的机制,在更高的水平上实现科研管理数据资源的集成共享,真正实现支撑各类评价监测、管理决策的“一个数”。

借助这一软件,中科院金属所取得了一系列在实验室中不可能获得的成果,对新型钛合金晶体的生长、演化规律有了飞跃性的认识。“基于计算模拟及部分实验的工艺设计将摆脱传统的根据大量实验摸索总结规律的方法,将大大加快我国新型钛合金的设计和变形工艺的优化,节约大量的时间和资源,有利于可持续性发展。”中科院金属所研究员徐东生说。

网络门户是科研管理信息化工作的入口。随着科研管理信息化工作开展,各类应用系统越来越多,面向公众和内部的信息服务网站也花样繁多,访问应用系统和信息服务网站的方式也有桌面电脑、笔记本、手机、平板等多种形式,因此急需统一科研管理信息化工作的入口,让信息跟人走,而不是人跟信息走。下一步,应理清院门户网站与机关局网站、研究所网站、微信公众号、头条号、智慧农科协同办公平台、六个科研管理系统的关系,通过资源一体化管理和用户分级分类与权限管理,实现一个入口就能随人随时随地的高效便捷的信息访问和数据处理,真正形成全院网络连接“一张网”。

构建科研服务新模式

三、推动科研管理信息化工作的措施与建议

科学大数据时代已经到来,科研数据呈几何式增长态势。一个国家的科研水平,将越来越多地取决于其数据优势以及将数据转换为信息和知识的能力。

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