地球科學的使命是幫助人類看清賴以生存家園——地球，包括看清過去、現(xiàn)在和未來。可持續(xù)發(fā)展是地球科學的重要內(nèi)涵，數(shù)字化時代的可持續(xù)發(fā)展正在催生新的科學范式。在上世紀板塊構(gòu)造理論之后，地球科學的下一個重大理論突破遲遲未現(xiàn)，地學大數(shù)據(jù)與地球系統(tǒng)科學的結(jié)合或可能成為新的突破口。因此，地學界的當務(wù)之急應(yīng)當是建立真正擁抱數(shù)字時代的業(yè)態(tài)架構(gòu)方式，整合地球演化全球數(shù)據(jù)，共享全球地學知識，實現(xiàn)地學研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的范式革命。近日，中國地質(zhì)大學王成善院士聯(lián)合眾多中外科學家在《國家科學評論》（National Science Review, NSR）發(fā)表綜述文章，系統(tǒng)闡述“深時數(shù)字地球（DDE）”國際大科學計劃的背景、理念和實施計劃等。

從理論到數(shù)據(jù)：數(shù)字革命時代創(chuàng)新發(fā)展的方法論

科學數(shù)據(jù)開始全球共享的時候，很少有人意識到“面向數(shù)據(jù)研究”和“基于數(shù)據(jù)研究”的區(qū)別。這是兩種完全不同的思考模式，不僅是如何看待數(shù)據(jù)的差別，更需要重新思考構(gòu)建“已知和未知”、“未知和未知”的方式。

演繹推理和歸納推理是科學研究中的經(jīng)典范式，但演繹推理將科學研究的發(fā)現(xiàn)局限在預(yù)設(shè)的“前提”內(nèi)，歸納推理將“數(shù)據(jù)”理解為推理假設(shè)、定律和理論手段，和理論本身無涉。在大數(shù)據(jù)時代，“深時數(shù)字地球（DDE）”國際大科學計劃的推動者強調(diào)溯因推理，是因為數(shù)據(jù)的內(nèi)涵開始變得更加豐富，互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等變革性技術(shù)為實現(xiàn)深時地球復(fù)雜系統(tǒng)以及各層圈相互作用的數(shù)字表達、定量關(guān)聯(lián)、深度分析、數(shù)值模擬與定量預(yù)測提供了前所未有的機遇。大數(shù)據(jù)不再是補充研究的手段，而是推動了整體的思想變革。基于此，DDE正式發(fā)起。

國際大科學計劃：新時代地球科學研究的關(guān)鍵舉措

地球科學研究地球的過去、現(xiàn)在與未來，既需要將區(qū)域性的研究同國際地球科學整體研究趨勢和全球性信息整合，又需要把地球的大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈、地幔和地核以及近地空間視作密切聯(lián)系的整體，并關(guān)注人類活動的影響，理解它們相互作用的過程和機理。因此，大數(shù)據(jù)和人工智能時代的到來，成為地球科學突破發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)。

國際大科學計劃致力于建設(shè)一個為應(yīng)對全球科技挑戰(zhàn)、支撐全球或者區(qū)域命運共同體提供社會所需知識的國際平臺。DDE計劃的核心目的是聚合全球地學大數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的地球科學發(fā)現(xiàn)。計劃聚焦涉及地球的四大演化，即深時地球物質(zhì)演化、生命演化、地理演化和氣候演化（Evolution of Materials, Evolution of Life, Evolution of Geography, Evolution of Climate，簡稱4E）。DDE計劃圍繞四大演化和應(yīng)用科學，部署一系列重大任務(wù)，引領(lǐng)未來的國際地球科學研究，最終實現(xiàn)重大的源頭創(chuàng)新和突破。

主動高效與合作共贏：國際大科學計劃組織架構(gòu)的根本遵循

在推行DDE的過程中，DDE的推動者們不斷深化對國際大科學計劃的規(guī)律性認識，主動布局和積極利用國際創(chuàng)新資源，努力構(gòu)建合作共贏的伙伴關(guān)系。為了建立一個具有國際重要影響、權(quán)威、公正的管理體系，DDE計劃參考國際大科學組織和實施的國際經(jīng)驗與慣例，邀請了國際知名專家學者和管理者組建了管理委員會(Governing Council)、執(zhí)行委員會(Executive Committee)和科學委員會(Science Committee)。

高效運行、有機協(xié)作的執(zhí)行體系對于國際科學計劃的成功至關(guān)重要。基于對最大化促進跨國跨學科交流合作和構(gòu)建科技資源多元協(xié)作支撐體系的充分考慮，DDE計劃建立了以秘書處(DDE Secretariat Office)、國際卓越中心體系(DDE Center of Excellence)、工作組與任務(wù)組體系 (Working Group & Task Group) 為核心的執(zhí)行與實施體系。

數(shù)據(jù)不設(shè)限：DDE的核心離不開數(shù)據(jù)與智能

DDE從構(gòu)思到落地，一路演進到現(xiàn)在，DDE推動者們基本重新定義了指導地球科學研究的三部曲：一是建立深時地球知識體系，二是建立可操作性的深時數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，三是搭建全球協(xié)作的深時平臺。

深時地球知識體系構(gòu)建的核心在于地球科學專家與數(shù)據(jù)科學、語義本體專家深度合作，建立一個用戶驅(qū)動的基于統(tǒng)一框架下的地球科學知識圖譜，通過深時數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)高效的DDE科研集成環(huán)境。

從DDE整體發(fā)展看來，DDE的核心在于數(shù)據(jù)的全棧創(chuàng)新能力的釋放，通過打造、協(xié)調(diào)不同語義地球科學大數(shù)據(jù)的標準和平臺，將數(shù)據(jù)紅利充分釋放到地學場景中。未來的地學研究離不開數(shù)據(jù)與智能，當前傳統(tǒng)的科學研究基本是以地質(zhì)模型為中心，但隨著數(shù)據(jù)革命時代的到來，需要“數(shù)據(jù)-知識”一體化去重構(gòu)地學場景。當?shù)厍蚩茖W數(shù)字新基建變得越來越普惠，科學家、技術(shù)人員和政策制定者將有能力開展更深、更廣的創(chuàng)新。

擁抱可持續(xù)發(fā)展：長遠布局眾創(chuàng)共享

地球是人類賴以生存和發(fā)展的唯一家園，認知地球演化科學規(guī)律、預(yù)測未來全球變化等需要全球科學家和世界各國的共同努力，DDE旨在建立一個透明的組織結(jié)構(gòu)，吸引更多的科學家加入，聚焦地球演化的重大科學前沿，共同建設(shè)新型創(chuàng)新平臺，推動地球演化的重大基礎(chǔ)科學問題的突破。

DDE將利用制定的共享機制和標準規(guī)范，采取多種手段持續(xù)集成來源多樣的深時地球科學數(shù)據(jù)。同時，積極爭取多渠道國際資金投入，按照現(xiàn)行國際科技規(guī)則體系和以此為基礎(chǔ)的全球科技治理體系，與全球地球科學家及機構(gòu)開展對話、交流，在開放合作中求同存異，實現(xiàn)共贏。

結(jié)語

在DDE推動者們看來，DDE將像是一個虛擬的開放式廚房，所有科學家都可以來這里用自己的創(chuàng)造力“一展廚藝”。這些數(shù)據(jù)即是佳肴的原材料。DDE開發(fā)的技術(shù)和引擎便是食譜和器具。顧客（科學家）可以用他們自己的方式來“烹飪”，以解決科學中最令人興奮的挑戰(zhàn)——即發(fā)現(xiàn)我們所不知道的“未知的未知”，從而有望以全新的、生動的細節(jié)來了解地球的過去、現(xiàn)在和未來。