中国科学院的e-Science 及其“十五”信息化建设 阎保平 中国科学院计算机网络信息中心 主任 中国科学院信息化领导小组办公室 主任 2002年8月21日 上海

提纲 科学研究的信息化： e-Science 中国科学院的科研信息化（e-Science） 中国科学院的“十五”信息化建设

科学研究推动人类的发展

传统科学研究方法的局限 封闭性 交流不够 重复劳动 缺乏模拟、仿真的手段 科研周期长、成本高 一些实验是不可能的

现代科学研究的巨大挑战 科学研究问题空前复杂化 科学研究对象不是简单孤立系统，而是涵盖更大的范围，跨学科 科研信息、数据的实时获取与处理，仿真与大规模计算成为分析、发现和预测的主要手段之一 科学家之间密切的合作与交流

什么是e-Science “e-Science is about global collaboration in key areas of science, and the next generation of infrastructure that will enable it.” -- John Taylor, UK

e-Science的意义 使得全球性的、跨学科的、大规模科研合作，跨越时间、空间、物理障碍的资源共享与协同工作成为可能 这将改变科学家们从事科研活动的方法和模式，极大地促进交流合作，推动科学研究的发展 科研信息化是整个社会信息化的前卫，是下一代互联网络技术及信息基础设施在科研领域的率先应用

e-Science的特点 开放式的科学研究 资源共享 协同式的科学研究 高性能计算机，实验数据，科学仪器，… 就象在同一个实验室中一样与大洋彼岸的同事进行合作研究 跨越多个领域的复杂的协同工作

e-Science的基础设施 计算资源 数据资源 网络通信资源 科学仪器仪表设备 粒子加速器、天文望远镜、各种传感器、…

传感器/数据源 高速网络 可视化 计算资源 数据资源 桌面应用

e-Science的应用 e-Science提供了一种信息化的科学研究环境和平台，在不同的科学研究领域和科学研究活动中，开发针对特定需求的应用 应用是e-Science的主轴 以应用需求为导向，是e-Science建设的重要指导思想

e-Science相关技术的发展 互联网和Web已经得到广泛的普及 普通的实验室都可以拥有相当强大的计算和存储能力 今天许多科研人员已经离不开e-mail和web 普通的实验室都可以拥有相当强大的计算和存储能力 PC Cluster, Terabytes disks 广域网的带宽达到 Gbps 标准化的信息交换和资源共享 XML, Web Services 中间件 协同工作软件 传感器技术 ……

Information Power Grid e-Science的发展及现状 美国多个政府部门投入大量资金支持科研信息化 NSF, DOE, NASA TeraGrid Globus Access Grid … Information Power Grid

e-Science的发展及现状 英国e-Science计划 EU DataGrid EUROGRID 意大利INFN-Grid …

e-Science的发展及现状 亚太地区 PRAGMA (Pacific Rim Application Grid Middleware Assembly) APGrid (Asia Pacific Grid) 日本 韩国 GFK (Grid Forum Korea) 中国 China Science Grid (CAS, 2001)

提纲 科学研究的信息化： e-Science 中国科学院的科研信息化（e-Science） 中国科学院的“十五”信息化建设

中科院在e-Science方面的工作 2001年3月，提出建立科学数据网格（Scientific Data Grid） 2001年8月，在院十五信息化建设中立项 2001年12月，进一步提出China Science Grid的设想 2002年6月，参加了科技部863项目“国家高性能计算环境”（计算网格）的工作

中科院的科研信息化工作 科研信息化工作对于促进和提升科技创新和知识创新的能力，加速提高科技现代化水平具有重要意义和影响 有计划、有步骤地推进e-Science的建设与实施工作

基础设施建设 中科院“十五”信息化建设规划（2.5亿） 计算机网络的全面升级改造 科学数据库的进一步发展 超级计算环境的更新和完善 1-2.5G 科学数据库的进一步发展 10TB 超级计算环境的更新和完善 2-3万亿次 海量存储系统 100TB

学科环境建设 野外台站的监测网络（2.2亿） 标本馆（1.7亿） 数字图书馆（1.5亿） 生态网 天文观测站 大气监测站 山地灾害监测站 …… 标本馆（1.7亿） 29个动物、植物、古化石、矿物标本馆 数字标本馆工程开始启动 数字图书馆（1.5亿）

关键技术研究 下一代互联网技术 IPv6/v4转换 网络测量与监控 IPv6根服务器 组播 层次网络 安全 ……

关键技术研究（续） 网格计算（Grid Computing） 数据网格中间件 元数据 资源定位与寻址技术 e-Num …… 分布式异构数据的整合与集成 网格信息服务 网格安全 元数据 资源定位与寻址技术 e-Num ……

应用网格建设 在各学科领域中推进应用网格的建设 虚拟天文台 地球科学虚拟科研环境 生物网格 化学综合信息系统 ……

国际交流与合作 PRAGMA APGrid SDSC/UCSD KISTI，Korea 中研院计算中心（ASCC） Texas A&M Univ. Univ. of Maryland etc.

中国科学网格的建设 十五期间以科学数据库为基础建设“科学数据网格”，实现科学数据资源的共享以及在此基础上的协同工作 到十五末期，把计算资源和科学仪器设备等资源集成进来，在科学数据网格的基础上建设“中国科学网格” 同时，在应用领域大力推动网格应用的开发，形成面向学科和专业领域的应用网格，如：生物网格、天文网格、等等

提纲 科学研究的信息化： e-Science 中国科学院的科研信息化（e-Science） 中国科学院的“十五”信息化建设

背景 中科院是国家自然科学研究的中心 中国科学院1998年启动知识创新工程，现已进入全面推进阶段。 面向世界科技发展的趋势，面向国家创新体系的建设，如何提升和促进创新能力？科研信息化工作对此具有重要意义和影响。 中科院“十五”信息化建设在2001年8月院长办公会正式通过并立项

工作基础 中国科技网CSTNET CNNIC为中国互联网用户提供服务 超级计算环境（1300亿次） 科学数据库（180个专业库，725GB） 院管理信息系统、文献情报系统 ……

建设目标 总体目标：围绕院科技发展的战略，结合知识创新工程，广泛开发和应用信息技术，增强我院的综合实力。全面推进科研环境、手段和方法的信息化，业务管理和政务工作的信息化；建设先进的信息基础设施，实现网络资源的综合利用，使网络和应用的水平继续保持国内领先地位；完善信息化支撑体系。

两大主题 科学研究活动的信息化 科研活动管理的信息化

科研活动管理的信息化 科研活动管理的信息化是中科院科研信息化工作的另一个重要方面 带有科研活动特殊性的电子政务 ARP (Academia Resource Planning) 在科研活动管理中综合运用先进的信息技术和管理思想

主要任务 基础设施建设：中国科学院网CASNET升级改造 超级计算环境与应用 科学数据及其应用系统 智能化科技社区网络试点 支撑体系建设：建立信息化标准体系 建立信息化安全体系 信息化人才培养体系 应用系统建设：①视频会议系统；②远程教育系统； ③中国科普博览；④中国科学院主页； ⑤院电子政务系统；⑥院管理信息系统； 高技术产业化信息系统；院士科学思想库； 文献情报信息系统。

院“十五”信息化发展的框架（示意）

（1）形成高速网络环境 大力提高国内网络主干的带宽和国际出口带宽，计划在2－3年的时间内，城市间的网络将主要采用光纤信道辅以少量卫星信道，通达12个分院的信道带宽将提升到1G的光缆互联。国际出口信道带宽将提升到200M或更高。 + 光通讯/DWDM 卫星通讯

（2）形成高性能超级计算环境 为支持大型科学计算和大规模数据存储与处理的需要，中国科学院 “十五”期间计划在北京正式建立“中国科学院超级计算中心”，形成具有2-3万亿次计算能力，100TB海量存储空间和多媒体处理能力的运行环境，并建立一支承担系统维护、运行和服务的技术队伍。 曙光高性能计算机

（3）形成大规模科学数据中心 （1）继续加强科学数据资源的采集和积累，专业子库数量达到300个，总数据量达到10-15TB；启动数字标本馆群建设工程。 （2）制定科学数据库的标准规范，保证入库数据的正确性和准确性； （3）开发科学数据库的应用支撑平台，提供统一、实用、友好的用户服务界面； （5）建立以北京为中心的科学数据中心。 图片来自科学数据库应用项目“科普博览”网上“大峡谷”博物馆

（4）建设远程教育和视频会议系统 远程教育系统的建设任务包括：多媒体教学环境设施、广播及双向传输网络平台、课件资源体系、支撑软件系统。

视频会议系统将建设会议中心、控制中心及110余个分会场，支持各类政务会议、学术会议的召开，提高工作效率，建立新型政务工作模式。

（5）建设中国科学院电子政务系统和ARP系统 以院办公厅为中心节点，连接分院和研究所办公系统，中国科学院电子政务系统的建设任务包括：建立符合信息化要求的政务信息系统体系结构，制定电子政务系统的指标体系，在保障信息安全的前提下开发电子政务系统的信息资源，实现政务信息的网上采集、交换、分类、加工、处理和发布；建设满足政务信息化需求的系统平台，建立政务信息应用的网上办公室，形成网上协同工作环境。

中国科学院电子政务系统平台结构

中国科学院ARP系统体系结构

2001年8月，院“十五” 信息化建设正式立项，投入经费3.5亿元 院“十五”信息化建设投资安排建议及计划 2001年8月，院“十五” 信息化建设正式立项，投入经费3.5亿元 2001年第三季度完成规划项目的分解和立项 2001年第四季度开始全面实施工作 高速网络环境建设 科学数据库及其应用系统 中国科普博览 院管理信息系统 ……

e-Science & ARP 科学研究活动的信息化：e-Science 科研活动管理的信息化：ARP e-Science + ARP  数字化科学院：Digital CAS

结语 科学研究的信息化（e-Science）将改变人们从事科学研究的方式和方法，为科研人员提供一个信息化的科学研究环境，极大地促进科学研究的发展，并有力地推动社会的信息化与进步。 中国科学院正在建设以e-Science为核心的新型科研环境与支撑平台，为知识创新提供强有力的支持，为国家科技事业的发展做出贡献。

谢 谢 ！