數(shù)據(jù)管理與保存得到重視

重大項(xiàng)目計(jì)劃產(chǎn)生的海量科學(xué)數(shù)據(jù)作為國(guó)家資源和人類(lèi)知識(shí)庫(kù)，應(yīng)進(jìn)行長(zhǎng)期保存和管理，讓科學(xué)家在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)可以深入挖掘數(shù)據(jù)背后的知識(shí)。國(guó)內(nèi)外紛紛建立空間科學(xué)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)中心/系統(tǒng)，實(shí)施數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存和質(zhì)量管控。

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）建立了國(guó)家空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心（National Space Science Data Center，NSSDC）用以保障空間科學(xué)衛(wèi)星任務(wù)（含空間天文、天文物理、太陽(yáng)和空間等離子體物理、行星科學(xué)、月球科學(xué)和空間物理）檔案數(shù)據(jù)永久安全和長(zhǎng)期可用，并為世界范圍的科學(xué)家提供公開(kāi)數(shù)據(jù)服務(wù)。截至?2015?年?12?月，僅其所屬的行星數(shù)據(jù)系統(tǒng)（Planetary Data System，PDS）存儲(chǔ)和管理的火星、月球、金星、水星各等級(jí)軌道探測(cè)數(shù)據(jù)已超過(guò)?947?TB。

歐洲空間天文中心（European Space Astronomy Centre，ESAC）作為歐空局（European Space Agency，ESA）空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心，也對(duì)所有歐洲空間天文、太陽(yáng)系探測(cè)、行星科學(xué)、基礎(chǔ)物理等衛(wèi)星任務(wù)產(chǎn)生的科學(xué)檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行了集中管理和存儲(chǔ)。

在空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)支持下，我國(guó)也建設(shè)了集科學(xué)衛(wèi)星數(shù)據(jù)匯集與分發(fā)，數(shù)據(jù)全生命周期質(zhì)量控制，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理與歸檔為一體的空間科學(xué)先導(dǎo)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（空間科學(xué)數(shù)據(jù)中心），有效支撐了“悟空”“SJ-10”“墨子”和“慧眼”衛(wèi)星任務(wù)的實(shí)施，促進(jìn)了衛(wèi)星成果產(chǎn)出，可保障數(shù)據(jù)的永久安全。

研究范式發(fā)生轉(zhuǎn)變

科學(xué)大數(shù)據(jù)時(shí)代的典型特征是研究范式的轉(zhuǎn)變，與傳統(tǒng)基于少量數(shù)據(jù)樣本開(kāi)展理論分析的科研模式不同，大數(shù)據(jù)時(shí)代下的科研人員主要通過(guò)對(duì)多源、多要素、全樣本空間的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通常結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)等大數(shù)據(jù)技術(shù)，挖掘科學(xué)大數(shù)據(jù)中蘊(yùn)藏的科學(xué)知識(shí)。空間科學(xué)領(lǐng)域研究模式也正向數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn)模式轉(zhuǎn)變。

作為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)知識(shí)發(fā)現(xiàn)的典范，暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星——“悟空”的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)衛(wèi)星?530?天采集的?28?億份高能宇宙射線(xiàn)數(shù)據(jù)樣本分析，首次找到了電子宇宙線(xiàn)能譜在?~1?TeV?處的拐點(diǎn)（異常波動(dòng)），而這個(gè)拐點(diǎn)反映著高能電子輻射源的典型加速能力，拐點(diǎn)下降行為對(duì)解釋電子宇宙線(xiàn)是否來(lái)自暗物質(zhì)起著關(guān)鍵作用。

針對(duì)開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡（Kepler space telescope）獲取的海量數(shù)據(jù)，NASA?科學(xué)家利用深度學(xué)習(xí)算法構(gòu)建的機(jī)器學(xué)習(xí)模型具備對(duì)低信噪比數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)系外行星識(shí)別能力，模型對(duì)開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)庫(kù)?20?萬(wàn)個(gè)目標(biāo)星系數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)搜尋，成功從中找到了Kepler-80?g?和?Kepler-90?i?兩顆系外行星。

早在?20?世紀(jì)?90?年代，空間物理學(xué)研究中便開(kāi)始采用機(jī)器學(xué)習(xí)等大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，開(kāi)展空間天氣研究和預(yù)報(bào)。諸如磁層亞暴觸發(fā)識(shí)別，太陽(yáng)活動(dòng)（日冕物質(zhì)拋射、耀斑）預(yù)測(cè)和行星際激波預(yù)報(bào)等。其中太陽(yáng)耀斑預(yù)測(cè)更是使用?SDO?衛(wèi)星?4?年，超過(guò)?5.5?TB?的太陽(yáng)光球?qū)印⑸驅(qū)拥葓D像大數(shù)據(jù)作為模型的訓(xùn)練輸入。事實(shí)證明，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)非線(xiàn)性空間天氣過(guò)程研究和高度復(fù)雜度空間天氣事件預(yù)報(bào)具有重要實(shí)踐意義，數(shù)據(jù)密集型的研究模式正逐漸發(fā)展成空間物理學(xué)的主流模式。