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中國科學院“地球大數據科學工程”A類戰略性先導科技專項2019年度開放子課題擇優支持指南

文章來源:空天信息研究院   發布時間:2019-05-07  【字號:     】  

  中國科學院“地球大數據科學工程”A類戰略性先導科技專項(以下簡稱“地球大數據專項”)于2018年1月1日正式立項。地球大數據專項將突破一系列技術瓶頸,形成資源、環境、生物、生態等領域多學科融合、獨具特色的地球大數據云服務平臺,成為支撐國家宏觀決策與重大科學發現的大數據重大科技基礎設施;構建大數據驅動的、具有高度影響力的數字地球科學平臺,全景展示和動態推演“一帶一路”可持續發展過程與態勢,實現對全景美麗中國可持續發展的精準評價與決策支持;探索形成大數據驅動、多學科融合的科學發現新范式,提升中國科學院乃至國家層面地球科學領域數據資源的集成共享與挖掘分析能力,在資源環境、海洋、三極、生物多樣性及生態安全領域取得重大突破,推動地球大數據技術創新、重大科學發現和一站式全方位宏觀決策支持,全面提升該領域在國家技術創新、科學發現、宏觀決策和社會公眾知識傳播服務等方面的重大成果產出。

  專項將以目標導向進行任務分解和項目設置。圍繞專項目標,結合頂層設計,按照專項論證確定的總體實施方案框架,專項共設置九個項目,包括:CASEarth小衛星,大數據云服務平臺,數字一帶一路,全景美麗中國,生物多樣性與生態安全,三維信息海洋,時空三極環境,數字地球科學平臺,CASEarth科學工程總體。為支持國內外優秀人才開展地球大數據相關領域的前瞻性、創新性科技研究,科技前沿或交叉領域關鍵技術預先攻關,具有科學發現或決策支持的應用案例背景研究,促進地球大數據專項與國內外同行的合作與交流研究,培養有關領域的科研后備力量,特設立開放子課題,資助與研究指南方向相關的基礎研究、應用基礎研究和應用研究等。

  此次擬對“地球大數據理論、方法與前沿技術”、“人工智能支持地球大數據研究”、“基于區塊鏈技術的地球大數據管理構架”、“地球大數據支持聯合國可持續發展目標實現”、“地球大數據系統中的移動終端和公眾科學數據”、“地球大數據資源分類與多維標簽管理體系”、“地球大數據資源建設”和“地球大數據行業及區域應用示范”等8個任務方向進行擇優支持。

  一、申報范圍及研究內容

  任務1:地球大數據理論、方法與前沿技術

  研究目標:

  追蹤地球大數據相關國際科技前沿,探索與發展地球大數據前沿理論、研究方法和關鍵技術;研究多源空間對地觀測大數據的智能處理、信息挖掘和知識發現方法。

  研究內容:

  (1)構建地球大數據科學理論方法體系

  (2)發展地球大數據智能處理、信息挖掘和知識發現研究方法

  (3)追蹤地球大數據相關的世界科技前沿技術。

  任務2:人工智能支持地球大數據研究

  研究目標:

  面向地球大數據驅動的科學發現及決策支持的需求,探索人工智能技術支持地球大數據應用的突破點與方法論,并結合專項目標進行示范。

  研究內容:

  (1)分析人工智能領域最新進展和趨勢,結合專項的實際需求,構建人工智能技術應用于地球大數據的方法論和技術體系。

  (2)分析現有深度學習網絡框架對地學參量反演的適用性,研究地理相關性、空間異質性等規律的引入機制,探尋最優的網絡結構、訓練方式。

  (3)面向地球大數據的特點,研究物理關系約束的機器學習方法,神經網絡模型非線性映射方法,對抗生成神經網絡方法等。

  (4)面向可持續發展目標(SDG)及專項科學發現的具體目標,開展1-2項應用示范和技術驗證。

  考核指標:

  提出遙感數據、地面監測數據、互聯網數據等多種數據源融合,結合深度學習、小樣本學習、壓縮感知、貝葉斯估計等先進人工智能與信息理論,開展科學發現和決策支持的理論框架和指導方法,并通過實際的應用示范得到驗證。

  任務3:基于區塊鏈技術的地球大數據管理構架

  研究目標:

  面向地球大數據管理和分析應用的實際場景,研究區塊鏈技術融入地球大數據管理與應用中的關鍵問題和核心算法,構建原型系統,形成地球大數據共享與應用的新模式。

  研究內容:

  (1) 研究利用區塊鏈技術實現面向多源異構地球大數據的分布式數據存儲、質量控制、共享機制。

  (2)研究利用區塊鏈智能合約實現去中心化聯合學習方法,用以支持在數據保護的前提下,實現對大尺度、多單位的協同數據分析和建模。

  (3)研究新型的區塊鏈數據結構(如DAG等)和共識算法(如PoS等)在地球大數據研究中的應用。

  (4)研究支持上述內容的區塊鏈安全算法、高效共識算法、高性能分布式計算引擎等基礎算法并進行實現,形成原型系統。

  考核指標:

  構建區塊鏈技術融入地球大數據管理與應用的基礎理論和方法,研發原型系統,支持多個不同組織間的多源異構數據分布式存儲、質量控制和流通;支持主流機器學習和統計分析算法的智能合約實現。

  任務4:地球大數據支持聯合國可持續發展目標實現

  研究目標:

  科技支撐聯合國2030可持續發展目標(SDGs)、構建基于地球大數據指標的高效決策支持體系是CASEarth的宗旨之一。本任務旨在從專項整體的角度探索地球大數據支持SDGs決策的體系,從地球系統的角度研究各大SDG目標之間的關聯和耦合,提出集成評估方案。

  研究內容:

  (1)地球大數據支持SDGs的指標構建和監測評估共性技術

  (2)針對SDGs各個目標之間的關聯耦合的綜合指標體系

  (3)地球大數據促進SDGs實現的案例

  (4)CASEarth支持下的SDGs集成評估方案

  任務5:地球大數據系統中的移動終端和公眾科學數據

  研究目標:

  探索通過移動終端與公眾科學獲取和管理生物、生態、資源、環境等領域地球大數據的創新性技術,開展基于CASEarth中公眾科學數據典型應用示范的研究,以及基礎科學與公眾科學互哺互促的可持續發展模式研究。

  研究內容:

  (1)基于公眾科學的數據采集系統、數據管理系統和數據共享系統,管理規范和共享模式;

  (2)科學家參與的公眾互動平臺,專家參與的公眾科學數據審評與修訂機制;

  (3)公眾科學數據的典型應用示范。

  任務6:地球大數據資源分類與多維標簽管理體系

  研究目標:

  有效的地球大數據分類體系與計算機可讀的標簽管理策略是解決其數據資源長期規劃和管理的重要基礎。子課題旨在構建地球大數據資源的分類體系,實現數據標簽管理和交叉檢索,支持地球大數據科學工程數據資源的持續集成發展。

  研究內容:

  (1)國際國內常用相關數據資源分類與多維標簽管理體系和標簽的綜合分析借鑒

  (2)構建地球大數據頂層數據規劃與分類編碼體系

  (3)實現地球大數據多維分類語義標簽管理

  任務7:地球大數據資源建設

  鼓勵環境、資源、生物、生態及對地觀測等地球大數據領域科研人員,將利用國家財政性資金支持、或其他渠道支持的科技活動形成的科學數據,按照地球大數據專項數據規范進行數據整理,在產權明晰的情況下,匯交至地球大數據共享服務平臺并開展共享服務。

  任務8:地球大數據行業及區域應用示范

  結合地球大數據共享服務平臺的相關數據資源,聚焦生物、生態、環境、資源領域和跨區域、跨行業地球大數據創新應用,重點在自然資源、環境保護、海洋、農業、智慧城鎮等方向征集地球大數據應用示范子課題。

  二、申報要求

  1、開放子課題擇優支持指南按照任務方向形式申報,可以申請任務方向內的全部研究內容或部分研究內容。

  2、開放子課題申請及過程管理按照《中國科學院A類戰略性先導科技專項地球大數據科學工程專項開放子課題管理辦法(暫行)》(附件1)執行。原則上開放子課題