科学计算中大数据可视化分析与应用

随着计算机软硬件的飞速发展及网络的迅速普及,科学计算中的数据量呈现爆炸式增长。大数据可视化已经成为科学计算中的重要研究内容之一。本文介绍了大数据的定义,阐述了可视化分析领域及科学计算中大数据可视化的重要意义;分析和讨论了传统的科学计算可视化研究方法,以研究数据场的类型为标准,对算法和技术进行了分类阐述;分析了大数据背景下,传统的科学计算可视化方法的不足,进而介绍了基于GPU环境的科学计算中大数据可视化的并行计算和绘制方法;最后结合本课题组在科学计算中针对大数据可视化领域取得的主要理论和应用成果,给出了大数据环境下的科学计算可视化进一步的发展及研究方向。     

科研大数据平台关键技术与实践

首先,以高能物理领域数据处理为例,分析了支撑科学研究的大数据平台在存储和处理能力、传输和共享等方面的挑战,说明现有技术已经难以满足日益快速增长的数据处理需求。然后,给出了科研大数据平台的典型架构,并讨论科研大数据平台的关键技术,包括数据采集与清洗、数据存储、数据处理、数据传输、数据共享与安全等技术,同时介绍了各种关键技术的研究现状或者主流系统。最后,介绍了中国科学院高能物理研究所科研大数据开放平台的建设思路和实现框架,该平台试图解决目前大数据发展过程中面临的一些问题,如数据开放和跨领域融合不够、跨地域数据传输性能低等,从而激活数据价值,降低应用门槛。     

遥感大数据的智能处理:现状与挑战

随着遥感技术的发展,遥感数据空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率和辐射分辨率越来越高,数据类型越来越丰富,与此同时,数据量也越来越大。遥感大数据向传统的遥感数据智能处理提出了新的挑战。本文从信息处理的角度论述了遥感大数据的海量、异构、多源的外部特征与高维度、多尺度、非平稳的内部特征,阐述了遥感大数据智能处理在算法方面所涉及的关键技术,分析了遥感大数据稀疏表征字典训练与稀疏求解方面的研究现状与存在的问题,讨论了遥感大数据数据挖掘面临的挑战,阐述了遥感大数据知识发现数据降维方面现有的解决方法与难题,并对相应的问题进行了概括性讨论。最后,总结了遥感大数据智能处理目前的研究阶段与研究意义。     

深度学习:开启大数据时代的钥匙

随着大数据时代的到来,基于深度学习技术的机器学习方法被用于有效地分析和处理这些数据。本文首先概述了深度学习技术的由来,对比了浅层结构与深度结构模型的差异,分析了深度结构模型在大数据应用中的优势;认为深度学习取得成功的条件是,大规模训练数据集的支撑、先进的硬件平台支持、新的优化技术的提出;基于计算机视觉应用,从有监督特征学习和无监督特征学习两个方面分别介绍了当前深度学习研究的现状和典型的深度结构模型的基本原理和主要应用;针对当前深度学习的发展现状,总结了深度学习研究存在的挑战和未来的研究方向。     

大数据金融背景下商业银行客户信息保护研究

在大数据金融背景下,伴随新技术、新业务形态不断出现,客户信息保护成为商业银行面临的具有挑战性的新命题。本文结合国内的案例,首先分析了大数据金融对商业银行客户信息保护的影响机制,认为大数据技术背景下,客户信息被赋予了三大新的特点:数据量大、数据价值高、数据泄露破坏性强。客户信息数据流主要经过数据搜索、数据传输、数据存储三个环节,信息泄露主要通过信息脱敏处理、数据存储管理及内部违规三条渠道,存在黑客攻击、内部违规、管理疏漏三个主要原因。然后,结合信息泄露的环节、原因、结果进行了具体的案例分析。最后,从法律、管理和技术角度提出大数据金融背景下商业银行客户信息保护措施建议。     

国际大数据研究热点及前沿演化可视化分析

以WoS数据库为数据源,全面采集国际核心期刊数据库中"大数据"相关文献,以共词分析为基础,综合使用社会网络分析、聚类分析、战略坐标图等方法和工具,以期对当前大数据研究热点及演进趋势进行分析。研究发现,当前国际大数据研究可分为算法设计与开发、平台与框架实践、数据统计分析方法及实践、语义与本体研究和大数据的应用五个方面,且具有范围不断扩大、内容持续纵深、继承性逐渐体现等特点,但是整体而言仍处于起步阶段,各领域研究尚不成体系。之后,给出了下一阶段大数据研究前沿演进方向的预测:1)大数据环境下数据处理技术及方法研究,包括计算机数据处理的相关技术及统计方法在大数据环境下的应用研究;2)语义分析及本体研究;3)大数据商业价值的挖掘。     

智慧主动型交通控制系统及实验

限于交通信息采集内容及方式、控制实现手段和优化模型性能等因素,传统交通控制系统难以满足实际的交通控制需求。大数据和车联网及车路协同系统等技术的发展,为提升交通控制系统的控制基础与条件、系统适应能力和响应能力创造了前所未有的条件。本文首先分析了信息、数据和计算技术等变革对交通系统运行环境、交通控制对象特征和通信与实现手段的影响;进而面向多模式交通流,提出了以更安全、更快速、更绿色、更人性化等为基本特征的下一代智慧主动型交通控制系统及其逻辑架构与物理架构。系统原型测试表明,快速发展的信息通信等技术及基于此的下一代交通控制系统具有出色的潜在性能和广阔的前景。     

面向大数据的绿色IT框架能效分类机制

与分散处理相比较,大数据中心集中处理信息通信任务,在能效上已有巨大的提高。但大数据中心包括数以千万记的服务器,其能源消耗量甚至可以超过一座小型城镇。巨大的能源消耗、成吨的温室气体排放,使大数据中心在能效与减排方面面临诸多挑战,建立绿色高效的大数据中心势在必行。本文给出一个面向大数据的绿色IT框架,重点研究了能效分类问题,提出了一个基于度量模型的能效分类机制。根据工作量和能源消耗情况对设备和服务进行分类,无缝地划分为不同的资源池,将电力使用效率、数据中心工作效率和二氧化碳排放等综合计算衡量,制定可以实现并遵循的能效标准,使绘制大数据中心的碳足迹成为可能,并提供服务能效评估方案。     

渤海油田钻完井大数据应用和发展方向

大数据和智能化油田应用于石油工程技术领域已引起石油界和学者的关注。目前渤海油田钻完井专业在建立健全数据采集硬件的基础上进行了大数据理论和技术应用的尝试,但仍亟待完善和丰富。通过对渤海钻完井技术调研,综述了渤海钻完井专业大数据应用现状。对目前已成熟应用的Wellview数据库、远程辅助决策系统、成本精细化管理、基于大数据的压裂预测等技术进行了介绍。从渤海油田钻完井专业数字化、智能化的难点等方面分析了渤海油田钻完井专业大数据和智能化油田面临的挑战和未来的发展方向,从国家能源需求、大数据和智能化油田先进技术的保障、前沿交叉学科、国外先进的经验等方面展望了渤海油田大数据和智能化油田开发前景,以期推动渤海钻完井大数据应用的快速发展。     

大数据时代航天遥感系统的挑战和机遇

大数据在诸多热点领域开展了大量的研究工作,如信息通信领域的压缩感知理论、LDPC码、Turbo码、频分复用等调制技术及大气激光通信技术,海量数据存储领域的云存储技术和NoSQL数据库技术,高性能计算领域的MapReduce、FPGA和GPU计算技术,数据挖掘领域的关联规则法、分类法、聚类法及第四范式的科学思维,可视化展示领域的科学计算可视化、信息可视化和知识可视化。本文从星地数据传输、数据存储管理、数据预处理、数据分析应用、结果展示可视化等航天遥感系统的关键环节出发,分析了航天遥感系统的技术现状,探讨如何利用大数据研究方法解决航天遥感系统所面临的数据规模庞大、类型复杂、增长速度快等大数据难题,满足海量遥感数据的获取、存储、应用等需求,促进航天遥感科学技术的发展。     

城市智能交通系统的发展现状与趋势

在分析城市智能交通系统的角色与作用的基础上,从智能交通管理系统、交通信息服务系统、车联网系统、自动驾驶系统等方面对国外城市智能交通系统的现状与发展趋势进行了系统总结与案例分析,同时对国内城市智能交通管理系统、智能公交系统、交通信息服务系统、智能交通安全系统、城市智能交通新技术的应用探索等方面进行了案例分析,最后提出了城市智能交通系统发展的若干关键问题与建议:重硬件,轻软件,重建设,轻使用,会导致系统失败和投资浪费。欲实现智能交通系统建设的预期目标,须高度重视传统交通工程设施的完善、科学管理方案的制定和充分的交通信息采集;做好高水平的智能交通系统顶层设计,保证资源共享、系统整合和集成服务;重视复合型科技队伍建设。     

从北京观象台造仪看“工程”的若干特征

17 世纪,欧洲耶稣会士来华,并以传播科学助力传教.他们为明清两朝的历法制订做出贡献,并将欧洲的天文仪器技术介绍到中国.为满足制订历法的需求,耶稣会士南怀仁及其中国合作者在1669-1674 年制造了赤道浑仪、黄道浑仪、地平经仪、象限仪、纪限仪和天体仪.这些仪器装备了清朝的北京观象台,完成了观象台的改造工程,满足了当时制订历法的需求.这些天文仪器的规划、设计、制造和使用表明了工程的若干特征：以需求为导向,制订系统的工程规划;追求高成功率,尽量采用可靠的技术;以有效的技术集成为工程创新奠定基础;工程团队由工程师、工匠和管理者等不同角色构成;现代工程将技术、科学与管理等知识整合并运用于人们的实践,实现更大规模的工程.     

Construction and Application of Tectonic and Environmental Observation Network of Mainland China

The tectonic and Environmental Observation Network of mainland China is a key national scientific infrastructure project carried out during the eleventh five-year plan period in China. It is composed of three main parts: reference network, regional network and data system. The main purpose of the project is to monitor the crustal movement, gravity field, perceptible water vapor (PWV), total electron content (TEC), and many other tectonic and environmental elements around mainland China, by mainly using the Global Navigation Satellite System (GNSS) and other space-based geodesy tools, together with traditional leveling and gravity measurements. The output of the project will serve the earthquake prediction, surveying and mapping, weather forecast and scientific research, and so on. In this paper, we introduce the main purpose and content of the project, and its characteristics in technology and management, and we also summarize the multiple applications of the project.     

The Concept, Supporting Technologies and Applications of Smart City

Firstly, the trend of development from Digital City to Smart City is introduced. The concept of smart city and its key supporting technologies are described as well. Then, we discuss the intrinsic meaning of Smart City: based on the basic framework established by Digital City, efficient integration of the real world and digital world through the Internet of Things and massive and complex calculations by cloud computing center provide more intelligent services for city management and public services. Furthermore, major characteristics of Smart City are summarized and several related applications are put into practice. All of those applications prove that Smart City could provide more intelligent services and securer technical support. Meanwhile, we analyze the disorganized information, security, sharing and property rights issues that still exist in the Smart City. In addition, this paper provides effective countermeasures from aspects of standards, laws, technology and applications, and makes reliable and efficient exploration for the construction of the Smart City. Finally, a prospect of promising future of Smart City is presented.     

北斗卫星导航在国内智能交通等领域的应用分析

从北斗导航相关技术发展的角度,分析了北斗导航在国内智能交通领域的应用现状及趋势。介绍了北斗导航系统的发展、导航接收机的研究方向与关键技术及北斗导航产品的基本情况。阐述了智能交通领域对卫星导航技术的实际应用需求,简要描述了北斗与GPS在技术、产品方面的差距。从技术、产品及市场发展角度总结了北斗导航系统的应用现状,预测了发展趋势:将逐渐进入智能手机应用;将在有高精度导航需求的交通应用领域发挥作用;授时及短报文需要扩大市场规模;室内外无缝定位、与惯导融合定位等技术的发展将提供更丰富的交通出行体验。总之,当前北斗导航可以满足基本的交通应用,随着北斗导航技术及相关产品不断成熟,在国内智能交通的应用将更加广泛。