微软副总裁:eScience,科学研究的革命

        
         托尼•海(Tony Hey)博士曾是一位粒子物理学家,现在专门为计算技术和其他科学研究牵线搭桥。和他的老朋友万维网之父蒂姆•伯纳斯-李(Tim Berners-Lee)一样,他也在关注网络及计算技术的应用——不过他关注的方向并非社会生活,而是科学研究。2008年11月5日,作为微软公司技术计算副总裁,他在北京参加了微软亚洲研究院为庆祝建院十周年而举办的“创新日”活动,《环球科学》记者对他进行了专访。

     《环球科学》:万维网的发明,最初是为了方便粒子物理学家之间的合作交流,如今已经极大地改变了我们的日常生活。而你一直倡导的eScience,目的也是为科研合作交流提供平台和工具。eScience 的提出是否和万维网一样,与粒子物理学有着不解之缘呢?        
         托尼•海:我以前就是一名粒子物理学家,目前在英国科学技术办公室任职,工作就是负责英国的eScience项目。eScience这个单词是英国科学技术局研究理事会前任会长约翰•泰勒(John Taylor)提出的。他经常与粒子物理学、生物学、环境科学等领域的研究人员合作,知道他们早就有一个愿望:有一天计算能够像网络搜索一样变成一项服务。这促使他提出了eScience这个概念:由计算科学家提供平台或者工具,帮助其他科学家更好地完成研究工作。
      粒子物理学对网络及计算能力的要求很高。明年,大型强子对撞机将开始产生海量实验数据,粒子物理学家必须把这些数据分散到世界各地,供分布在全球的上千名参与合作的物理学家分析和计算之用。为此,他们建造了所谓的“计算网格”,通过这个网络把不同部门的计算机联网在一起,你可以把计算任务分散到网格上的任何一台计算机上去执行。
  
     《环球科学》:在各类学术期刊上发表论文是最为传统的学术交流方式。随着互联网的发展,在线学术交流日益普遍,比如把学术论文发表在arXiv电子文库实现共享。与这些方式相比,eScience在学术交流方面能够带来哪些便利?      
        托尼•海:在我以前工作过的英国南安普顿大学,我坚持这样一种做法:所有公开发表的作品,包括研究论文、会议文集、访谈记录、数据甚至软件,学院都必须保留一份电子版本。这些资料随后被汇总成一个学院级的研究资料库。我认为,未来的大学图书馆所扮演的角色,就相当于大学所有脑力劳动成果的监护人。这些数据库通过整合来实现文献共享。
      我相信,计算技术将彻底变革学术交流的面貌。许多拉美国家已经把所有的研究论文汇集在一起,建立了一个名叫SciELO的数据库。由于拉美地区语言环境复杂,这些论文使用的语言也五花八门,有西班牙语、葡萄牙语,还有英语。因此,我们在这个数据库中整合了一套在线机器翻译服务。如果设置把葡萄牙语翻译成英语,点击需要查阅的葡萄牙语论文,旁边就显示在线翻译的英语版本。这项功能很受用户欢迎,反响热烈。这个数据库中的科研论文,每个人都可以免费访问并阅读。
      这些数据库都建立在SQLserver的基础之上,不光可以添加论文,还可以储存原始数据。未来,数据库中的论文都会有链接指向原始数据,方便阅读者查阅调用。我们正在与美国约翰斯•霍普金斯大学及《天体物理学报》(Astronomy Physics Journal)展开合作,尝试将天文学领域的论文与原始数据链接起来。事实上,在查阅文献的时候,不光可以找到这篇论文,看到原始数据,还可以将网络上的一切相关信息全显示出来。所有这些资料都通过XML标签绑定在一起,将来通过语义网能够很方便地查询。
      除了论文和数据的共享以外,我们与大英图书馆(British Library)合作的“研究信息中心”项目,还允许用户围绕数据资料做一些其他的事情。你可以开博客,写维基,点评数据库中的论文,甚至能够建立“社交圈”,选择让一部分人看到你的评论,另一些人则看不到。把类似于“网络2.0”的技术结合到科学研究之中,会是一件非常有趣的事情。这样的论文数据周边服务已经出现。

     《环球科学》:科学进步有哪些特点适合eScience的发展?未来它的前景如何?
         托尼•海:科学变化的一个重要特点就是,以后的科学研究会涉及越来越大量的数据。未来的科学家在从事科学研究时,需要从不同的地方甚至不同的领域获取数据,加上自己的数据分析计算,进而得出新的成果。要完成这样的工作,需要用到许多不同的技能,数据共享和计算能力肯定是不可或缺的。eScience会为科学家提供众多技术,帮助他们轻松执行计算,发布研究成果,最大程度地实现资源共享及利用。
      我相信,eScience能够应用于各种学科,包括自然科学和工程学,甚至艺术、人文及社会科学。日本东京大学的池内克史(Katsushi Ikeuchi)教授将计算科学与遗产保护结合起来,他称之为eHeritage(e 遗产);把计算科学与工程学结合起来,或许可以称为eEngineering(e 工程)。未来,字母“e”可能不会再被特别指出,因为它将成为我们研究科学的方式和工具,就像我们今天浏览万维网一样方便简单。
              eScience实例:万维天文望远镜
  
        
                    万维天文望远镜(World Wide Telescope,WWT)

      这台望远镜不需要镜片,只要一台能够上网的电脑,就能让你随心所欲地畅游宇宙,把最美丽的天体一一放大到眼前。当然,WWT 绚丽的画面背后,是天文学家与计算技术专家之间的通力合作。完成这件事情的计算机科学家,是2007年在航海途中神秘失踪的微软数据库专家吉姆•格雷(Jim Gray)。当初,他为大型天文巡天项目SDSS开发了Skyserver,后来逐渐把其他天文台的数据整合了进来。但是,这个功能强大的数据库用户界面十分专业,使用起来难度不小。“你不可能指望科学家都是计算机专家,他们大都不知道如何使用庞大的数据库,”微软亚洲研究院副院长宋罗兰说,“所以我们希望开发出一个尽量好用的界面。”这个界面,就是微软借助先进的图像技术和可视化技术开发出来的万维天文望远镜。

      2008年8月,中国国家天文台和微软亚洲研究院就WWT项目达成了合作意向。宋罗兰介绍说:“我们想通过这次合作,使WWT 变得更加开放。”这次合作也为其他用户开辟了一条分享数据的途径。现在,普通天文爱好者也能在WWT上共享自己的天文照片。这些爱好者从中获得了快乐和满足,WWT也丰富了资源,同时吸引了更多的用户——在中国推广WWT,也是微软此次合作的目的之一。国家天文台的目的,则是借助WWT这个平台分享数据。崔辰州说,随着LAMOST望远镜的落成,大量光谱数据即将产生,“我们希望与世界共享这些光谱数据”。此外,“把天文神话、28星宿和古代星图这些天文学‘文化遗产’展现在全世界的面前”,也是崔辰州的愿望之一。这次他们就把牛郎织女七夕相会搬进了WWT的演示舞台。

      2009年是国际天文年,双方在WWT上的合作将继续下去。微软亚洲研究院也希望以此为契机,能够与更多研究机构在eScience方面展开合作:“所谓的计算科学,就是要把计算应用到各种各样的科学中去;反过来,也要通过各种各样的科学,把计算做得更好。”

      更多详情请参见:http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2008/12/214213.html  

  



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