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打破模型孤岛必须要有一个成熟高效的分析方法共享平台

发布时间:2022年01月12日 14:05 来源:中国经济网 编辑:夏冰
导读:38.1万次 截至2021年11月7日,OpenGMS模型条目总数达4709条,其中国内模型达2810条,涵盖大气,交通,水文,林业等多个学科,行业及社会部门近一年的模型访问量达38.1万次 你知道未来一周的天气是如何预测的吗全球流...

38.1万次

打破模型孤岛必须要有一个成熟高效的分析方法共享平台

截至2021年11月7日,OpenGMS模型条目总数达4709条,其中国内模型达2810条,涵盖大气,交通,水文,林业等多个学科,行业及社会部门近一年的模型访问量达38.1万次

你知道未来一周的天气是如何预测的吗全球流域流量该如何预报不同地区的碳循环效果又是什么样大数据预测模拟背后,都有一个强大的工具——地理信息分析模型

在地质,大气,生态,水文,交通等领域的科学研究和应用开发,都离不开地理信息分析模型过去,来自不同科研单位开发的成百上千种模型,资源非常分散,接口互不开放,数据存在壁垒,横向缺乏比较,使得科研应用的效率大打折扣国内科研团队不得不借助欧美的地理分析模型共享平台

研究者期待能有一个中国人自己的共享平台,让模型开发者和科研应用者接入一张网,形成开放,合作,共赢的地理模拟资源整合与复用社区。

最近几天,南京师范大学陈旻教授及其团队搭建的地理建模与模拟开放平台获得中国地理信息产业协会地理信息科技进步奖特等奖,该平台极大地推动了地理信息科学模式创新,并成为全球三大地理信息模型平台之一。

地理信息科研亟待打破模型围墙

一直以来,在科研领域,数学模型都是进行预测分析的有效工具,地理分析模型就是地理现象,地理过程和地理规律的主要表达形式,同时,地理模拟也是新时代地理学研究的重要手段。

通过模型进行模拟分析,科学家可以在地质地理,大气环流,水文水利,森林草地等方面的研究中反演过去,预测未来,模拟过程,揭示规律。

伴随着越来越多的地理信息研究趋向综合化,需要结合水,土,空气,生物等多个方面数据,高效利用分析模型资源就显得愈加重要。

但现实情况是,目前已有的数据资源共享尚不成熟,更不要说分析方法的共享了。

伴随着地理学科的计量发展形成趋势,相关领域的开发团队构建了大量的地理分析模型但因地理系统资源分散,专业性强,异构特征显著等特点,现有的地理信息分析对模拟系统构建提出了严峻的挑战

比如,不同模型之间的数据资源,计算方式标准不一,涉及区域,领域,尺度各不相同,它们的编程语言,运行环境,执行方式也存在巨大差异陈旻告诉记者

而在科研应用中,又是一把钥匙开一把锁不同团队,不同项目所用模型各不相同,从整理数据到构建模型,再到预测模拟,往往需要耗费巨大的人力物力以及时间成本,一个人从头开始接触一个全新的模型,需要三个月甚至更长时间

打破模型孤岛必须要有一个成熟高效的分析方法共享平台从2008年开始,陈旻在导师闾国年教授的指导下,基于南京师范大学地理信息学科优势,着手于面向地理问题求解的分布式地理建模环境研究2017年,OpenGMS终于诞生,首次在国际会议上亮相就惊艳了众人

OpenGMS将散落的资源整合起来,为广大科研人员提供了一个开放式服务型生态社区截至2021年11月7日,OpenGMS模型条目总数达4709条,其中国内模型达2810条,涵盖大气,交通,水文,林业等多个学科,行业及社会部门近一年的模型访问量达38.1万次

从资源,模型到运算工具一站解决

目前,世界上有三大模型组织,分别是国际地表动态建模系统联盟,开放式建模接口协会以及我国的OpenGMS,前两者分别为用户提供模型源代码和模型接口,也会定期开展培训课程。

但对于许多国内科研人员来说,前两个平台对使用者的专业性要求较高,且千里迢迢前往欧美参与培训难以实现,所以OpenGMS的出现为国内科研人员提供了一条便捷高效的途径。

模拟复现工具,模拟比较工具OpenGMS拥有软件及工具16项我们平台不仅拥有资源丰富,分类明确的地理分析模型库和运算工具,还提供多种运行程序方式,用户可以下载模型使用或在线上直接运行,也可以利用我们平台的终端,将数据调到我们这里进行运算陈旻介绍

编程语言不同,程序运行方式不同,都会使模型之间的互通难上加难该如何打破传统地理分析模型之间存在的坚硬围墙呢面对难题,陈旻团队提出了有针对性的理论创新,并在此基础上进一步实施高效的技术创新

譬如各个国家拥有着不同的语言,同一组数据,在不同的模型中使用的表达方式不同,要想实现模型的高效复用,资源的共享是关键之一。

有了统一的语言,也就成功为模型资源之间的交流铺好了路可是一个个难题接踵而至:用户如何快速拿到模型,又如何快速上手呢为此,团队构建了地理分析模型数据的服务化共享与应用方法,利用网络云服务,解决了地理分析在网络环境中的执行与运算有效避免了传统方法中数据孤岛模型孤岛的情况,有效降低了用户的数据准备时间,执行和运算速度大大提升

后发优势明显并获国际认可

在OpenGMS平台首页显著位置有一个排行榜我们构建了模型反馈机制,使模型提供者和使用者之间互相影响,用户使用模型后可做出评价另外每3个月,平台会汇总每个模型的访问次数,客户意见,后续反馈给模型的提供者 陈旻介绍说,模型提供者在分享自己资源的同时,也可以收获用户的认可和反馈

OpenGMS还有效保护模型开发者的知识产权,访问者只可以调用模型的服务,需要在得到开发者授权的情况下才能得到开发者的源代码。

2020年新冠肺炎疫情期间,陈旻团队作为国际范围内30多个团队里唯一受邀的中国团队,参与疫情扩散模拟,并号召大家在疫情期间携手实现知识共享,并联合在《科学》上发表论文。

目前,OpenGMS已与多所国内外知名高校开展合作,将共享服务架构应用到专业领域中例如,与美国杨百翰大学合作,基于OpenGMS框架,实现了基于Docker的模型服务与支持,为水文流域模拟系统提供服务基础,与河海大学合作,基于OpenGMS模型,实现全球范围内的流域模拟,预报流域流量及其他指标

另外,平台还与中山大学,河南大学,南京信息工程大学等国内外院校合作,开发地理模拟比较平台,比较不同生态碳循环的模拟效应此外,OpenGMS平台正在设计国际三大模型组织之间的模型互通标准协议,将更好地服务于国际模型生态社区建设