劉穎馨

(天津市醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)信息研究所 天津 300070)

0 引言

在當(dāng)今的大數(shù)據(jù)時(shí)代,科學(xué)研究領(lǐng)域正經(jīng)歷著前所未有的變革和發(fā)展。大數(shù)據(jù)的迅猛增長(zhǎng)和廣泛應(yīng)用對(duì)科研信息化管理提出了全新的要求和挑戰(zhàn)?？茖W(xué)家和研究機(jī)構(gòu)需要應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量、復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型及高效的數(shù)據(jù)處理和分析需求,以推動(dòng)科研的創(chuàng)新和進(jìn)步?？蒲行畔⒒芾硎侵冈诳蒲羞^程中,利用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和信息化手段對(duì)科研數(shù)據(jù)、項(xiàng)目、成果等進(jìn)行管理、分析和協(xié)作的一種方式。不僅涉及到科研數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和處理,還包括科研項(xiàng)目的管理與協(xié)作,科研成果的管理與推廣等方面?？蒲行畔⒒芾淼母咝c否直接影響著科研的質(zhì)量和效率[1]。大數(shù)據(jù)時(shí)代下的科研信息化,離不開以計(jì)算機(jī)科學(xué)在科研信息化管理的多種有效應(yīng)用。將深入研究大數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)、科研項(xiàng)目管理與協(xié)作技術(shù),以及科研成果管理與知識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)等方面的內(nèi)容,應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)代科研信息化管理的挑戰(zhàn),提升科研信息化管理的水平和效能。

1 科研大數(shù)據(jù)信息智慧處理方法概述

大數(shù)據(jù)時(shí)代下,科研信息化管理發(fā)揮著關(guān)鍵作用,促進(jìn)科學(xué)研究的高效、準(zhǔn)確和創(chuàng)新,計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)技術(shù)為科研信息化管理提供了強(qiáng)大的支持和解決方案。在科研信息化管理中的方法,包括大數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)、科研項(xiàng)目管理與協(xié)作技術(shù)及科研成果管理與知識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)。

1.1 大數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)技術(shù)

在科研信息化管理中,采集各種類型的科研數(shù)據(jù)是關(guān)鍵步驟?？蒲行畔⒒芾硎侵高\(yùn)用信息技術(shù)手段對(duì)科學(xué)研究過程和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析和應(yīng)用的一系列活動(dòng)。它包括科研數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理、分析、共享和應(yīng)用等方面,提高科研工作的效率、質(zhì)量和創(chuàng)新力。科研信息化技術(shù)有以下3個(gè)方面:(1)數(shù)據(jù)管理與共享。科研信息化管理能夠幫助科研人員有效管理海量的研究數(shù)據(jù),并促進(jìn)數(shù)據(jù)共享與協(xié)作,避免重復(fù)勞動(dòng),提高研究效率[2]。(2)知識(shí)發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新。科研信息化管理通過數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù),挖掘數(shù)據(jù)中的隱藏知識(shí),為科研人員提供新的研究思路和創(chuàng)新方向。(3)決策支持與評(píng)估?？蒲行畔⒒軌?yàn)榭蒲袥Q策提供科學(xué)依據(jù),評(píng)估研究項(xiàng)目的進(jìn)展和成果的質(zhì)量,支持科學(xué)管理和科研評(píng)價(jià)[3]。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)提供了豐富的數(shù)據(jù)采集方法,包括網(wǎng)絡(luò)爬蟲、傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等,可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同數(shù)據(jù)源的高效采集。大數(shù)據(jù)時(shí)代,海量的科研數(shù)據(jù)需要進(jìn)行高效的存儲(chǔ)和管理。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)應(yīng)用提供了分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)(如Hadoop、HDFS)和云存儲(chǔ)技術(shù),可滿足大規(guī)?？蒲袛?shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求,并保證數(shù)據(jù)的可靠性和可擴(kuò)展性。

1.2 數(shù)據(jù)處理與深度學(xué)習(xí)技術(shù)

科研數(shù)據(jù)往往包含噪聲、缺失值等問題,需要進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和預(yù)處理。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來,科研信息的數(shù)據(jù)有以下特點(diǎn):(1)數(shù)據(jù)規(guī)模和復(fù)雜性的增加。大數(shù)據(jù)時(shí)代,科研數(shù)據(jù)的規(guī)模和復(fù)雜性呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和分析方法已經(jīng)無法滿足需求?？蒲行畔⒒芾硇枰m應(yīng)海量、多樣化的數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu),并提供高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和分析能力[4]。(2)數(shù)據(jù)質(zhì)量與可信度保障。大數(shù)據(jù)時(shí)代下,科研數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可信度成為關(guān)鍵問題,科研信息化管理需要解決數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)驗(yàn)證等挑戰(zhàn),確保科研數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性和可靠性[5]。(3)隱私與安全保護(hù)。隨著科研數(shù)據(jù)的增加和共享,個(gè)人隱私和數(shù)據(jù)安全面臨更大的風(fēng)險(xiǎn)[6]。計(jì)算機(jī)技術(shù)提供了數(shù)據(jù)清洗、去重、填充缺失值等方法,提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性[7]。數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可用于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的隱藏模式和規(guī)律,為科研人員提供新的洞察和創(chuàng)新方向。通過應(yīng)用聚類、分類、回歸等算法,可以從大數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息和知識(shí)?？梢暬夹g(shù)將科研數(shù)據(jù)以圖形化形式展示,使科研人員更直觀地理解數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)規(guī)律。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)提供了各種可視化工具和技術(shù),如數(shù)據(jù)可視化庫、交互式可視化平臺(tái)等,幫助科研人員進(jìn)行數(shù)據(jù)的可視化分析。

1.3 科研項(xiàng)目管理與協(xié)作技術(shù)

在科研項(xiàng)目管理中,計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)提供了各種項(xiàng)目管理工具,如項(xiàng)目計(jì)劃、任務(wù)分配、進(jìn)展跟蹤等工具,幫助科研人員有效組織和管理科研項(xiàng)目。同時(shí),采用敏捷開發(fā)和協(xié)同工作方法,可以提高科研團(tuán)隊(duì)的協(xié)作效率和溝通效果。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)支持科研人員在跨地域、跨機(jī)構(gòu)間進(jìn)行協(xié)作。協(xié)作平臺(tái)提供了在線文檔編輯、共享文件、討論區(qū)等功能,方便科研人員進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)作。工作流程管理技術(shù)可以優(yōu)化科研項(xiàng)目的執(zhí)行流程,提高工作效率和質(zhì)量。

1.4 科研成果管理與知識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)提供了學(xué)術(shù)論文管理系統(tǒng),智慧化處理論文的撰寫、提交、審稿和出版等流程,支持文獻(xiàn)管理、引文分析、作者合作關(guān)系等功能,提升科研成果的管理和可見性。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在專利和知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理方面,專利管理系統(tǒng)可以處理專利申請(qǐng)、授權(quán)和維權(quán)等流程,保護(hù)科研成果的創(chuàng)新價(jià)值。知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理系統(tǒng)可以整合和管理科研團(tuán)隊(duì)的知識(shí)資產(chǎn),促進(jìn)知識(shí)的創(chuàng)造、分享和轉(zhuǎn)化。另外知識(shí)圖譜和語義分析技術(shù)利用本體、語義網(wǎng)絡(luò)等方法,將科研領(lǐng)域的知識(shí)組織為結(jié)構(gòu)化的圖譜,并實(shí)現(xiàn)知識(shí)的語義理解和推理為科研決策提供科學(xué)依據(jù),這些技術(shù)進(jìn)行處理知識(shí)發(fā)現(xiàn)、相關(guān)性分析和科研路徑規(guī)劃,大力提升科研的創(chuàng)新能力。

2 科研大數(shù)據(jù)信息優(yōu)化方案

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來,給科學(xué)研究帶來了深遠(yuǎn)的影響[8]。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)科研優(yōu)化管理,提升了科研決策與創(chuàng)新能力,促進(jìn)了跨學(xué)科研究與合作。大數(shù)據(jù)技術(shù)為科研決策提供了科學(xué)的依據(jù)和支持。通過對(duì)大數(shù)據(jù)的分析和挖掘,科研人員可以獲取更準(zhǔn)確、全面的信息[9],從而做出更精準(zhǔn)的決策。例如,在藥物研發(fā)領(lǐng)域的科研項(xiàng)目信息分析,科研人員可以利用大規(guī)模的基因組數(shù)據(jù)、臨床數(shù)據(jù)和藥物數(shù)據(jù),為科研決策提供科學(xué)依據(jù),進(jìn)行個(gè)性化藥物設(shè)計(jì)、藥物劑量?jī)?yōu)化等。這些數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策使得科研人員能夠更快速、精準(zhǔn)地推進(jìn)研究,提高研究成果的質(zhì)量和效率。

2.1 個(gè)性化科研應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)也為科研創(chuàng)新能力的提升提供了支持。通過對(duì)大數(shù)據(jù)的分析和挖掘,科研人員可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的新模式、新關(guān)聯(lián)和新規(guī)律,從而提出新的假設(shè)和研究方向。例如,在物理學(xué)研究中,科研人員可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析高能物理實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)集,以尋找新的粒子、相互作用模式或物理規(guī)律,推動(dòng)理論物理的發(fā)展。這種基于大數(shù)據(jù)的創(chuàng)新能力提升使得科研人員能夠更深入地理解現(xiàn)象、提出新的理論框架,并在科學(xué)研究中取得突破性的進(jìn)展。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來促進(jìn)了跨學(xué)科研究與合作的發(fā)展。大數(shù)據(jù)技術(shù)使得不同學(xué)科領(lǐng)域的數(shù)據(jù)得以整合,為跨學(xué)科研究提供了可能性。通過跨學(xué)科的合作,科研人員可以將不同領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)相結(jié)合,為科研決策提供科學(xué)依據(jù),從而獲得更深入、全面的研究成果。如生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究可以結(jié)合生物信息學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和醫(yī)學(xué)等學(xué)科的知識(shí)和技術(shù)。通過整合基因組數(shù)據(jù)、臨床數(shù)據(jù)和疾病數(shù)據(jù),科研人員可以從分子水平到個(gè)體水平,從病因到治療,全面探索疾病的機(jī)制和個(gè)體化的治療方案。

2.2 大數(shù)據(jù)協(xié)同創(chuàng)新應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)也為科研人員提供了協(xié)作平臺(tái)和工具,促進(jìn)跨地域、跨機(jī)構(gòu)的科研合作?？蒲腥藛T可以通過在線協(xié)作平臺(tái)共享數(shù)據(jù)、交流想法、協(xié)同編寫論文等,加強(qiáng)合作關(guān)系,提高研究效率。隨著大數(shù)據(jù)的快速增長(zhǎng),科研數(shù)據(jù)的隱私與安全問題變得尤為重要。保護(hù)科研數(shù)據(jù)的隱私和安全對(duì)于建立科研信息化管理的可信度至關(guān)重要。為此,需要采取一系列的措施,包括數(shù)據(jù)加密、訪問控制、身份驗(yàn)證等技術(shù)手段,確保科研數(shù)據(jù)在采集、存儲(chǔ)、傳輸和共享的各個(gè)環(huán)節(jié)都能得到有效的保護(hù)。此外,還需要建立相應(yīng)的法律和政策框架,明確科研數(shù)據(jù)的使用和共享規(guī)范,以保障科研人員和機(jī)構(gòu)的合法權(quán)益。開放科學(xué)的理念強(qiáng)調(diào)科研數(shù)據(jù)的共享與透明,促進(jìn)科學(xué)研究的可復(fù)現(xiàn)性和合作性[10]。在大數(shù)據(jù)時(shí)代,科研人員通常需要進(jìn)行跨機(jī)構(gòu)、跨地域的合作與數(shù)據(jù)共享。為了實(shí)現(xiàn)科研信息化管理的無縫協(xié)作,可以利用云計(jì)算、分布式存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù),構(gòu)建可靠、高效的科研協(xié)作平臺(tái)。這樣的平臺(tái)可以提供數(shù)據(jù)共享和協(xié)作工具,使得科研人員能夠方便地共享數(shù)據(jù)、協(xié)同工作,并進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)作和會(huì)議。采用開放模式建立開放獲取的科研數(shù)據(jù)平臺(tái)和科研成果分享機(jī)制。通過數(shù)據(jù)共享、開放協(xié)作和公開評(píng)審等方式,促進(jìn)科研人員之間的合作與交流,提高科研的效率和質(zhì)量,建立相應(yīng)的政策和規(guī)范,鼓勵(lì)科研人員主動(dòng)分享數(shù)據(jù)和成果,并建立評(píng)價(jià)機(jī)制,充分發(fā)揮科學(xué)社區(qū)的智慧和創(chuàng)造力[11-12]。

2.3 人工智能輔助科研應(yīng)用

人工智能和自動(dòng)化技術(shù)在科研信息化管理中具有廣闊的應(yīng)用前景。通過機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理、圖像識(shí)別等技術(shù),利用云計(jì)算、分布式存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)科研數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理、分析和挖掘。例如,利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以識(shí)別科研論文中的關(guān)鍵詞、主題和引用關(guān)系,幫助科研人員進(jìn)行文獻(xiàn)檢索和知識(shí)發(fā)現(xiàn)。自動(dòng)化技術(shù)也可以應(yīng)用于科研項(xiàng)目管理和協(xié)作工作流程的優(yōu)化,通過應(yīng)用聚類、分類、回歸等算法,可以從大數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息和知識(shí),另外通過引入智能化的項(xiàng)目管理工具和協(xié)作平臺(tái),加上知識(shí)圖譜和語義分析技術(shù)利用本體、語義網(wǎng)絡(luò)等方法,將科研領(lǐng)域的知識(shí)組織為結(jié)構(gòu)化的圖譜,并實(shí)現(xiàn)知識(shí)的語義理解和推理,可以實(shí)現(xiàn)科研項(xiàng)目的自動(dòng)化管理和協(xié)作,提高團(tuán)隊(duì)的工作效率和協(xié)同能力。此外,人工智能技術(shù)還可以應(yīng)用于科研成果的評(píng)估與推薦,幫助科研人員發(fā)現(xiàn)潛在的合作伙伴和引用關(guān)系,促進(jìn)科研成果的傳播和應(yīng)用。

2.4 數(shù)據(jù)安全應(yīng)用

數(shù)據(jù)安全是在當(dāng)今信息化社會(huì)中非常重要的課題。隨著大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用,保障數(shù)據(jù)安全也面臨著更多挑戰(zhàn)。首先是數(shù)據(jù)外泄,大量重要數(shù)據(jù)存在于網(wǎng)絡(luò)上,面臨著外部攻擊和內(nèi)部滲透的風(fēng)險(xiǎn),一旦數(shù)據(jù)外泄,可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。其次數(shù)據(jù)傳輸不安全,許多數(shù)據(jù)在傳輸過程中存在被截取的風(fēng)險(xiǎn),特別是在移動(dòng)訪問和網(wǎng)間傳輸時(shí)。最后是人為因素,管理人員和系統(tǒng)用戶的錯(cuò)誤操作會(huì)造成數(shù)據(jù)泄漏。

為應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn),需要建立相應(yīng)的規(guī)范和機(jī)制,確?？鐧C(jī)構(gòu)、跨地域的數(shù)據(jù)共享符合法律、倫理和安全要求,強(qiáng)化數(shù)據(jù)隱私與安全保障。為防止數(shù)據(jù)泄露,科研信息化需要采用數(shù)據(jù)加密、安全計(jì)算和隱私保護(hù)的技術(shù),如圖1所示,對(duì)科研數(shù)據(jù)進(jìn)行加密確保了數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)、處理和共享過程中的安全性和隱私性。

除上述數(shù)據(jù)加密外,還可以加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施,構(gòu)建多重防護(hù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和安全體系。使用技術(shù)手段,如權(quán)限控制等可以有效保護(hù)數(shù)據(jù)安全。強(qiáng)化管理流程,建立完善的相關(guān)規(guī)章制度和管理制度。提升安全意識(shí),通過培訓(xùn)和宣傳提高所有相關(guān)人員的安全意識(shí)。

總的來說,要保障數(shù)據(jù)安全,需要建立起多層級(jí)的安全防護(hù)體系,并注重技術(shù)手段和管理流程兩方面。而數(shù)據(jù)安全也將與日益壯大的大數(shù)據(jù)應(yīng)用保持互動(dòng)并進(jìn)。隱私與安全保護(hù)隨著科研數(shù)據(jù)的增加和共享推動(dòng)開放科學(xué)與數(shù)據(jù)共享,開放科學(xué)的理念將繼續(xù)得到推廣和應(yīng)用?？蒲腥藛T和機(jī)構(gòu)應(yīng)積極參與開放獲取的科研數(shù)據(jù)平臺(tái),共享數(shù)據(jù)和成果,促進(jìn)科研的可復(fù)現(xiàn)性和合作性,發(fā)展智能化的科研信息化管理工具。

3 結(jié)語

隨著科研數(shù)據(jù)規(guī)模和復(fù)雜性的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),傳統(tǒng)數(shù)據(jù)管理和分析手段無法滿足需求。應(yīng)對(duì)科研大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn),智慧科研大數(shù)據(jù)信息優(yōu)化管理采取了以下措施:一是強(qiáng)化了數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)。利用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫接口、多種數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)歸一化技術(shù),實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的數(shù)據(jù)收集。同時(shí)使用分布式云存儲(chǔ)技術(shù)可安全高效地存儲(chǔ)大數(shù)據(jù)。二是提升了數(shù)據(jù)處理能力。通過數(shù)據(jù)清洗、驗(yàn)證等手段,將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效地整合一起。并采用聚類、分類、回歸等算法及數(shù)據(jù)可視化技術(shù)和工具,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理和分析。三是加強(qiáng)了數(shù)據(jù)分享與應(yīng)用。推動(dòng)數(shù)據(jù)無縫集成和共享,發(fā)現(xiàn)科研數(shù)據(jù)規(guī)律,優(yōu)化信息管理水平,提高研究效率。四是完善了相關(guān)技術(shù)手段。未來還需要不斷完善數(shù)據(jù)加密、訪問控制、身份驗(yàn)證等技術(shù),確保科研數(shù)據(jù)在采集、存儲(chǔ)、傳輸和共享的各個(gè)環(huán)節(jié)獲得有效保護(hù)。

總的來說,智慧科研大數(shù)據(jù)信息優(yōu)化管理的應(yīng)用,將帶來信息管理和研究水平的新突破。對(duì)各項(xiàng)功能技術(shù)的有效應(yīng)用與完善,將形成科研管理的新局面。