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下一次科技革命
作者:托尼 • 海伊（Tony Hey） 发表于:2011-01-01
目前，专家们正在被大量的数据淹没。数字信息从各种各样的传感器、工具和模拟实验那里源源不断地涌来，令我们的组织能力、分析能力和储存信息的能力捉襟见肘。图灵奖得主、已故科学家吉姆·格雷认为，要解决我们面临的某些最棘手的全球性挑战，人类需要用强大的新工具去分析、呈现、挖掘和处理科学数据。由此，吉姆提出了“第四范式”。
科学研究的前两个范式是实验和理论。实验法可以追溯到古希腊和古中国。那时，人们尝试通过自然法则来解释观察到的现象。现代理论科学则起源于17世纪的艾萨克·牛顿。20世纪下半叶高性能计算机问世之后，诺贝尔奖得主肯尼思·威尔逊（Kenneth Wilson）又把计算和模拟确立为科学研究的第三个范式。第四范式同样要用到性能强大的计算机，差别在于科学家们不是根据已知的规则编制程序，而是从数据入手。
按照第四范式开展的科学研究，如果要更快取得突破，一个方法就是允许普通民众访问数据库并贡献他们的知识。比如，西雅图交通项目当中就有志愿者参与其中，他们的车上装有GPS设备，只要开车经过当地的交通道路，就可以采集到项目所需的关于这些路线的关键信息。这些方法后来推广到一些面积更大的都市地区，用于预测所有街道的车流量。过不了多久，各个领域都会有形形色色的科学爱好者使用像手机或笔记本电脑那样简单的工具，对信息进行收集和分析。
再比如，某研究团队在印度有一个项目，它能让偏远地区的普通人借助手机对某些疾病进行诊断。普通民众通过手机拨号接入一个庞大的医疗信息数据库，针对一套问题填好答案之后，就可以在现场接收诊断结果。大量的普通人通过这个系统做出快速诊断，并且将诊断结果输入一个数据库。有了这样的数据库，公共卫生官员和医疗工作者就可以发现疾病正在哪些地方爆发，传播速度有多快以及表现出来哪些症状等。机器学习也可以实时加入这样一个互动环，对每一个新病例与爆发的同种和不同的传染病例进行一一对比，从而寻找有助于防治传染病的模式。
科研成果的发布也会发生根本性的变化。今天，发布科研成果的最终产品，是一些讨论某个实验及其发现，且只列出数据集的论文。将来，发布科研成果的最终产品会演变成数据本身的介绍说明，其他研究者可以在互联网上直接获取这些数据，用于解答自己的问题，或者用创造性的方式把它们纳入自己的数据集，得出第一位研究者可能从来没有想到的洞见。至于最终目标，格雷说得很好，那就是“所有科学文献都上网，所有科学数据都上网，而且它们之间具备可互操作性。这样一个世界要成为现实，需要许多新工具”。
这个目标的实现将为社会和地球带来积极的变化，数据挖掘也必然创造巨大的商业机会。例如，戴维·赫克曼的HIV病毒基因组分析，就只是个人化药品这个宏大议题的一个小碎片。制药行业正把赌注押在这样一种设想上面：找出哪些药品对某个具有特定基因图的人有最好的疗效，这将为药品设计开启一个全新的方向。微软的健康解决方案组正在把医疗记录和影像结合起来作为一套智能工具，帮助制药行业实现这一远景的第一小步。
若想充分发挥第四范式的威力和解决人类面临的重大问题，包括计算机在内的所有科学学科都必须彼此协作。问题的答案就潜藏在浩如烟海的数字当中，我们相信，我们有能力找到它们。
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