程承旗:地球剖分理论与地球大数据系统建设初探

责任编辑:田小梦 2018.10.18 16:33 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)10月18日,联通大数据举办的“U10大数据价值峰会”在北京召开。北京大学先进技术研究院副院长程承旗,带来《地球剖分理论与地球大数据系统建设初探》的主题演讲。

演讲全文如下:

程承旗:非常高兴今天在这儿跟大家分享一下在大数据领域正在发展的一种新的技术体制,和大家一起分享现在在发展的一些情况,重点我想跟大家讨论一下地球大数据系统建设的一些思路和想法。

    首先我想先介绍一下这几年在地球剖分理论方面的一些发展理论研究情况,非常简要的介绍一下,然后在这个理论基础上,正在探索创建地球大数据系统。

    说到这儿,现在这块工作已经正式纳入到国家今年启动的重点研发计划,我们现在也在联合国内的20多个部委和有关单位联合打造地球大数据系统的圆形系统。主要的支撑理论就是地球剖分理论,这个理论有这么样一个总体的构想,整个地球空间是从6万公里到地心,我们的卫星系统比较高的也就是4万多公里,因此除了深空探测以外,人类活动的所有空间基本上是在6万公里到地心。

    剖分理论在做一件事情,就是把这个地球空间像切西瓜一样切成各种各样尺度的网格,咱们现在我们国家发展的这一套理论体系是切了32级网格,按照2的N次方来切的网格,最小的网格到32级的时候在地球表面是1.5厘米左右的网格,它有1.5厘米、1米、2米、10米、20米、200米、500米、一公里,零级网格就是整个地球。这套理论有一个特点,就是每一个网格,或者网格体,在空间就是网格体,都有一个唯一的整型编码,这个编码可以作为地球空间一个区域的代码,因此现在我们国家的北斗系统就正式采用这套编码作为它的输出码,这个标准有可能在今年的年底,或者是明年的上半年正式颁布,颁布以后现在的厂家在做芯片的时候已经在做这件事情,就是在输出的时候同时输出经纬度以外还输出网格编码,这就是这套理论技术体系核心的地方。

    这套编码现在跟国际上,包括美国美军、谷歌相比有一些特殊的优势,时间有限不说太多。

    咱们这套编码特系有一个名字叫GeoSoT,这是咱们国家李德仁(音)院士起的名字,2的N次方维整型数组的全球经纬度剖分网格,这是咱们973的成果。

    现在一直在探索两个事情,一个事情就是是否能有一种全球性的空间组织框架,也就是全球的GIS数据模型,这个发表在北京大学学报的2003年第一期上,第二个能否建立一种全球统一的空间区位标标识系统,用以解决GIS系统、与遥感系统、走位系统、通信系统与ID码关联一致的问题,最近这件工作有很大的进展,已经正式提出用这套编码作为寻址位置码,北斗作为定位码,咱们国家的遥感系统用这套编码做遥感数据的所以码(音),地理系统在智慧城市各方面用的很广,已经用这套编码做它的输出标准。我们20年前思考的事情在今天已经逐渐的变成现实,当然下面的应用路还很远,这也是今天跟各位同仁一起探讨的很重要的主题。

    在这个理论的基础之上,我们现在在推动一件事情,就建立我们国家的地球大数据系统,刚才李广聚院士也谈到国家的自主创新,李院士这些年是我们工作最重要的支持者院士之一,这套系统的概念就是能不能用地球的数据按地球剖分技术进行组织、存储、计算、表达、分析和服务,由此形成大数据系统,我们把它叫做地球大数据系统。发展出我们国家的陆海空天电大数据统一管理平台,为国家大数据中心建设提供关键系统支持。大家知道习总书记在几次重要的报告中都提到,要建立中国的国家大数据中心。我在想这个中心可能需要有一套简洁高效同时又能够整合各方资源的一套系统技术,这套编码技术有可能为这个发展提供一点支撑,最近我们在国家比较多的部门支持下做这个论证。

    这个系统的基本框架采用这套地球空间剖分模型,上至地球外围6万公里,下至地心,将整个地球空间剖分成以兆亿个大到全球,小到厘米级的网格和网格体,由32级剖分体元组成的地球空间剖分模型,高度为零的时候就是地球表面网格。现在大家知道地球表面城市网格等等都是表面网格。

    它的机遇就是加速推进建设一体化国家大数据中心是国家大数据战略重大而紧迫的任务,这块现在我们前天刚刚跟沈容俊(音)院士,最早我们国家科工委的常务副主任一起在探讨这件事情,也有了积极的进展。

    这套体系把陆海空天电网全维、全域、全程、全员、全方位、立体化形式,现在在一些特殊领域,包括在国防领域做的稍微多一点。

    总体的思路就是建立地球网格大数据,每个网格中收集有价值的全数据集,每个网格可以承载各类数据,形成空间大数据立方体,网格间又存在天然关联,方便分析与挖掘,发展新型数据域名注册根服务器云服务系统及区块链交易系统,形成地球大数据平台建设的核心构架。

    它的总体构成在数据汇集、数据存储、数据挖掘、数据加工以及各个方面现在有不同层面的研究和技术进展。

    总体服务体系就以地球剖分网格为承载框架,与军民融合大数据为基础,构建陆海空天电一套整体体系,理论上可以为国家的五大文明建设提供一些支撑。

    重要的能力,这套系统具有全球数据汇集的能力,任何人的一张照片在北斗系统中一旦生成打上了编码,理论上讲他就在这个系统中被记录了,今后如果愿意就会变成这个系统中的一个有机组成部分,这样的话它就可以会变成一种全名的数据采集体系,比如说我在这儿看了一个地方,我照了一张照片带着编码就在这个位置存在大数据之中,今后任何人点这个网格这个数据就会出来,现在我们的数据把这个汇集到数据传到数据库才能找出来,今后有可能变成全民数据贡献的新时代,它的核心就是统一的编码系统。现在谷歌数据大表已经在几十万台计算机维护一个大表,如果用作编码体系,这个大表将比谷歌现在的体系更优,形成了全球数据智能、数据展示、数据服务,我想我们最近和咱们联通大数据在一起探讨,在一个的城市,在一个小的区对城市的预警,它和房间里更精细的数据进行关联的一种可能性。

    刚才谈到智能,我们认为现在的地球智能和现在这套体系有天然的衔接性,大家知道人脑的智能是拥有超过50万亿的神经突出神经元结构,由此形成了记忆和联想。我们任何一个脑细胞被触发了就产生了记忆,记忆多了互相连接在一起就变成了联想。整个地球也形成了50万亿以上的网格和网格体,我们的深度学习算法等等都可以在这样的一个地方产生连接和应用,由此产生空间深度学习和智能服务,最近我们跟国家有关单位正在发展飞行管控、机器人导航、无路径导航、自动驾驶、空间搜索等等,其中自动驾驶我们在李德意(音)院士的领导下和清华团队用网格图做全域的智能驾驶体系,同时可以形成新的区块链智能技术,区块链的核心翻译过来叫做区块链,这个在欧美一些国家代表社区,区块链实际上是一个一兆的数据包,本身没有区块的概念,我们认为如果用全球网格来讲,每一个网格才是真正的区块,那个区块存在的数据立方体今后的交易和一个全球的数据大表,或者数据财务大表,才是真正的区块链,我们期待着这套系统在这个方面今后发展出新的服务模式。

    总体来讲,它可以再进一步提供智能计算,这就是在汽车驾驶方面的现在在做的各种实验,还取得了一些突破。

    现在已经有一些基础,首先我们已经发展出国家的一套标准,而且像军标、北斗标准,军标已经正式颁布了,七个部委现在正在联合制作这个标准,同时发展时空大数据云平台、真三维大数据平台、动态数据监测平台等等,现在已经发表的标准和正在公示的标准,如果这套体系变成各行各业大家遵从的体系,数据的共享体系会做得更好。

    同时今年我们国家正式启动的“十三五”重点研发计划,我们联合了自然资源部、国家测绘局、邮政局,邮政局这块正在编制中国的新型邮编,现在大家的邮编是在社区一两公里的精度上,我们把它扩展到3到4位的剖分编码,就可以到米级,这样的话每个老百姓今后的物流可以有一套简要的编码送到家里,和京东一起探讨无界物流的一些新概念,住建部让每个楼房有一个身份证号,我们和国家旅游局正在建立一个中国的一套旅游网格大数据标准体系,还有民政等等,质检总局我们在一起探讨叫做物质的溯源编码,就是物品编码中心,有一些进展。

    同时还有很多单位,大家一起共同为创建地球大数据系统一起做一点工作。

    国际上的对标,欧洲、美国、日本现在也有相应的一些工程,这个工程都在几十亿美金以上的工程,我们国家在这方面也有可能发挥我们国家自身的优势,刚才和腾讯的马总坐在一起,我也在想今后我们国家也会形成我们国家的一些优势体系,当然这需要一个很大的团队,或者很大的平台来发展。

    总体就是这么一段话,结合咱们今天的大会主题是加速,我想我们争取能加速发展我们国家的地球大数据系统,实现陆海空天电大数据统一管理,为建设国家大数据中心提供基础支持。

我的报告完了,谢谢大家。

 


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