張 意 周 然 馬瑞鑫

（交通運輸部天津水運工程科學研究院，天津 300456）

隨著新冠肺炎疫情防控和經(jīng)濟社會發(fā)展的統(tǒng)籌推進，發(fā)力于科技端的新型基礎設施建設（以下簡稱a“新基建”）逐漸成為熱點。2020 年3 月5 日，習近平總書記在中央政治局常務會議上指出“加快5G 網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心等新型基礎設施建設進度”。這是近年來數(shù)據(jù)中心首次被列入加快建設“新基建”的條目，數(shù)據(jù)中心也作為“新基建”中的一個亮點，引起了業(yè)界的高度關注[1]。而水運作為綜合交通運輸體系的重要組成部分，具有運能大、占地少、能耗低、污染輕、成本低的比較優(yōu)勢，是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要基礎性產(chǎn)業(yè)[2]。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和理念提升，水運在綜合交通運輸體系中的地位和作用愈發(fā)凸顯，成為引領經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略性力量。伴隨著經(jīng)濟進入“新常態(tài)”，我國水運行業(yè)也步入轉型升級的關鍵時期，而建設安全、便捷、高效、綠色的現(xiàn)代綜合交通運輸體系也對水運科學數(shù)據(jù)的知識價值提出了更高要求，當前行業(yè)發(fā)展迫切需要以大數(shù)據(jù)思維系統(tǒng)研究水運科學數(shù)據(jù)的采集、管理、挖掘和應用技術，進而基于相對完整的生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈構建行業(yè)科學大數(shù)據(jù)中心，以支撐水運行業(yè)科技創(chuàng)新能力提升和交通強國水運科技新篇章建設。

然而，當前我國水運科學大數(shù)據(jù)仍存在數(shù)據(jù)采集質量有待提高、數(shù)據(jù)研究缺乏條件支撐、數(shù)據(jù)應用價值挖掘不夠、數(shù)據(jù)規(guī)范風險管理不足等發(fā)展短板，嚴重制約行業(yè)持續(xù)轉型升級。筆者在深入分析水運科學大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀和大數(shù)據(jù)中心建設重要意義的基礎上，從多個角度探討“新基建”戰(zhàn)略下水運科學大數(shù)據(jù)中心建設的路徑，為賦能行業(yè)高質量發(fā)展提供參考和支撐。

一、我國水運科學大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）水運科學大數(shù)據(jù)的發(fā)展基礎

水運行業(yè)有著大數(shù)據(jù)研究與應用的內生環(huán)境與土壤，其行業(yè)本身就一直與大數(shù)據(jù)研究融合共生。

1. 海量數(shù)據(jù)來源豐富

體量豐富的數(shù)據(jù)源為水運大數(shù)據(jù)研究與創(chuàng)新應用提供了基礎條件。沿海、內河的原型觀測和數(shù)學模型計算數(shù)據(jù)、水運重大基礎設施的運行監(jiān)測數(shù)據(jù)、水運工程環(huán)境保護與安全運行監(jiān)測數(shù)據(jù)、水工結構物檢驗檢測與評估分析數(shù)據(jù)等，都對交通水運規(guī)劃、建設、維護、管理具有重要的支撐作用。

2. 行業(yè)數(shù)據(jù)價值巨大

行業(yè)特征決定了水運行業(yè)實時產(chǎn)生著大量數(shù)據(jù)，促進了行業(yè)大數(shù)據(jù)的積累與沉淀。數(shù)據(jù)背后隱藏的巨大效益在日積月累的微小進步中逐漸凸顯，以內河航道感知和港口設施長期性能監(jiān)測為例，其多年積累數(shù)據(jù)的應用在航道、港口設施的科學養(yǎng)護過程中起到關鍵作用[3]。

3. 新技術推動數(shù)據(jù)多維應用

物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新技術的發(fā)展與應用也帶動了大數(shù)據(jù)在水運行業(yè)的創(chuàng)新應用[4]。物聯(lián)網(wǎng)技術使水運基礎設施長期實時監(jiān)測成為可能，同時也成為行業(yè)大數(shù)據(jù)最重要的來源之一。云計算技術的普及大大提高了水運工程數(shù)值模擬仿真計算效率，同時也產(chǎn)生出更多的科學數(shù)據(jù)。應用大數(shù)據(jù)分析技術對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行關聯(lián)分析，解決了傳統(tǒng)檢測手段由于數(shù)據(jù)來源單一而產(chǎn)生的分析不系統(tǒng)的問題。

4. 新趨勢引領發(fā)展方向

目前，行業(yè)高質量發(fā)展要求和“新基建”重大布局，為水運科學大數(shù)據(jù)研究和應用的發(fā)展趨勢提供了重要遵循，包括水運工程科學大數(shù)據(jù)標準規(guī)范及制度措施的制修訂、大數(shù)據(jù)獲取—存儲—處理—分析挖掘相關技術研究、大數(shù)據(jù)在多領域深度融合應用研究、大數(shù)據(jù)共享交換及相關產(chǎn)品增值服務等。

（二）水運科學大數(shù)據(jù)的發(fā)展短板

目前，全球數(shù)據(jù)中心總量約為350 萬個，美國和歐洲幾乎占據(jù)全球總量的一半。美國、歐盟和澳大利亞2012 年共同發(fā)起成立了國際數(shù)據(jù)研究聯(lián)盟（Research Data Alliance，RDA），強化了其在全球數(shù)據(jù)標準化和創(chuàng)新應用領域的話語權和壟斷地位[5]。而憑借自身先進的管理體制、完善的交通管理設施、起步較早的信息網(wǎng)絡技術，歐美發(fā)達國家在過去的交通運輸管理特別是水運交通領域中積累了大量數(shù)據(jù)，由此開發(fā)的各類模型和系統(tǒng)，使其信息化研究和應用長期處于國際領先水平。例如，荷蘭鹿特丹港聯(lián)合多個港口和運輸公司共同開發(fā)了以港口為中心的國際運輸信息中心平臺a（INTIS），對海量港口信息數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)整合和自動化處理，提高了港口運作和管理效率，確保了其長期保持歐洲第一大港的地位。我國交通大數(shù)據(jù)領域發(fā)展迅猛，但對標歐美發(fā)達國家和地區(qū)，水運領域的大數(shù)據(jù)管理和應用仍存在一些短板。

1. 數(shù)據(jù)采集質量有待提高

水運科學數(shù)據(jù)來源包括水運基礎和應用研究、重大工程項目，以及觀測監(jiān)測、考察調查、檢驗檢測等形成的原始和衍生數(shù)據(jù)。正因為數(shù)據(jù)來源多樣，且多為服務于項目的臨時性、階段性采集，而非業(yè)務化、連續(xù)性運行，加之數(shù)據(jù)采集方法、設備、標準、人員、渠道的不統(tǒng)一，一定程度上增加了數(shù)據(jù)匯聚難度，未經(jīng)專門處理、清洗或整合的數(shù)據(jù)質量無法保證，數(shù)據(jù)可用性和應用價值大打折扣。

2. 數(shù)據(jù)研究缺乏條件支撐

近年來，交通運輸行業(yè)以大數(shù)據(jù)作為重要驅動力實現(xiàn)了從智能交通向智慧交通的提升發(fā)展，建設了一批大數(shù)據(jù)實驗室和信息共享平臺[6]。但對于數(shù)據(jù)產(chǎn)生和應用需求較大的水運行業(yè)，尚未布局針對性的大數(shù)據(jù)實驗條件和平臺，尤其是在以基礎設施為重點研究對象的水運工程領域，既不具備開展大數(shù)據(jù)與專業(yè)融合技術研究的基礎條件，也不具備大數(shù)據(jù)在行業(yè)應用研究所必需的實驗室和實驗設備。

3. 數(shù)據(jù)應用價值挖掘不夠

目前大量珍貴的水運科學數(shù)據(jù)只一次性服務于某項工程，尚未完全形成利用大數(shù)據(jù)、并行計算等新興信息技術手段開展系統(tǒng)分析研究的能力，導致數(shù)據(jù)增值服務和產(chǎn)品較少，缺乏以水運科學數(shù)據(jù)為依托形成具有核心競爭力和自主知識產(chǎn)權的數(shù)據(jù)分析成果。數(shù)據(jù)開發(fā)利用不足、價值挖掘不夠，造成了巨大的數(shù)據(jù)浪費，也降低了數(shù)據(jù)采集分析人員的積極性，反過來制約了數(shù)據(jù)的獲取。

4. 數(shù)據(jù)規(guī)范風險管理不足

2018 年國務院印發(fā)了科學數(shù)據(jù)管理辦法，但交通運輸部尚未出臺專門針對行業(yè)科學數(shù)據(jù)的管理細則及相關技術、標準和制度。水運行業(yè)有關科研院所、高等院校和企業(yè)等法人單位是科學數(shù)據(jù)管理的責任主體，但各方的科學數(shù)據(jù)管理仍存在數(shù)據(jù)采集無標準可依、數(shù)據(jù)存儲無條件可用、數(shù)據(jù)安全無規(guī)則保障、數(shù)據(jù)管理無責任落實、數(shù)據(jù)資源浪費嚴重等問題。此外，由于管理無序，一些關系國家公共安全或國家關鍵核心技術的數(shù)據(jù)也會存在遺失、泄密的風險。

二、建設水運科學大數(shù)據(jù)中心的重要意義

數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)計算、存儲和交互的場所，是互聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能等領域的通用支撐技術，是智能經(jīng)濟底層基礎設施和國家競爭力新內涵的集中體現(xiàn)。加快推動科學大數(shù)據(jù)中心建設，對水運行業(yè)高質量發(fā)展具有重要意義。

（一）為新歷史時期下社會經(jīng)濟平穩(wěn)增長提供新動力

從中長期看，數(shù)據(jù)中心等數(shù)字經(jīng)濟領域的行業(yè)基礎設施應在技術和資金允許的情況下適度超前布局，以充分調動大數(shù)據(jù)創(chuàng)新服務行業(yè)發(fā)展和繁榮應用市場的作用。特別是在當前大國科技競爭加劇和交通強國建設加快推進的大背景下，加大對行業(yè)數(shù)據(jù)中心的投入，有助于穩(wěn)增長、穩(wěn)就業(yè)，釋放國內經(jīng)濟增長潛力，為產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉型升級和行業(yè)高質量發(fā)展提供新動能，有效緩解新冠肺炎疫情對全國經(jīng)濟和交通運輸行業(yè)的沖擊，同時加快縮小與發(fā)達國家相關領域的數(shù)字鴻溝。

（二）為新發(fā)展形勢下行業(yè)產(chǎn)業(yè)轉型升級提供新路徑

當前，我國經(jīng)濟步入“新常態(tài)”，水運行業(yè)也正由大規(guī)模建設向“建、管、養(yǎng)、用”全鏈條發(fā)展，行業(yè)在結構性改革的關鍵時期更是迫切需要充分結合現(xiàn)代信息智能技術，完善高度集約化的行業(yè)數(shù)據(jù)中心等基礎支撐環(huán)境并將其納入水運基礎設施體系[7]。在實現(xiàn)行業(yè)數(shù)據(jù)有效管理和科學應用的基礎上，最大程度挖掘數(shù)據(jù)作為重要戰(zhàn)略資源的內生動力和蘊含價值，為水運規(guī)劃設計、工程建設、科學研究、檢測評估等提供支撐，促進水運工程行業(yè)轉型發(fā)展和提升發(fā)展。

（三）為新需求供給下支撐政府科學決策提供新機制

水運行業(yè)涉及港口、航道、船舶、岸線等專業(yè)領域，港航、海事、環(huán)保、水利等管理部門以及眾多行業(yè)企業(yè)，其發(fā)展離不開跨地區(qū)、跨領域、跨系統(tǒng)、跨國際的業(yè)務協(xié)同和關聯(lián)數(shù)據(jù)的精準支撐[8]。為有效提高政府決策的系統(tǒng)性和科學性，亟需建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享平臺和機制，形成具有完善數(shù)據(jù)資源管理能力的科學大數(shù)據(jù)中心，進而突破政府、企業(yè)、公眾之間的“數(shù)據(jù)孤島”和“數(shù)據(jù)鏈斷點”，以大數(shù)據(jù)的全新思維，為相關管理決策和科學研究提供新的數(shù)據(jù)供給機制。

（四）為新技術條件下水運科學創(chuàng)新研究提供新機遇

當前新一輪科技革命方興未艾，以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等為代表的一批新技術不斷涌現(xiàn)，推動了行業(yè)深刻變革[9]。建設水運科學大數(shù)據(jù)中心，通過海量數(shù)據(jù)的輸入、高性能的計算和多源數(shù)據(jù)的關聯(lián)分析，排除人為主觀因素的誤差，以大數(shù)據(jù)技術與傳統(tǒng)水運專業(yè)的融合創(chuàng)新，匯聚行業(yè)數(shù)據(jù)，是水運科學研究主動適應新技術條件下科研方向轉型、科研手段升級和科研層次提升的需要，也是促進科研創(chuàng)新新一輪高速發(fā)展、支撐交通強國科技發(fā)展的重要途徑。

三、推進水運科學大數(shù)據(jù)中心建設的對策建議

（一）構建國家級水運科學大數(shù)據(jù)中心平臺

基于大數(shù)據(jù)技術發(fā)展趨勢和水運工程行業(yè)發(fā)展需求，建設國家級水運科學大數(shù)據(jù)中心，搭建行業(yè)大數(shù)據(jù)跨界應用的基礎平臺，推動跨部門、跨區(qū)域的數(shù)據(jù)共享與業(yè)務協(xié)同，填補我國水運行業(yè)大數(shù)據(jù)研究空白。通過數(shù)據(jù)中心的智能化運維和建立可持續(xù)的政產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新機制，為行業(yè)科學大數(shù)據(jù)的基礎研究和應用研究提供實驗條件，為大數(shù)據(jù)技術與水運專業(yè)技術復合型人才培養(yǎng)提供創(chuàng)新支撐，為行業(yè)管理部門科學精準施策提供科學依據(jù)。

（二）制訂行業(yè)大數(shù)據(jù)管理辦法和標準規(guī)范

依據(jù)國務院印發(fā)的科學數(shù)據(jù)管理辦法，結合水運行業(yè)特色，制訂針對性的行業(yè)科學大數(shù)據(jù)管理細則，完善頂層政策設計，明確各級行政管理部門、各有關單位分工負責的體系，規(guī)范科學數(shù)據(jù)管理，保障科學數(shù)據(jù)安全，提高開放共享水平。推動行業(yè)層面數(shù)據(jù)統(tǒng)籌與規(guī)劃，組織研究和制訂行業(yè)科學大數(shù)據(jù)分型分類、采集生產(chǎn)、加工整理、長期保存、開放共享、評價考核等管理政策和標準規(guī)范，確保數(shù)據(jù)質量和價值產(chǎn)出。

（三）突破行業(yè)大數(shù)據(jù)系列關鍵核心技術

針對當前海量多源異構數(shù)據(jù)處理和分析的深層次、強關聯(lián)、多維度的分析需求和技術瓶頸，瞄準大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、機器學習、5G 等前瞻技術，著力開展水運科學大數(shù)據(jù)技術政策理論、大數(shù)據(jù)采集匯聚技術、大數(shù)據(jù)存儲管理技術、大數(shù)據(jù)分析挖掘技術、大數(shù)據(jù)安全共享技術等一系列研究，通過對海量結構化信息和非結構化信息的深度處理，強化水運科學數(shù)據(jù)的協(xié)同獲取、一體化管理、多域多維信息重建與可視計算等前瞻性、引導性關鍵核心技術的供給能力。

（四）建立水運科學大數(shù)據(jù)應用生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈

以構建數(shù)字水運為導向，推動大數(shù)據(jù)與水工、港航等傳統(tǒng)專業(yè)的深度融合，以大數(shù)據(jù)共享交換及相關產(chǎn)品的增值服務促進生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的豐富，推動上下聯(lián)動的多元化示范和應用場景的構建，為水運規(guī)劃建設、運行管理、保養(yǎng)維護、綠色環(huán)保、安全應急以及智慧港口打造、智能航運建設、水運經(jīng)濟發(fā)展提供決策依據(jù)，為行業(yè)宏觀和微觀數(shù)據(jù)分析提供工具手段，強化平臺服務經(jīng)濟社會發(fā)展的能力，為智能經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉型提供支撐。

四、結語

在當前經(jīng)濟“新常態(tài)”“新基建”加速布局和加快建設交通強國的時代背景下，加快科學大數(shù)據(jù)中心建設，可為新歷史時期下社會經(jīng)濟平穩(wěn)增長提供新動力、為新發(fā)展形勢下行業(yè)產(chǎn)業(yè)轉型升級提供新路徑、為新需求供給下支撐政府科學決策提供新機制、為新技術條件下水運科學創(chuàng)新研究提供新機遇，下一步，建議從構建國家級水運科學大數(shù)據(jù)中心平臺、制訂行業(yè)大數(shù)據(jù)管理辦法和標準規(guī)范、突破行業(yè)大數(shù)據(jù)一系列關鍵核心技術、建立水運科學大數(shù)據(jù)應用生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈等幾個方面補齊短板，完善體系，為交通強國水運科技新篇章建設注入強大新動能。