DDE tiene como objetivo armonizar los datos de la Tierra en tiempo profundo basados en un sistema de conocimiento para investigar la evolución de la Tierra, incluida la vida, Materiales de la tierra, geografía, y clima. Los métodos integrados incluyen inteligencia artificial (IA), informática de alto rendimiento (HPC), computación en la nube, web semántica, procesamiento natural del lenguaje, y otros métodos. Crédito:Science China Press
Los seres humanos han explorado durante mucho tiempo tres grandes cuestiones científicas:la evolución del universo, la evolución de la Tierra, y la evolución de la vida. Los geocientíficos han abrazado la misión de dilucidar la evolución de la Tierra y la vida, que se conservan en el registro geológico, rico en información pero incompleto, que abarca más de 4.500 millones de años de la historia de la Tierra. Profundizar en la historia profunda de la Tierra ayuda a los geocientíficos a descifrar los mecanismos y las tasas de evolución de la Tierra, desentrañar las tasas y los mecanismos del cambio climático, localizar recursos naturales, e imagina el futuro de la Tierra.
El razonamiento deductivo y el razonamiento inductivo se han empleado ampliamente para estudiar la historia de la Tierra. En contraste con la deducción y la inducción, la abducción se deriva de la acumulación y el análisis de grandes cantidades de datos fiables, independientemente de una premisa o generalización. Por tanto, la abducción tiene el potencial de generar descubrimientos transformadores en la ciencia. Con la acumulación de enormes volúmenes de datos de la Tierra en tiempo profundo, Los geocientíficos están preparados para transformar la investigación en ciencia de la Tierra en tiempo profundo a través del descubrimiento abductivo basado en datos.
Sin embargo, Deben resolverse tres cuestiones para facilitar el descubrimiento de abductores utilizando bases de datos de tiempo profundo. Primero, muchos recursos de geodatos relevantes no cumplen con FAIR (localizable, accesible, interoperables y reutilizables) para la gestión y administración de datos científicos. Segundo, los conceptos y terminologías utilizados en las bases de datos no están bien definidos; por lo tanto, los mismos términos pueden tener diferentes significados en las bases de datos. Sin terminología estandarizada y definiciones de conceptos, es difícil lograr la interoperabilidad y la reutilización de los datos. Tercera, las bases de datos son muy heterogéneas en términos de regiones geográficas, resolución espacial y temporal, coberturas de temática geológica, limitaciones de la disponibilidad de datos, formatos idiomas y metadatos. Debido a la compleja evolución de la Tierra y las interacciones entre múltiples esferas (por ejemplo, litosfera, hidrosfera, biosfera y atmósfera) en los sistemas terrestres, es difícil ver la imagen completa de la evolución de la Tierra desde puntos de vista temáticos separados, cada uno con un alcance limitado.
Las cuestiones científicas en la historia de la Tierra se pueden abordar utilizando el marco de conocimientos y desconocidos:(1) Conocidos conocidos. Esta categoría, que es relativo a los otros dos, incluye eventos ampliamente aceptados y entendidos en la historia de la Tierra, aunque todavía existen incertidumbres. (2) Desconocidas conocidas. Esta categoría incluye eventos que son ampliamente aceptados como ocurridos, pero los aspectos clave no se comprenden bien. En muchos casos, Las hipótesis sobre tales eventos se pueden probar con observaciones adicionales, mediciones, o experimentos. (3) Desconocidas desconocidas. Esta categoría incluye eventos que tuvieron lugar en la historia de la Tierra pero que no han sido descubiertos. A través de su sistema y plataforma de conocimiento, DDE tiene como objetivo armonizar los datos de la Tierra en tiempo profundo y promover el descubrimiento basado en datos en estas incógnitas, especialmente desconocidos desconocidos en la historia de la Tierra. Nota:la escala de tiempo de Precámbrico y Fanerozoico son diferentes en escala. Crédito:Science China Press
Los macrodatos y la inteligencia artificial están creando oportunidades para resolver estos problemas. Para explorar la evolución de la Tierra de manera eficiente y efectiva a través de big data en tiempo profundo, necesitamos JUSTO, bases de datos sintéticas y completas en todos los campos de las ciencias de la Tierra en tiempo profundo, emparejar con métodos de cálculo personalizados. Este objetivo motiva el programa Deep-time Digital Earth (DDE), que es el primer "gran programa científico" iniciado por la Unión Internacional de Ciencias Geológicas (IUGS) y desarrollado en cooperación con estudios geológicos nacionales, asociaciones profesionales, instituciones académicas, y científicos de todo el mundo. El principal objetivo de DDE es facilitar el tiempo profundo, descubrimientos basados en datos a través de colaboraciones internacionales e interdisciplinarias. DDE tiene como objetivo proporcionar una plataforma abierta para vincular los datos existentes de la Tierra en tiempo profundo e integrar datos geológicos que los usuarios pueden interrogar especificando el tiempo, espacio, y sujeto (es decir, un "Google geológico") y para procesar datos para el descubrimiento de conocimientos utilizando un motor de conocimiento (Deep-time Earth Engine) que proporciona potencia de cálculo, modelos métodos, y algoritmos (Figura 1).
Para lograr su misión y visión, el programa DDE tiene tres componentes principales:comités de gestión del programa, centros de excelencia, y trabajando, plataforma y grupos de tareas. Y DDE se basará en los sistemas de conocimiento de la Tierra en tiempo profundo existentes y desarrollará una plataforma abierta (Figura 2). Un sistema de conocimiento de la Tierra en tiempo profundo consiste en las definiciones básicas y las relaciones entre conceptos en la Tierra en tiempo profundo, que son necesarios para armonizar los datos de la Tierra en tiempo profundo y desarrollar un motor de conocimiento para apoyar la exploración abductiva de la evolución de la Tierra. El primer paso en el plan de investigación de DDE es construir sobre los sistemas existentes de conocimiento de la Tierra en tiempo profundo. El segundo paso en el plan de investigación de DDE es construir una infraestructura interoperable de datos terrestres en tiempo profundo. Y el tercer paso en el plan de investigación de DDE es desarrollar una plataforma abierta de la Tierra en tiempo profundo.
La ejecución del programa DDE consta de cuatro fases. En la Fase 1, DDE establece una estructura organizativa con estándares internacionales de política y gestión. En la Fase 2, DDE forma los equipos iniciales y se basa en los sistemas de conocimiento de la Tierra y los estándares de datos existentes en tiempo profundo colaborando con los investigadores de ontología existentes en las geociencias, mientras trabaja para vincular y armonizar las bases de datos de la Tierra en tiempo profundo. En la Fase 3, DDE desarrolla algoritmos y técnicas a medida para entornos de computación en la nube y supercomputación. En la Fase 4, Los científicos de la Tierra y los científicos de datos colaboran a la perfección en problemas científicos convincentes e integradores.
Como ambiciones integradoras e internacionales del programa DDE, se anticiparon varios desafíos. Sin embargo, mediante la creación de un recurso de datos de acceso abierto que por primera vez integra todos los aspectos del pasado narrado de la Tierra, DDE tiene la promesa de comprender el pasado de nuestro planeta, regalo, y futuro con nuevos y vívidos detalles.
