Plataforma de ciencia abierta: variables clave en la competencia científica y tecnológica entre grandes potencias
Autor: Su Zhong, experto técnico sénior del Instituto de Investigación de Alibaba Experto técnico sénior del Instituto de Investigación de Alibaba
El desarrollo tecnológico contemporáneo ha impuesto grandes exigencias a los datos y la potencia informática. En el campo tradicional de la investigación en tecnología básica, los equipos de investigación de los institutos de investigación científica y las universidades generalmente carecen de las capacidades de apoyo correspondientes. En respuesta a este cambio, las plataformas de ciencia abierta se han vuelto populares en Europa y Estados Unidos en la última década, brindando a la comunidad de investigación científica una variedad de apoyo que incluye datos abiertos y herramientas de análisis relacionadas, plataformas informáticas abiertas y código fuente abierto. En la era de competencia entre las principales potencias científicas y tecnológicas, las "plataformas científicas abiertas" se han convertido gradualmente en una variable clave para promover el desarrollo científico y tecnológico. China necesita aumentar la inversión en esta área para lograr un cambio de paradigma científico que permita seguir, acompañar y liderar la construcción de plataformas científicas básicas.
1
La ley detrás del progreso científico: pasando del paradigma al cuarto paradigma
La ley detrás del progreso científico: pasando del paradigma al cuarto paradigma.
¿Cuál es la trayectoria del progreso científico?
Al principio, se creía en general que la ciencia se desarrollaba paso a paso, y que los científicos avanzaban constantemente las teorías existentes y acercaban los descubrimientos cada vez más a la verdad.
En 1962, el académico estadounidense Thomas Kuhn propuso en su libro “La estructura de las revoluciones científicas” que tomando como ejemplo el desarrollo histórico de la física, existen discontinuidades regulares en el desarrollo científico. El libro sostiene que la ciencia consta de una serie de "fases científicas normales" y fases de "revolución científica" que se alternan. En la etapa de la revolución científica, el marco teórico existente es completamente anulado y reconstruido por el nuevo paradigma científico, acompañado de avances conceptuales, como la transición de la mecánica newtoniana a la mecánica cuántica.
Kuhn propuso el concepto de "cambio de paradigma" en la filosofía de la ciencia. En la teoría del cambio de paradigma definida por Kuhn, el descubrimiento científico sigue otro camino cíclico de cinco etapas:
1. "Etapa previa al paradigma": varias teorías mutuamente incompatibles e incompletas convergen gradualmente en un paradigma dominante, y es generalmente aceptado por la comunidad científica 2. "Etapa de pre-paradigma": varias teorías mutuamente incompatibles e incompletas convergen gradualmente en un paradigma dominante, que es generalmente aceptado por la comunidad científica 3.
2 ."Científico normal etapa": En el contexto del paradigma dominante, los problemas científicos se resuelven continuamente y la ciencia continúa progresando
3. "Etapa de crisis": Problemas que el paradigma dominante puede resolver y problemas que el paradigma dominante no ha resuelto aun solucionado. strong>Las anomalías que el paradigma dominante puede resolver se acumulan durante un largo período de tiempo, lo que eventualmente conduce a una crisis de confianza en el paradigma dominante
4. "Etapa de transformación del paradigma": después de que el paradigma dominante encuentra una gran fracaso, la gente reexamina los supuestos básicos de la investigación científica. Se estableció un nuevo paradigma
5. "Etapa del nuevo paradigma": después de la revolución científica, se estableció la posición dominante del nuevo paradigma
Kuhn fundó una nueva disciplina: la historia de ciencia O la sociología de la ciencia. Los sociólogos e historiadores empezaron a ver la ciencia como una subcultura compartida. La gente generalmente cree que los cambios de paradigma promueven el desarrollo de la ciencia.
Después de Kuhn, el famoso informático y legendario científico de bases de datos Jim Gray resumió la historia de la ciencia y la tecnología en cuatro etapas paradigmáticas:
1. Paradigma 1: Evidencia empírica.
La mayor parte del desarrollo tecnológico de la humanidad a lo largo de miles de años proviene de la observación y experimentación de fenómenos naturales. Comparado con el dogma incuestionable de la religión o la teología, el paradigma empírico basado en la observación y la experimentación supone un gran progreso en el desarrollo de la ciencia y la tecnología.
2. Segundo paradigma: la ciencia teórica.
A diferencia del primer paradigma, que se basa en la observación y la experimentación para comprender la verdad, el segundo paradigma requiere teorías científicas para comprender la verdad y explicar los principios detrás de ciertas leyes naturales. Por lo tanto, la teoría debe cumplir requisitos adicionales, como poder predictivo falsable, coherencia entre múltiples fuentes independientes, etc.
3. El tercer paradigma: la informática. A medida que las computadoras se vuelven más poderosas, se utilizan cada vez más para la investigación científica. A diferencia de los dos primeros paradigmas, nació una nueva herramienta técnica en la informática: el modelado computacional y la simulación de sistemas.
Esta herramienta utiliza la potencia informática de las computadoras y se basa en una arquitectura informática masivamente paralela para diseñar y programar algoritmos que simulen procesos complejos, como la circulación atmosférica, reacciones nucleares e infecciones virales. Ha sido ampliamente adoptado en campos como la economía, la psicología y las ciencias cognitivas que carecen de soluciones analíticas intuitivas simples.
4. Cuarto paradigma: exploración de datos. Desde secuenciadores genéticos y telescopios espaciales hasta las redes sociales globales, la sociedad humana se ha digitalizado profundamente. En este planeta digital en el que vivimos, cada día se generan enormes cantidades de datos. Se estima que para 2025, el mundo generará 463 exabytes de nuevos datos cada día, lo que equivale a 212 765 957 DVD y equivale a 30 Montes Everest. En una era de explosión de datos, también se está produciendo una revolución tecnológica basada en datos, y la ciencia de datos está a la vanguardia del desarrollo tecnológico. Las plataformas informáticas centradas en datos, el procesamiento, las herramientas de procesamiento e intercambio de datos, los algoritmos y bibliotecas de modelos, y una serie de otros métodos de investigación científica constituyen el cuarto paradigma del desarrollo tecnológico.
2
Plataforma científica abierta: afrontar mejor los desafíos del cuarto paradigma
En la era tecnológica impulsada por el cuarto paradigma, los investigadores no solo necesitan leer vanguardista Para artículos científicos y tecnológicos, también es necesario comprender el contenido de estos artículos.
En la era del cuarto paradigma, los equipos de investigación no solo necesitan leer los artículos de investigación más avanzados, sino que también necesitan los conjuntos de datos experimentales contenidos en estos artículos para reproducir los resultados de la investigación. Enormes cantidades de datos y demandas informáticas crean nuevos desafíos para la innovación. La comunicación científica tradicional se limita a artículos y a un número limitado de conjuntos de datos públicos, mientras que en la era del nuevo paradigma ha surgido en Europa y Estados Unidos el movimiento de "ciencia abierta" para promover el desarrollo sostenible y acelerar el trabajo en equipo***:
arXiv: el físico estadounidense Dr. Paul Ginsparg publicó un artículo sobre el movimiento de "ciencia abierta" en 1991. En 1991, Paul Ginsparger creó el repositorio compartido arXiv en el Laboratorio Nacional de Los Alamos para ayudar a grupos de investigación de todo el mundo a compartir versiones digitales de texto completo de preimpresiones de sus trabajos de investigación. En 2008, arXiv superó el hito de los 500.000 artículos; a finales de 2014, alcanzó el millón de artículos; en la actualidad, arXiv recibe más de 15.000 envíos cada mes de la comunidad de investigación global. Algunos editores también permiten a los autores de arXiv acceso gratuito a artículos archivados revisados por pares. arXiv también alienta a más instituciones de investigación (como la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.) a seguir el ejemplo de arXiv y construir un repositorio PubMed centralizado para el campo médico.
Papers with Code: En comparación con arXiv, Papers with Code va más allá en el campo del acceso abierto. La plataforma no sólo comparte artículos sino que también anima a los equipos de investigación a compartir el código y los conjuntos de datos en los que se basa su trabajo. Papers with Code no solo crea una colección abierta de artículos, códigos y conjuntos de datos, sino que también proporciona una plataforma de método de evaluación de tecnología abierta y gratuita, que promueve en gran medida el intercambio de tecnología y la cooperación entre equipos de investigación en campos relacionados y acelera el proceso de innovación tecnológica.
Iniciativa científica de código abierto de la NASA: con el fin de reducir el umbral para la exploración de la ciencia espacial y permitir que más equipos de investigación científica participen en la investigación científica de la NASA, la NASA propuso la Iniciativa científica de código abierto (OSSI). El objetivo de OSSI es establecer una comunidad científica abierta dentro de diez años, donde los equipos de investigación participantes estén comprometidos con la apertura y la integridad, y disfruten de los beneficios del proceso de investigación y desarrollo. El objetivo de OSSI es establecer una comunidad científica abierta dentro de diez años, en la que los equipos de investigación participantes se comprometan a compartir abiertamente software, datos y conocimientos (incluidos algoritmos, artículos, documentación e información de respaldo) durante el proceso de investigación y desarrollo, y a utilizar herramientas técnicas. (incluidas herramientas de colaboración y computación en la nube) para mejorar la velocidad y la calidad del progreso científico de la NASA.
3
Juego tecnológico entre grandes potencias: la importancia de las plataformas científicas abiertas
En la era del cuarto paradigma, el crecimiento explosivo de los datos juega un papel vital El papel en la investigación y el desarrollo científicos juega un papel vital y plantea nuevos desafíos a los equipos de investigación en diversas disciplinas que están experimentando cambios de paradigma, especialmente aquellos en disciplinas no informáticas.
En la adquisición e intercambio de datos y modelos, extensión de modelos computacionales y simulaciones de sistemas, construcción de datos sintéticos a gran escala, herramientas de análisis y procesamiento de datos multimodales, extracción, transformación, carga, visualización e interacción de datos, kits de herramientas de inteligencia artificial. y En términos de plataformas de potencia informática, etc., también plantea nuevos desafíos para los equipos de investigación en diversas disciplinas que experimentan este cambio de paradigma, especialmente aquellos en campos ajenos a la informática.
Hoy en día, una nueva ronda de competencia entre grandes potencias se refleja en gran medida en la competencia entre ecosistemas y sistemas de innovación que apoyan el desarrollo científico y tecnológico. Las plataformas científicas abiertas se han convertido en una de las capacidades básicas importantes para promover la ciencia y la tecnología. investigación y desarrollo. La nueva generación de sistemas de innovación impulsados por el Cuarto Paradigma ya ha tomado la delantera en países europeos y americanos, con diez años de experiencia desde proyectos de investigación dirigidos por gobiernos hasta la práctica académica. China necesita reconocer sus deficiencias en esta área, acelerar la construcción de una plataforma científica independiente y abierta y lograr el objetivo de seguir, dirigir e incluso liderar el desarrollo científico y tecnológico en la etapa de transformación del paradigma científico.
Referencias:
1./books/2012/jul/03/structure-scientific-revolutions-kuhn-review
2./biografía/Thomas - S. Kuhn
3./en-us/research/publication/fourth-paradigm-data-intensive-scientific-discovery/
5.https://en. org/ wiki/Metaphysics_(Aristóteles)
6. https://www.weforum.org/agenda/2019/04/how-much-data-is-generated-each-day-cf4bddf29f /
7.https://www.skatelescope.org/8https://arxiv.org/help/stats/2021_by_area
FIN