数字化科研 : e-Science研究

《数字化科研:e-Science研究》共分四篇14章。对欧洲主要国家、澳大利亚、北美地区、亚洲地区的六百多个e-Science项目进行调研,并将相关数据收集到自行构建的e-Science信息门户中开展统计分析,综合采用比较分析法、案例调查法等多种科学合理的研究方法,从e-Science项目名称等三十多个角度,系统而深入地研究了当前世界绝大部分国家与地区的e-Science建设现状及相关问题,如e-Science的发展模式、技术架构和关键技术、管理和运行机制、e-Science与文献情报工作之间的关系等。在此基础上,本书对我国发展e-Science给出了建设性的解决方案。 《数字化科研:e-Science研究》内容翔实、系统,深入浅出,覆盖面广,具有先进性、科学性和很高的实用价值。 内 容 简 介 目 录 前 言 第一篇 发展现状篇 第1章 e-Science概述 1.1 e-Science出现的必然性分析 1.1.1 生产力发展的需要 1.1.2 共享理念的推动 1.科学数据共享的需要 2.科学仪器设备共享的推动 1.1.3 网格技术的支撑 1.2 e-Science的本质 1.3 e-Science研究与建设的主要内容 1.4 e-Science的发展特点 1.5 e-Science环境下科研模式与知识流 1.5.1 e-Science环境下的科研模式 1.5.2 e-Science环境下的科学研究知识流 第2章 英国e-Science发展现状分析 2.1 英国e-Science建设背景 2.1.1 英国e-Science发展原因 2.1.2 英国e-Science发展目标 2.1.3 工作原理 2.1.4 英国e-Science建设的经费分配 2.2 英国e-Science承担主体发展目标分析 2.2.1 七大研究理事会的e-Science发展目标 1.英国科研委员会中心实验室(CLRC)的e-Science目标 2.英国粒子物理研究理事会(PPARC)的e-Science目标 3.英国生物科学研究理事会(BBSRC)的e-Science目标 4.英国医学研究理事会(MRC)的e-Science目标 5.英国自然环境研究理事会(NERC)的e-Science目标 6.英国经济与社会研究委员会(ESRC)的e-Science目标 7.英国工程和自然科学研究理事会(EPSRC)的e-Science目标 2.2.2 国家e-Science研究中心的e-Science发展目标 2.2.3 十大地区中心的e-Science发展目标 1.南安普敦地区e-Science中心(Southampton e-Science Centre,SeSC) 2.牛津地区e-Science中心(Oxford e-Science Centre,OeSC) 3.西北地区e-Science中心(e-Science North West,eSNW) 4.东北地区e-Science中心(North East Regional e-Science Centre,NEReSC) 5.贝尔法斯特地区e-Science中心(Belfast e-Science Centre,BeSC) 6.剑桥地区e-Science中心(Cambridge e-Science Centre,CeSC) 7.英国研究理事会中心实验室理事会e-Science中心(CLRC e-Science Centre,CLRCeSC) 8.伦敦地区e-Science中心(London e-Science Centre,LeSC) 9.威尔士e-Science中心(Welsh e-Science Center) 10.英国网格支持中心Grid Support Center (Grid Support Centre,GSC) 2.2.4 七大e-Science优秀研究中心 1.莱斯特e-Science中心(The Leicester e-Science Center) 2.UCLGrid/HPC 3.The White Rose Grid 4.里丁大学e-Science中心 5.兰开斯特e-Science中心(Lancaster e-Science Center) 6.中部e-Science中心(Midland e-Science Center) 7.布里斯托尔e-Science中心(Bristol e-Science Center) 2.3 英国e-Science技术框架与技术模块 2.3.1 英国e-Science组织框架 2.3.2 三十一个技术组件 2.3.3 四层架构的建设模式 2.3.4 二十六大技术模块 2.4 英国e-Science当前进展 2.4.1 英国e-Science核心计划 2.4.2 英国国家e-Science中心参与的e-Science项目 1.从组件角度聚类e-Science项目 2.从项目成果的潜在应用领域聚类e-Science项目 3.从项目类型聚类e-Science项目 4.从经费来源机构聚类e-Science项目 2.4.3 英国其他e-Science中心参与的e-Science项目 1.英国十个地区e-Science研究中心所参与的e-Science项目简介 2.英国七个优秀e-Science研究中心所参与的e-Science项目简介 3.其他7个e-Science研究中心涉及的e-Science项目 2.4.4 典型e-Science项目进展 1.MyGrid项目 2.Discovery Net项目 2.5 小 结 1.明确的e-Science建设目标 2.合理建设机制——分两个阶段进行建设 3.统筹兼顾机制 4.双重交流机制 5.合作机制 6.科学的安全保护机制 7.公平的评估机制 8.与特定学科和应用领域相结合 9.网格技术是核心支撑 10.各承担主体均有清晰的组织管理体系 第3章 美国e-Science发展现状分析 3.1 美国e-Science历史背景 3.1.1 技术背景分析 3.1.2 应用历史分析 3.2 美国e-Science项目分析 3.2.1 项目选取方法说明 1.确定选取标准 2.选取方法 3.问题 3.2.2 资助结构分析 3.2.3 主要资助机构和资助计划介绍 1.NSF 2.DOE 3.2.4 项目承担机构的构成分析 1.承担机构分析 2.研究人员分析 3.2.5 项目组成分析 1.应用领域 2.国际合作项目 3.3 美国e-Science技术框架与组件 3.3.1 网格框架 3.3.2 软件组件 1.网格安全 2.网格监测与发现 3.网格计算 4.网格数据管理 5.网格合作 6.软件打包和分配工具 3.4 美国e-Science当前进展 3.5 小 结 第4章 欧洲e-Science发展现状分析 4.1 欧洲e-Science历史背景 1.欧盟e-Science的历史 2.欧洲其他地区e-Science的历史 3.德国e-Science的历史 4.法国e-Science的历史 5.意大利e-Science的历史 6.荷兰e-Science的历史 4.2 欧洲e-Science承担主体分析 1.参与机构性质分析 2.参与机构数目分析 3.机构参与项目数分析 4.参与国家数目分析 5.各国参与项目数目分析 6.项目负责人所在国家分析 7.项目资助额度分析 8.项目启动时间分析 9.项目资助年限分析 4.3 欧洲e-Science技术框架与技术模块 4.3.1 网格技术层次分析 4.3.2 网格技术开发领域分析 4.3.3 网格技术应用类型分析 4.4 欧洲e-Science当前进展 4.4.1 项目技术成就分析 4.4.2 项目开发出的组件分析 4.4.3 项目应用成就分析 4.5 小 结 第5章 亚洲e-Science发展现状分析 5.1 中国大陆e-Science发展情况 5.1.1 中国国家网格(CNGrid) 1.概述 2.建设重点 3.CNGrid体系结构 4.管理运行机制分析 5.国际合作 5.1.2 上海信息网格(ShanghaiGrid) 1.概述 2.建设目标 3.建设重点 4.体系结构 5.管理运行机制分析 6.国际合作 5.1.3 中国教育科研网格(ChinaGrid) 1.概述 2.建设目标 3.建设重点 4.体系结构 5.管理运行机制分析 6.国际合作 5.1.4 国家自然科学基金委网格建设项目(CROWN) 1.概述 2.建设目标 3.建设重点 4.体系结构 5.管理运行机制分析 6.国际合作 5.1.5 863空间信息网格 1.概述 2.建设目标 3.建设重点 4.体系结构 5.管理运行机制分析 6.国际合作 5.2 中国台湾e-Science发展情况 5.3 韩国e-Science历史与现状 5.4 日本GRID历史与环境 1.ITBL 2.Grid Data Farm 3.NAREGI(National Research Grid Infrastructure) 4.Business Grid 5.5 小 结 5.5.1 各个项目承担主体分析 1.中国 2.日韩 5.5.2 亚洲e-Science的技术框架与技术模块分析 1.技术模块 2.织女星 3.CGSP 第二篇 关键技术篇 第6章 基于网格的资源和服务共享技术 6.1 网 格 概 述 6.1.1 网格的概念和主要类型 6.1.2 网格在科学研究中的应用类型 6.1.3 网格技术的研究重点 1.网格体系结构 2.网格的标准协议 3.网格中间件 4.资源监测和服务质量 5.统一认证问题 6.安全问题 6.1.4 网格的基本组件和功能 1.网格结点 2.中间件 3.开发环境和工具层 4.应用层 6.2 网格的主要技术标准 6.2.1 开放网格标准体系(OGSA) 1.概述 2.OGSA框架 3.基础设施服务 4.执行管理服务(Execution Management Services,EMS) 5.数据服务(Data Services) 6.资源管理服务(Resource Management Services) 7.安全服务(Security Services) 8.自管理服务(Self-Management Services) 9.信息服务(Information Services) 6.2.2 开放网格基础框架 6.2.3 数据存取与集成标准(OGSI-DAI) 6.2.4 Web服务资源框架 6.3 与网格相关的共享和集成技术 6.3.1 Web服务技术 1.SOA 2.Web Services 3.WS-I和WS-I+集:Web服务详细规范 4.Ontologies技术 5.语义网格 6.3.2 网格门户技术 1.网格门户和e-Science环境 2.网格门户的主要功能 3.JSR 168:Java Portlet规范 4.WSRP(WebServices for Remote Portlets,基于Web服务的portlet集成规范) 5.支持Portlet的开放源门户软件 6.GridPort工具包 6.4 Globus 6.4.1 GT3(Globus Toolkit3) 1.GT3概述 2.GT3支持的主机环境 3.GT3服务器端的组件 6.4.2 GT4(Globus Toolkit4) 1.Globus Toolkit 4.0的新特性 2.GT4中服务器端的主要组件结构 3.GT4的安全特性 4.GT4的应用 5.GT4组件研究 6.5 发 展 趋 势 第7章 科研数据的采集、管理、保存与分析技术 7.1 数据采集技术 1.传感技术 2.遥感技术 3.宇宙射线探测技术 4.DiscoveryNet的传感器网格 7.2 数据集成技术 7.2.1 新型OGSA-DAI框架 7.2.2 BRIDGES ——基于OGSA-DAI进行信息集成的实例 7.2.3 BDWorld——大规模数据抽取整合实例 7.2.4 eSDO——大数据量整合实例 1.SDO Quciklook 格式 2.美国数据中心 3.英国数据中心 7.3 数据存储和管理技术 7.3.1 Geodise:基于网格的工程数据管理 7.3.2 BioSimGrid:基于网格的分布式数据技术 7.3.3 MySpace:虚拟观测台的数据管理技术 7.3.4 Data Portal:使用门户进行数据管理的技术 7.3.5 SRB:存储资源代理技术 1.SRB介绍 2.SRB的性能 7.4 元数据管理技术 1.科学数据管理的需求 2.科学数据和元数据的关系 3.元数据的类型和主要功能 4.NDG的元数据概念模型 5.NDG的元数据管理框架 7.5 数据保存技术 7.5.1 数据保存的三个概念 7.5.2 OAIS参考模型——数字保存的基础 1.OAIS概述 2.OAIS参考模型的目标和范围 3.OAIS的环境 4.OAIS的参考模型框架 5.OAIS信息包及其描述 7.5.3 DCC数字保存的三个阶段 7.6 数据分析处理技术 7.6.1 两种数据分析技术 1.基于数据库中的知识发现和数据挖掘的数据分析技术 2.基于自然语言处理的数据分析技术 7.6.2 e-Science环境下的文本挖掘技术 1.CLEF及其建设目标 2.CLEF的系统组件 7.6.3 基于网格的知识发现服务技术 第8章 研究对象的建模和仿真技术 8.1 可视化技术 8.1.1 基于网格的可视化技术框架 1.基于网络可视化技术框架 2.基于网格的可视化技术框架的主要优点 3.基于网格的可视化技术框架具体特点 8.1.2 GViz分析 1.项目简介 2.项目目标 3.参与机构 4.技术原理 8.1.3 e-Demand分析 8.1.4 飞行器中的电磁散射 8.2 虚拟观测台技术 8.2.1 VO概念 8.2.2 AstroGrid项目 8.3 计算机动画技术 8.3.1 计算机动画技术研究 1.计算机动画的定义 2.基于网格的计算机动画 3.计算机动画的工作原理:关键帧动画 4.计算机动画发展里程碑 5.计算机动画的二维与三维 6.计算机动画的发展趋势 8.3.2 The PGPGrid Project项目分析 第9章 虚拟研究团队的组建和协同技术 9.1 虚拟组织技术 9.1.1 虚拟组织的概念 9.1.2 DAME的动态虚拟组织技术 9.1.3 ICENI:虚拟组织管理门户 9.1.4 eMineral Project:计算门户框架 9.2 虚拟研究环境技术 9.2.1 概念 9.2.2 虚拟研究环境的技术基础 9.2.3 SAKAI:VO中间件 9.2.4 IB VRE:对研究过程的支持 9.3 学术交流技术 9.4 协作工具 9.4.1 基于网格的协作工具——Access Grid 1.基于网格的交流协作概述 2.Access Grid的特点 9.4.2 虚拟组织建设——eMinerals 1.eMminerals的研究内容 2.eMinerals中虚拟组织的描述 9.4.3 e-Science协作调动空间——CoAKTinG 1.BuddySpace 2.Compendium 3.I-X Process Panels 4.Meeting Replay 9.5 问题求解环境 9.5.1 协作医学问题求解——MIAKT 1.服务器端 2.客户端 3.Web资源 9.5.2 分布式飞机维护环境——DAME 1.DAME的具体目标 2.DAME核心技术 3.DAME解决的在线决策支持系统问题 4.DAME提供的核心服务 第三篇 规划发展篇 第10章 e-Science的规划与管理 10.1 e-Science已经成为发达国家科研模式创新的方向 1.科研模式创新成为各国e-Science规划的重要目标 2.发达国家普遍启动e-Science规划 3.2010年以前是发展e-Science的关键时期 10.2 网格技术成为e-Science核心技术 1.网格实质地推动e-Science发展 2.e-Science激发了网格的创新 10.3 基本形成统一的e-Science技术体系 1.e-Science五层技术体系 2.典型项目技术框架分析 3.e-Science技术研究的热点分布 10.4 大规模的合作成为各国e-Science建设的主要方式 10.4.1 跨国家合作是各国e-Science建设的特征之一 1.e-Science建设展现了国际合作趋势 2.德国、英国、美国、意大利、法国是国际合作的主要国家 10.4.2 高校、科研机构通力合作是e-Science建设的又一特征 1.e-Science建设主要由高校与科研机构共同参与 2.典型国家参与机构比较分析 3.各机构承担项目数量分析 10.4.3 项目承担机构在e-Science合作建设中角色定位各不相同 1.各类型机构在e-Science建设技术层次中的角色 2.具体应用层 3.应用开发环境与工具层 4.网格层 5.不同类型机构参与e-Science建设的层次各有侧重 10.5 各国e-Science建设与学科领域、具体应用紧密结合 1.生物、医药卫生、工业技术、“大科学”是当前e-Science应用的主要领域 2.当前e-Science研究仍以基础和应用研究为主 3.应用程序、网格系统和软件组件开发是e-Science建设项目的主要成果形式 10.6 各国e-Science规划实施各有特色 10.6.1 e-Science规划布局模式不同 1.英国强调顶层设计、分布实施 2.美国以项目为核心分散实施 3.欧盟采取局部试点、平移扩展方式组织泛欧洲e-Science建设 10.6.2 e-Science建设具有明显的技术层次性 3.建设中不同参与者承担不同层次的角色 5.中国科研机构在网格层和应用开发环境与工具层发挥重要作用 3.英国的高校在e-Science建设中居于绝对领导地位 4.高校和科研机构是美国e-Science建设的主体 4.加拿大的高校在e-Science建设中主导网格技术研究 5.法国临床医疗与教育机构主导应用开发环境与工具层和具体应用层的建设 6.德国社会各界广泛参与e-Science建设 10.7 政府在e-Science建设的宏观规划中发挥主导作用 1.英国政府主导英国e-Science规划的制定 2.欧盟委员会主导欧盟e-Science规划的制定 3.美国政府主导美国e-Science规划的制定 4.亚洲各国主导各自国内e-Science规划的制定 10.8 政府在e-Science建设的管理中发挥主导作用 10.8.1 以英国和欧盟为代表的集中式管理运行模式 1.英国e-Science管理运行机制 2.欧盟e-Science管理运行机制 10.8.2 以美国为代表的分散式管理运行模式 10.9 政府是e-Science建设的主要投资者 第11章 中国e-Science规划与建设分析 11.1 中国e-Science规划与建设的主要特征 1.中国已经具有e-Science规划雏形 2.中国以网格为先导,为e-Science发展打下基础 1.中国发展e-Science的需求与机遇 2.中国e-Science的发展契机——五大网格的支撑 3.集中采用两种模式完善e-Science体系结构 4.注重合作 5.初步形成规范的交流机制 6.初步的国际影响力 7.注重引进国外先进的技术 8.推进技术标准化 11.2 中国e-Science规划与建设与国外的差距分析 11.2.1 从网格基础设施层分析我国的发展差距 11.2.2 从网格中间件层分析我国的发展差距 1.网格操作系统 2.网格中间件组件 11.2.3 从应用开发环境与工具层分析我国的发展差距 11.2.4 从具体应用层分析我国的发展差距 11.3 中国发展e-Science策略分析 1.进一步加强顶层设计、完善e-Science规划 2.建立国家层面上的管理运行体系 3.进一步完善资源层建设 4.大力发展网格基础设施层 5.重视网格中间件层的建设 6.全面推进应用开发环境与工具层的建设 7.加强面向生命科学、医学、环境、农业等应用领域的e-Science建设 8.发展模式 9.建立以应用为导向的合作建设机制 10.加强中国e-Science人才队伍建设 第四篇 支撑服务篇 第12章 e-Science环境下文献情报机构发展分析 12.1 e-Science对文献情报机构工作环境的影响 12.1.1 e-Science环境下科学研究的过程分析 12.1.2 e-Science给科学研究带来的新变化 12.2 e-Science环境下文献情报机构的服务对象分析 12.2.1 用户类型分析 12.2.2 用户信息需求的变化 1.用户信息行为的变化 2.用户需求内容的多样化 3.用户需求内容的层次化和深化 4.用户需求的重复性和延续性 5.用户享用服务的虚拟化 12.3 e-Science环境下的文献情报服务 12.3.1 e-Science环境下的文献情报服务及其定位 1.e-Science环境下的文献情报服务范畴 2.e-Science环境下的文献情报服务手段 3.e-Science环境下文献情报服务的处理对象 4.e-Science环境下文献情报服务的运行方式 12.3.2 e-Science环境下文献情报服务的作用 1.e-Science资源的管理 2.解决e-Science建设和发展过程中遇到的一些问题 3.知识管理 4.科研前导 5.科研助理 6.媒介作用 12.3.3 e-Science环境下文献情报服务工作的指导原则 1.以用户为中心原则 2.隐性化原则 3.协同性原则 4.灵活性原则 5.阵地化原则 6.整体性原则 7.技术上的先进性与实用性相结合原则 12.4 e-Science环境对数字图书馆的影响 12.4.1 e-Science对数字图书馆的积极影响——以SRB为例 1.SRB概述 2.SRB技术特征 3.SRB在数字图书馆中的应用 12.4.2 积极应对e-Science的数字图书馆 12.4.3 服务e-Science的数字图书馆 1.eBank项目 2.DCC项目 第13章 e-Science环境下文献情报机构的服务模式 13.1 e-Science环境下文献情报机构的服务模式 13.1.1 融入知识创造过程的知识服务 13.1.2 隐性知识的管理和利用 1.e-Science环境下隐性知识的特点 2.e-Science环境下管理隐性知识的策略 13.1.3 分布式资源体系的建设和管理 1.资源建设的目标 2.以灰色资源的管理和利用为重点的信息资源建设 13.1.4 科学数据的管理 1.科学数据的管理——e-Science带来的新问题 2.e-Science环境下对科学数据的管理 13.1.5 构建开放的数字化网络化学术交流体系 1.传统的学术交流体系及其在科学研究与知识创造中的不足 2.文献情报工作在传统的学术交流体系中的角色和作用 3.e-Science环境下学术交流体系的特点 4.文献情报服务在e-Science环境下学术交流过程中的作用 13.1.6 以网络信息意识的强化为重点的用户信息素养的培育 1.e-Science环境下的信息素养分析 2.e-Science环境下信息素养的培育 13.2 e-Science环境下文献情报机构服务的实现模式 13.2.1 服务理念的升华——从“以需求拉动服务”到“以服务激发需求” 13.2.2 组织模式的分化——嵌入式和支持中心的双层模式 1.以嵌入式为核心的组织模式 2.知识加工与服务支持中心模式 13.2.3 服务手段的改进——实现零障碍服务 1.一站式服务——满足科研用户对资源和服务的无缝存取 2.服务集成 3.协同服务——文献情报服务的生存方式 4.个性化服务 13.2.4 人员构成的虚拟化——虚拟动态团队的人员构成机制 1.e-Science环境下虚拟团队的特点表现为 2.e-Science环境下,文献情报工作可以通过两种形式的虚拟团队为科研提供服务 13.2.5 e-Science环境下文献情报服务的保障机制 1.技术基础分析 2.标准化机制 3.人才保障机制 4.文献情报服务的评价机制 第14章 e-Science环境下的数字图书馆 14.1 e-Science环境下数字图书馆范式的演变 14.1.1 聚焦于数字化资源的数字图书馆范式 1.ELINOR及其体系框架 2.NCSTRL及其体系框架 3.特征分析 14.1.2 强调集成化服务的数字图书馆范式 1.NSDL及其体系框架 2.CDL及其体系框架 3.CSDL及其体系框架 4.特征分析 14.1.3 虚拟数字图书馆——e-Science时代的数字图书馆范式 1.虚拟数字图书馆出现的背景 2.早期的虚拟数字图书馆建设 3.e-Science环境下虚拟数字图书馆的原型项目——DILIGENT 4.虚拟数字图书馆范式的特征 14.2 e-Science环境下数字图书馆的功能框架 14.3 演变后的功能特点分析 1.交互性增强 2.个性化增强 3.动态集成性增强 4.知识性增强 5.及时性增强 6.共享性增强 参 考 文 献 参 考 文 献 附录A 美国e-Science相关项目列表 附录B 欧盟第五框架计划和第六 框架计划资助的项目 附录C 欧盟第五框架计划下网格 项目研究网格技术层次 附录D 欧盟第五框架下网格项目开发的组件 附录E 中国e-Science相关项目列表 附录F 调研e-Science项目技术研究内容 附录G 参与国际合作项目3个以上的29个 国家之间的合作矩阵 附录H 调研e-Science项目的主要学科及应用领域 附录I 英国e-Science评估指标 附录J CORE、七大研究理事会e-Science项目评估指标 附录K 本书所用缩略语和中英文对照表