張 娟 田倩飛 房俊民 唐 川 徐 婧 王立娜

（中國科學(xué)院成都文獻(xiàn)情報中心，成都610041）

1 引言

隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨以及大數(shù)據(jù)在各學(xué)科領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，科學(xué)研究已進(jìn)入數(shù)據(jù)密集型科研范式，許多待解決的科學(xué)問題和社會挑戰(zhàn)的規(guī)模和復(fù)雜性已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越一個學(xué)科、一個機(jī)構(gòu)甚至一個國家的能力，逐步形成大科學(xué)研究格局［1］。如何采集、存儲、管理、分析這些海量科學(xué)數(shù)據(jù)，從中提取關(guān)鍵信息并最終轉(zhuǎn)化為知識發(fā)現(xiàn)，成為亟待解決的重要問題。為謀求在科技競爭中搶占先機(jī)，多國政府、知名科研機(jī)構(gòu)以及各學(xué)科領(lǐng)域都紛紛投入大量資金和人力資源建設(shè)新一代數(shù)據(jù)與計算平臺，力圖打造一個集先進(jìn)數(shù)據(jù)能力、計算能力，包括網(wǎng)絡(luò)能力于一體的生態(tài)系統(tǒng)，將各種科學(xué)實驗數(shù)據(jù)、存儲媒介、超算資源、高通量計算資源、云計算資源及分析工具連接在一起，為用戶提供一站式服務(wù)，便于他們更好地進(jìn)行資源共享和開展科學(xué)研究。

先進(jìn)數(shù)據(jù)與計算平臺的建設(shè)是一項綜合性工程，不僅僅涉及基礎(chǔ)設(shè)施能力的提升，還包括基礎(chǔ)設(shè)施匯聚資源能力、“實驗－數(shù)據(jù)－基礎(chǔ)軟件”有機(jī)耦合、國家級數(shù)據(jù)庫建設(shè)與資源共享、復(fù)雜算法設(shè)計與編程環(huán)境等一系列的軟環(huán)境建設(shè)，進(jìn)而形成支撐重大科技創(chuàng)新、重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的智能型服務(wù)平臺。從全球來看，歐洲和美國的數(shù)據(jù)與計算平臺建設(shè)處于領(lǐng)先水平，并展示了當(dāng)前同類平臺的發(fā)展方向與趨勢。

目前全球科技創(chuàng)新已呈現(xiàn)“大數(shù)據(jù)＋大計算＝大發(fā)現(xiàn)”的趨勢，先進(jìn)的數(shù)據(jù)與計算平臺既是實現(xiàn)國家創(chuàng)新戰(zhàn)略的需要，亦是提升科技創(chuàng)新支撐能力的需要。我國在超級計算研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域已取得長足進(jìn)展，但目前尚缺乏和美國、歐盟同類的一體化、共通共用的數(shù)據(jù)與計算平臺，對于大科學(xué)計劃的全面信息化支撐也相對薄弱。為此，我國針對“十三五”出臺了部分相關(guān)規(guī)劃，例如，“十三五”國家信息化規(guī)劃提出建設(shè)基于云計算的國家科研信息化基礎(chǔ)設(shè)施，打造“中國科技云”。本文簡要分析了歐美科研數(shù)據(jù)與計算平臺建設(shè)與發(fā)展趨勢，希望能為我國進(jìn)行同類規(guī)劃、建設(shè)同類項目提供有益借鑒。

2 全球數(shù)據(jù)與計算平臺發(fā)展概況

先進(jìn)數(shù)據(jù)與計算平臺尤其是國家級平臺的建設(shè)是一項綜合性工程，需要國家的頂層設(shè)計和綱領(lǐng)性文件作為引領(lǐng)與依據(jù)。美國早于2012年就出臺了“大數(shù)據(jù)研發(fā)計劃”［2］，正式將大數(shù)據(jù)上升至國家戰(zhàn)略高度，為后續(xù)的諸多規(guī)劃及各部門行動提供了最為重要的指南。聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)紛紛予以響應(yīng)，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）啟動“從大數(shù)據(jù)到知識發(fā)現(xiàn)”（BD2K）項目［3］，并投建“大數(shù)據(jù)計算卓越中心”［4］。美國國家科學(xué)基金會（NSF）投資500多萬美元啟動建設(shè)東北、中西部、西部和南部4個“大數(shù)據(jù)區(qū)域創(chuàng)新中心”［5］，著力打造覆蓋全美的大數(shù)據(jù)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。為推動美國大數(shù)據(jù)研發(fā)更上層樓，2016年5月，作為“大數(shù)據(jù)研發(fā)計劃”的一個重大里程碑，美國再次發(fā)布“聯(lián)邦大數(shù)據(jù)研發(fā)戰(zhàn)略計劃”［6］，旨在為聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)提供一套相互關(guān)聯(lián)的大數(shù)據(jù)研發(fā)戰(zhàn)略，維持美國在數(shù)據(jù)科學(xué)和創(chuàng)新領(lǐng)域的競爭力。在美國“大數(shù)據(jù)研發(fā)計劃”的牽引和刺激下，全球各國與地區(qū)也陸續(xù)出臺大數(shù)據(jù)規(guī)劃。2014年10月，歐委會聯(lián)合歐洲數(shù)據(jù)業(yè)界、科研界和學(xué)術(shù)界建立“大數(shù)據(jù)價值公私合作伙伴關(guān)系”，投資25億歐元促進(jìn)大數(shù)據(jù)研究與創(chuàng)新及相關(guān)社區(qū)建設(shè)，為加強(qiáng)歐洲的大數(shù)據(jù)技術(shù)競爭力、繁榮歐洲的數(shù)據(jù)驅(qū)動型經(jīng)濟(jì)奠定基礎(chǔ)［7］。英國分別于2014年和2017年投資4200萬英鎊和3000萬英鎊成立阿蘭·圖靈數(shù)據(jù)科學(xué)研究所［8］和國家數(shù)據(jù)創(chuàng)新中心［9］，確保立足于數(shù)據(jù)科學(xué)和大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用的前沿。2017年2月，瑞士國家科學(xué)基金會正式啟動總經(jīng)費(fèi)為2500萬瑞士法郎的國家科研計劃大數(shù)據(jù)專項［10］，致力于創(chuàng)新性信息分析方法及具體應(yīng)用的開發(fā)。

就具體的國家級通用數(shù)據(jù)與計算平臺建設(shè)而言，歐洲開放科學(xué)云、美國極限科學(xué)與工程發(fā)現(xiàn)環(huán)境、歐洲網(wǎng)格基礎(chǔ)設(shè)施等項目樹立了良好的典范。2016年4月，歐盟委員會推出“歐洲云計劃”［11］，擬打造歐洲開放科學(xué)云（EOSC）和歐洲數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，重點(diǎn)是借助云的理念，將歐洲現(xiàn)有的信息化基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)資源聯(lián)合起來，形成一體化的信息化基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境。NSF承接TeraGrid打造的“極限科學(xué)與工程發(fā)現(xiàn)環(huán)境”是全球最先進(jìn)、最強(qiáng)大且最穩(wěn)定的集成式數(shù)字資源和服務(wù)環(huán)境，建立了可供科學(xué)家共享并開展研究的單一虛擬系統(tǒng)。2016年8月，XSEDE進(jìn)入新的5年期XSEDE 2.0建設(shè)階段，致力于為用戶提供一站式體驗［12］。除了綜合性的數(shù)據(jù)與計算平臺外，不同學(xué)科領(lǐng)域尤其是大科學(xué)計劃也在大力建設(shè)領(lǐng)域?qū)Ｓ玫臄?shù)據(jù)與計算平臺。例如，全球大型強(qiáng)子對撞機(jī)計算網(wǎng)格（WLCG）最初就是應(yīng)大型強(qiáng)子對撞機(jī)海量數(shù)據(jù)的存儲和分析需求而建，主要服務(wù)于高能物理領(lǐng)域。但其目前已發(fā)展為世界上最大的網(wǎng)格計算環(huán)境和科研通用計算平臺，還可擴(kuò)展應(yīng)用至生物、大氣等諸多科學(xué)研究領(lǐng)域。歐盟人腦計劃（HBP）最重要的任務(wù)就是建設(shè)基于云的合作與開發(fā)平臺，提供最先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和計算服務(wù)，實現(xiàn)對人類大腦的解碼。HBP于2016年3月正式發(fā)布六大ICT平臺，并于2017年10月再次宣布計劃將六大平臺集成入新的HBP聯(lián)合平臺，方便科研用戶和臨床用戶通過單點(diǎn)登錄訪問HBP提供的統(tǒng)一資源與服務(wù)［13］。此外，2016年，NSF投資590萬美元創(chuàng)建首個北極綜合性數(shù)據(jù)中心［14］，英國5所大學(xué)合作開發(fā)了全球最大的基于云計算的微生物生物信息學(xué)資源云平臺 CLIMB［15］。2017年，歐盟確立了面向生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)研究的歐洲科研信息化和技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施（LifeWatch）的法律地位［16］，聯(lián)合國教科文組織宣布建立一個全球性的藍(lán)碳數(shù)據(jù)與知識網(wǎng)絡(luò)中心，以圍繞全球沿海濕地碳循環(huán)開展全球合作［17］。

3 代表性數(shù)據(jù)與計算平臺規(guī)劃及發(fā)展剖析

3.1 歐洲科學(xué)云

2016年4月19日，歐盟委員會推出“歐洲云計劃”［11］，擬在未來5年重點(diǎn)打造歐洲“開放科學(xué)云”和歐洲數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，確?？茖W(xué)界、產(chǎn)業(yè)界和公共服務(wù)部門均從大數(shù)據(jù)革命中獲益。歐洲開放科學(xué)云建立在歐洲現(xiàn)有的信息化基礎(chǔ)設(shè)施之上，借助云的理念，將歐洲不同國家和地區(qū)現(xiàn)有的信息化基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源連接起來，通過制定合理的數(shù)據(jù)保護(hù)、開放接入等政策，約定統(tǒng)一的訪問接口和協(xié)議，為歐洲170萬研究人員和7000萬從事科技創(chuàng)新活動的專業(yè)人員打造一個科學(xué)數(shù)據(jù)存儲、共享和再利用的聯(lián)合環(huán)境，實現(xiàn)對歐洲和全球科學(xué)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的長期輕量型管理。歐洲數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施負(fù)責(zé)為“開放科學(xué)云”提供有效的支撐，全面部署高速寬帶網(wǎng)絡(luò)、大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲設(shè)施和高性能計算能力，推進(jìn)百億億次超級計算和量子技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。包括建立歐洲大數(shù)據(jù)中心，打造兩臺百億億次超級計算機(jī)，升級歐洲科研教育網(wǎng)GéANT并整合歐洲公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

在用戶拓展與資助機(jī)制方面，主要通過與利益相關(guān)方合作開展大規(guī)模試點(diǎn)活動，將用戶拓展至公共部門乃至各行各業(yè)。主要行動包括：為公共管理人員提供大數(shù)據(jù)測試環(huán)境，促進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)的利用；與產(chǎn)業(yè)界和成員國合作，促進(jìn)可信認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)的利用；將高性能計算和大數(shù)據(jù)解決方案植入云環(huán)境，擴(kuò)大用戶群體；將“開放科學(xué)云”作為試驗床，打造生態(tài)系統(tǒng)來鞏固歐洲的云產(chǎn)業(yè)。

歐委會在2017年10月發(fā)布的EOSC宣言［18］中指出，EOSC的實施是一個過程而非項目，是一個基于不斷學(xué)習(xí)和相互調(diào)整的循環(huán)過程。目前，EOSC的建設(shè)已進(jìn)入第一階段，歐盟委員會撥款1000萬歐元啟動了為期兩年（2017.1—2018.12）的 EOSC科研試點(diǎn)項目（EOSCpilot）［19］，旨在開發(fā)共享計算基礎(chǔ)設(shè)施以實現(xiàn)科研數(shù)據(jù)的開放和多方式利用。其目標(biāo)是展示不同數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施如何交換數(shù)據(jù)，重點(diǎn)是減少數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施間的碎片化，并改善互操作性。試點(diǎn)項目將提升數(shù)據(jù)資源的再利用能力，向建設(shè)可靠的開放數(shù)據(jù)研究環(huán)境邁出重要一步。

3.2 美國極限科學(xué)與工程挑戰(zhàn)環(huán)境

2011年7月1日，美國NSF正式啟動“極限科學(xué)與工程發(fā)現(xiàn)環(huán)境”項目［20］，旨在連接全球的計算機(jī)、數(shù)據(jù)和研究人員，建立可供科學(xué)家共享并開展科學(xué)研究的單一虛擬系統(tǒng)。XSEDE是一個大型的國家級協(xié)作項目，為期五年，共獲資1.21億美元，是 TeraGrid項目（2001—2011年）的延續(xù)，其目標(biāo)是成為全球最先進(jìn)、最強(qiáng)大且最穩(wěn)定的集成式數(shù)字資源和服務(wù)環(huán)境。

參與XSEDE項目的機(jī)構(gòu)共有19家，其中，伊利諾伊大學(xué)厄巴納－香檳分校（UIUC）負(fù)責(zé)主持該項目。這些機(jī)構(gòu)均為XSEDE提供了可配置的資源與服務(wù)，包括高性能計算、高通量計算（HTC）、可視化資源、數(shù)據(jù)收集與存儲及多種軟件資源等。XSEDE作為一個集成了多種資源的單一虛擬系統(tǒng)，降低了資源訪問及使用的技術(shù)門檻，可以為多個領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)現(xiàn)提供有力支持。同時，XSEDE在其8個核心服務(wù)提供機(jī)構(gòu)站點(diǎn)間形成了高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)XSEDENet，每一站點(diǎn)還以10 Gbit／s的速度與美國科研教育網(wǎng)Internet2相連。此外，XSEDE還匯聚了一批具備性能分析、千萬億次優(yōu)化、加速器有效使用、I／O優(yōu)化、數(shù)據(jù)分析、可視化、工作流等多種領(lǐng)域?qū)I(yè)知識和技能的專家，可以在數(shù)月到一年的時間內(nèi)為科研人員提供免費(fèi)幫助，從根本上提升科研人員的XSEDE資源使用水平。

2016年8月23日，NSF宣布將在未來5年內(nèi)再撥款1.1億美元，資助這19家合作機(jī)構(gòu)繼續(xù)開展并拓展基于XSEDE的活動［12］。新的5年期資助被稱為XSEDE 2.0，將繼續(xù)向其用戶提供已有服務(wù)，并增加創(chuàng)新性元素來滿足日益發(fā)展的支撐技術(shù)及用戶需求。XSEDE 2.0支持美國國家戰(zhàn)略計算計劃（NSCI）的目標(biāo)，包括從整體上擴(kuò)展國家HPC生態(tài)系統(tǒng)的能力，服務(wù)于教育和員工發(fā)展，培養(yǎng)當(dāng)前和未來的研究人員與技術(shù)專家。

3.3 歐盟人腦計劃ICT平臺

2013年1月，歐盟宣布投資11.9億歐元啟動為期10年的“人腦計劃”（HBP），以創(chuàng)建全球最大型的腦科學(xué)研究基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)大腦研究及醫(yī)學(xué)和腦啟發(fā)信息技術(shù)發(fā)展。作為未來新興技術(shù)旗艦計劃之一，HBP使用最先進(jìn)的信息通信技術(shù)（ICT）工具研究和解讀人類大腦，塑造了腦科學(xué)研究領(lǐng)域獨(dú)一無二的基礎(chǔ)范式［21］。

ICT是HBP的核心，人腦計劃創(chuàng)建了由神經(jīng)信息學(xué)平臺、高性能分析與計算平臺、大腦模擬平臺、醫(yī)學(xué)信息學(xué)平臺、神經(jīng)形態(tài)計算平臺、神經(jīng)機(jī)器人平臺6大ICT平臺組成的獨(dú)特ICT架構(gòu)，提供包括基于云的合作與開發(fā)平臺、面向元數(shù)據(jù)并提供數(shù)據(jù)來源追蹤的數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析和計算服務(wù)，以及最先進(jìn)的超級計算機(jī)、神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)和虛擬機(jī)器人在內(nèi)多種先進(jìn)ICT工具與服務(wù)。

6大ICT平臺中，基于先進(jìn)云技術(shù)的神經(jīng)信息學(xué)平臺（NIP）和高性能分析與計算平臺（HPAC）是關(guān)鍵。它們聯(lián)合了眾多超算中心，主要作為IT服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行，并支撐著其他4個平臺的運(yùn)作。NIP在人腦計劃的ICT架構(gòu)中承擔(dān)著“指揮”的角色，而“合作實驗室”（COLLAB）作為NIP項目的一部分，是人腦計劃合作研究環(huán)境的中樞，為科研人員高效訪問各ICT平臺提供支持，并提供基于云的軟件服務(wù)和虛擬開發(fā)服務(wù)。COLLAB是獲取NIP知識圖譜的入口，也是一個社交網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能實現(xiàn)以數(shù)據(jù)、理論、應(yīng)用和模型流動共享為中心的協(xié)作型科學(xué)。HPAC將為人腦計劃聯(lián)盟以及更廣泛的歐洲神經(jīng)科學(xué)研究團(tuán)體提供百億億次超級計算機(jī)、面向PB級數(shù)據(jù)分析的大數(shù)據(jù)HPC系統(tǒng)以及分布式云計算能力，為多尺度大腦模型的創(chuàng)建和模擬提供支撐。

其余4個平臺嚴(yán)重依賴于NIP和HPAC平臺提供的數(shù)據(jù)、軟件與服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施。大腦模擬平臺與神經(jīng)機(jī)器人平臺旨在創(chuàng)建先進(jìn)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，前者關(guān)注全尺度的數(shù)據(jù)驅(qū)動型建模與大腦模擬，后者關(guān)注在仿真環(huán)境中實現(xiàn)虛擬大腦模型與機(jī)器人的連接。醫(yī)學(xué)信息學(xué)平臺關(guān)注醫(yī)療數(shù)據(jù)的挖掘，為個性化醫(yī)療應(yīng)用及疾病模型開發(fā)提供支持。神經(jīng)形態(tài)計算平臺旨在開發(fā)和提供神經(jīng)形態(tài)軟硬件原型，以催生一系列新型科學(xué)實驗和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

4 數(shù)據(jù)與計算平臺發(fā)展趨勢分析

4.1 重視規(guī)劃的整體統(tǒng)籌和長期可持續(xù)性

無論是國家級數(shù)據(jù)與計算平臺規(guī)劃，還是以重大科學(xué)計劃為依托的數(shù)據(jù)與計算資源建設(shè)，都十分重視整體統(tǒng)籌和長期可持續(xù)性。美國XSEDE、歐洲開放科學(xué)云、全球大型強(qiáng)子對撞機(jī)計算網(wǎng)格、歐盟人腦計劃ICT平臺，均是頂層設(shè)計的成果，因為自上而下的整體統(tǒng)籌有助于各類部署更加有機(jī)的關(guān)聯(lián)、匹配與銜接，整合和協(xié)調(diào)了相對分散的資源，也避免了重復(fù)建設(shè)的問題。而且這些平臺十分重視長期可持續(xù)性和可擴(kuò)展性，實施理念務(wù)實。它們大多瞄準(zhǔn)中長期（至少10年）進(jìn)行規(guī)劃，采取分階段開展、逐步推進(jìn)的靈活模式，以便及時對目標(biāo)和任務(wù)進(jìn)行調(diào)整，納入新出現(xiàn)的理念和技術(shù)，確保平臺的升級和擴(kuò)展。美國的XSEDE和歐盟網(wǎng)格基礎(chǔ)設(shè)施（EGI）分別源于2001年啟動的TeraGrid和歐洲數(shù)據(jù)網(wǎng)格項目，其建設(shè)與運(yùn)行均已超過15年，經(jīng)歷了四個階段的發(fā)展（圖1），目前在全球同類項目中仍然屬于引領(lǐng)者。分階段建設(shè)還能更好地應(yīng)對全球科研創(chuàng)新及科研模式的發(fā)展變化，及時與國家的科研創(chuàng)新規(guī)劃接軌，為科研創(chuàng)新提供最大助力。例如，EGI項目的第二階段EGI－Engage于2015年啟動，是為了加速實現(xiàn)EGI于2014年底提出的開放科學(xué)公地愿景，同時面向正在進(jìn)行的歐洲開放科學(xué)云建設(shè)。

圖1 XSEDE和EGI分階段實施路線圖Fig．1 Implementation Phases and Timeline for XSEDE and EGI

4.2 順應(yīng)開放科學(xué)趨勢，向更加開放協(xié)同的方向發(fā)展

開放科學(xué)描述了當(dāng)前正在進(jìn)行的科研方式的轉(zhuǎn)變，涉及科研人員的合作、知識的共享與科學(xué)的組織，通過提升透明度、開放性、聯(lián)網(wǎng)和合作推動科學(xué)發(fā)展，使人們能從知識共享的角度重新看待科學(xué)。為順應(yīng)開放科學(xué)趨勢，2015年初，歐洲網(wǎng)格基礎(chǔ)設(shè)施提出“開放科學(xué)公地”愿景，提出要促進(jìn)共享科學(xué)資源管理，幫助科研人員訪問數(shù)據(jù)集、計算平臺和分散的知識與技能，促進(jìn)科研產(chǎn)出并最大程度地實現(xiàn)科研成果轉(zhuǎn)化。2015年3月，“促進(jìn)EGI社區(qū)邁向開放科學(xué)公地”（EGI-Engage）項目啟動，旨在擴(kuò)展歐洲在計算、存儲、數(shù)據(jù)、通信、知識和技能方面的重要聯(lián)合服務(wù)能力，以加速開放科學(xué)公地的實施。同時，為積極響應(yīng)“開放科學(xué)公地”愿景，歐委會啟動了歐洲開放科學(xué)云建設(shè)，借助云的理念，將包括EGI、EUDAT、PRACE等在內(nèi)的歐洲現(xiàn)有的信息化基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)資源連接起來，通過制定合理的數(shù)據(jù)保護(hù)、開放接入等政策，打造一個數(shù)據(jù)共享和再利用的統(tǒng)一的信息化基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，從而促進(jìn)多學(xué)科創(chuàng)新，實現(xiàn)歐盟科技創(chuàng)新的投入最大化。此外，以歐洲開放科學(xué)云為代表的新一代數(shù)據(jù)與計算平臺建設(shè)十分重視互操作性和標(biāo)準(zhǔn)化，多采取了開放、開源的模式，并大力鼓勵公私合作和全球合作。例如，WLCG就采用了全球合作單位之間共享科學(xué)計算資源的方式來實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的處理和分析。

4.3 致力于成為包容性更強(qiáng)的科技創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)

科學(xué)研究的進(jìn)步迫使科研信息化基礎(chǔ)設(shè)施性能和規(guī)模加速向更高量級發(fā)展。而且，物聯(lián)網(wǎng)時代，智能網(wǎng)絡(luò)將所有的數(shù)據(jù)、人、物及科學(xué)流程連接在一起，科學(xué)數(shù)據(jù)從產(chǎn)生、匯集到存儲、處理再到轉(zhuǎn)變?yōu)橹R發(fā)現(xiàn)，會成為一個流動且完整的循環(huán)，每個環(huán)節(jié)都可能發(fā)酵并創(chuàng)造更多價值，科研手段也必將隨之發(fā)生改變。因此，新一代數(shù)據(jù)與計算平臺很有可能會成為一個生態(tài)系統(tǒng)，與科學(xué)研究的整個生命周期共融，將數(shù)據(jù)匯聚在一起，為數(shù)據(jù)的快速流動提供支持，催生更多且更具價值的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。例如，WLCG由4層站點(diǎn)組成，Tier-0即歐核組織（CERN）的數(shù)據(jù)中心，負(fù)責(zé)原始數(shù)據(jù)的安全保存、首次處理和分布，將輸出結(jié)果重建到Tier-1；Tier-1站點(diǎn)包含全球13家大型計算中心，負(fù)責(zé)原始數(shù)據(jù)與重構(gòu)數(shù)據(jù)的按比例安全保存，相關(guān)結(jié)果的大規(guī)模再處理與安全保存，將數(shù)據(jù)分布到Tier-2站點(diǎn)以及安全存儲Tier-2站點(diǎn)產(chǎn)生的部分模擬數(shù)據(jù)；Tier-2站點(diǎn)在全球約有160個，通常位于各個大學(xué)與科研院所，擁有充足的數(shù)據(jù)存儲能力和足量的計算力，負(fù)責(zé)處理分析需求，并按比例進(jìn)行模擬和重構(gòu)；Tier-3站點(diǎn)通常指本地計算資源，包含大學(xué)院系的集群甚或是個人電腦，Tier-3站點(diǎn)和WLCG之間并未簽訂正式的協(xié)議，但科學(xué)家可通過Tier-3站點(diǎn)訪問相關(guān)設(shè)施。