DigitalOcean: building a platform for scientific collaboration and social and media sharing on the Drupal content management system

The DigitalOcean (DO) Project is designed to bring essential Web 2.0 capabilities to an open-source software platform built for scientific collaboration and publishing. The DO platform is being built using the Drupal content management system (CMS). The following are some of the core features of the proposed platform: social networking, media/data sharing/publishing, and collaboration spaces for scientific virtual organizations (VO); active support for VO governance and reputation systems for members and objects; Creative Commons licensing, support for preprint archives and micro-articles, and; professional user-profiles that can be saved as well formatted biosketches. The DO platform serves as a collaboration environment for active research teams, a personal repository for individual researchers, an aggregation/filter for science information, and a scientific publishing tool. This article will outline the history and goals of the DO Project, the core technology concerns and solutions, and the opportunities that this new platform will bring to scientists across the planet.     

关于我国开展地球系统研究战略概念模型的讨论

自20世纪末以来,地球科学开始进入一个新的发展时期,地球系统科学理念逐渐成为引领新世纪地球科学的发展方向。世界各国在制定其地球科学战略时,均基于各自掌握的科学资源和实际需求,形成了各自的特色。我国地球科学发展的优势在于区域自然条件,以及社会经济快速发展产生的需求和机遇。基于我国的实际情况的分析,提出了一个地球系统科学研究的概念模型。在这一框架内,我国可以在两方面选择研究范例,并为地球系统科学的发展做出贡献：一是在地球系统物质、能量循环中关注我国具自然条件优势的关键环节;二是强化区域集成研究。同时,还需要加强地球系统观测和模拟的平台建设。     

Earth Science Education in Morocco

The earth sciences are taught in twelve universities in Morocco and in three other institutions. In addition there are three more earth science research institutions. Earth science teaching has been taking place since 1957. The degree system is a four-year degree, split into two two-year blocks and geology is taught within the geology-biology programme for the first part of the degree. ‘Classical’ geology is taught in most universities, although applied geology degrees are also on offer in some universities. Recently-formed technical universities offer a more innovative approach to Earth Science Education. Teaching is in French, although school education is in Arabic. There is a need for a reform of the curriculum, although a lead is being taken by the technical universities. A new geological mapping programme promises new geological and mining discoveries in the country and prospects of employment for geology graduates.     

Relevance of software reuse in building advanced scientific data processing systems

Reuse of software and related components can contribute to the development of systems for processing scientific data. The reuse of components, which can be from any stage of the development life cycle, provides opportunities to realize benefits such as reduced costs and learning curves. However, the reuse of existing components also comes with risks that must be recognized in order to be mitigated. The National Aeronautics and Space Administration established the Earth Science Data Systems Software Reuse Working Group to support software reuse among members of the community of Earth science data systems developers. This is done through a variety of activities, including research, education, and public outreach, which are conducted to help encourage and enable reuse within the community. Considerations for realizing the benefits of software reuse and minimizing risks are presented along with recent working group activities to improve reuse capabilities for the community of Earth science data systems developers.     

地球模拟器及其模拟研究进展

地球模拟器是由日本宇宙开发事业团、日本原子能研究所以及海洋科学技术中心共 同开发的矢量型超级计算机，用于预测及解析整个地球的大气环流预测、全球变暖预测、地 壳变动等。具体介绍了地球模拟器的性能、地球模拟器中心设立的大气与海洋模拟研究小组 (AOSG)，固体地球模拟研究小组，复杂性模拟研究小组，高度计算表现方法研究工作、2005 年地球模拟器中心批准的各个领域的研究项目以及利用地球模拟器开展的国际合作项目。另 外，还介绍了2002年7月至2005年3月地球模拟器的利用状况及实际操作性能。     

地球科学知识图谱的构建与展望

大数据为地球科学研究带来了新的思路和挑战。但由于存在描述规范不统一、共享机制不明、语义异构等问题,在数据集成、共享与复用等方面存在较大困难,使得大数据的众多优势在地球科学相关研究中难以充分发挥。知识图谱能够准确、清晰地表达概念及其相互之间的复杂语义关系,为机器所理解,是实现语义翻译、数据融合和复用的关键技术。文章对地球科学知识图谱的内涵和特点进行了深入的分析,归纳了地球科学知识图谱的主要构建方法,梳理了数据字典、知识体系和知识图谱之间的关系,对与地球科学知识图谱构建相关的专题数据库和领域本体的建设现状进行了回顾,指出了地球科学知识图谱构建中存在的主要问题,并阐述了地球科学知识图谱的应用前景,以期推动和完善地球科学知识图谱的建设和应用。     

基于Web of Science数据库的地质工程研究文献计量分析

近年来全球地质工程学科的发展取得了一系列的进步,文献计量分析可以定量化地分析地质工程领域的科研产出和发展趋势,为中国未来地质工程的研究提供参考。本文利用Web of Science（WoS）数据库中的核心合集,在2018年5月7日检索近10 a来（2008~2017）有关地质工程的期刊研究论文,并采用VOSviewer软件对获取的27 025篇文献信息进行分析。结果表明:（1）过去10 a间期刊论文数量迅速增长,中国是地质工程研究最活跃的国家,且与其他国家的合作相对更多。（2）标题和摘要中的高频术语显示近10 a来地质工程总体的研究范围保持不变,且在逐步拓宽研究领域。（3）地质工程研究发文量前10的机构中,来自中国的研究机构有5个,且与全球其他机构合作最多。在13位高发文作者中,一共有7位研究者来自中国。中国的Ng C W W和加拿大的Rowe R K发文量位居第一,但是中国科研机构和中国研究者的h-index相对较低。（4）期刊Engineering Geology的总发文量最多,为1860篇;截止统计日期,影响因子最高的期刊为Rock Mechanics and Rock Engineering,影响因子为2.905。本文首次采用文献计量手段分析地质工程的研究进展以及科学交流情况,以期为中国未来地质工程学科的发展提供参考。     

国家自然科学基金地球科学面上项目15年资助情况分析

根据国家自然科学基金委员会地球科学部1990—2004年基金项目年度统计资料，归纳总结了1990年以来15年期间地球科学领域面上基金项目的申请和资助数量与金额、项目平均申请与资助金额的变化规律；分析了自由申请项目以及青年基金项目和地区基金项目的资助规律；比较了地球科学领域分支学科申请和资助情况。分析表明：地球科学面上项目的资助数量不断上升，资助率多年平均为21.92%；资助强度年均增长14.15%,至2004年,项目平均资助强度已达30.03万元；各类面上项目中，以自由申请项目获资助数量最多，占资助总量的76%，其次为青年基金项目，地区基金项目所占比例最低，不足资助总量的4%；地球科学各学科面上项目申请和资助数量及金额均呈上升趋势，但具体资助情况互有差异，其中地理学和地质学申请和资助数量及金额占到所有面上项目总数的50%以上，但资助率却低于其他学科；各学科的项目平均资助强度每年增加幅度大约为1.80万元，在2000年之前，各学科的项目平均资助强度相差较少，但自2000年开始，地质学、地球物理学和地球化学成为高资助强度的3个学科。     

地质学基础研究队伍现状——根据国家自然科学基金申请格局的分析

国家自然科学基金申请项目数量可以较为可靠地反映基础研究队伍情况。2001—2011年地质学科基金申请数量不断增加,显示基础研究队伍得到新生力量的补充,从事地质学基础研究的单位也在不断增加。进一步分析揭示,目前地质学基础研究队伍结构存在如下主要问题:①地质学科基础研究队伍青年人才比例相对偏低,青年人才的补充滞后;②地质学人才队伍年龄结构连续性差,具有明显分段特征,可能会导致在某个时期科研资源和岗位竞争加剧,或是缺少特定层次的人才,引发科研工作的"瓶颈效应";③地质学申请项目增长在专业上不均衡,反映目前地质学科研队伍向侧重于地质资源和地质环境方面转移的趋势,长远发展不利于基础科学的源头创新和知识积累。分析了上状现象的原因,并初步提出一些改善建议。     

流体地球科学与地球系统科学

近年来,地球系统科学逐渐成为地球科学的新趋势,但固体地球科学尚难于融入其中。其根本原因在于地球系统科学属于系统科学或复杂科学的组成部分,而固体地球科学其本质上属于理想科学的范畴,以研究线性地球过程为主,或者以理想科学的手法研究非线性地球过程。流体地球科学不仅研究地球的流体系统,也研究流体系统与固体系统的强和弱相互作用,是固体地球科学融入地球系统科学的唯一途径。     

地学e-Science研究与实践——以东北亚联合科学考察与合作研究平台构建为例

地学e-Science被认为是继理论分析、实验观察和模拟计算之后的地学科研方法,将促进传统地学科研模式的变革,提升地学研究的效率和水平.由于地学e-Science的研究刚刚起步,国内外学者对其本质、内容、技术架构和未来发展,还缺乏一个统一、清晰的认识.认为地学e-Science的实质就是支撑地学研究的信息化环境及其在此...     

浅谈大气科学与地质学的学科交叉

随着新一轮的科技革命蓬勃兴起,大气科学学科正步入地球系统科学的新时代,学科交叉必然产生新的增长点.大气科学的发展经历了观测-理论-模型的三个阶段,很好地践行了“数据-模式驱使科学”的研究范式.然而,地质学具有更深远的时空复杂性,需要更长时间的数据积累.目前,地质学正面临着研究范式由观测向理论和模型的转变.大气科学与地质学的交叉将为这一转变提供经验和启示.同时,大气科学与地质学的交叉,需要研究气候系统上边界(大气顶的太阳辐射)和下边界(固体地球形态)变化导致的大气和海洋环流的响应.研究这些问题,将成为发展同时统辖“分钟、小时”直至“地史”的时间尺度的大气科学理论的关键,也是未来地球系统模式发展的重要方向之一.中国地质大学(武汉)的大气科学专业,作为推动大气科学与地质学交叉的排头兵,任重而道远.      

美国国家大气研究中心优先研究领域新特点

美国国家大气研究中心于2005年11月提出了新的战略计划。该计划突出的新特点在于无论科学研究活动还是教育、观测设施等方面的战略目标和优先领域，都是以地球系统研究为中心。如在科学研究方面的战略目标确定为：认识地球系统的作用、准确预报地球系统的演变。相应的优先研究领域则为：研究和了解地球和太阳的自然变率；地球系统各分量的相互作用；地球系统预报；人类活动与地球系统的演变等。鉴于NCAR在国际大气科学界的地位，这种以地球系统为中心的优先研究领域对我国大气科学及地球科学研究有一定的借鉴意义，同时也将促使大气科学工作者摆脱传统天气、气候概念的束缚，站在更高的高度来科学审视学科的发展。     

虚拟现实技术及其在地球科学中的应用

虚拟现实技术以其具有的沉浸感、交互性、实时性、构想性等特点而越来越为广大地学工作者所关注。本文首先介绍了虚拟现实系统的组成,之后综述了近几年国内外地球科学部分领域应用虚拟现实技术的研究文献。与传统方法相比,虚拟现实技术在很大程度上提高了科学研究的效率,能提供更丰富的可视化和交互环境,使科学家能够操纵多达GB甚至TB级数据,以一种身临其境方式来对研究对象进行观察、分析和实时操作,而无需科研人员到达现场。通过虚拟现实系统,能将尽可能多学科的数据放到同一个环境下,增强科研人员研究问题的深度和广度,避免得出错误结论。同时能重塑不可再生资源,避免了在科学研究的同时对其造成的破坏,有助于科学知识在公众中的传播。与西方发达国家相比,我国的（沉浸式）虚拟现实技术在地学领域的应用还处在起步阶段,在拥有大量高精度LiDAR地形数据的活动构造等领域亟待引入该项技术,以一种全新的视野来重新审视地球科学研究,并推动该学科在未来的发展。     

国内外岩浆岩数据库现状与应用前景

超过三分之二的地壳岩石是由来自深部的岩浆作用形成,岩浆岩记录的信息是深时数字地球(Deep-time Digital Earth,DDE)特别是深部过程研究的重要载体。岩浆岩分布范围广,样品众多,分析、定年相对方便和精确,易于数据累积。在过去的十多年,全球科学家建立了EarthChem、GEOROC、DataView等多个优秀的岩浆岩数据库。随着大数据时代的到来,地球科学也在经历向地球系统科学的重大转变。如何进一步整合分散在研究机构和个人手中的越来越多的数据,建立能服务大数据和人工智能方法的数据平台,推动地球科学研究由理论驱动的传统因果推理方法向数据驱动的大数据方法转变,是新的很有希望的突破点。文章系统介绍了目前国内外已有的岩浆岩相关数据库及其运行情况,为未来DDE计划整合全球海量岩浆岩数据,建设开放、共享、统一的大数据平台提供经验和基础。同时,也列举了以岩浆岩大数据驱动的科学研究的典型实例,并结合DDE相关任务,对利用岩浆岩大数据和人工智能进一步解决四维地球深部圈层物质构成、交换与动力学这一关键科学问题提出新的展望。     

中国古代有机论自然观的地学哲学探迹索隐

17世纪的科学革命是对古希腊哲学的回归.当代的科学革命则将是对东方古典哲学的回归.创建具有中国特色的有机论辩证唯物主义地学哲学,应该并必须从我国古代有机论自然观中吸取丰富的营养.这不仅可填补地学哲学史学研究的空白,对地学哲学的学科建设亦有新的重要启迪.天地生整体生成演进论、天地生层次功能论、天地生自相似论等的探讨,有利于新的宇宙观和地球观的树立.也将大大丰富地学哲学的科学概念,更能充分地武装地学哲学学科的理论体系.     

Desert knowledge: integrating knowledge and development in arid and semi-arid drylands

Globalisation presents particular challenges for deserts given that their sparse populations, which are amongst the world’s poorest in an absolute economic sense, tend to be remote from major markets and have only a distant, marginal voice in political and policy decision making. Here we are defining deserts as the arid and semi-arid drylands that encompass 70% of Australia and 25% of the world’s land surfaces. The value of the knowledge that local traditions and science have generated about living sustainably in deserts is being promoted and extended through the ‘desert knowledge’ movement in Australia. The Australian research reported here, together with a contribution from Niger that offers a contrast and some lessons for Australia, is largely underpinned by a neopopulist paradigm of development stressing respect for local knowledge, participatory practice and empowerment. Research in partnership with desert Aboriginal groups is contributing to their engagement with new livelihood opportunities. The local knowledge of livestock graziers is also being engaged to support sustainable management of desert water sources and landscapes for multiple values. The research reported here also addresses opportunities and challenges for local norms, identities, knowledge systems, governance and livelihoods from broader scale processes and institutions. In doing so it contributes to a ‘neo-ideographic approach’ wherein desert people might better harness their locality, knowledge and diversity in adaptations that shape their encounters with globalisation. It also points to considerable scope to mature such an approach.     

高等学校《地球科学导论》课程教学改革与探索

在新技术、新方法不断涌现和学科融合发展的背景下,地球科学类课程教学在如何适应未来地球系统科学发展和人才培养需要方面,正面临前所未有的挑战和机遇。论文以浙江大学《地球科学导论》课程为例,对教学内容拓展、课程思政融入和课程教学现代化面临的挑战和应对策略做了介绍,并对未来学科发展和课程教学改革方向进行了思考和展望。分析指出,课程教学改革要以立德树人、铸魂育人为根本,夯实地球科学基础,拥抱新技术新方法,并面向地球系统科学的未来。     

TESSIN VISLab—laboratory for scientific visualization

Scientific visualization is an integral part of the modeling workflow, enabling researchers to understand complex or large data sets and simulation results. A high-resolution stereoscopic virtual reality (VR) environment further enhances the possibilities of visualization. Such an environment also allows collaboration in work groups including people of different backgrounds and to present results of research projects to stakeholders or the public. The requirements for the computing equipment driving the VR environment demand specialized software applications which can be run in a parallel fashion on a set of interconnected machines. Another challenge is to devise a useful data workflow from source data sets onto the display system. Therefore, we develop software applications like the OpenGeoSys Data Explorer, custom data conversion tools for established visualization packages such as ParaView and Visualization Toolkit as well as presentation and interaction techniques for 3D applications like Unity. We demonstrate our workflow by presenting visualization results for case studies from a broad range of applications. An outlook on how visualization techniques can be deeply integrated into the simulation process is given and future technical improvements such as a simplified hardware setup are outlined.     

Charting the emergence of a ‘knowing system’ for climate change adaptation in Australian regional natural resource management

Climate change increases the complexity and uncertainty of regional natural resource management (NRM), calling into question the appropriateness of linear knowledge-transfer approaches. In this paper we reflect on knowledge practices among a partnership of researchers and NRM planners, under a federal program of NRM investment intended to ‘deliver information’ to regional NRM planners to support planning for climate change. We unpack ‘container’ and ‘conduit’ metaphors of linear, one-way communication invoked by the starting conditions, and explore whether more relational ways of communicating were achieved. A key theme emerged early in the research that NRM planners felt overwhelmed by the sheer volume of information available and discouraged by the irrelevance of much of it to their climate change planning. Our research-practice collaboration unfolded in this context and through ongoing face-to-face and virtual engagement over a period of two years. The collaborative approach featured joint identification of priority activities, co-design of planning approaches, and the iterative co-development of an online ‘information portal’, which acted as a boundary object. We report the emergence of a ‘knowing system’, resulting from these efforts to foster relationships and co-produce boundary objects in a particular geographic context. Our findings highlight the potential benefits of investing in the capacity of researchers and NRM practitioners to engage in collaborative research partnerships premised on the emergence of knowing systems.