DDE vise à harmoniser les données de la Terre en temps profond sur la base d'un système de connaissances pour étudier l'évolution de la Terre, y compris la vie, Matériaux de la terre, géographie, et le climat. Les méthodes intégrées incluent l'intelligence artificielle (IA), calcul haute performance (HPC), Cloud computing, Web sémantique, traitement du langage naturel, et d'autres méthodes. Crédit :Science China Press
Les humains ont longtemps exploré trois grandes questions scientifiques :l'évolution de l'univers, l'évolution de la Terre, et l'évolution de la vie. Les géoscientifiques ont embrassé la mission d'élucider l'évolution de la Terre et de la vie, qui sont préservés dans les archives géologiques riches en informations mais incomplètes qui couvrent plus de 4,5 milliards d'années d'histoire de la Terre. Plonger dans l'histoire lointaine de la Terre aide les géoscientifiques à déchiffrer les mécanismes et les taux d'évolution de la Terre, démêler les rythmes et les mécanismes du changement climatique, localiser les ressources naturelles, et imaginer l'avenir de la Terre.
Le raisonnement déductif et le raisonnement inductif ont été largement utilisés pour étudier l'histoire de la Terre. Contrairement à la déduction et à l'induction, l'enlèvement est dérivé de l'accumulation et de l'analyse de grandes quantités de données fiables, indépendamment d'une prémisse ou d'une généralisation. L'enlèvement a donc le potentiel de générer des découvertes transformatrices en science. Avec l'accumulation d'énormes volumes de données terrestres en temps profond, les géoscientifiques sont sur le point de transformer la recherche en sciences de la Terre en temps profond grâce à des découvertes abductives basées sur les données.
Cependant, trois problèmes doivent être résolus pour faciliter la découverte abductive à l'aide de bases de données en temps profond. D'abord, de nombreuses ressources de géodonnées pertinentes ne sont pas conformes à FAIR (trouvable, accessible, interopérables et réutilisables) pour la gestion et l'intendance des données scientifiques. Seconde, les concepts et terminologies utilisés dans les bases de données ne sont pas bien définis; Donc, les mêmes termes peuvent avoir des significations différentes selon les bases de données. Sans terminologie et définitions de concepts normalisées, il est difficile d'assurer l'interopérabilité et la réutilisation des données. Troisième, les bases de données sont très hétérogènes en termes de régions géographiques, résolution spatiale et temporelle, couvertures de thèmes géologiques, limitations de la disponibilité des données, formats, langues et métadonnées. En raison de l'évolution complexe de la Terre et des interactions entre plusieurs sphères (par exemple, lithosphère, hydrosphère, biosphère et atmosphère) dans les systèmes terrestres, il est difficile de voir l'ensemble de l'évolution de la Terre à partir de vues thématiques séparées, chacun avec une portée limitée.
Les questions scientifiques de l'histoire de la Terre peuvent être abordées en utilisant le cadre des éléments connus et inconnus :(1) Connus connus. Cette catégorie, qui est relatif aux deux autres, comprend des événements largement acceptés et largement compris dans l'histoire de la Terre, même si des incertitudes subsistent. (2) Inconnues connues. Cette catégorie comprend des événements dont il est largement admis qu'ils se sont produits mais dont les aspects clés sont mal compris. Dans de nombreux cas, les hypothèses sur de tels événements peuvent être testées avec des observations supplémentaires, des mesures, ou des expériences. (3) Inconnus inconnus. Cette catégorie comprend des événements qui ont eu lieu dans l'histoire de la Terre mais qui n'ont pas été découverts. Grâce à son système de connaissances et sa plateforme, DDE vise à harmoniser les données de la Terre en temps profond et à promouvoir la découverte basée sur les données dans ces inconnues, en particulier des inconnues inconnues dans l'histoire de la Terre. Remarque :les échelles de temps du Précambrien et du Phanérozoïque sont différentes en termes d'échelle. Crédit :Science China Press
Les mégadonnées et l'intelligence artificielle créent des opportunités pour résoudre ces problèmes. Pour explorer l'évolution de la Terre de manière efficace et efficiente grâce aux mégadonnées en temps profond, nous avons besoin de JUSTE, des bases de données synthétiques et complètes dans tous les domaines des sciences de la Terre en temps profond, coupler avec des méthodes de calcul adaptées. Cet objectif motive le programme Deep-time Digital Earth (DDE), qui est le premier « grand programme scientifique » initié par l'Union internationale des sciences géologiques (UISG) et développé en coopération avec les commissions géologiques nationales, associations professionnelles, institutions académique, et scientifiques du monde entier. L'objectif principal de DDE est de faciliter le temps profond, découvertes basées sur les données grâce à des collaborations internationales et interdisciplinaires. DDE vise à fournir une plate-forme ouverte pour relier les données de la Terre en temps profond existantes et intégrer des données géologiques que les utilisateurs peuvent interroger en spécifiant l'heure, espacer, et le sujet (c'est-à-dire un « Google géologique ») et pour le traitement des données pour la découverte de connaissances à l'aide d'un moteur de connaissances (Deep-time Earth Engine) qui fournit une puissance de calcul, des modèles, méthodes, et algorithmes (Figure 1).
Pour réaliser sa mission et sa vision, le programme DDE comporte trois volets principaux :les comités de gestion du programme, pôles d'excellence, Et travaillant, plate-forme et groupes de tâches. Et DDE s'appuiera sur les systèmes de connaissance de la Terre en temps profond existants et développera une plate-forme ouverte (Figure 2). Un système de connaissance de la Terre en temps profond se compose des définitions de base et des relations entre les concepts de la Terre en temps profond, qui sont nécessaires pour harmoniser les données de la Terre en temps profond et développer un moteur de connaissances pour soutenir l'exploration abductive de l'évolution de la Terre. La première étape du plan de recherche du DDE consiste à s'appuyer sur les systèmes de connaissance de la Terre en temps profond existants. La deuxième étape du plan de recherche de la DDE consiste à construire une infrastructure interopérable de données terrestres en temps profond. Et la troisième étape du plan de recherche de la DDE consiste à développer une plate-forme ouverte de la Terre en temps profond.
L'exécution du programme DDE comprend quatre phases. En phase 1, La DDE établit une structure organisationnelle avec des normes internationales de politique et de gestion. En phase 2, DDE forme les équipes initiales et s'appuie sur les systèmes de connaissance de la Terre en temps profond et les normes de données existantes en collaborant avec des chercheurs en ontologie existants dans les géosciences, tout en travaillant à relier et à harmoniser les bases de données de la Terre en temps profond. En phase 3, DDE développe des algorithmes et des techniques sur mesure pour les environnements de cloud computing et de supercalcul. En phase 4, Les scientifiques de la Terre et les scientifiques des données collaborent de manière transparente sur des problèmes scientifiques convaincants et intégrateurs.
En tant qu'ambitions intégratrices et internationales du programme DDE, plusieurs défis étaient prévus. Cependant, en créant une ressource de données en accès libre qui intègre pour la première fois tous les aspects du passé raconté de la Terre, DDE tient la promesse de comprendre le passé de notre planète, présent, et l'avenir dans des détails nouveaux et éclatants.
