人工智能對(duì)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)中心建設(shè)與信息化發(fā)展中的影響

文｜劉恒 趙威 靳文虎 馬杰 胡元杰 韓媛 王偉

地質(zhì)調(diào)查是研究地球表層及其下部結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，以獲取地質(zhì)信息和資源儲(chǔ)量評(píng)估的重要手段。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，科研機(jī)構(gòu)積累了大量的地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)。目前，大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為人類(lèi)發(fā)展的重要經(jīng)濟(jì)資產(chǎn)，然而海量的數(shù)據(jù)仍對(duì)挖掘、分析和計(jì)算技術(shù)提出更高要求。人工智能技術(shù)作為大數(shù)據(jù)分析的重要方式之一，其深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)均有效滿足了日益復(fù)雜的大數(shù)據(jù)分析。信息化建設(shè)和大數(shù)據(jù)中心的興起為地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)的處理分析和應(yīng)用提供了新的機(jī)遇。大數(shù)據(jù)中心的高性能計(jì)算存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)管理能力，成為地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)處理分析的理想平臺(tái)。而人工智能作為一種強(qiáng)大的技術(shù)手段，具備處理大規(guī)模數(shù)據(jù)和自動(dòng)化分析的能力，為地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)的應(yīng)用帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

一、地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)中心建設(shè)

（一）地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)的特點(diǎn)與重要性

地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)包含地質(zhì)調(diào)查工作中產(chǎn)生的多來(lái)源、多模態(tài)地質(zhì)數(shù)據(jù)，以及公共服務(wù)與支撐管理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。除了大數(shù)據(jù)共有的特性外，還具有多源異構(gòu)性，高度時(shí)空相關(guān)性，大容量高相關(guān)、低價(jià)值密度性、復(fù)雜與模糊不確定性，多主體性。這些數(shù)據(jù)在資源勘探，環(huán)境保護(hù)，地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防等方面具有重要價(jià)值。通過(guò)對(duì)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)的分析和利用，實(shí)現(xiàn)資源開(kāi)發(fā)和利用，提高環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)的水平，預(yù)測(cè)和防范地質(zhì)災(zāi)害，推動(dòng)地質(zhì)科學(xué)研究和決策支持的發(fā)展。

（二）大數(shù)據(jù)中心建設(shè)與信息化發(fā)展的背景

隨著科學(xué)技術(shù)和信息化的迅猛發(fā)展，各種數(shù)據(jù)的生成和積累呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)共享是大勢(shì)所趨。建設(shè)數(shù)據(jù)中心，為打破部門(mén)藩籬，消除信息孤島，提供了有力支持。在海量數(shù)據(jù)的背景下，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和分析方法已經(jīng)無(wú)法滿足大規(guī)模的數(shù)據(jù)的處理需求，借助高性能的計(jì)算和大規(guī)模的存儲(chǔ)技術(shù)手段來(lái)處理分析數(shù)據(jù)成為了未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)與信息化發(fā)展相輔相成，大數(shù)據(jù)中心以其強(qiáng)大的計(jì)算、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)管理能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理、高效查詢和數(shù)據(jù)共享應(yīng)用，提高數(shù)據(jù)處理效率和準(zhǔn)確性，成為地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)處理分析的理想平臺(tái)。而信息化技術(shù)的應(yīng)用使得地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)可以更加便捷地獲取、處理和分析。地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)的數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化使得數(shù)據(jù)的交換和共享更加便利，促進(jìn)了地質(zhì)調(diào)查工作的協(xié)同和合作，推動(dòng)了地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展。

二、人工智能在地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)處理與分析中的影響

（一）地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)處理的挑戰(zhàn)

地質(zhì)信息化建設(shè)研究的核心問(wèn)題是信息技術(shù)與地質(zhì)業(yè)務(wù)的融合問(wèn)題。地質(zhì)調(diào)查中，數(shù)據(jù)由于來(lái)源不同，數(shù)據(jù)格式不同，其間的各種參數(shù)、空間坐標(biāo)系和數(shù)據(jù)的構(gòu)造規(guī)則等存在很大差異。因此地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)具有多樣性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，這些來(lái)源廣泛，質(zhì)量和格式各異的數(shù)據(jù)，通常以大規(guī)模的數(shù)據(jù)集形式存在。對(duì)于不同的數(shù)據(jù)源和測(cè)量方法，質(zhì)量和一致性也存在差異，加之來(lái)自不同的組織和部門(mén)，以及多數(shù)據(jù)模型，使得這些數(shù)據(jù)不能進(jìn)行無(wú)縫交換和共享，選擇合適的算法工具，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和整合，成為了現(xiàn)階段面對(duì)的主要挑戰(zhàn)。

（二）人工智能技術(shù)在地質(zhì)數(shù)據(jù)處理中的優(yōu)勢(shì)

相比通用的數(shù)據(jù)查詢處理與優(yōu)化技術(shù)，人工智能賦能的查詢處理與優(yōu)化技術(shù)在執(zhí)行效率與性能方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。人工智能系統(tǒng)通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)中的海量樣本進(jìn)行分析，可以代替部分人工進(jìn)行運(yùn)算決策。將來(lái)自不同數(shù)據(jù)源和格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)匹配和轉(zhuǎn)換，讓不同地質(zhì)數(shù)據(jù)集之間能夠無(wú)縫整合共享，提高數(shù)據(jù)的可訪問(wèn)性和可利用性?？梢宰詣?dòng)識(shí)別和糾正數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤和異常值，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和一致性，加快數(shù)據(jù)處理的速度和效率，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法，從海量的地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)中提取未被發(fā)現(xiàn)的關(guān)聯(lián)性和特征，預(yù)測(cè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、資源分布和地質(zhì)災(zāi)害潛在風(fēng)險(xiǎn)，提供更準(zhǔn)確的地質(zhì)模型和預(yù)測(cè)結(jié)果。還可將人工智能技術(shù)可以應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查中的圖像識(shí)別和遙感分析，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)景觀、地貌特征和地物分類(lèi)等自動(dòng)化處理，提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和效率。

三、人工智能對(duì)大數(shù)據(jù)中心建設(shè)和信息化發(fā)展的影響

（一）提升數(shù)據(jù)處理和分析能力

人工智能技術(shù)能夠處理和分析大規(guī)模的數(shù)據(jù)，如果能夠充分利用人工智能技術(shù)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理，就可以在很大程度上提高大數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用效果。通過(guò)運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法，可以從龐大的數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)和關(guān)聯(lián)性，提供有價(jià)值的洞察方向和決策支持。通過(guò)人工智能與大數(shù)據(jù)中心的結(jié)合，使得大數(shù)據(jù)中心學(xué)會(huì)思考，擁有思考能力，從而更好地理解和利用數(shù)據(jù)，從而加速業(yè)務(wù)創(chuàng)新和發(fā)展的步伐。

（二）數(shù)據(jù)中心的智能防護(hù)與安全

大數(shù)據(jù)中心作為存儲(chǔ)和處理大量敏感信息的重要基礎(chǔ)設(shè)施，面臨著人工智能時(shí)代日益增長(zhǎng)的安全威脅和隱私保護(hù)挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的安全防御手段已經(jīng)不適用于新時(shí)代的安全威脅。而人工智能可以時(shí)刻監(jiān)管計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全，通過(guò)算法模型，人工智能能夠在計(jì)算機(jī)運(yùn)作后臺(tái)自動(dòng)識(shí)別存在安全隱患的信息資源，避免用戶信息泄露及財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)大數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)流量、日志數(shù)據(jù)和行為模式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控分析，識(shí)別出異常行為和潛在的安全威脅，以自動(dòng)化的方式，快速準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)安全事件，并及時(shí)采取相應(yīng)的防御和保護(hù)措施，這種智能安全防護(hù)系統(tǒng)能夠提高數(shù)據(jù)中心的安全性和隱私保護(hù)水平，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，從而有效應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全威脅。

（三）提升自動(dòng)化運(yùn)維和資源管理能力

數(shù)據(jù)中心中的設(shè)備和系統(tǒng)存在著潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)，如硬件故障、網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題等。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，運(yùn)用人工智能自動(dòng)化對(duì)數(shù)據(jù)中心設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行故障的檢測(cè)、預(yù)測(cè)和修復(fù)，降低對(duì)業(yè)務(wù)的影響，提高了數(shù)據(jù)中心的可靠性和穩(wěn)定性。優(yōu)化資源分配和調(diào)度，對(duì)資源、存儲(chǔ)資源自動(dòng)計(jì)算，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的負(fù)載均衡。分析優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的能源消耗，通過(guò)動(dòng)態(tài)管理和智能調(diào)控，能實(shí)現(xiàn)能源的有效利用和節(jié)約，減少數(shù)據(jù)中心的能源成本。借助人工智能技術(shù)的運(yùn)算能力來(lái)保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，能以此達(dá)到節(jié)約人力資源的目標(biāo)，同時(shí)又保障了運(yùn)算的效率、節(jié)約了計(jì)算的資源。因此，運(yùn)用人工智能技術(shù)有助于節(jié)約運(yùn)算成本、顯著提高運(yùn)算效率，并且保障運(yùn)算的質(zhì)量及運(yùn)算結(jié)果的可靠性與精準(zhǔn)性。

四、人工智能在大數(shù)據(jù)中心建設(shè)與信息化發(fā)展中的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

（一）人工智能算法模型的開(kāi)發(fā)與優(yōu)化

在大數(shù)據(jù)中心建設(shè)和信息化發(fā)展中，開(kāi)發(fā)合適地質(zhì)信息化的人工智能算法并優(yōu)化是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)深度學(xué)習(xí)平臺(tái)的建設(shè)，賦能組織人工智能模型的訓(xùn)練能力，快速落地更加定制化的人工智能模型。結(jié)合地質(zhì)調(diào)查的特點(diǎn)和要求，從地質(zhì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、人工智能技術(shù)應(yīng)用和人工智能地質(zhì)應(yīng)用實(shí)踐三個(gè)方面探索應(yīng)用場(chǎng)景，研究適用于地質(zhì)領(lǐng)域的人工智能算法模型。

（二）人工智能的自主決策與自我優(yōu)化

“自主決策系統(tǒng)”可以看作是人工智能的一個(gè)核心部分，憑借“機(jī)器學(xué)習(xí)”算法，利用基于數(shù)據(jù)集構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型實(shí)現(xiàn)自主決策系統(tǒng)在非人類(lèi)的自動(dòng)化過(guò)程做出決策。通過(guò)建立智能決策模型和自適應(yīng)控制系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)中心可以根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和環(huán)境條件進(jìn)行自主決策，根據(jù)負(fù)載情況和資源需求自動(dòng)調(diào)整任務(wù)分配和資源分配，適應(yīng)不斷變化的需求和環(huán)境，實(shí)現(xiàn)更好的負(fù)載均衡和性能優(yōu)化，減少資源的浪費(fèi)和能源的消耗，提高數(shù)據(jù)中心的節(jié)能性和可持續(xù)發(fā)展性，從而提供更加靈活和可靠的服務(wù)，以達(dá)到更好的性能和效果。

（三）人工智能與地質(zhì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的結(jié)合

地質(zhì)調(diào)查是一個(gè)復(fù)雜的領(lǐng)域，需要深入理解地質(zhì)科學(xué)和相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，各方要廣泛交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，通過(guò)各自專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域深入合作，讓人工智能對(duì)現(xiàn)有信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和特征學(xué)習(xí)，提升其在地質(zhì)場(chǎng)景應(yīng)用中的效率，共同推進(jìn)人工智能技術(shù)在地勘應(yīng)用領(lǐng)域的深度融合。人工智能算法只是工具，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查的特點(diǎn)和要求，充分利用地質(zhì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)指導(dǎo)算法的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。培養(yǎng)具備跨學(xué)科背景的人才，既懂得人工智能技術(shù)，又了解地質(zhì)科學(xué)，具備良好的溝通和合作能力，打造人工智能背景下的地質(zhì)信息化專(zhuān)業(yè)知識(shí)框架將是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

（四）數(shù)據(jù)隱私的考量

人工智能數(shù)據(jù)安全挑戰(zhàn)會(huì)隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展突破、應(yīng)用行業(yè)的不斷深入擴(kuò)大等因素加快演變。在大數(shù)據(jù)中心建設(shè)和信息化發(fā)展中，數(shù)據(jù)隱私問(wèn)題是需要認(rèn)真考量和解決的重要方面。地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)可能涉及多種敏感信息。因此，需要建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)保護(hù)和隱私保密機(jī)制來(lái)確保數(shù)據(jù)的安全和合規(guī)性。

五、展望

未來(lái)，積極推動(dòng)地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域與其他相關(guān)領(lǐng)域的合作，建立跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)，共同探索地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)處理的新技術(shù)，加速地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和信息化發(fā)展中的應(yīng)用。加強(qiáng)人才培養(yǎng)與技術(shù)創(chuàng)新，以滿足地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)處理和信息化發(fā)展的需求，培養(yǎng)地質(zhì)系統(tǒng)中最懂信息技術(shù)、信息技術(shù)界最懂地質(zhì)工作的人員。鼓勵(lì)和支持科研機(jī)構(gòu)、高校和企業(yè)進(jìn)行合作，從而推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)人工智能算法、模型等方面的研究應(yīng)用，為地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)中心建設(shè)和信息化發(fā)展中的應(yīng)用提供技術(shù)支持和創(chuàng)新能力。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，人工智能對(duì)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)中心建設(shè)與信息化發(fā)展中的發(fā)展將為各界人員提供更多的資源與便利，為地質(zhì)學(xué)科和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)新的動(dòng)力與活力。