中國生物多樣性大數據平臺建設的初步框架

針對我國科學研究和社會經濟發展的需求，在現有數據資源的基礎上，參考相關的國內外研究進展，搭建適合中國國情的生物多樣性大數據平臺，明顯改善中國生物多樣性大數據共享環境，并選擇數據和合作基礎好的類群，將數據整合的范圍拓展到洲際甚至全球水平。平臺建設的重點是整合國內外生物多樣性相關的多元異構數據資源，推動數據開放共享，通過大數據的深度挖掘，在數據產品、科學發現、政府決策和科普教育等多個方面取得重要進展，主要包括下列?5?個方面的內容。

古生物與古環境綜合數據集構建及其在生命演化中的應用

集成?GBDB?數據庫（地球生物多樣性數據庫）、VPPDB?數據庫（中國古脊椎動物、古人類與古?DNA?數據庫）、DFFP?數據庫（中國古植物與古孢粉數據庫）、PPDB?數據庫（中國古氣候古環境數據庫）、OneMorph?數據庫（生物形態特征數據庫）、南京地質古生物研究所和古脊椎動物與古人類研究所的標本館數據庫、“國家巖礦化石標本資源共享平臺”的古生物地層數據，以及各高校院所的館藏標本數據庫，初步建成中國化石綜合數據庫和開放的古生物科普網絡互動系統。研發數據挖掘工具以及基于云存儲的大數據分析軟件，用于定量地層對比、生物多樣性演替、古地理重建、古環境模擬、系統發育分析等，探索生命演化進程與機制、古生物地理分布與擴散規律、地史時期重大事件對生物界的影響等。研究古生物多樣性的演替格局與機制，為探索生命與地球的協同演化、生物多樣性變化規律提供關鍵數據支撐和歷史借鑒。

關鍵核心科技問題：①依托云存儲與大數據分析平臺，利用定量地層方法、海量化石記錄與高性能計算技術，建立高分辨率的生物地層對比序列，其對比精度在萬年級，而現有的其他傳統技術，深時對比精度通常為百萬年級；②建立地質歷史時期高分辨率的海陸生物多樣性變化規律，并將化石記錄與巖石記錄關聯，探討生命與環境的協同演化，尤其是地質歷史中重大生物滅絕與輻射事件的起因、過程與生物的應對策略；③開發具有自主知識產權的古地理重建和古環境模擬軟件，增強現生生物與古生物多樣性在地理與環境背景下的可視化功能，識別生物的地理分布與遷徙規律等。

物種多樣性及其分布數據整合與分析展示

集成物種資源與分布基礎數據，完善和充實物種基礎信息數據庫（包括物種名錄、圖像、聲音、文獻數字化、標本記錄數字化等），針對各部委或部門需求建設專題數據庫；基于識別物種圖像、鳴聲、特征等人工智能技術開發物種識別與鑒定系統，探索新的技術在物種分類、生物多樣性監測中的應用，支持入侵生物、農林害蟲等重要物種快速識別與鑒定；研發數據挖掘軟件與知識發現模型工具，以物種多樣性大數據為基礎，回答物種“有什么？”“是什么？”“在哪里？”“怎么樣？”等關鍵科學問題，產生一批為國家決策、科學研究、科普教育提供支持的信息產品。

關鍵核心科技問題：①數據來源多種多樣，格式不統一，需要建立統一的數據標準規范，開發基于標準規范的數據集成和管理工具，支持數據可持續獲取；②不同的研究內容需要不同的模型工具和數據，如何把共同需要的模型工具與數據整合起來，并針對不同內容定制特殊模型進行數據挖掘；③引入大數據與人工智能技術是生物多樣性信息學研究的重要實踐，如何將傳統模型方法與大數據智能模型方法相結合，促進學科發展，更好地為決策服務；④數據產品的展示與可視化直接關系到成果的應用，如何有效地利用可視化平臺，提高數據產品可見度，以便更直觀地應用到決策和科學發現中去。

生物遺傳資源信息整合與服務平臺

設計和制定生物遺傳資源數據處理和分析規范，設計優化的數據質量控制體系，形成與生態、環境、氣候、遙感等數據集成的規范化接口；在此基礎上，系統搜集和整合海量高質量、具有代表性的生物遺傳資源大數據，實現覆蓋植物資源與性狀、實驗動物資源與功能特征、微生物資源、組學數據、DNA?條形碼等數據的廣泛、深層次整合，形成完善的生物遺傳資源為核心的數據圖層。

面向國家《生物多樣性公約》履約、瀕危物種保護、病原微生物溯源和重要傳染病防控、重大疾病的精準醫療等一系列的重要應用，建立生物遺傳資源跨國轉移監控、利用全基因組序列的食源性病原菌溯源、基于?DNA?條形碼的物種鑒定、復雜疾病和相關表型的風險評估、預警和動態監測模型等一系列分析模型。建立基于地理信息系統的生物遺傳資源大數據服務門戶。對生物遺傳資源信息的快速索引與精確匹配，設計交互式圖形化分析界面，實現基于地理信息系統的大規模生物遺傳資源數據的可視化展示。并整合分析模型，實現高效、實時、動態的決策支持。

關鍵核心科技問題：①數據、接口的標準化、數據質量控制體系建設及基于統一標準的多源數據整合；②開發異構異質數據的規范化接口，實現生物遺傳資源數據與地理、環境、生態、氣候、遙感等多源數據的整合，并形成一個完整的圖層；③在生物遺傳資源數據體系的基礎上，針對重大應用需求，開發生物遺傳資源轉移監控、瀕危物種鑒定等數據分析和可視化模型，實現生物遺傳資源的挖掘與利用共享，為政府相關部門提供決策支撐，為生物產業發展提供前瞻性、戰略性的指導，并實現基于地理信息系統的數據服務產品開發及應用。