在10月18日于伏羲桑梓——山东菏泽举行的首届数字发展论坛上，伏羲智库工作委员会委员兼总工程师、国际互联网协会（ISOC）原董事、中国科学院信息化领导小组办公室原主任阎保平研究员做了题为“城市信息化与生态治理——人与生物圈”的主旨演讲。阎保平研究员从我国互联网起步出发，介绍了中国科学院“科研信息化（E-Science）”行动计划的提出与实践，重点以青海湖国家级自然保护区十四年来信息化推进为例，提出了构建人与生物圈信息化平台的建议，为智能城市建设中城市信息化与生态治理提供了可借鉴的路径与方向。
阎保平总工程师认为，互联网的出现给人和生物的关系带来新的变革，城市的信息化和生态治理是可以结合起来的，信息化发展为这种结合提供了机会和可能。从信息化角度，长远来看，持续的数据积累将产生巨大的价值；同时，要充分考虑信息化平台建设和运行的长期性和可持续性、以及信息化平台建设合作方的长期性和可持续性。伏羲智库以联合研究创新和协同促进发展为工作理念，未来将继续与中国科学院合作开展互联网基础技术研究，并联合业界企业、学术机构和相关政府部门打造未来智能城市、信息基础设施、知识价值交换、乡村数字振兴等协同创新中心，共同助推数字转型。以下是阎保平总工程师演讲全文，其他专家精彩演讲将持续发布！
阎保平总工程师做主旨演讲
谢谢各位专家，还有我们省里和菏泽市的领导。这两天来了以后，又看了一些材料，觉得城市的信息化和生态治理是可以结合起来的，作一个简单的汇报。我把题目《城市的信息化和生态治理》做了一个改动，叫《人与生物圈》。因为我们原来在做生态，而且是在青藏高原做的，差不多十几年了，我们目前又开始介入到联合国的下面叫做生物圈这样一个项目。昨天在看我们下一步工作的时候突然产生了灵感，实际上这些年来，我们一直从事的是一个生物圈的工作；而现在，在我们的社会当中不管这个社会现在是先进与否，发展的快速与否，信息化在互联网的时代给我们提供了机会。人和生物之间在互联网的环境中会发生什么样的变化，信息化能够对它们带来什么样的影响？我觉得自然界在变，但由于互联网的出现也会对我们人和生物的关系带来新的变革，这是我昨天晚上临时产生了一个这样的感觉，所以尝试着把我们的一些工作相结合做一个汇报。
第一个还是要说一下互联网，刚才他们提到中国互联网正好进入中国是25周年。这个25周年从我个人的理解，其实是技术的革命决定了一个社会的发展，也就是科学技术本身就是生产力，这是邓小平那一代的领导人提出的。人类整个发展过程离不开技术革命的影响，像第一代技术我们知道的是第一次工业革命，在十八世纪，是整个人类社会从一个手工业到机械化的生产；再往下看，第二次的工业革命是由于电的发明和应用导致了人类社会进入到工业化的时期；第三次工业革命其实是以计算机和互联网技术的出现，整个社会的生产和其它的各方面引起了巨大的变革，这个变革对人类的影响显而易见。尤其是互联网对于中国这个传统的古老国家来说，我们虽然失去了第一次、第二次的机会，但是在第三次的时代我们赶上了，随着技术的应用和研发，我们快速进入了一个新的时期。尤其可以看到，作为中国科学院来说，我们参与了中国互联网的初级阶段和发展阶段，感受最深的就是它逐步在影响各个方面，包括我们科学论证、科学研究的领域。我觉得从科学技术是第一生产力来说，在创新精神上，中国的科技工作者确实在互联网世界上是迈出了中国的第一步。最简单来说，1987年中国第一个跨越长城走向世界，这是计算技术研究所当时做的一个工作；第二个是1990年10月份，德国卡尔斯鲁厄大学帮助中国在他们学校里完成了注册.CN的域名，也就是我们现在主流应用的域名；到1994年11月，也就刚才晓东说的，到今年25周年了！NCFC（中国国家计算机与网络设施联合设计组）在中国科学院计算机网络信息中心开通了与美国的64k互联网的连接，在这同时还做了一件事情，就是把.CN的域名从德国转移回国。自此，中国开启了互联网时代的大门，而且我们国家当时成为国际上第77个具有全功能接入互联网的国家。到1997年的时候，经国家批准正式成立了中国互联网络信息中心，标志着我们的中国互联网进入了一个快速发展阶段。另外还可以说管理.CN的中国互联网络信息中心（CNNIC）的成立也奠定了中国互联网的基础设施，就是域名的解析系统。我们看一下在这个过程当中，其实中科院一直参与中国互联网的建设，也包括了科技网、超算、数据库等，中科院也在考虑这些会对中国的科学研究、对中科院有什么影响。所以在九五、十五、十一五期间，我们提出来科研信息化，这个说法在欧洲是叫E-Science。这个意思是什么呢？我们要基于现在的网络超算、数据库等这些资源作为我们未来科学研究的一个最主要的支撑环境。我们当时也是看到了在美国提出来的整个科学研究也会有变化，如果说几千年前，整个的科学研究是实验科学，观测为主，后来的几百年整个科学研究变成是以理论为主。像当时的牛顿定律出来了以后，大家主要的还是这种理论科学，它的手段主要是模拟和归纳。到近几十年计算机出来以后，我们经历了一个过程，很多的科学研究是基于计算科学来展开的，这是对一些复杂的现象进行模拟仿真。那么到今天互联网出来以后，这个变化发生了很大的一个转折。这个转折其实是以理论、计算，观察等等所有形成以科学数据为基础的一个系统。像最早美国有科学家提到，大概是2007年的时候提出叫绿色科学范式。绿色科学范式是针对数据的分析、模拟、仿真，这是一个很有意思的现象，也就是互联网出来了以后，随着它的技术和应用的发展，对科学研究提出了新的要求与挑战。这是中科院在2004年提出来的中科院十一五信息化规划，当时根据我们这样一个研究提出整个科学院的信息化结构会发生一个巨大的变化。就像一个汉堡包一样，最底下的高性能计算、科学数据库还有一些图书馆资料，还有野外的大型设备、移动设备，这些是传统的；再往上是由于这种网络的出现，数据的出现，我们很多科研的组织模式发生了变化，跨学科和跨领域，所以形成了一些虚拟的组织结构，这样的一个结构实际上是顺应时代的发展。后来中科院对这样一个系统进行了反复研究，我们可以看到通过这个网络，它是让原来所有的环境发生了改变，比如像我们所说的交流合作基于网络的。如果说我们实验室的观测可以是基于网络的，比如像天文台，他们的数据采集都是时时在线的，那么我们的一些理论分析，就可以有充分的高性能计算，更重要是我们在计算领域里面增加了一个非常重要的部分，就是数据的分析，成了支持科学研究一个重大的变化。这是我们提出来在信息化环境下，整个通过网络超算数据库一个新型的科研环境是什么样的。这个就是我们在信息化的环境里面，把科学的材料、野外台站、数据的采集等等都整合在一起，数据库数字化、文献数字化、标本的数字化，以及交流合作的网络在线进行推进。而在我们传统的野外台站，通常都是坐火车、汽车，回来查文献等等。随着这个系统的出现以后，这十多年来，从2005年到现在将近15年了，发生了很大的变化。比如说很多的野外台站都是通过网络来跟研究所进行交流，甚至在野外数据采集的时候都实时在线地将数据传到他们研究所的数据库里面，或者他的台站的数据库里面。大家查资料然后进行研讨等等都基本是在这样一个网络的空间当中进行的。我们这里面先后支持了有14个重大的工程，国家的十五工程、海岸带的、还有像大分子的研究、力学的，都是在这样一个环境下进行的。我们也曾经把这个网络一直连接到西藏的羊八井，因为那里面有国家的太阳辐射线的一个大实验厂数据的采集。我们还曾经把卧龙保护区一个观测站熊猫的情况全部连到中科院动物所，这也是一个变化，这个变化其实后来在汶川地震发生的时候也就是2008年这些设备还在运行当中；记录下来汶川地震发生的时候熊猫的一些变化情况，这是非常难得的。

这样的一些工作其实对我们后来进到一些的极端环境，比如像青海湖保护区的工作奠定了很好的基础，并且资源共享，团队的跨界合作也给我们奠定了很好的基础，创造了良好的氛围。这里面典型的就是青海湖国家自然保护区，在那工作从2005年到现在已经整整14年，这个地方的工作不仅推动了科学研究和保护，更重要是在探索国家自然保护区。我们国家现在非常关注的就是生态保护，在这个过程当中到底信息化工作该怎么做？是不是这个信息化每年要统计一下有多少人去参观、有多少人去买票，有多少逃票的，已经不是这个理念了；而是把科研和生态的保护紧密的结合起来。2005年4月份，在青海湖大概死了6000多只鸟，后来我们禽流感实验室才发现，这是当时很厉害的H5N1禽流感病毒。这个事情出来之后，在国际上引起非常重要的反应，为什么呢？因为当时有科学家在怀疑禽流感是由青海湖产生的，那么这就非同小可了。为什么会在青海湖？它又是怎么会传播到其他地方的？所以当时我们初步的科学问题是到底青海湖的禽流感是从哪来到哪去？这些鸟是怎么传播的？另外在整个生态空间里面是不是还会有其它的野生动物被传染，对人类会有影响？会不会有人类的接触、传染？所以正是由于这个研究促进了中科院的团队合作，当时也是在中科院作为应用示范里面的团队，这个团队完全是交叉学科的。我们是8月份到青海湖，我那是第一次跑野外，跟着我的同事到那里，到现在接近15年了。这个团队始终还在青海湖，跟保护区管理局保持密切的合作。另外这个是当时国内第一次将网络信息技术与科学的一些研究和生态的保护结合到一起的一个整体合作。这个工作我们感觉到它有几个创新点：1）科研的模式变化，也就是不同学科之间产生了密切合作；2）人的合作模式在变，研究所科研人员之间的关系变得非常密切；3）合作体系在变，我们跟保护区建立一种特殊的关系。在原有体系下，保护区很少跟科研院所有直接的合作。在这个过程当中，我们跟保护区建立了一个非常密切的合作。所以这样一种模式，确实随着互联网的出现，开启了我们国家自然保护区的一个新的信息化之路。一开始的时候我们这边大概有动物所、病毒所、还有网络中心、生物所，到后来有八个中科院的团队都参加了，最后一共有十个所在这个地方。那么它的跨学科、跨领域主要是计算机网络、信息技术、生物研究、病毒研究，还有动物行为的研究以及遥感、生态环境和水生态环境，这个团队到现在都在不同时期按照当地的一些保护要求，在不同的阶段发挥自己的作用。尤其是从今年开始，青海湖发生了巨大的生态变化，水位连续上涨，原来的保护区一些场景都已经被淹了，在这种全球气候变化下，这样的一个合作仍然能表现出来他特有的作用。这几年，我们最主要得到国家和各方面的支持比如自然基金委，对野生动物的资源在这个地方的生态分布空间是什么样，它的生态环境及遥感分析应该是什么样的进行分析。第三个就是对重要野生动物的疾病如何监测以及如何预报。能够预报疫情可能发生，其实我们信息化很重要的一点，这就是我们想要构建在青海湖保护区一个信息化的平台，并且把有关的信息、技术的研发和应用的软件结合起来。青海湖环境有些变化很大。现在这些工作每年都有一次，我们在进行当中，其中青海湖一个岛现在已经给淹了一半，今年水位一直上涨。这些年来，我们通过我们研发的技术，进行环青海湖的生态资源的监测，包括各种技术的应用。所以在数据的积累上，数据的分析上，以及各种软件的开发上和应对国家提出来一些重大的分析，这套系统发挥了很重要的作用。从2005年到现在这个数据库一直在进行不断更新，我们可以看到虽然现在水位上涨，岛屿被淹没了很多，但在水位没上涨之前，这个地方岛上整个鸟类情况都有。 在青海湖设置的微波传输台，覆盖距离大概是25公里，实时在线工作。目标就是要为保护区建立一个生态监测保护的系统，提高保护区工作的效率和能力，特别是在动物的保护、防治和生态的监测方面。再一个是想通过这样一个信息化平台，为我们的科学家创造研究的平台，实现学科的交叉和新的发现等等。这个工作是在2005年，我们跟自然保护区和青海省林业厅定下来的。这些年来，我们做了几件事：1）在保护区建立了多种模式的信息化的一个基础平台，它里面包含很多内容；2）我们在平台建设的时候，就注意到数据分析是将来最主要的，所以我们专门建立开发了一套数据分析的工具包就是生态数据；3）是开发的应用软件，主要是面向保护区和科研人员所需要的数据的！另外重要的就是这十几年的合作，我们培养的交叉学科的团队，更重要是还把保护区的工作人员也加入到里面来。 我们对整个青海湖自然保护区做了一个平台，它里面会有各种数据的产生，然后数据的传输，数据的储存、数据的处理、数据的应用，他所有的目的都是为了青海湖的生物的保护和科学研究。这个平台是指网络平台，包括天上的无人机的，还有我们卫星也用上了，还有在网络的地面平台上，我们通过各种方式，有线的无线的、前后有20多台高清的探头实时拍摄。这里面我们还采用了IPv6技术，这是当时发改委的一个重点项目。利用23个高清探头进行生态的监测，同时还有动植物的整个覆盖的面积是350平方公里，每天的数据量超过了一百个GB。这些IPv6探头使后来录制的视频很成功，我们都非常注意保护这种科普的资源。太阳能板的电池也是很不错的，在野外这样一个环境下做了很多工作，遗憾的是今年由于水位的上涨，探头已经被水淹过，这也是一个很无奈的地方，因为这是自然的变化。而且因为青海是咸水，即使捞出来这些东西也不行了，线路也会出现问题。最后大家商量，干脆把它留在里面，等若干年以后水位落下去以后，后人会说，青海湖当年是不是有外星人在这做了很多工作，大家都笑一笑就把它留在水里了。这是现在我们建设服务器的情况，我们后来研发的基于IPv6的生态自动监测，它包含有土壤红外线，地表温度等等。这些东西还好没有做到水里，它是在山上做的，是对中科院的一些研究所提供的服务性技术。这些用于太阳能的GPS正好帮忙我们解决一个科学问题，到底这些鸟是从哪飞来又到哪去。这些设备当时是美国国家USGS给我们和联合国支持的，用GPS获取数据以后，第一次发现了青海的鸟的迁徙共性是什么，从哪来到哪去，它们是在什么地方跟禽流感的家禽交叉感染等等，有了很好的发现。另外还开发了一些野外移动的红外线，这是由于保护区有大量工作人员是在野外巡视，基本上是用一些本子啊，人工记录等，所有数据的整理入库等等都很麻烦，我们开发人员就是来帮他们实现数据的采集的。而这个工作已经在我们保护区起了很好的作用，他们原来自己不管刮风下雨都要拿本子出来记录，现在就拿着手持设备。另外这些年无人机的使用，以及水下机器人的使用，使我们对保护区的数据采集有更多的机会。 另外在这个基础平台里面构架的一个基础，青海的基础数据平台架构是这样子的（如下图）。同时平台的数据量非常多，我们时时在线的进行维护。整个工作做下来以后，我觉得我们最大的收获就是保护区的观念发生了变化。他们看到这些数据来了以后，通过数据的采集、数据的分析、集成处理以及数据应用，对他们的整个数据的查询、数据的浏览、数据的控制、包括数据的挖掘，最后实现了对保护区提供一种科学的保护策略。以前是哪儿有事去哪儿做，现在是科学保护的策略，要科学地保护、科学地规划、科学地管理、还有科学地应用。

这个过程其实前后差不多有十几年的时间在做，我们后来开发了很多的软件，这些软件包括数据终端的。其实我们很多同事原来都搞计算机的，我们 团队通过这些工作，他们也发生了很多的变化，有人说他们像鸟类专家，有的说是生态学家，但是实际上这是一种交叉协同影响的。十年来像保护区里面已经做了很多工作，在不同的保护区，2005年的时候我们就到青海湖，后来又到其它很多的保护区去参加工作。应该说现在对保护区的这种信息化的解决方案还是比较不错的。 到目前为止，我们的工作已经辐射到大概有十个国家级的保护区来用这些系统，尤其是数据的组织工作，像云南的无量山、三江源保护区、呼伦贝尔的湖等等。还有整个青海省的林业系统的信息就是它的原始森林的生态监测，病虫害的管理和图像的识别，这个对于原生资源的保护非常重要。其实在这里面我们也发现了很多问题，第一个就是野外环境下对技术和设备的不断更新会存在问题；第二个就在野外环境下，信息孤岛和数据的碎片化在保护区非常严重，是封闭的；第三个我们发现自然保护区的数据的集成和应用都存在问题。如何来解决这些问题呢？另外随着信息化的应用，这些保护区不断有新的要求出来，比如他们有科普的要求、有电子政务的要求、有人才培养的要求，还有其他的等等，比如设备更新的运行维护，很多保护区没有能力做这个服务。所以在这个基础上，我们提出了一个建议，就是如何构建一个信息化的平台，能够给这些保护区都来用，正好也是这些年来十一五、十二五规划，以及国家不断提出来的互联网加绿色生态等等，就想在这个基础上为中国的保护区构建一个综合的平台，正好有机会介入了一个中国的人与生物圈的这样一个信息化建设的平台。 什么叫MAB，实际上是指联合国发起的一个人与生物圈的一个行动计划。这个计划是联合国在1971年开始确定的，它的目的就是寻求人和生态、生物之间一个平衡的关系。那么生物圈是什么呢？实际上它把生物看成了在地表层面的，有一层是生物依存的环境、土壤、水分等等，如果这些环境发生变化，所有生命包括人类都是没法生存的。这些资源是有限的，对于这个生物圈和人类之间这种关系该怎么协调呢，所以1991年联合国教科文组织提出来了这个计划，它的目的就是要综合平衡人类和地球生物圈的关系。这个工作其实全球已经有一百多个国家都介入了，都在整合，我们国家是1978年加入的。我们后来看了这个计划，觉得非常好很愿意参加。因为我们所有的问题不是一个保护区的问题，它往往是一个区域性的，甚至是国家之间的。如果能够把这样的数据综合整理，这是对人类一个非常好的事情。所以我们就产生一个想法，要构建的首先应该在中国几十个保护区里边，建立这样的一个人与生物圈的平台，然后再逐步把这个技术提交到国际的这样的一个人与生物圈的信息化平台。 现在已经做了一些工作，中科院也跟保护区在进行双方的合作和推动，我们希望通过这个项目进一步全面的推动中国保护区的发展和应用，也希望构建中国的人与生物圈的共享平台，未来也能够跟国际上有更多的合作。为这个事情我们提供了一些建议，比如说像要加强多学科的交流、多方参与。另外我们这里还拿出来一些系统的框架和标准，比如监测数据系统应该怎么做、一些关键的遥感通信应该怎么处理，这些工作都已经进行当中。另外还有红外触发图片的分析和处理。 

阎保平总工程师在论坛现场
在我们这个范围内，这些工作其实给我们带来了一个很好的机遇，中国的生态环境其实也是世界生态环境的一部分，也是人与生物圈当中不可缺少的一部分。如果我们能够在这个过程当中为世界的生态和保护做出贡献，能够为人和生物圈的计划做一点贡献，这是我们非常愿意做的，当然我们最初的原点还是首先要先构建出来中国的人与生物圈的平台。最后我要说一下，这个是个很有意思的事情！这个事我想到了什么呢？我想说的是，其实一步一步从科研然后走到了中国的保护区，到现在加入了中国的人与生物圈这样一个计划当中，我认为这里面的互联网信息技术起到了重要的作用。我在想未来要构建一个和谐的、中国的人与生物圈这样一个系统平台，以及到国际上，那么更重要的就需要国际的合作和开放。最后在这里特别感谢我们合作的领导和政府，组织了这个会，支持了晓东，把这个事情做起来。我觉得是一次非常难得的机会！也感谢伏羲智库，智库里面其实积聚了很多的年轻的人才，相信他们能把这个工作做好。另外因为晓东给我出了这么个信息化的题目，昨天晚上也是想今后落实他这个题目，感觉他给了我一次机会，让我们从青藏高原的天堂又重新回归人间！这个人间就是我们在菏泽找到了一个探讨的机会，在发展当中和生态的关系的机会。在这里我觉得是个非常好的机会，我们也愿意在这个过程当中和同事们一起把这个工作做得更加漂亮，真正的通过我们的技术和我们的方案来实现人与生物圈所追求的一种目标，在互联网时代我们的人类会更加幸福，我们的人类和自然更加和谐。好，谢谢大家，非常感谢！