在近期舉行的一場高端學(xué)術(shù)論壇上,中國工程院院士、著名地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)專家王家耀教授,深入剖析了在互聯(lián)網(wǎng)浪潮席卷之下,時(shí)空大數(shù)據(jù)與地理信息系統(tǒng)(GIS)所經(jīng)歷的深刻演進(jìn)軌跡,并前瞻性地指出了未來軟件開發(fā)的變革方向。
王家耀院士開宗明義地指出,傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng),其核心是處理具有地理空間坐標(biāo)的“地圖數(shù)據(jù)”,功能側(cè)重于空間查詢、分析與可視化。隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信技術(shù)的爆炸式發(fā)展,數(shù)據(jù)的形態(tài)與規(guī)模發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變。我們正進(jìn)入一個(gè)“時(shí)空大數(shù)據(jù)”時(shí)代。所謂時(shí)空大數(shù)據(jù),是指所有數(shù)據(jù)都天然或通過關(guān)聯(lián)被賦予時(shí)間標(biāo)簽與空間位置,其體量巨大、來源多樣(如社交媒體簽到、移動(dòng)設(shè)備軌跡、衛(wèi)星遙感、智能交通流等)、更新實(shí)時(shí)、價(jià)值密度低但潛在價(jià)值極高。
王院士將演進(jìn)歷程概括為三個(gè)階段:
- 從“系統(tǒng)”到“服務(wù)”的范式轉(zhuǎn)移:在互聯(lián)網(wǎng),尤其是云計(jì)算技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下,GIS不再僅僅是部署在單機(jī)或局域網(wǎng)內(nèi)的復(fù)雜專業(yè)軟件系統(tǒng)。它已經(jīng)演化為一種可按需獲取、彈性擴(kuò)展的“空間信息服務(wù)”(如各類地圖API、位置服務(wù)平臺)。軟件開發(fā)的重點(diǎn)從構(gòu)建封閉的全功能系統(tǒng),轉(zhuǎn)向提供開放、標(biāo)準(zhǔn)化、可集成的微服務(wù)與API。
- 從“處理數(shù)據(jù)”到“洞察規(guī)律”的能力躍升:面對海量、多源的時(shí)空大數(shù)據(jù),傳統(tǒng)GIS的分析方法已顯乏力。王院士強(qiáng)調(diào),必須與人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)深度融合。新一代的時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺,能夠通過對人流、物流、信息流軌跡的挖掘,揭示城市運(yùn)行規(guī)律、預(yù)測交通擁堵、輔助公共安全決策、優(yōu)化商業(yè)選址等。軟件開發(fā)的核心挑戰(zhàn),在于構(gòu)建高效的大數(shù)據(jù)計(jì)算引擎(如基于Spark、Flink的時(shí)空索引與計(jì)算框架)和集成智能分析模型。
- 從“靜態(tài)描述”到“動(dòng)態(tài)感知與仿真”的維度拓展:借助物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流入,時(shí)空信息平臺正在從描述歷史與現(xiàn)狀,進(jìn)化為能夠?qū)崟r(shí)感知世界脈搏、并模擬預(yù)測未來的“數(shù)字孿生”系統(tǒng)。例如,構(gòu)建智慧城市的數(shù)字底板,實(shí)現(xiàn)物理城市與虛擬城市的同步運(yùn)行與交互優(yōu)化。這對軟件開發(fā)提出了更高要求,需要融合三維建模、實(shí)時(shí)流處理、復(fù)雜系統(tǒng)仿真與可視化技術(shù)。
針對未來軟件開發(fā),王家耀院士提出了幾點(diǎn)關(guān)鍵方向:
- “云原生+邊緣計(jì)算”的協(xié)同架構(gòu):核心的時(shí)空大數(shù)據(jù)分析與模型訓(xùn)練在云端完成,而實(shí)時(shí)響應(yīng)、隱私敏感的計(jì)算則在網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行,形成高效的協(xié)同體系。
- “低代碼/無代碼”與專業(yè)化定制并存:為滿足不同層次需求,一方面提供可視化工具降低時(shí)空應(yīng)用開發(fā)門檻;另一方面,為尖端科研與特定行業(yè)保留深度定制能力。
- 注重?cái)?shù)據(jù)治理與安全合規(guī):時(shí)空大數(shù)據(jù)涉及大量個(gè)人軌跡與敏感地理信息,軟件開發(fā)必須將數(shù)據(jù)安全、隱私保護(hù)(如差分隱私、聯(lián)邦學(xué)習(xí))和合規(guī)性內(nèi)置于架構(gòu)設(shè)計(jì)之中。
- 開源生態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè):鼓勵(lì)開源時(shí)空計(jì)算框架的發(fā)展,并積極參與國際國內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)、服務(wù)與互操作標(biāo)準(zhǔn)的制定,以促進(jìn)生態(tài)繁榮。
王家耀院士道,時(shí)空大數(shù)據(jù)是數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施,其與GIS的演進(jìn)本質(zhì)是信息技術(shù)融合創(chuàng)新的縮影。未來的軟件開發(fā)不再是單一工具的構(gòu)建,而是面向“數(shù)據(jù)-模型-服務(wù)-決策”全鏈條的、智能化的時(shí)空賦能平臺的塑造,旨在更深刻地理解并優(yōu)化我們賴以生存的物理與人文空間。