TUhjnbcbe - 2021/6/10 21:11:00
从上世纪80年代起，中国矿物岩石地球化学学会就形成了依靠专业委员会及各学科专家，每十年对所属学科领域发展动向进行学术性回顾的传统。四十年来这一传统的坚持及发扬，对于帮助广大科技人员了解各分支学科研究进展、展望发展趋势和推进各学科领域发展起到了重要作用。此系列文章将陆续在会刊《矿物岩石地球化学通报》上刊出。本期邀请中山大学周永章教授对我国数学地球科学近十年的研究做一个回顾和展望。地质大数据与人工智能时代的开启发生在最近10年，在时间上完全契合科学研究从问题驱动向数据驱动转变，科学研究的第四范式—数据密集型科学发现应势而生的转折时期。这期间，大数据与人工智能算法的引入使数学地球科学实现跨越式发展，并正在改变地质学。数学地球科学跨越发展的十年:大数据、人工智能算法正在改变地质学周永章,左仁广,刘刚,袁峰,毛先成,郭艳*,肖凡,廖杰,刘艳鹏矿物岩石地球化学通报:doi：10./j.issn.-..40..
摘要：近十年是科学研究从问题驱动向数据驱动转变的转折时期,科学研究的第四范式—数据密集型科学发现应势而生。这期间,大数据与人工智能算法的引入使数学地球科学实现跨越式发展,并正在改变地质学。机器学习是使计算机具有智能的根本途径。深度学习,即多层神经网络的方法,是一种实现机器学习的技术,是过去几年大数据与数学地球科学研究的最重要的热点。贝叶斯网络是贝叶斯公式和图论结合的产物,可用来建立矿床地质的成因网络,进而理解矿床成因。地质大图形问题可以转化为大型的复杂网络空间问题和社区结构问题,社区分析技术可用于地震预报、地质网络分析、特殊地质现象识别、矿床预测。关联规则和推荐系统算法在地质研究中已有成功的应用实例。化探数据及其异常经常包含复杂和非线性模式,深度学习在智能识别与提取复杂地质条件下地球化学异常具有优异的能力,卷积神经网络、堆叠自编码机等是较为常用和有效的方法。非线性矿产资源预测、基于GIS和三维地质建模的三维成矿预测及相应的软件系统得到持续改进。三维虚拟仿真建模技术的应用实现了多模态、跨尺度地学虚拟现实与多维交互,地质过程数值模拟等已有创新性进展。区块链技术以及OneGeology、玻璃地球、深时数字地球等大地质科学计划,将在整合全球地质大数据、共享全球地学知识、推动数学地球科学学科发展方面起到重大的推动作用。0 引言
最近十年，数学地球科学的最显著发展是大数据与人工智能算法的引入。可以说，地质大数据与人工智能时代已经在这期间开启。
地质数据以指数形式增长，这是不容忽视的现实。基础地质、矿产地质、水文地质、工程地质、环境地质、灾害地质调查、勘查，产生大量的数据。各类天基、空基对地遥感观测，更产生了大量的数据。图件编绘、分析计算、模拟仿真、预测评价、管控调控，同样产生大量的数据。并且这些数据可以是结构化的，如地球化学分析和地球物理探查获得的数据;更多是非结构化的、半结构化的。
在现实面前，大数据挖掘和机器学习是地质学科跨越的必须选项。否则，就如同人用腿跟汽车、飞机、火箭赛跑，越往前走，与大数据时代的要求差距越大，最终被先进的工具所被抛弃。
尽管依托大数据的人工智能地质学还远不成熟，但已俨然成为这个时代的绚丽浪花。最近几年，国际数学地球科学协会、国际数字地球学会、中国地质学会、中国矿物岩石地球化学学会每年年会都有专题和较大篇幅的主题报告涉及地质大数据和人工智能分析。
年，中国矿物岩石地球化学学会大数据与数学地球科学专业委员会正式成立，这是一个里程碑的事件。大数据专委会自成立以来，坚持每年召开一次“中国大数据与数学地球科学学术讨论会”，而且与会人数逐年增加，同时专委会还相继在《岩石学报》《地学前缘》《大地构造与成矿学》《地质通报》《矿物岩石地球化学通报》组织专辑，介绍地质大数据分析与机器学习的探索性研究成果。
年，周永章所著的《地球科学大数据挖掘与机器学习》出版，这是国内外相同领域首部研究型教材，它启迪一代新人，引领他们更多
本文试图对最近十年间地质大数据与人工智能领域的研究做一个粗略的回顾，不可能系统和全面。作者期望读者能从中窥视到大数据与人工智能的价值，引发对地质大数据与人工智能发展的思考。
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周永章，年生，教授、博士生导师。中山大学学士（）。早年师从涂光帜院士和ChownEH教授。中国科学院地球化学研究所硕士（），Quebec大学博士（），Stanford大学客座教授（）。年晋升研究员，历任中国科学院地球化学研究所助理研究员、广州地球化学研究所矿床研究室副主任、中山大学科技处副处长、地球科学系系主任、广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室主任、中山大学地球环境与地球资源研究中心主任，兼任中国矿物岩石地球化学学会理事兼大数据与数学地球科学专业委员会主任委员、中国地质学会数学地质与地学信息专业委员会副主任委员、国家自然科学基金委学科组评审专家、TheInternationalSocietyforDigitalEarth（国际数字地球学会）中国国家委员会空间地球大数据专业委员会副主任委员、InternationalAssociationforMathematicalGeoscience（国际数学地球科学协会）中国国家委员会主席、中国可持续发展研究会理事。出版《地球科学大数据挖掘与机器学习》等著作，获国际数学地球科学协会FelixChayes奖，入选广东高校“千百十”人才工程、国家教育部优秀青年教师计划、中山大学卓越人才奖励计划奖。文章转载自中国矿物岩石地球化学学会