创新驱动的生动样本——贵州省信息与计算科学重点实验室科研成果转化纪实

文丨本刊记者 奚晓阳 李 坤

创新驱动的生动样本
——贵州省信息与计算科学重点实验室科研成果转化纪实

文丨本刊记者 奚晓阳 李 坤

编者按：2015年1月9日，李克强总理在国家科学技术奖励大会上指出：“我们将坚定不移地走创新驱动发展之路，使中华大地处处充满无限生机和创造活力。”贵州经济发展进入新常态，要保持经济社会持续健康又好又快发展，必须依靠创新支撑。贵州最高科学技术奖获得者谢晓尧教授领衔的贵州省信息与计算科学重点实验室，其理论探讨与科研运用已步入全国领先行列，是大数据时代贵州创新驱动的排头兵。

“中国下一代互联网Web服务器”、“贵州省高速公路联网收费费额计算高性能计算平台”、“面向西部基础教育资源云存储与工程云计算平台”……在贵州师范大学田家炳大楼实验室，一组组整齐排列的网络服务器指示灯闪烁不停，标牌格外醒目。这是贵州省信息与计算科学重点实验室的“中枢神经”。

这个位于师大老校区的重点实验室，包括了喀斯特地区关键信息技术应用国家地方联合工程实验室、贵州省数字文物遗产保护与研究中心、贵州省智能计算与控制技术工程实验室等国家级和省级七个方向的研究团队，承接了许多省和国家的重大项目，包括贵州省唯一的CNGI下一代互联网示范工程。创新性、实用性、地域性、开放性、前瞻性等特征，蕴含着良好的发展态势，领军人正是2012年度贵州省最高科学技术奖获得者、贵州省政协副主席、贵州师范大学副校长、省信息与计算科学重点实验室主任谢晓尧。

记者在实验室看到，科研人员有的在仪器前娴熟操作，有的在小会议室热烈讨论，有的在后台专注提供技术服务支撑……这支勇于担当的科研团队，显然是大数据时代贵州创新驱动的排头兵。

贵州省政协副主席、贵州师范大学副校长、省信息与计算科学重点实验室主任谢晓尧教授（左）和研究人员探讨生物信息大数据的研究与应用。（本刊记者 文 媛/摄）

构筑信息技术科研高地

作为一家省级重点实验室，通过运用计算机科学、数学、网络与通信、统计学、考古学和生物学等诸多学科的理论和研究方法，主要从事计算理论、工程计算与应用、文物大数据、生物大数据等高新技术的研究与应用。

实验室起步早，得益于谢晓尧教授对互联网的高度敏感和研究运用。早在1995年，刚从美国学习结束回国的谢晓尧教授率先把贵州工业大学校园网与中国教育科研网和国际互联网联通了，开贵州互联网运用之先河。

“实验室的理论及应用为贵州信息产业化建设提供服务，是贵州发展高新技术产业，培养应用及创新人才的基地。”谢晓尧教授告诉记者。

一篇题为《CeCaFDB：一个为碳中心代谢流量组学数据提供储存、可视化与比对分析的大数据平台》的文章，去年底在生物信息学领域世界顶尖杂志《核酸研究》上发表，文章共同的第一作者，正是实验室研究组谢晓尧教授的在读博士生张正东和申铁副教授。

这篇文章在贵州省在生物信息、生物制造领域影响广泛。审稿专家认为，文章使研究人员可以有效地查询和比较代谢流量分布，具有被研究人员高度利用的潜力，表明贵州在相关领域的研究处于国际前沿。

自2007年成立以来，实验室在交通信息化、信息化基础教育、基础理论、信息安全、生物信息、大数据等方面开展了深入研究。在众多研究项目中，由实验室自主研发完成的全省高速公路特大桥梁健康监测与评估预警系统是其中的一大亮点。

有着“桥梁博物馆”之称的贵州，目前高速公路通车里程超过4000公里，桥梁众多，高墩（塔）大跨径桥梁工程规模大、结构受力复杂，因而养护工作量与成本越来越大，桥梁一旦垮塌，将会对人民生命财产带来不可估量的损失。

为确保桥梁安全运营，实验室主持的“基于异种传感信息融合技术的清黄高速公路红枫湖大桥健康监测系统研究与应用示范”研究，于2006年在红枫湖特大桥安装了监测传感器并投入使用，这个系统是使用无线传感、光栅传感、常规传感信息融合技术实施桥梁健康监测评估的系统，也是贵州首个实时桥梁健康监测评估示范系统。这一项目2009年获贵州省科技进步一等奖。目前，该项目的多项技术已应用到多个大数据项目中。

数据显示，实验室共承担科研项目46项，总经费1462万元，其中国家级7项，经费724.36万元。发表研究性论文被SCI（美国科学引文索引）收录20篇，EI（工程索引）收录37篇。其中近十项先后获贵州省科技进步一、二、三等奖。

搭建信息计算创新平台

在贵州省高速公路驾车的汽车司机都会有这样的体验：只要在入口收费站领上一张IC卡，在出口收费站轻轻一刷，便完成交费。一卡在手，实现了全省通行。

这个看似极为简单的高速公路缴费，其背后依托的却是一个强大的信息计算系统，而这，凝结了实验室多年来的艰辛付出。

2009年底，随着贵阳环线建成通车，全省高速公路主线全部实现连通。由实验室自主研发的“高速公路联网收费费额计算系统”正式投入运行，这是贵州省第一个高速公路联网收费科学服务系统。

“随着贵州高速公路路网结构迈向网格化，庞大的费额仅靠人工计算无法完成，必须借助计算机技术，选择合适的全路径搜索算法和最短路径验证算法，计算出最短路径和最小费额路径，实现最小费额路径的费额向最短路径上拆分。”高性能计算平台游善平博士告诉记者，依托这套系统，现全省超过4000公里的高速公路，每增加和变动一次，费额就要重新计算一遍，每次只需2个小时就可以计算完毕，大大缩短了计算时间。

联网收费最大限度地减少各路段高速公路上主线收费站的设置，不仅节省建站成本和运营管理成本，同时还减少通行车辆停车交费的次数，有效提高了车辆的通行能力和高速公路使用率。

高速公路费额计算仅仅是实验室开展信息计算的项目之一。依托云计算平台，实验室还开展了3D虚拟现实项目渲染、考试数据统计分析、计算数学、计算物理等项目。

实验室在三维虚拟现实及仿真方向逐渐形成了自己的特色和优势。如依托三维激光扫描仪及相关基础设备和软件，通过对甲秀楼进行全方位激光扫描，获取甲秀楼全方位点云数据，利用逆向建模的手段，对甲秀楼整体建模并实时渲染，达到对甲秀楼数字化保护和展示的目的。

中考与高考，关乎千家万户利益，是社会关注度极高的民生大事。为使判卷公平公正，荣获1993年省科技进步三等奖的“贵州省招生办高考招生自动化系统”发挥了极为关键作用。利用无纸化阅卷平台，实验室从2008年开始承担了贵阳市中考及高考模拟考试共计700余万份试卷的网上阅卷任务。更为重要的是，阅卷平台将试卷后期的大数据分析结果反馈给老师，再由老师指导学生有针对性开展复习，大大提高了教学质量。

拓展大数据服务新领域

在实验室的基因数据检测中心，摆放着一台刚引进不久的Illumina全基因组测序仪，是目前贵州高校仅有的两台之一。

项目组黎瑞源博士告诉记者，基因测序是生物学研究的基础，通过基因测序仪，可以一次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定，从生物信息数据产生的源头、数据处理的各个环节和对复杂生物机理的解析等方面入手，系统研究一系列生物信息学问题。目前在医疗研究、法医鉴定、农作物研究、动物健康、食品安全等多个领域都有广泛的应用。

贵州省信息与计算科学重点实验室副主任刘志杰教授认为，“有人曾经预言21世纪是生物科技时代，现在看来还为时过早，但是生物与信息技术结合毕竟是一个大趋势。贵州有很多独特的动植物，通过这一研究平台，必将对我省生物技术发展发挥重要作用”。

油菜是贵州第二大农作物，目前全省种植面积达400万亩。为提高油菜单位面积产量，实验室利用基因测序技术，同华中农业大学、澳大利亚新南威尔士州合作开展油菜抗旱和品质育种可持续发展研究，为该项目的研究与应用打开了一片新天地。

与生物大数据一样，实验室还利用500米口径球面射电天文望远镜项目（FAST工程）在贵州建设这一契机，和中国科学院国家天文台合作，开展天文大数据研究与应用，以此带动贵州在射电天文、机电、结构、通讯、控制等领域交叉学科的发展。

从科研到成果转化，从云计算到大数据运用，实验室依托科技创新，始终与贵州经济社会发展紧密相连。正如谢晓尧教授所言，大力发展大数据、云计算等战略性新兴产业，既是贵州实现科学发展、转型升级的必然选择，也是贵州实现跨越发展、后发赶超的有效途径，前景可期。（责任编辑/晏 青）