蔡闻一 孙峥皓 唐塞丽 李东昊（中国运载火箭技术研究院研究发展中心）

大数据（Big Data）作为信息时代获取、处理与利用信息的一项核心技术，正在影响国家安全、社会经济发展乃至人类生活的各个方面，已经成为信息时代各国竞争的新领域。2014年在巴西举行的世界杯足球决赛上，德国队1：0战胜阿根廷队，夺得桂冠。而帮助德国队获胜的“秘密武器”之一，正是悄然影响绿荫场上强弱较量的“大数据”，可以说“大数据”是德国足球队在赛场上的“第十二个人”。

1 德国队巧妙运用大数据

德国队在本届世界杯的巅峰对决中最终胜出，可以说是以大数据为代表的新技术发展带来的胜利。德国足协与SAP公司合作，定制了一款名为“视野中的比赛”（Match in Sights）的足球解决方案，用以迅速收集、处理和分析球员和球队的技术数据，基于“数字和事实”优化球队配置，提升球队整体作战能力，并通过分析对手的技术数据，找到在比赛中的“制敌”方式。

这款数据分析系统首先通过摄像头、传感器等工具捕捉到球员跑动的速度、位置、控球时间、防御方位、动作细节等大量数据，并传入数据库。随后，基于SAP公司研制的HANA数据处理平台运行的分析工具迅速对这些数据进行后台分析和处理。

2012年4月，SAP公司斥资近5亿美元研制了HANA数据处理平台，其设计目的是迅速分析海量的销售和运营信息，以及对电子邮件和社交媒体等非结构化数据进行分析，依靠计算机存储器而非磁盘驱动器来加速这一程序。据SAP公司介绍，10名球员用3个球进行训练，在10min的时间内可产生超过700万个可供分析的数据点，HANA数据处理平台可以对所产生的数据进行实时处理和分析。

德国队通过这一数据分析工具可以迅速了解和评估比赛状况、每个球员的特点、表现情况、防守范围、对方球队的空挡区等信息，从而教练可以对球员的上场时间、位置、技战术等方面进行优化配置；同时，可以对对方球队的技术数据进行分析，以确定相应战术，提升球队进攻能力。

SAP公司大数据专家在中国介绍HANA数据处理平台

2 大数据的发展背景

近年来，随着移动通信、互联网、传感器、物联网等技术的迅速发展，数据源种类和数据量持续快速增加，全球数据正在呈现爆炸式增长，数据已经渗透到每一个行业和业务职能领域，并成为重要的生产因素。政治、经济活动与数据的创造、采集、传输和使用紧密相关，数据与自然资源、人力资源一样，成为一项重要的战略资源，掌握和使用数据资源的能力是国家数字主权的体现。

让全世界哗然的“棱镜”事件，深刻地暴露出一些大国利用信息技术领域的优势，暗中采集他国的数据信息，对其国家安全造成威胁。大数据研究和应用将对未来的科技与经济发展带来深远的影响，一个国家拥有数据的规模和运用数据的能力将成为综合国力的重要组成部分和企业间新的争夺焦点。

实际上，大数据描述的是随着数据量和数据类型激增而逐渐衍生出来的一种现象，不仅包括大规模的体量、多样化种类的数据集，还包括对这种数据集进行高速采集、处理与分析以提取价值的技术架构与技术过程。IDC指出大数据具备其特有的4个特点，即数据量巨大（Volume）、数据类型多（Variety）、价值密度低（Value）、处理速度快（Velocity），简称“4V”。

3 国外大数据发展战略与现状

大数据产业的生产活动涵盖数据的获取、整理、存储、处理、可视化、应用服务以及信息共享等，其业务模式包括网络数据与信息服务、企业和政府智能化管理决策、企业流程改造与变革等，涉及到互联网行业、制造业、农业、商业、金融、医疗、气象、卫生、交通及社会的其他各个领域……大数据正深刻地影响每一个产业的发展，并逐渐成为推动一个国家企业创新及社会进步的重要支撑力量。据美国咨询机构Gartner预测，从现在起至2015年，大数据将会在世界范围内创造440万个工作岗位。

“得大数据者得天下”，这是一些推崇大数据时代的变革者的判断。不少业内专家认为，在大数据时代，谁能够有效地使用并垄断数据，谁就有可能成为世界霸主。世界上许多国家已经认识到了大数据所蕴含的重要战略意义，纷纷开始在国家层面进行战略部署。为争夺高新技术的发展优势，迎接和应对大数据时代的发展机遇与挑战，美国、欧洲、日本等国家和地区高度重视推进本国的信息产业和信息技术，纷纷投入巨额资金，制定一系列发展计划。

美国

（1）大数据研究和发展计划

2012年3月，美国奥巴马政府宣布投资2亿美元启动“大数据研究和发展倡议”，将大数据定义为“未来的新石油”，全面开启美国大数据研发工作，这是继1993年美国宣布“信息高速公路”计划后的又一次重大科技发展部署，由美国国防部、美国国防部高级研究计划局、美国能源部、美国国家科学基金会、美国国家卫生研究院、美国地质勘探局共6个联邦部门和机构共同投资。

该计划旨在大力推进大数据的收集、访问、组织、开发和利用等相关技术的发展，进而提高和改进从海量和复杂的数据集合中提炼和获取知识的能力和水平。这意味着美国将大数据正式提升到“国家意志”的战略层面，将深度挖掘大数据的潜在巨大价值，带动产业的升级换代，加速美国在科学和工程领域发明的步伐。

（2）美国国防部大数据应用情况

随着高新技术的迅猛发展和运用，军事领域发生深刻变化，全世界范围内形成了以加速发展信息化武器装备为核心的竞争态势，美国军方越来越认识到战场内外利用大数据能力的重要性。美国军方认为大数据是指从信号情报、手机和电子战中所截获到的卫星图像、视频图像等一切数据。最近的一份外交关系委员会报告显示，美军无人飞机的数量从2001年9月的50架激增到2012年4月的7500架，这期间带来的数据量增长显而易见。

美国奥巴马政府在“大数据研究和发展倡议”中推出了“X数据”（XDATA）项目，计划在4年里耗资2500万美元用以开发计算技术和防护数据软件。美国航空航天局(NASA)也公布了先进的信息系统技术（AIST）、地球科学数据和信息系统（ESDIS）、全球地球观测系统（GEOSS）、太空行动协议、行星数据系统（PDS）、太空望远镜科学研究所（MAST）、地球系统电网联邦公共档案等多个大数据行动计划。

我们经常看到的天文奇观预测报告，其中很多来自于NASA海量数据的收集、管理和分析。NASA约翰逊航天中心（JSC）从1959年至今，已收集400多万张静态图像，总长度约2.9×106m的16mm胶卷，85000卷录像磁带，以及总时长81616h的视频模拟及数字档案。JSC还开发了一项名为“IO”（在线影像）的应用，能够将影像文件名与所有相关元数据连接。为了将资源向公众开放，这些资源进行代码转换，使其占用空间更小、可利用率更高，NASA和美国IT界联合开发了一种高度可扩展的分布式批量处理系统“Hadoop”，对大型数据集进行扫描，处理从太空中（如太空望远镜）中传回的海量数据。据悉太空中传输的数据量可达到700Tbit/s。

NASA好奇号火星车于2011年11月从肯尼迪航天中心升空，并于2012年8月6日降落火星，用于探索火星是否存在生命。在1年多的时间里，好奇号以每小时5万张高分辨率图像的速度，向地球传回了大量数据。科学家根据这些数据，制成了13亿像素的360°火星高清全景图，由此发现了火星远古存在河流以及当时环境适合原始微生物生存的证据。

其他国家和地区

（1）欧盟—开放数据平台

2004年，欧盟委员会发起欧洲数字化议程，致力于利用数字技术刺激欧洲经济增长，帮助公众和企业最大化地利用数字技术。全新的开放数据平台（ODP）是欧洲数字化议程的重要组成部分，它不仅提供数据，还建立了数据的统一语法规则，以保证包括数据发布机构、公众、应用开发者等在内的任何人都可以十分便捷地在这个平台上下载数据，也可以利用相关数据开发新的应用。

ODP开放的是最原始的、粒度最小的、未经过加工的数据，保证数据的广泛性和真实性。截至2013年1月12日，ODP已经开放5815个数据集，其中大部分来自欧盟统计局（Eurostat）。这些数据集包括地理、大气、国际贸易、农业等各类信息，提供dft、sdmx和tsv三种标准格式供下载使用。

（2）日本—ICT战略计划

2012年5月，日本总务省信息通信政策审议会下设的ICT基本战略委员会召开会议，认为美国在大数据技术上处于世界领先地位，日本需要在大数据方面制定综合性的发展战略，需新启动之前已经搁置的ICT战略研究，并重点关注大数据应用。

同年7月，日本文部科学省发布了以学术云为主题的讨论会报告，指出为迎接大数据时代学术界面临的挑战，将重点推进大数据收集、存储、分析、可视化、建模、信息综合的各阶段研究，构建大数据利用的模型。

（3）联合国—大数据白皮书

2012年7月，联合国在纽约发布了一份关于大数据政务的白皮书—《大数据促发展：机遇与挑战》，代表着对大数据的关注在全世界范围内达到了前所未有的热度。

白皮书指出，大数据时代已经到来，大数据对于联合国和各国政府都是一次历史性的机遇。报告对世界各国政府如何利用大数据更好地服务和保护人民进行了总结，并讨论了如何利用大量丰富的数据资源帮助政府更好地响应社会需求，指导经济运行。

在联合国的建议和指导下，由澳大利亚出资在印度尼西亚首都雅加达建立了“脉搏实验室”（Pulse Labs），以挖掘大数据的潜在价值。此外，乌干达也在首都坎贝拉建立了“脉搏实验室”。

此外，加拿大、新西兰、英国、法国、德国和印度等国家也在大数据领域进行了研究部署，加大了在大数据领域的投资，支持发展大数据市场研发项目，并纷纷推出本国的公共数据开放网站，推广大数据资源的使用并从中获得利益。

4 大数据发展对我国航天领域发展的启示

当前，我国的大数据正处于快速起步阶段。业内专家表示，中国将形成全球最具潜力的大数据市场。IDC在2012年发布研究报告《中国互联网市场洞见：互联网大数据技术创新研究，2012》，对中国互联网行业围绕大数据的技术创新进行了专题研究。报告指出，“大数据”概念正在引领中国互联网行业新一轮的技术浪潮，到2015年中国互联网行业持有的数据总量将增长到8.2EByte，大数据领域的市场规模将增长至169亿美元，平均每年的成长率接近40%。

好奇号火星车传回大量数据

大数据技术领域的竞争与国家安全和国防安全紧密相关。面对改革和机遇，我们应积极研讨大数据在航天领域的应用模式和思路，充分利用信息技术快速发展带来的改革红利，抓住大数据带来的时代变革，取其精华，充分挖掘大数据与航天产业的结合点，使大数据真正成为军工企业改革的助推剂。

（1）加强产品故障预测分析，确保航天产品高可靠性

数据既是航天理论的基础，又是航天实践的基石。航天大数据不仅具有大数据的普遍特点，而且具有高可靠和高价值的要求。将大数据分析方法应用在航天产品故障预测，可以有效提高产品质量，避免产品出现低层次质量问题及故障。通过收集航天产品在生产、测试、使用过程中的全部数据，利用大数据分析能力，将异常情况与正常情况进行对比，就可以预先捕捉到产品不同状态的“信号”，从而在发生故障之前更换零件或者修复问题。例如，通过收集加装在火箭和导弹武器上的全部传感器数据，建立大数据故障预测分析系统，充分利用大数据的预测能力，可以给出可能出现故障的先验信息，提早防范，提前预警，从而可以降低航天产品的故障率，确保航天产品的高可靠性。

（2）加强战场态势数据分析，建立战略预警监测系统

从最近的几场局部战争来看，每次爆发战争前，敌方均会按需提前部署航母编队、天基卫星资源，从而导致核心交战区域的信息不对称性。随着体系作战的概念逐渐深入，未来无论是局部战争还是核战争，我军都需要准确高效的预警系统对敌方导弹武器发射的时机和方位进行预测，提早部署进攻武器和拦截武器，快速进入发射流程。例如，我军可以根据相关情报信息和侦察信息，结合已有历史数据，开发监测敌方态势的预警模型，通过大数据分析对敌方航母编队等典型目标的位置区域、敌方导弹武器的发射窗口等进行有效预测，给出我军的进攻或防御策略，为战场指挥员提供辅助决策信息，使大数据成为一种可用的战场资源。

（3）加强军贸产品需求分析，积极争取市场竞争优势

国外大型超市及在线购物网站最初曾利用大数据，对消费者喜好进行预测，以根据市场需求调整商业发展策略。在当前运载火箭和武器装备系列化、型谱化的发展趋势下，同样可以利用大数据，对各种运载器对搭载载荷的要求以及各种导弹武器型号的最佳作战应用等一系列问题进行分析。例如，通过对各个型号的运载和武器产品进行有针对性的模型建模，结合历史试验数据、发射数据等，建立一套面向用户选择的航天产品应用需求分析系统，通过大数据分析系统做出有针对性的解答。尤其在未来新型号和新产品的研制方面，可以提出产品的布局建议，使型号的系列化发展更加规范和合理。

（4）加强航天武器装备智能化发展，全面提升战场作战能力

未来战争具有多维化、信息化以及快速化等特点，作战范围将由内空间扩展到外空间，打击目标的种类也将繁杂多样。同时，随着人工智能技术、微电子技术和信息技术的快速发展，航天武器型号也向智能化方向发展。将大数据的发展和航天产品发展相结合，以大数据思维引领航天领域的智能化发展，使大数据成为航天产品智能化发展的有力工具，从而提升运载和导弹武器的自主性、决策性，为未来运载和武器型号具备在线自主决策能力、实时任务规划能力、快速指挥控制能力、自我检测与维护能力等多种能力，提供强有力的支撑。

5 结语

在当今信息时代，随着互联网、物联网、云计算等高新技术的快速发展，全球数据量呈现爆发式增长，大数据所蕴含的巨大价值正在逐步显现，“大数据”势必成为整个信息界乃至全社会的热点，企业将朝着个性化、创新型、智能化方向转变和发展。充分挖掘和利用大数据优势，将大数据应用与我国航天领域发展相结合，对我国航天事业的创新发展将产生深远影响。