創新驅動的生動樣本——貴州省信息與計算科學重點實驗室科研成果轉化紀實

文丨本刊記者 奚曉陽 李 坤

（責任編輯/晏 青）

“中國下一代互聯網Web服務器”、“貴州省高速公路聯網收費費額計算高性能計算平臺”、“面向西部基礎教育資源云存儲與工程云計算平臺”……在貴州師范大學田家炳大樓實驗室，一組組整齊排列的網絡服務器指示燈閃爍不停，標牌格外醒目。這是貴州省信息與計算科學重點實驗室的“中樞神經”。

這個位于師大老校區的重點實驗室，包括了喀斯特地區關鍵信息技術應用國家地方聯合工程實驗室、貴州省數字文物遺產保護與研究中心、貴州省智能計算與控制技術工程實驗室等國家級和省級七個方向的研究團隊，承接了許多省和國家的重大項目，包括貴州省唯一的CNGI下一代互聯網示范工程。創新性、實用性、地域性、開放性、前瞻性等特征，蘊含著良好的發展態勢，領軍人正是2012年度貴州省最高科學技術獎獲得者、貴州省政協副主席、貴州師范大學副校長、省信息與計算科學重點實驗室主任謝曉堯。

記者在實驗室看到，科研人員有的在儀器前嫻熟操作，有的在小會議室熱烈討論，有的在后臺專注提供技術服務支撐……這支勇于擔當的科研團隊，顯然是大數據時代貴州創新驅動的排頭兵。

貴州省政協副主席、貴州師范大學副校長、省信息與計算科學重點實驗室主任謝曉堯教授（左）和研究人員探討生物信息大數據的研究與應用。（本刊記者 文 媛/攝）

構筑信息技術科研高地

作為一家省級重點實驗室，通過運用計算機科學、數學、網絡與通信、統計學、考古學和生物學等諸多學科的理論和研究方法，主要從事計算理論、工程計算與應用、文物大數據、生物大數據等高新技術的研究與應用。

實驗室起步早，得益于謝曉堯教授對互聯網的高度敏感和研究運用。早在1995年，剛從美國學習結束回國的謝曉堯教授率先把貴州工業大學校園網與中國教育科研網和國際互聯網聯通了，開貴州互聯網運用之先河。

“實驗室的理論及應用為貴州信息產業化建設提供服務，是貴州發展高新技術產業，培養應用及創新人才的基地。”謝曉堯教授告訴記者。

一篇題為《CeCaFDB：一個為碳中心代謝流量組學數據提供儲存、可視化與比對分析的大數據平臺》的文章，去年底在生物信息學領域世界頂尖雜志《核酸研究》上發表，文章共同的第一作者，正是實驗室研究組謝曉堯教授的在讀博士生張正東和申鐵副教授。

這篇文章在貴州省在生物信息、生物制造領域影響廣泛。審稿專家認為，文章使研究人員可以有效地查詢和比較代謝流量分布，具有被研究人員高度利用的潛力，表明貴州在相關領域的研究處于國際前沿。

自2007年成立以來，實驗室在交通信息化、信息化基礎教育、基礎理論、信息安全、生物信息、大數據等方面開展了深入研究。在眾多研究項目中，由實驗室自主研發完成的全省高速公路特大橋梁健康監測與評估預警系統是其中的一大亮點。

有著“橋梁博物館”之稱的貴州，目前高速公路通車里程超過4000公里，橋梁眾多，高墩（塔）大跨徑橋梁工程規模大、結構受力復雜，因而養護工作量與成本越來越大，橋梁一旦垮塌，將會對人民生命財產帶來不可估量的損失。

為確保橋梁安全運營，實驗室主持的“基于異種傳感信息融合技術的清黃高速公路紅楓湖大橋健康監測系統研究與應用示范”研究，于2006年在紅楓湖特大橋安裝了監測傳感器并投入使用，這個系統是使用無線傳感、光柵傳感、常規傳感信息融合技術實施橋梁健康監測評估的系統，也是貴州首個實時橋梁健康監測評估示范系統。這一項目2009年獲貴州省科技進步一等獎。目前，該項目的多項技術已應用到多個大數據項目中。

數據顯示，實驗室共承擔科研項目46項，總經費1462萬元，其中國家級7項，經費724.36萬元。發表研究性論文被SCI（美國科學引文索引）收錄20篇，EI（工程索引）收錄37篇。其中近十項先后獲貴州省科技進步一、二、三等獎。

搭建信息計算創新平臺

在貴州省高速公路駕車的汽車司機都會有這樣的體驗：只要在入口收費站領上一張IC卡，在出口收費站輕輕一刷，便完成交費。一卡在手，實現了全省通行。

這個看似極為簡單的高速公路繳費，其背后依托的卻是一個強大的信息計算系統，而這，凝結了實驗室多年來的艱辛付出。

2009年底，隨著貴陽環線建成通車，全省高速公路主線全部實現連通。由實驗室自主研發的“高速公路聯網收費費額計算系統”正式投入運行，這是貴州省第一個高速公路聯網收費科學服務系統。

“隨著貴州高速公路路網結構邁向網格化，龐大的費額僅靠人工計算無法完成，必須借助計算機技術，選擇合適的全路徑搜索算法和最短路徑驗證算法，計算出最短路徑和最小費額路徑，實現最小費額路徑的費額向最短路徑上拆分。”高性能計算平臺游善平博士告訴記者，依托這套系統，現全省超過4000公里的高速公路，每增加和變動一次，費額就要重新計算一遍，每次只需2個小時就可以計算完畢，大大縮短了計算時間。

聯網收費最大限度地減少各路段高速公路上主線收費站的設置，不僅節省建站成本和運營管理成本，同時還減少通行車輛停車交費的次數，有效提高了車輛的通行能力和高速公路使用率。

高速公路費額計算僅僅是實驗室開展信息計算的項目之一。依托云計算平臺，實驗室還開展了3D虛擬現實項目渲染、考試數據統計分析、計算數學、計算物理等項目。

實驗室在三維虛擬現實及仿真方向逐漸形成了自己的特色和優勢。如依托三維激光掃描儀及相關基礎設備和軟件，通過對甲秀樓進行全方位激光掃描，獲取甲秀樓全方位點云數據，利用逆向建模的手段，對甲秀樓整體建模并實時渲染，達到對甲秀樓數字化保護和展示的目的。

中考與高考，關乎千家萬戶利益，是社會關注度極高的民生大事。為使判卷公平公正，榮獲1993年省科技進步三等獎的“貴州省招生辦高考招生自動化系統”發揮了極為關鍵作用。利用無紙化閱卷平臺，實驗室從2008年開始承擔了貴陽市中考及高考模擬考試共計700余萬份試卷的網上閱卷任務。更為重要的是，閱卷平臺將試卷后期的大數據分析結果反饋給老師，再由老師指導學生有針對性開展復習，大大提高了教學質量。

拓展大數據服務新領域

在實驗室的基因數據檢測中心，擺放著一臺剛引進不久的Illumina全基因組測序儀，是目前貴州高校僅有的兩臺之一。

項目組黎瑞源博士告訴記者，基因測序是生物學研究的基礎，通過基因測序儀，可以一次對幾十萬到幾百萬條DNA分子進行序列測定，從生物信息數據產生的源頭、數據處理的各個環節和對復雜生物機理的解析等方面入手，系統研究一系列生物信息學問題。目前在醫療研究、法醫鑒定、農作物研究、動物健康、食品安全等多個領域都有廣泛的應用。

貴州省信息與計算科學重點實驗室副主任劉志杰教授認為，“有人曾經預言21世紀是生物科技時代，現在看來還為時過早，但是生物與信息技術結合畢竟是一個大趨勢。貴州有很多獨特的動植物，通過這一研究平臺，必將對我省生物技術發展發揮重要作用”。

油菜是貴州第二大農作物，目前全省種植面積達400萬畝。為提高油菜單位面積產量，實驗室利用基因測序技術，同華中農業大學、澳大利亞新南威爾士州合作開展油菜抗旱和品質育種可持續發展研究，為該項目的研究與應用打開了一片新天地。

與生物大數據一樣，實驗室還利用500米口徑球面射電天文望遠鏡項目（FAST工程）在貴州建設這一契機，和中國科學院國家天文臺合作，開展天文大數據研究與應用，以此帶動貴州在射電天文、機電、結構、通訊、控制等領域交叉學科的發展。

從科研到成果轉化，從云計算到大數據運用，實驗室依托科技創新，始終與貴州經濟社會發展緊密相連。正如謝曉堯教授所言，大力發展大數據、云計算等戰略性新興產業，既是貴州實現科學發展、轉型升級的必然選擇，也是貴州實現跨越發展、后發趕超的有效途徑，前景可期。