第2章 英国e-Science发展现状分析
2.1 英国e-Science建设背景
2.1.1 英国e-Science发展原因
从20世纪90年代末的首次出现，到2001年英国e-Science核心计划的正式实施，无论是从理论层面，还是实践角度，英国e-Science出现的时间都较为短促。尽管如此，在短短五年内，英国已经投入大量资金，并在全国范围内启动了三百个以上的e-Science项目。通过深入分析可知，英国如此大力进行e-Science建设，主要基于两方面的考虑。
（1）科研发展的需要是推动英国e-Science蓬勃发展的根本原因
众所周知，传统的科学研究都是基于实验的，或者以理论分析为主，但是这种实验的、理论的分析其实存在很多问题，比如比较封闭，没有模拟，没有仿真的手段和方法，因而造成科研周期较长，甚至成本很高，还有些预测性的实验根本没法开展。
人类进入二十世纪末二十一世纪初，科学研究工作面临一些新的挑战，科研环境也发生了很大的变化：首先是科学研究的问题空前复杂化，科学研究的对象已经不再是一个简单的孤立系统，比如以前化学就是化学，物理就是物理，而现在更多的跨学科的、覆盖范围更大的科研问题；另外科研过程中信息和数据的及时获取和处理显得越来越重要，仿真和大规模的计算也成为科学研究过程中分析、发现和预测的主要手段之一；这个时代也更加强调科学家之间更加密切的合作和交流，这种合作和交流可能跨学科、跨行业，也可能跨地域、跨国家。
在此形势下，为了进一步提高科学研究的效率，抢占未来科学研究的制高点，英国政府战略性地开展了以e-Science核心的虚拟科研环境建设。这种基于高速网络、海量存储、超级计算力的科研环境，使得英国各个领域的科研人员可以在具有以下特征的科研模式下开展科学研究：
1.基于标准、面向框架。科学家及虚拟组织可以在遵循诸如WSRF（Web ServiceResource Framework）、WSRP（Web Service Resource Protocol）、WSDL（Web Service Description Language）等这样一些开放标准的情况下，利用分布式的、可提供注释的工具开展科研；
2.集成性增强。在此环境下，科研人员在资源的创建、发布、共享与发现等方面均能集成性地实现；
3.科研资源更易于管理的。其所涉及到的存取、使用权限、归档操作均能够在安全可靠的环境下进行，从而确保科研资源的可使用性与可存取性，有利于充分地满足用户需求；
4.个性化服务。面对不同学科科研人员和同一学科科研人员不同阶段的服务需求，这种全新的科研环境可以提供更为个性化的服务，可由科研人员进行定制服务；
5.智能代理。对于日常的资源需求，可通过智能代理为科研人员的日常事务提供代理，节省时间；
6.便于操作的可扩展性。容易添加各种升级或者是用于增强功能的工具和应用插件，服务的可扩展性极高；
7.交流的方便性。科研人员之间通过可共享交互、网格存取等沟通方式密切了彼此的交流；
8.资源随处可得，科研随时可行。轻便的、随处可得的存取接口，利用无线的、移动的存取入口装置，科研人员可以随时随地的获取到这一虚拟科研环境中的授权使用资源。
（2）经济利益的驱动是e-Science备受英国重视的直接原因
美国《福布斯》杂志的科技版“Forbes ASAP”曾经发表了一组文章，预言了网格时代的来临。文章指出，信息技术的下一大浪潮将在2004-2005年度出现，并造就2005-2020年15年的黄金时代，到2020年，由此产生的互联网将成长为一个20万亿美元产值的大产业，这一波浪潮的本质特征，就是万维网（World Wide Web， WWW）升华为网格（Great Global Grid，GGG）。
早前因为未能及时意识到WWW发展契机而使自身失去大好商机的英国，面对grid具有的强大商业潜力，这次再不重犯当年WWW的错误，而不是将网格视为第三代互联网加以重视（三代互联网的特征比较详见表2-1）。于是，为了充分挖掘网格功能，把握网格带来的巨大商机，英国率先在科技领域开展试验并大力进行建设，形成了e-Science在英国全面发展的局势。
表2-1 三代互联网
2.1.2 英国e-Science发展目标
英国e-Science核心计划的愿景是：让来自世界各国的科学家能够以一种前所未有的高效率工作方式，协同式地开展科学研究，并在此过程中实现数据、设备、仪器、知识等多种资源的共享。
2.1.3 工作原理
作为e-Science的首倡国家，英国将e-Science视为一种全新的科研协作模式。它建立在新一代网络技术和广域分布式高性能计算环境基础上，以互联网技术和网格计算技术为基础，实现跨越地理界限的全球大规模数据采集、T（百万兆级）级高速计算和高性能可视化，并以此为基础将互联网的应用、高性能科学计算及资源共享提高到一个全新的层次。
2.1.4 英国e-Science建设的经费分配
2000年l1月，英国政府宣布投资2.5亿英镑用于英国的e-Science建设， 标志着英国大规模开展e-Science研究的开始。英国政府的e-Science研究计划主要是要解决两方面的问题：一是每个研究理事会将接受一笔专用资金，在已有基础上进行电子科研研究，解决各自领域的特定问题；二是设立跨研究理事会面临的共性问题。
根据英国政府的计划，整个英国科学和工程界的许多单位将参与执行核心计划，其中，英国的七个研究理事会均参与到e-Science的建设计划中，同时，包括欧洲核子中心（European Organization for Nuclear Research，CERN）等在内的国际机构也参与到英国的e-Science建设中。
在政府提供的这笔款项中，7400万英镑由政府科技办公室直接分配给英国的7个研究理事会，用于其进行各自与e-Science相关的研究，其中：英国经济和社会学研究理事会（ESRC）300万；英国自然环境研究理事会（NERC）700万；英国生物科学研究理事会（BBSRC）800万；英国医学研究理事会（MRC）800万；英国工程和自然科学研究理事会（EPSRC）1700万；英国粒子物理研究理事会（PPARC）2600万；英国中心实验室研究理事会（CLRC）500万。1500万用于执行跨研究理事会的e-Science核心计划的研究，用于开发公共研究设施。
此外，为确保研究能充分考虑工业界的利益，探索e-Science商业化的可能性，并为下一代电子商务建立平台，英国贸工部及英国企业界另外提供2000万英镑的配套资金用于e-Science核心计划。图2-1详细表明了英国e-Science计划项目的经费分配。
图2-1 英国e-Science计划项目经费分配图
研究理事会（DG Research Councils）将确保核心计划能够与具体的应用工作紧密联系。核心计划将成为英国主要基础设施提供商——联合信息系统委员会（JISC）、英国教育研究网络协会（UKERNA）及其欧洲伙伴的主要联接点。这将保证英国科研人员可以通过英国“超级联合学术网”（Super Janet）、欧洲的Geant网和世界其他网络交流有足够的带宽，有利于e-Science的进一步开展与推广。