个相互可以被识别的模型内如人类的脸或银河星系,人脑则能够同时吸收成千上万条信 息 过去我们通常利用 Macintosh和 Windows操作系统提供的桌面图形来进行(实现)人机 对话的,事实上,这些工具现在已经不适合新的挑战。我相信我们需要一个“数字地球”, 个多种分辩率,一个三维的表述方式,使我们能嵌入巨大数量的地理坐标系数据。例如, 设想一位年轻孩子去本地的博物馆参观数字地球展览。在戴上显示头盔后,她看见地球从太 空中出现,使用数据手套放大电子图像:使用越来越高的分辨率,看见大陆,然后是乡村 城市,最后是私人住房、树木和其他天然和人工的物质。她采用类似“魔毯骑乘”通过地形 的3D视图,眼前被发现的行星区域引起她探究的兴趣。当然,地形仅仅是她能与之相互作 用的多种数据之一。利用声音识别能力系统,她能够请求关于陆地覆盖、植物和动物的物种 分布、实时天气、道路、政治范围以及人口的信息。她也能使她和其它学生收集的作为全球 环境的一部分信息具体化。这些信息能被天衣无缝的融入数字地图或者地形数据。通过使用 数据手套单击一个连接按钮,她能够获得她所看见的事物的更详细的信息。例如,为全家去 黄石国家公园渡假作准备,她计划徒步去看天然喷泉,她刚刚阅读到关于野牛和洛矶山羊的 知识。事实上,在她离开故乡的博物馆之前她能够进行虚拟旅行。 她可以不受限制穿越空间,同样也能穿越时间。在进行虚拟地去巴黎参观卢浮宫的场景 旅游之后,她通过对时间地反向移动,学习法国的历史、细读被数字地球表面覆盖的数字化 地图、新闻短片、口述历史、报纸等主要的原始资料。她向自己的电子邮件信箱发送一些有 用的信息,以便今后学习。时间序列,从这里延伸到遥远的过去,能以天、年、世纪、甚至 是地质学的纪元,因为那些场合有利于她对恐龙的了解 显然,没有一个政府、企业或学术界能单独从事这项工作。像全球性网络,它需要成千 上万的私人、公司、大学研究者以及政府组织的共同努力。虽然,作为数字地球的一些数据 是公共信息。但数字地球也可以成为公司销售大量商用图像和有偿信息服务的数字化市场 它也可以变为一个“没有墙壁的实验室”,科学家可以在这里通过研究寻求理解人类和环境 之间复杂的、相互依存的关系 创建数字地球需要的技术 虽然这些情节似乎有些像科幻学小说,但大多数建造数字化地球需要的技术和能力已在 这里或正在开发。当然,数字地球的能力将追随时间不断地进化。我们将有能力在2005年 对2020年的数字化地球进行一次原始的比较。下面一些技术是需要的 计算科学 直到计算机的出现,实验和理论两种创造知识的方法长期以来被限制,实验科学家对所 要进行研究的现象的观察太艰难,这些现象不是太小就是太大;不是太快就是太慢。它们存 在要么不到10亿分之一秒要么超过10亿年。另一方面,纯粹的理论不能预报像雷雨或飞机 上的空气流动那样复杂的自然现象。随着高速计算机作为新工具开始被使用,我们才能模拟 那些不容易观察到的现象,并且同时能更好地理解已经观察到的数据。按这种方法,计算的 科学允许我们突破实验和理论科学的局限性。模拟和仿真将给我们对我们正在收集关于我们 的行星的数据以新的洞察力 大规模存储 数字化地球将要求存储1015字节的信息。稍晚于今年,国家航天航空局的星球计划将 每天产生大量的有关地球的信息。幸运地是,我们继续在这个领域中制造戏剧性的改进。 ●卫星图像 早于1998年,政府已经许可提供分辨率图像处理服务的商业卫星系统开始运行这种服 务能使地图绘制达到足够的精确的水准,而在原先绘制地图的详细资料只能通过空中摄影来 获得。这种技术最先由美国情报组织开发,具有难以置信的精确性。当一家公司使用这种技一个相互可以被识别的模型内如人类的脸或银河星系，人脑则能够同时吸收成千上万条信 息。 过去我们通常利用 Macintosh 和 Windows 操作系统提供的桌面图形来进行（实现）人机 对话的，事实上，这些工具现在已经不适合新的挑战。我相信我们需要一个“数字地球”， 一个多种分辩率，一个三维的表述方式，使我们能嵌入巨大数量的地理坐标系数据。例如， 设想一位年轻孩子去本地的博物馆参观数字地球展览。在戴上显示头盔后，她看见地球从太 空中出现，使用数据手套放大电子图像；使用越来越高的分辨率，看见大陆，然后是乡村、 城市，最后是私人住房、树木和其他天然和人工的物质。她采用类似“魔毯骑乘”通过地形 的 3D 视图，眼前被发现的行星区域引起她探究的兴趣。当然，地形仅仅是她能与之相互作 用的多种数据之一。利用声音识别能力系统，她能够请求关于陆地覆盖、植物和动物的物种 分布、实时天气、道路、政治范围以及人口的信息。她也能使她和其它学生收集的作为全球 环境的一部分信息具体化。这些信息能被天衣无缝的融入数字地图或者地形数据。通过使用 数据手套单击一个连接按钮，她能够获得她所看见的事物的更详细的信息。例如，为全家去 黄石国家公园渡假作准备，她计划徒步去看天然喷泉，她刚刚阅读到关于野牛和洛矶山羊的 知识。事实上，在她离开故乡的博物馆之前她能够进行虚拟旅行。 她可以不受限制穿越空间，同样也能穿越时间。在进行虚拟地去巴黎参观卢浮宫的场景 旅游之后，她通过对时间地反向移动，学习法国的历史、细读被数字地球表面覆盖的数字化 地图、新闻短片、口述历史、报纸等主要的原始资料。她向自己的电子邮件信箱发送一些有 用的信息，以便今后学习。时间序列，从这里延伸到遥远的过去，能以天、年、世纪、甚至 是地质学的纪元，因为那些场合有利于她对恐龙的了解。 显然，没有一个政府、企业或学术界能单独从事这项工作。像全球性网络，它需要成千 上万的私人、公司、大学研究者以及政府组织的共同努力。虽然，作为数字地球的一些数据 是公共信息。但数字地球也可以成为公司销售大量商用图像和有偿信息服务的数字化市场。 它也可以变为一个“没有墙壁的实验室”，科学家可以在这里通过研究寻求理解人类和环境 之间复杂的、相互依存的关系。 创建数字地球需要的技术 虽然这些情节似乎有些像科幻学小说，但大多数建造数字化地球需要的技术和能力已在 这里或正在开发。当然，数字地球的能力将追随时间不断地进化。我们将有能力在 2005 年 对 2020 年的数字化地球进行一次原始的比较。下面一些技术是需要的： ⚫ 计算科学 直到计算机的出现，实验和理论两种创造知识的方法长期以来被限制，实验科学家对所 要进行研究的现象的观察太艰难，这些现象不是太小就是太大；不是太快就是太慢。它们存 在要么不到 10 亿分之一秒要么超过 10 亿年。另一方面，纯粹的理论不能预报像雷雨或飞机 上的空气流动那样复杂的自然现象。随着高速计算机作为新工具开始被使用，我们才能模拟 那些不容易观察到的现象，并且同时能更好地理解已经观察到的数据。按这种方法，计算的 科学允许我们突破实验和理论科学的局限性。模拟和仿真将给我们对我们正在收集关于我们 的行星的数据以新的洞察力。 ⚫ 大规模存储 数字化地球将要求存储 1015 字节的信息。稍晚于今年，国家航天航空局的星球计划将 每天产生大量的有关地球的信息。幸运地是，我们继续在这个领域中制造戏剧性的改进。 ⚫ 卫星图像 早于 1998 年，政府已经许可提供分辨率图像处理服务的商业卫星系统开始运行这种服 务能使地图绘制达到足够的精确的水准，而在原先绘制地图的详细资料只能通过空中摄影来 获得。这种技术最先由美国情报组织开发，具有难以置信的精确性。当一家公司使用这种技