在地球科學進入大數據與人工智能驅動的新時代背景下，中國科學院地質與地球物理研究所于2018年成立了地球科學大數據與人工智能中心，并持續打造核心計算平臺。2021年建成綜合地球物理聯合反演與解釋一體化平臺（IPIG）（詳見《綜合地球物理聯合反演理論、方法及智能計算》一書），2022年建成地球科學大數據與人工智能計算平臺（Geo-Bigdata and Artificial Intelligence of Earth Sciences ，簡稱GeoBayes）。

GeoBayes以18世紀哲學家、概率論奠基人托馬斯·貝葉斯命名，該平臺的核心目標是突破傳統地球科學研究的瓶頸，通過大數據、人工智能與地球物理理論的深度融合，實現從海量觀測數據中高效挖掘地球系統規律的新范式。

一、核心設計理念與技術架構

傳統地球科學研究面臨兩大核心挑戰：一是海量多源異構數據難以有效整合與深度挖掘；二是復雜地球物理反問題的高維非線性特性導致計算效率低下、解的不確定性高。GeoBayes平臺正是針對這些難題而設計，采用“微服務 + Docker容器化 + Golang”現代云計算架構，將數據存儲、算法服務、二次開發環境融為一體，構建了一個高可用、易擴展的智能化計算生態。

平臺底層硬件包括超過1.6PB并行分布式對象存儲、基于英偉達HGX架構的A100超級AI計算集群，以及InfiniBand HDR 200G高速互聯網絡，總浮點運算能力達706.3 TFLOPs，人工智能FP16算力高達10.6 PFLOPs（圖1）。2025年，平臺成功部署本地化安全DeepSeek大語言模型（70B和32B版本），為地學智能分析提供了強大語言理解與科學推理能力。

圖1 GeoBayes平臺底層運算存設備基本架構圖

在軟件層面，GeoBayes打破了傳統單體應用模式，采用微服務架構實現模塊解耦。各功能模塊可獨立開發、獨立部署、獨立升級，即使單個服務出現故障也不會影響整個平臺運行。這種設計極大提升了平臺的穩定性和可維護性，同時支持不同模塊使用不同編程語言（如Go、Python、Java），滿足了地球科學多學科交叉的復雜需求。

二、主要功能與創新服務

GeoBayes平臺圍繞“數據-算法-計算-知識”閉環，構建了三大核心功能模塊：

1. 海量地球科學數據統一管理與高效訪問。平臺實現了結構化與非結構化數據的標準化存儲、快速查詢和可視化管理，為科研人員提供了“一站式”數據服務，顯著降低了數據獲取門檻。

2. 地球物理智能反演與解釋一體化。平臺集成了IPIG系統，支持多物理場聯合反演、深度學習驅動的地震全波形反演、AVO屬性分析等前沿算法，特別在薄儲層識別、天然氣水合物微局部分析等領域形成了特色專業服務。

3. 人工智能算法與二次開發環境。平臺不僅預置了TensorFlow、PyTorch等主流深度學習框架，還開發了一系列地學專用智能算法，包括基于物理信息神經網絡（PINNs）的正反演技術、Transformer盲反演、地震斷層智能識別等。同時提供友好的二次開發接口，支持科研人員快速構建個性化模型。

通過這些功能，GeoBayes正在推動地球科學研究從“人工密集型”向“數據智能驅動型”轉變，幫助科研團隊更高效地處理復雜地球物理問題，加速科學發現進程。在GeoBayes支持下，研究所近年在JGR-Solid Earth、Geophysics 、GJI、Geoscience Data Journal等期刊發表了一系列與Big data & AI相關的學術論文多篇，內容涉及深度學習驅動的地震全波形反演、多物理場聯合反演的智能計算、頁巖微觀孔隙的語義分割，以及量子計算在地球物理正反演中的探索等。

(a) GEOBAYES主界面

(b) 平臺人工智能算法服務界面

(c) 地球科學數據庫界面

(d)用戶算法二次開發服務界面

(e)IPIG主界面

圖2 GeoBayes功能展示圖

三、未來展望

GeoBayes平臺的建設，本質上是為地球科學研究打造一個“智能研究引擎”。它不僅解決了傳統研究中數據孤島、計算資源分散、算法復用率低等長期痛點，更通過貝葉斯統計思想與現代人工智能的結合，為地球物理反問題的不確定性量化、復雜系統智能建模提供了新路徑。

展望未來，平臺將進一步拓展量子計算在地學反演中的應用，深化與大語言模型的融合，逐步構建覆蓋固體地球、行星科學等多領域的地球系統智能計算體系，最終實現“讓數據說話、讓人工智能輔助發現”的目標。

GeoBayes平臺是研究所面向國家重大需求、推動地球科學范式變革的重要基礎設施。目前已服務全所及國內外多個科研團隊，顯著提升了研究效率和創新能力。未來，研究所將繼續優化平臺功能，吸引更多地學研究者加入，共同構建開放共享的地球科學大數據與人工智能生態。

合作/聯系方式：GeoBayes平臺對外提供私有云服務，具體服務內容請平臺預約，郵件：hzzhang@mail.iggcas.ac.cn （張老師），聯系電話：010-82998132。