Människor har länge utforskat tre stora vetenskapliga frågor:universums utveckling, jordens utveckling, och livets utveckling. Geoforskare har anammat uppdraget att belysa jordens och livets utveckling, som finns bevarade i det informationsrika men ofullständiga geologiska dokumentet som sträcker sig över mer än 4,5 miljarder år av jordens historia. Att fördjupa sig i jordens djupa historia hjälper geoforskare att dechiffrera mekanismer och hastigheter för jordens evolution, reda ut takterna och mekanismerna för klimatförändringar, lokalisera naturresurser, och föreställa sig jordens framtid.

Deduktivt resonemang och induktivt resonemang har använts i stor utsträckning för att studera jordens historia. I motsats till deduktion och induktion, bortförande härrör från ackumulering och analys av stora mängder tillförlitliga data, oberoende av en premiss eller generalisering. Abduktion har alltså potential att generera transformativa upptäckter inom vetenskapen. Med ackumuleringen av enorma volymer av jorddata på djupet, geovetare är redo att omvandla forskning inom djuptidsgeovetenskap genom datadriven abduktiv upptäckt.

Dock, tre problem måste lösas för att underlätta abduktiv upptäckt med hjälp av djuptidsdatabaser. Först, många relevanta geodataresurser överensstämmer inte med FAIR (finnbar, tillgänglig, interoperabla och återanvändbara) principer för vetenskaplig datahantering och förvaltning. Andra, begrepp och terminologier som används i databaser är inte väldefinierade; Således, samma termer kan ha olika betydelser i databaser. Utan standardiserad terminologi och definitioner av begrepp, det är svårt att uppnå datakompatibilitet och återanvändbarhet. Tredje, databaser är mycket heterogena vad gäller geografiska regioner, rumslig och tidsmässig upplösning, täckning av geologiska teman, begränsningar av datatillgänglighet, format, språk och metadata. På grund av jordens komplexa utveckling och interaktioner mellan flera sfärer (t.ex. litosfären, hydrosfär, biosfär och atmosfär) i jordens system, det är svårt att se hela bilden av jordens utveckling från skilda tematiska vyer, var och en med begränsad omfattning.

Big data och artificiell intelligens skapar möjligheter för att lösa dessa problem. För att utforska jordens utveckling effektivt och effektivt genom djupgående big data, vi behöver FAIR, syntetiska och heltäckande databaser över alla områden av djupgående geovetenskap, par med skräddarsydda beräkningsmetoder. Detta mål motiverar programmet Deep-time Digital Earth (DDE), som är det första "stora vetenskapsprogrammet" som initierats av International Union of Geological Sciences (IUGS) och utvecklats i samarbete med nationella geologiska undersökningar, yrkesföreningar, akademiska institutioner, och forskare runt om i världen. Huvudsyftet med DDE är att underlätta djuptid, datadrivna upptäckter genom internationella och tvärvetenskapliga samarbeten. DDE syftar till att tillhandahålla en öppen plattform för att länka existerande djuptidsdata från jorden och integrera geologiska data som användare kan förhöra genom att ange tid, Plats, och ämne (dvs. en "Geologisk Google") och för att bearbeta data för kunskapsupptäckt med hjälp av en kunskapsmotor (Deep-time Earth Engine) som tillhandahåller datorkraft, modeller, metoder, och algoritmer (Figur 1).

För att uppnå sitt uppdrag och vision, DDE-programmet har tre huvudkomponenter:programförvaltningskommittéer, centra för spetskompetens, och arbetar, plattform och arbetsgrupper. Och DDE kommer att bygga på befintliga djupa jordkunskapssystem och utveckla en öppen plattform (Figur 2). Ett djuptidsjordkunskapssystem består av de grundläggande definitionerna och sambanden mellan begrepp i djuptidsjorden, som är nödvändiga för att harmonisera jorddata på djupet och utveckla en kunskapsmotor för att stödja abduktiv utforskning av jordens evolution. Det första steget i DDE:s forskningsplan är att bygga vidare på befintliga djupa jordkunskapssystem. Det andra steget i DDE:s forskningsplan är att bygga en interoperabel djuptidsdatainfrastruktur för jorden. Och det tredje steget i DDE:s forskningsplan är att utveckla en djuptidsöppen plattform för jorden.

Utförandet av DDE-programmet består av fyra faser. I fas 1, DDE upprättar en organisationsstruktur med internationella standarder för policy och ledning. I fas 2, DDE bildar de första teamen och bygger på befintliga djupgående jordkunskapssystem och datastandarder genom att samarbeta med befintliga ontologiforskare inom geovetenskaperna, samtidigt som de arbetar med att länka och harmonisera djupa Earth-databaser. I fas 3, DDE utvecklar skräddarsydda algoritmer och tekniker för miljöer med cloud computing och supercomputing. I fas 4, Jordforskare och datavetare samarbetar sömlöst om övertygande och integrerande vetenskapliga problem.

Som integrerande och internationella ambitioner för DDE-programmet, flera utmaningar förutsågs. Dock, genom att skapa en dataresurs med öppen åtkomst som för första gången integrerar alla aspekter av jordens berättade förflutna, DDE har löftet att förstå vår planets förflutna, närvarande, och framtid i nya och levande detaljer.