一般而言，“大數據”指具有大容量、高速度、內容多樣性和價值密度低等四個關鍵特性的數據和信息。儀器儀表是一類重要的“大數據”數據源，反映的是觀察、記錄、描述自然世界時所產生的大量數據，如科研數據、工程數據、多媒體數據等。相對互聯(lián)網線上活動、社交網絡、人口統(tǒng)計數據、金融交易行為、電子商務、通信行為明細等由人類社會行為產生的數據來源，儀器儀表引起的“大數據”現(xiàn)象具有單個數據塊大、數據總量巨大、形式上非結構化等特點。實現(xiàn)數據信息的獲取、轉換、存貯、處理和揭示物質運動是儀器儀表的基本任務。

　　為此，在這里主要探討兩類問題：針對“大數據”引起的嚴峻挑戰(zhàn)，研究儀器儀表技術的本身發(fā)展問題;抓住“大數據”帶來的空前機遇，研究儀器儀表技術對“大數據”的支撐問題。

　　一、“大數據”現(xiàn)象下的儀器儀表可研究方向

　　1、儀器儀表中“大數據”的獲取與傳輸問題

　　“大數據”的獲取通常是高速率的，這對儀器儀表檢測通道的D/A轉換能力提出了很高的要求，開發(fā)高采樣率、高速率的數據采集裝置成為一個值得研究的方向。電信號傳輸方面，SFP和QSFP接口技術正在普及，下一代25G接口技術也正在研發(fā);光信號傳輸也非常值得研究。一個典型案例比如測繪地理信息，諸如海島、山脈等地理圖形，依靠傳統(tǒng)測量手段來獲取不具有可操作性，現(xiàn)在一般采用機載激光雷達系統(tǒng)，這被看做測繪行業(yè)進入數字化測量時代的象征，由于飛機航速快、測繪面積大，帶來的單位時間數據量巨大。機載激光雷達系統(tǒng)集成GPS、IMU、激光掃描、數碼相機等多種光譜成像儀器，具有很強的數字成像能力?！按髷祿敝袦y繪儀器儀表的測量技術更強調具有高頻掃描、寬視角的能力。

　　2、儀器儀表中“大數據”的存儲問題

　　長久、可靠的保存“大數據”，并保證其在可用性和可訪問性以及在使用“大數據”過程中，存儲技術如何充分利用、發(fā)揮現(xiàn)有的網絡技術、介質訪問技術，從而及時高效地為高層決策提供滿足讀寫要求的數據訪問?，F(xiàn)有的儀表磁盤故障、陣列存儲形式會帶來數據管理、訪問、可靠性的瓶頸。開發(fā)對象存儲技術、具有冗余糾錯副本功能儲存技術，儀器儀表存儲“大數據”的能力有待研究。傳統(tǒng)的“磁盤文件系統(tǒng)”的儲存結構不適應“大數據”，采用 “Flash云”的儲存結構應用于儀器儀表亟待研究。

　　3、儀器儀表中“大數據”的處理、利用問題

　　不同的儀器儀表獲得的“大數據”的格式結構不一致，比如有流量、壓力、密度等物理量，也有文本、音頻、視頻等多媒體信息。儀器儀表中的“大數據”分析處理利用問題不局限于單個單元，而是由大量嵌入設備的傳感器、控制器、執(zhí)行器構成的整體系統(tǒng)完成。數據挖掘算法、機器學習算法、預測統(tǒng)計等人工智能方法越來越被廣泛應用到智能設備中，從而完成對“大數據”的分析處理利用。一個實例是智能電表，當用戶安裝有太陽能等新能源時，用戶自產的太陽能轉化電能與企業(yè)供應的電能之間可以存在一個平衡關系，智能電表終端通過長時間的監(jiān)測單位時間采用的用戶用電習慣等“大數據”，可以智能預測未來一段時間內用戶用電需求，再通過電量交易平衡電網壓力和削減用電成本。

　　現(xiàn)在一種觀點認為，儀器儀表的“大數據”行為強烈依賴IT設備，建立數據采集儀器到IT設備之間緊密聯(lián)系的端到端解決方案具有較大挑戰(zhàn)性。

　　4、儀器儀表中“大數據”的安全問題

　　如何保證自身以及用戶數據的安全隱私，已經成了“大數據”發(fā)展的首要議題。儀器儀表安裝位置廣泛，有的暴露自然環(huán)境之中，也有通過軟環(huán)境受到數據入侵造成的數據毀滅，儀器儀表技術的“大數據”安全問題值得研究。需要建立自上而下的儀器主動安全防護體系，對“大數據”的入侵、毀滅具有可抗性、恢復性。

　　總的來說，“大數據”下的儀器儀表研究開發(fā)已逐漸突破傳統(tǒng)范疇，正在向云計算、云存儲、互聯(lián)網技術等融合發(fā)展。工程師們需要開發(fā)擁有更高帶寬和吞吐量的最先進的高速串行數據總線技術，同時對不斷更新和復雜化的行業(yè)規(guī)范和標準提供簡單省時又精確的測量方法;解決各種瞬態(tài)信號在時間相關的多個互聯(lián)域中的聯(lián)合監(jiān)測和分析;在能源技術方面做到更高效、節(jié)能、穩(wěn)定。