问题描述
党和国家已经把“黄河流域生态保护和高质量发展”上升为重大国家战略。但是，黄河流域不同于我国其他江河流域。黄河流域生态系统作为一个有机整体，河源区、上中下游和河口区存在明显差异。总体来说，黄河水少沙多，水土流失严重，水沙关系不协调，水资源有限，水资源保障形势严重，经济发展质量不高且上中下游也存在差异。当然，实现“黄河流域生态保护和高质量发展”重大国家战略也具有某些优势，如黄河文明的精神动力优势和主要农产品、矿藏资源、能源优势等。
黄河流域生态保护和高质量发展是一个复杂巨系统工程，必须坚持辩证唯物主义关于“物质世界是由无数相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的事物和过程所形成的统一整体”的系统思想和“从系统的认识出发、设计和实施这一整体”的系统工程方法来实施这一重大国家战略。从比较人的智能与人工智能的特点中受到启发，形成了黄河“大脑”三要素的认识。黄河“大脑”三要素，即智能感知系统（天地一体智能感知网络）、存储管理系统（资源池）和操作系统（时空大数据平台）。黄河“大脑”三要素是一个相互联系、相互依赖、相互制约和相互作用的统一整体。智能感知系统获得的大规模海量数据需要存储管理系统（资源池）来进行管理，若没有存储管理系统，感知系统获得的大规模海量数据就无法汇聚在一起，更无法共享；反之，若没有感知系统获得的大规模海量数据，存储管理系统就成了一个“空池”；同样，若没有操作系统即时空大数据平台，仅有感知系统和存储管理系统，感知系统所获得的大规模海量数据和存储管理系统拥有的大量计算机服务器也无法发挥其服务“黄河流域生态保护和高质量发展”的作用和价值。所以，黄河“大脑”三要素是一个整体，缺一不可。不仅如此，黄河“大脑”三要素中的任何一个要素内部的组成要素也是如此，例如黄河“大脑”三要素之一的存储管理系统（资源池），“池”中存储的资源包括数据资源（基础地理时空数据、各部门行业专题数据）、功能资源（模型、算法等）和计算资源（计算能力或算力）、这三类资源也是一个整体。形象地说，如果把资源池看做一个“发电厂”，那么，计算资源就相当于“发电机”，数据资源就相当于“发电动力”，模型算法等功能资源就相当于“引擎”，三者缺一不可，也是一个整体或系统。所以，一定要用整体思想或系统工程思想来设计和建设黄河“大脑”。黄河“大脑”的智能感知系统，由量载、机载（特别是无人机）、地面固定或移动观测台站组成，实时接入“资源池”中的数据资源池。黄河“大脑”的存储管理系统（资源池）、存储管理数据资源、功能资源和计算资源，其中数据资源接入黄河“大脑”的全流域一体化时空大数据中心。黄河“大脑”的操作系统——时空大数据平台，在资源池的支撑下运行，是一个实现技术融合、数据融合、业务融合和跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的协同管理和服务的平台。黄河“大脑”的时空大数据平台采用基于“网格集成”和“弹性云”的混合式技术体制。通过“网格集成”技术，汇聚多源数据，提供应用服务；通过“弹性云”技术，实现数据即服务（DaaS）、软件即服务（SaaS）、云计算基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS），通过各类引擎向政府用户、专业用户、开发用户和公众用户提供所需服务。时空大数据平台具有多源异构时空大数据融合共享和交换功能、时空大数据分析挖掘与知识发现功能、流域生态环境监测、评估与预警功能、流域自然系统与社会系统互馈与耦合模拟功能、流域农作物生长态势监测估产功能、流域科技信息咨询服务功能、流域各“城市群”新型智慧城市建设服务功能、各类应用接口功能等多项功能。黄河“大脑”工程建设具有代表性，同样适用于全国其他江河流域。黄河流域生态系统是一个有机整体，而且上中下游存在差异，黄河流域生态保护与高质量发展是辩证统一的。黄河“大脑”以为实施“黄河流域生态保护和高质量发展”提供智能服务为宗旨。黄河“大脑”三要素，即智能感知系统、存储管理系统和操作系统是一个整体。其核心是建设天地一体智能感知网，建设包括计算存储资源、数据资源和功能资源（模型、功能、知识、专家）于一体的“资源池”，建设实现“三融合”和“五跨”的时空大数据平台，涉及智能感知技术、人工智能技术、网格集成与弹性云技术、虚拟组织（VO）技术、大数据分析挖掘与知识发现技术、智能服务技术等关键技术。问题背景
随着人工智能、大数据、云计算等新兴信息技术的发展，模拟人脑功能的类脑智能研究已取得进展，黄河“大脑”是科技发展的实用化；更为重要的是，黄河“大脑”是实施“黄河流域生态保护和高质量发展”重大国家战略的实践需要与技术支撑。
最新进展（截止问题发布年度）
目前，黄河流域不同区段生态保护与治理的关键问题研究已取得系统性研究成果，急需相关技术与工程来实现。经过近一年的研究，即已形成黄河“大脑”初步设计方案，其中的时空大数据平台（1.0版）已在黄河流域的济源市智慧城市建设中实际应用。资源池特别是一体化大数据中心正在抓紧设计。智能感知网（传感器网）已有相关研究。
重要意义
黄河“大脑”是实施“黄河流域生态保护和高质量发展”的重要技术支撑平台，同样能适用于全国其他江河流域，具有代表性和普适性，对推动科技发展也具有重要意义。
