《表1 科学研究的4个范式及其特征比较》

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《大数据与地质学的未来发展》

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随着大数据时代的到来，出现了新的科学研究思路和方法论，使得科学研究有可能跨越实验、理论、模拟3个范式，进入以大数据为基础、以数据密集型计算为手段的第四范式[4]。与第一、二、三范式相比，第四范式有许多特点和优势（表1），能有效规避前述3项不利因素，推进地质学定量化。科学方法论的中心问题是：（1）如何发现和证明？（2）发现和证明定律和定理要依据什么推理规则？对于不同的科学研究范式，做法和规则不同。在19世纪中叶前，第一范式的简单实验和第二范式的固定推理规则，能容易地发现和证明科学真理。随着科学和技术的发展，科学发现和证明越来越困难，科学方法论的价值也因此显得越来越重要。怎样获得和接受定律或定理，成为科学方法论的中心问题，同时也催生了科学研究的第三范式——通过计算机进行动力学数值分析和过程模拟仿真，从而揭示、认识并证明自然和社会规律及其发展过程的计算范式。