Os humanos há muito exploram três grandes questões científicas:a evolução do universo, a evolução da Terra, e a evolução da vida. Os geocientistas abraçaram a missão de elucidar a evolução da Terra e da vida, que são preservados no registro geológico rico em informações, mas incompleto, que abrange mais de 4,5 bilhões de anos de história da Terra. Investigar a história do tempo profundo da Terra ajuda os geocientistas a decifrar mecanismos e taxas de evolução da Terra, desvendar as taxas e mecanismos das mudanças climáticas, localizar recursos naturais, e imaginar o futuro da Terra.

O raciocínio dedutivo e o raciocínio indutivo têm sido amplamente empregados para estudar a história da Terra. Em contraste com a dedução e indução, abdução é derivada do acúmulo e análise de grandes quantidades de dados confiáveis, independentemente de uma premissa ou generalização. A abdução, portanto, tem o potencial de gerar descobertas transformadoras na ciência. Com o acúmulo de enormes volumes de dados da Terra em tempo profundo, os geocientistas estão prontos para transformar a pesquisa em ciências da Terra em tempo profundo por meio da descoberta abdutiva baseada em dados.

Contudo, três questões devem ser resolvidas para facilitar a descoberta abdutiva usando bancos de dados de tempo profundo. Primeiro, muitos recursos de geodados relevantes não estão em conformidade com FAIR (localizável, acessível, interoperáveis ​​e reutilizáveis) para a gestão e administração de dados científicos. Segundo, conceitos e terminologias usados ​​em bancos de dados não são bem definidos; portanto, os mesmos termos podem ter significados diferentes nos bancos de dados. Sem terminologia padronizada e definições de conceitos, é difícil conseguir interoperabilidade e reutilização de dados. Terceiro, bancos de dados são altamente heterogêneos em termos de regiões geográficas, resolução espacial e temporal, coberturas de temas geológicos, limitações de disponibilidade de dados, formatos, linguagens e metadados. Devido à evolução complexa da Terra e às interações entre várias esferas (por exemplo, litosfera, hidrosfera, biosfera e atmosfera) nos sistemas terrestres, é difícil ver o quadro completo da evolução da Terra a partir de visões temáticas separadas, cada um com escopo limitado.

Big data e inteligência artificial estão criando oportunidades para resolver esses problemas. Para explorar a evolução da Terra de forma eficiente e eficaz por meio de grandes volumes de dados em tempo profundo, precisamos JUSTO, bancos de dados sintéticos e abrangentes em todos os campos das ciências da Terra em tempo profundo, acoplar com métodos de computação sob medida. Este objetivo motiva o programa Deep-time Digital Earth (DDE), que é o primeiro "programa de grandes ciências" iniciado pela União Internacional de Ciências Geológicas (IUGS) e desenvolvido em cooperação com pesquisas geológicas nacionais, associações profissionais, instituições acadêmicas, e cientistas de todo o mundo. O principal objetivo do DDE é facilitar o tempo profundo, descobertas baseadas em dados por meio de colaborações internacionais e interdisciplinares. O DDE tem como objetivo fornecer uma plataforma aberta para vincular dados existentes da Terra em tempo profundo e integrar dados geológicos que os usuários podem interrogar especificando o tempo, espaço, e assunto (ou seja, um "Google geológico") e para processar dados para descoberta de conhecimento usando um mecanismo de conhecimento (Deep-time Earth Engine) que fornece poder de computação, modelos, métodos, e algoritmos (Figura 1).

Para cumprir sua missão e visão, o programa DDE tem três componentes principais:comitês de gestão do programa, centros de excelência, e trabalhando, plataforma e grupos de tarefas. E o DDE se baseará nos sistemas existentes de conhecimento da Terra em tempo profundo e desenvolverá uma plataforma aberta (Figura 2). Um sistema de conhecimento da Terra em tempo profundo consiste nas definições básicas e relações entre os conceitos da Terra em tempo profundo, que são necessários para harmonizar os dados da Terra em tempo profundo e desenvolver uma máquina de conhecimento para apoiar a exploração abdutiva da evolução da Terra. O primeiro passo no plano de pesquisa do DDE é construir sobre os sistemas existentes de conhecimento da Terra em tempo profundo. A segunda etapa do plano de pesquisa do DDE é construir uma infraestrutura de dados terrestres interoperável em tempo profundo. E a terceira etapa no plano de pesquisa do DDE é desenvolver uma plataforma aberta da Terra em tempo profundo.

A execução do programa DDE consiste em quatro fases. Na Fase 1, O DDE estabelece uma estrutura organizacional com padrões internacionais de política e gestão. Na Fase 2, O DDE forma as equipes iniciais e se baseia em sistemas de conhecimento da Terra em tempo profundo e padrões de dados existentes, colaborando com pesquisadores de ontologia existentes nas geociências, enquanto trabalhava para conectar e harmonizar bancos de dados da Terra em tempo profundo. Na Fase 3, A DDE desenvolve algoritmos e técnicas sob medida para ambientes de computação em nuvem e supercomputação. Na Fase 4, Cientistas da Terra e cientistas de dados colaboram perfeitamente em problemas científicos convincentes e integrativos.

Como ambições integrativas e internacionais do programa DDE, vários desafios foram antecipados. Contudo, criando um recurso de dados de acesso aberto que pela primeira vez integra todos os aspectos do passado narrado da Terra, DDE tem a promessa de compreender o passado do nosso planeta, presente, e futuro em detalhes novos e vívidos.