Tin học môi trường (tiếng Anh là Environmental Informatics) là một lĩnh vực khoa học liên ngành mới xuất hiện vài năm trở lại đây. Theo định nghĩa của trường Đại học tổng hợp California tại Berkeley (Mỹ), Tin học môi trường được định nghĩa như là một lĩnh vực mang tính cấp thiết liên quan tới những vấn đề phát triển các tiêu chuẩn (standard) và giao thức (protocol) cả về khía cạnh công nghệ lẫn học thuật, để chia sẻ và tích hợp các dữ liệu và thông tin môi trường. Một trong những tạp chí chuyên ngành về Tin học môi trường trên thế giới là Tạp chí Journal of Environmental Informatics đã đưa ra quan điểm sau đây về mục tiêu ban đầu, mục đích và nội dung của ngành khoa học mới này như sau: “Tạp chí Tin học môi trường là nơi công bố những nghiên cứu đa ngành liên quan tới những nghiên cứu mới về các ngành khoa học và công nghệ thông tin cho công tác quản lí môi trường. Tạp chí hỗ trợ thúc đẩy và nâng cao sự tích hợp thông tin và phân tích hệ thống nhằm trợ giúp cho các giải pháp quản lí có cơ sở khoa học và hiệu quả về mặt kinh tế”. Tạp chí phục vụ cho các nhà nghiên cứu, giáo dục và những người ứng dụng, cho tất cả những ai quan tâm tới khía cạnh lí luận và ứng dụng của khoa học thông tin môi trường không giới hạn với những phạm vi của chuyên ngành nào.
Định nghĩa của khoa địa lí thuộc trường đại học tổng hợp Lancaster University của Anh về môn học Tin học môi trường như sau:“ Nói chung tin học môi trường có thể được định nghĩa là “khoa học và nghệ thuật biến các dữ liệu môi trường thành thông tin và có thể hiểu được”. Một đề tài nghiên cứu khoa học của Trường này đã đưa ra định nghĩa có tính cấu
trúc hơn về môn Tin học môi trường như sau:”Tin học môi trường nghiên cứu và phát triển hệ thống hướng vào các ngành khoa học môi trường liên quan tới việc tạo ra, thu thập, lưu trữ, xử lí, mô hình hóa, diễn giải và phổ biến dữ liệu và thông tin”. Cũng theo quan điểm của các nhà khoa học thuộc Khoa địa lí, Đại học tổng hợp Lancaster, đặc trưng chủ yếu của Tin học môi trường là sự liên ngành, kết quả từ sự giao nhau giữa các ngành khoa học môi trường, khoa học tính toán và tin học và một số ngành khoa học xã hội khác. Tin học môi
trường nghiên cứu sự phát triển các kỹ thuật có hiệu quả để lấy ra các thông tin xúc tích và đáng tin cậy cho nghiên cứu môi trường, cho công tác quản lí và giúp cho sự nâng cao nhận
50
thức của xã hội. Điều này sẽ thúc đẩy tính chuyên sâu, phát triển công nghệ và làm chất xúc tác cho sự kết hợp các lĩnh vực như quan trắc môi trường, CSDL môi trường và các hệ thông tin môi trường, hệ thống thông tin địa lí, mô phỏng số, các hệ dựa trên tri thức, khai thác Internet, hiển thị dữ liệu, giao tiếp người - máy, lí thuyết thông tin và nâng cao hiểu biết của cộng đồng về khoa học.
Hình 3.4. Cơ sở hình thành hướng nghiên cứu Tin học môi trường
Trong bài giảng cho sinh viên đại học cũng như cao học GS. Mikko Kolehmainen, Bộ môn Khoa học môi trường của Trường Đại học tổng hợp Kuopio, Phần Lan đã đưa ra định nghĩa về Tin học môi trường như sau : ”tin học môi trường dựa trên cơ sở ứng dụng công nghệ thông tin vào các bài toán môi trường”. Những ưu tiên trong phương pháp nghiên cứu
và giảng dạy môn Tin học môi trường của GS. Mikko Kolehmainen là: sử dụng các phương pháp tính toán để phân tích và mô hình hóa các dữ liệu môi trường, phát triển các phương pháp quan trắc môi trường liên tục, sử dụng các phần mềm để tìm ra giải pháp cuối cùng cho người sử dụng. Các phương pháp tính toán thông minh được sử dụng trong tin học môi trường
là tính theo mạng nơron (neurocomputing), logic mờ (fuzzy logic), giải thuật gen (genetic algorithms), mạng bayes (bayes networks). Để lấy dữ liệu môi trường phục vụ cho tính toán, GS. Mikko Kolehmainen đã nhấn mạnh đặc biệt tới vai trò của quá trình quan trắc môi trường liên tục khi quá trình môi trường được đo liên tục (theo từng giây hay theo từng giờ) và sử dụng các công nghệ đo cùng một lúc một vài biến được đo với việc sử dụng các thiết bị là các máy đa kênh. Nói tới Tin học môi trường không thể không nhắc tới vai trò của các phần mềm. Theo GS. Mikko Kolehmainen, vai trò của phần mềm thể hiện ở các điểm sau đây: thứ nhất phần mềm giúp ta nhận được giải pháp (thông qua các công cụ và phương pháp tính toán) cuối cùng, thứ hai thể hiện ở chỗ phần mềm giúp ta thương mại hóa kết quả và thứ ba là nó cho ta công cụ để nghiên cứu và phát triển bằng cách giúp ta tích hợp các công cụ cũng như chia ra thành các mô đun cho việc sử dụng rộng rãi.
Vai trò và tầm quan trọng của Tin học môi trường được đề cập tới trong công trình “Quản lí tri thức và tin học môi trường” của 2 nhà khoa học người Đức là Klaus Tochtermann
và Hermann Maurer ở đó đã đưa ra những số liệu đáng lưu ý sau: nhu cầu các phần mềm quản lí tri thức và cơ sở hạ tầng tăng từ 285 triệu $ US vào năm 1998 lên $ 1.6 tỷ vào năm 2002. Thêm vào đó 85 % công ty cho rằng “nếu trước đây chúng tôi biết được những điều chúng tôi đang biết thì hoạt động của chúng tôi sẽ hiệu quả hơn nhiều”. Cũng trong công trình này Klaus Tochtermann và Hermann Maurer đã đưa ra định nghĩa của mình về Tin học môi trường : “Tin học môi trường liên quan tới quá trình thiết kế và phát triển các phương pháp và công cụ tổ chức dữ liệu môi trường đất, nước, không khí “. Tại liên minh châu Âu tất cả thông tin môi trường lưu trữ tại các cơ quan chức năng đều được cung cấp cho mọi thành viên
51
theo yêu cầu. Từ chính sách này xuất hiện sự cần thiết phải xây dựng các công cụ để quản lí của thông tin môi trường. Thông tin môi trường thường rất đa dạng và có khối lượng lớn. Do vậy cần phải xây dựng công cụ dựa trên cơ sở xây dựng các metadata (lí lịch của dữ liệu) đề phân phát, tìm kiếm, truy cập và sử dụng dữ liệu.