第四范式由已故的杜林奖(Turing Award)得主吉姆.葛雷(Jim Gray)提出,它以强大的新工具,分析、可视化、采撷和操弄科学数据,可能是我们解决一些极为棘手的全球挑战时,唯一可用的系统性方法。
科学探索和发现最早的两个范式,也就是实验和理论,已有悠久的历史。实验法可回溯到古希腊人和古代中国人,试着通过自然原因,而不是超自然原因,解释他们观察到的事情。现代的理论科学,源于17世纪的牛顿(Isaac Newton)。高性能的计算机,在20世纪下半叶发展出来后,诺贝尔奖得主肯.威尔逊(Ken Wilson)认为,运算和模拟是科学探索的第三范式。能大量解方程式的详细计算机仿真,让科学家得以探索实验和理论束手无策的领域,例如,气候建模,或是星系形成。
第四范式,也包含功能强大的计算机。但科学家不是根据已知的规则开发程序,而是从数据做起。他们指示程序撷取巨大的数据库,寻找数据之间的关系和关联。基本上,这是用程序去发现规则。我们认为庞大的数据不是问题,而是解决方案的一部分。第四范式并没有想取代科学家,或是其他三个方法论,但它确实需要一套不同的技能。如果没能力善用复杂的计算机工具去操纵数据,连受过最高培训的专家,也没办法发掘现渐成为众所瞩目的见解。