隨著雲端科技、大數據 和量子計算的發展，連專家都對如何從超大規模（mega-scale）或微細規模（milli-scale）的資料中，精鍊出有用資訊而困擾時，「第四範式」（the Fourth Paradigm）這個名詞愈來愈頻繁地出現在相關的論文、研討會以及書籍上。
- 那麼，什麼是「第四範式」呢？
「第四範式」是由 Microsoft 的研究員，也是資料庫領域的大師級人物 Jim Gray 所提出的。Jim Gray 在資料庫與交易處理系統上的貢獻，讓他曾經獲得資訊科學領域中的最高榮耀 圖靈獎（Turing Award）。
Gray 在 1995 年加入 Microsoft，他長期致力於可擴展計算（Scalable Computing），並從 2002 年開始聚焦於 eScience，也就是應用新的資料分析演算法來解決資料密集（Data-Intensive）方面的科學問題。
如果你有學過資料庫，一定有聽過為了維持交易的可靠性與一致性，必須滿足「ACID」：Atomicity、Consistency、Isolation、Durability 這個原則，而此原則正是 Gray 所提出的：
1. Atomicity
一個交易（Transaction）是一個不可再分割的完整個體，它不是全部執行，就是全部不執行。以在 ATM 領錢來說，從你輸入密碼、到拿到錢、到帳戶扣帳為止，都必須正確執行完成。
2. Consistency
如果交易是全部執行，能讓資料庫從某個一致狀態，轉變到另一個一致狀態。以在 ATM 領錢來說，你領了 100 元，帳戶一定會少了 100 元。
3. Isolation
某交易執行期間所用的資料或中間結果，不容許其它交易讀取或寫入，直到此交易被確認（Commit，即：成功結束）為止；也就是說，它不應該被同時執行的其它交易所干擾。
以在 ATM 領錢來說，你領錢時，公司會計正好也在別家銀行辦理薪資轉帳，此時，若是你開始領錢的時間較早，那麼系統會將你的交易鎖定，直到你領錢的動作全部完成，才會再處理將你的薪資轉入你的戶頭的交易，反之亦然。
4. Durability
一旦交易全部執行，且經過確認（Commit）後，此作業對資料庫所做的變更永遠有效，即使未來系統當機或毀損。也就是說，你提錢之後，帳戶少了 100 元就是少了 100 元，不會在經過一段時間後又恢復原來的金額。
- 數千年前的科學演進，從「第一範式」演進到處理資料密集科學的「第四範式」
Gray 提出，科學範式（Science Paradigm）的發展始於數千年前，當時的科學以實驗為主，稱為「第一範式」（the First Paradigm）；過去數百年的科學發展中，出現了理論科學，透過模型和歸納法來做驗證，稱為 「第二範式」（the Second Paradigm）； 而過去的數十年間，科學發展出現了計算科學，讓我們可以透過模擬，針對複雜現象進行分析，稱為「第三範式」（the Third Paradigm）。
如今，我們應該整合理論、實驗和計算，進而能在未知的情況下進行分析發現其中的規律，稱為「第四範式」，也就是從計算科學中將資料密集科學（Data-Intensive Science）區分出來做為新的探索。
然而，2007 年 1 月，Gray 卻在海上消失了，直到目前為止都沒有任何線索，大家都猜測他應該是遇到船難了。如果你對 Gray 的研究有興趣，可以參考他在 Microsoft 的網頁。
（參考資料：research.microsoft；圖片來源：dullhunk，CC Licensed）
Source: techorange.com
