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大数据问题的关键技术挑战在于：找到隐含在低价值密度数据中的价值;在希望的时间内完成。指出前者需要将领域知识和数据技术结合,这种结合的理论和新型算法构成大数据的分析基础和应用基础;后者需要设计新的计算机、集群体系、计算框架、存储体系和数据管理方法,这些构成大数据的计算基础和数据基础。另外,这两个挑战都涉及数学理论,这是大数据的数学基础。系统地分析了大数据的数学基础、计算基础、数据基础、分析基础和应用基础等基础研究方向。