第四范式由已故的杜林獎（Turing Award）得主吉姆．葛雷（Jim Gray）提出，它以強(qiáng)大的新工具，分析、可視化、采擷和操弄科學(xué)數(shù)據(jù)，可能是我們解決一些極為棘手的全球挑戰(zhàn)時(shí)，唯一可用的系統(tǒng)性方法。
科學(xué)探索和發(fā)現(xiàn)最早的兩個范式，也就是實(shí)驗(yàn)和理論，已有悠久的歷史。實(shí)驗(yàn)法可回溯到古希臘人和古代中國人，試著通過自然原因，而不是超自然原因，解釋他們觀察到的事情。現(xiàn)代的理論科學(xué)，源于17世紀(jì)的牛頓（Isaac Newton）。高性能的計(jì)算機(jī)，在20世紀(jì)下半葉發(fā)展出來后，諾貝爾獎得主肯．威爾遜（Ken Wilson）認(rèn)為，運(yùn)算和模擬是科學(xué)探索的第三范式。能大量解方程式的詳細(xì)計(jì)算機(jī)仿真，讓科學(xué)家得以探索實(shí)驗(yàn)和理論束手無策的領(lǐng)域，例如，氣候建模，或是星系形成。
第四范式，也包含功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。但科學(xué)家不是根據(jù)已知的規(guī)則開發(fā)程序，而是從數(shù)據(jù)做起。他們指示程序擷取巨大的數(shù)據(jù)庫，尋找數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和關(guān)聯(lián)?；旧?，這是用程序去發(fā)現(xiàn)規(guī)則。我們認(rèn)為龐大的數(shù)據(jù)不是問題，而是解決方案的一部分。第四范式并沒有想取代科學(xué)家，或是其他三個方法論，但它確實(shí)需要一套不同的技能。如果沒能力善用復(fù)雜的計(jì)算機(jī)工具去操縱數(shù)據(jù)，連受過最高培訓(xùn)的專家，也沒辦法發(fā)掘現(xiàn)漸成為眾所矚目的見解。