“范式”（paradigm）源自希臘詞“Paradeig-ma”，意指“模范”或“模型”。由美國(guó)科學(xué)史家、科學(xué)哲學(xué)家T.S.庫(kù)恩（Thomas Samuel Kuhn，1922～1996）于1962年在《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》中提出，指科學(xué)家團(tuán)體所共同遵從的思維和行為方式，體現(xiàn)了某個(gè)科學(xué)發(fā)展階段的特殊內(nèi)在結(jié)構(gòu)，并隨著科學(xué)的發(fā)展而變化：幾千年前，為描述自然現(xiàn)象的經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)科學(xué)范式，即第一范式；幾百年前，為利用歸納法和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行理論科學(xué)研究的第二范式；幾十年前，為利用計(jì)算科學(xué)來模擬復(fù)雜現(xiàn)象的第三范式。

在數(shù)據(jù)爆炸性增長(zhǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)蓬勃發(fā)展的當(dāng)代，美國(guó)資訊工程學(xué)家J.M.格雷（James Nicholas Gray，1944～ ）在2007年提出了基于科學(xué)大數(shù)據(jù)來進(jìn)行科學(xué)研究的第四范式——數(shù)據(jù)密集型范式。其研究特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)由設(shè)備抓取或由模擬器/傳感器產(chǎn)生，數(shù)據(jù)依靠專門軟件得到處理，信息或知識(shí)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組織、存儲(chǔ)和分享，科學(xué)發(fā)現(xiàn)依賴機(jī)器學(xué)習(xí)或人工智能進(jìn)行。

天文學(xué)是最早采用數(shù)據(jù)密集型科學(xué)的學(xué)科之一，因其具有天然的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)特征，例如：斯隆數(shù)字巡天（Sloan Digital Sky Survey; SDSS）最新的第16批公開釋放數(shù)據(jù)（DR16）的數(shù)據(jù)量達(dá)到了273TB；中國(guó)的天眼工程（Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope; FAST）每天都在產(chǎn)生PB級(jí)別的數(shù)據(jù)，并配套專門的高性能計(jì)算和大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心以支持其數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和分析。