李國傑院士在關於大數據應用與研究所面臨的問題與挑戰中指出，大數據時代，“需要考慮對整個 IT 架構進行革命性的重構”。廣義上講，革命指推動事物發生根本性變革，引起事物從舊制到新制的飛躍。我們認為 IT 架構的革命性重構應該從硬件和軟件兩個方面來考慮。雲計算已經較好地解決了硬件方面的問題，並且為軟件方面的革命性重構奠定了重要基礎。但軟件方面，在軟件的體系結構上，目前還沒有很好的解決方案。受軟件體系結構的局限，信息技術領域長期存在的問題在大數據時代愈發突出：
（1）信息***享。經過數十年來信息技術發展和信息化應用的積累，政府部門和企業中建立的各種業務信息系統越來越多。但這些系統間很難實現信息***享，甚至新建的信息系統也難以和其他系統***享信息。信息“孤島”和信息“煙囪” 現象普遍存在，而且問題越來越嚴重。采用“接口”和“信息交換平臺”或“數據交換平臺”等方案，不能從根本上解決問題。
（2）系統擴展。信息系統建設完成後，應用需求發生變化就要重新修改代碼才能實現功能更改，造成應用信息系統對軟件開發者的依賴。壹旦需求變化成為常態，系統的功能擴展問題就變得非常突出。
（3）數據管理。過去的信息系統涉及的多是結構化數據，通過關系型數據庫管理系統（RDBMS, Relational Data Base Management System）就能很好地對數據進行管理。現在面臨的大數據具有海量、異構、多源、動態、實時變化和爆發式增長的特點，數據來源多樣，種類繁多，動態變化，包括來自物聯網的物理空間數據，社交網絡的網絡空間數據等，至今沒有統壹的數據定義和管理辦法。
（4）大數據分析和挖掘支持。大數據需要通過處理、分析和挖掘才能產生價值，才能為決策提供支持。但目前對具有上述特點的大數據缺乏符合數據密集 型模式的數據管理機制和平臺，因而對大數據的處理、分析和挖掘難以獲得具有持續、全面、科學和客觀的大數據分析和挖掘結果。
（5）軟件工程。傳統的面向業務的軟件開發過程復雜，開發和維護成本高，無法應對處於常態的業務應用需求變更，軟件生命周期短，更新、淘汰和重新開發帶來的投入大。在互聯網和移動互聯網時代，強調壹切業務數據化，就意味著要采集、記錄、存儲和管理壹切業務過程中產生的數據，這對於需求分析、數據模型和業務應用等，都充滿了不確定性，也和傳統的軟件開發中要盡量有壹個穩定、明確的需求正好相反，這給傳統的面向業務的軟件工程帶來了嚴峻的挑戰。
（6）信息安全。信息安全涉及國家安全、社會穩定、企業利益和個人隱私。傳統的信息安全多是封閉環境下的信息安全，強調的是網絡安全、系統安全和應用安全。在信息安全上，我國采用的是分級保護和等級保護的信息安全制度。傳統的數據安全，多強調的是數據中心的安全，雖然有備份、災備等技術保障數據的安全，但還存在著越權訪問等數據泄露隱患。在雲計算、互聯網和移動互聯網應用以及大數據時代下，環境更為開放，對數據安全的要求更高，給信息安全帶來了更為嚴峻的挑戰。所以，信息安全除了網絡安全和系統安全保障之外，在安全的軟件體系結構和安全的數據保護機制等方面還要有更深入的研究。
（7）數據提供者利益保障。在大數據時代，以數據建設和提供信息（數據）服務的企業和部門越來越多，對這類數據提供者的利益保護愈發重要。但由於信息具有易復制、易傳輸、難保護的特點，現有的技術體系缺乏對數據保護和授權使用的機制，不足以保障數據提供者的利益，不利於這類企業或部門的發展。