Astroinformatika - Astroinformatics - Wikipedia

Hyperion proto-superkupa odhalena měřením a zkoumáním archivních dat[1]

Astroinformatika je interdisciplinární studijní obor zahrnující kombinaci astronomie, datová věda, strojové učení, informatika, a informace /komunikace technologie.[2][3]

Pozadí

Astroinformatika se primárně zaměřuje na vývoj nástrojů, metod a aplikací výpočetní věda, datová věda, strojové učení, a statistika pro výzkum a vzdělávání v datově orientované astronomii.[2] Rané úsilí v tomto směru zahrnovalo zjišťování dat, standardy metadat rozvoj, modelování dat astronomické datový slovník rozvoj, přístup k datům, vyhledávání informací,[4] integrace dat, a dolování dat[5] v astronomické Virtuální observatoř iniciativy.[6][7][8] Další vývoj pole spolu s podporou astronomické komunity byl představen Národní rada pro výzkum (USA) v roce 2009 v pozičním dokumentu Astroinformatika „State of the Profession“ pro rok 2010 Astronomy and Astrophysics Decadal Survey.[9] Tento poziční dokument poskytl základ pro následnou podrobnější expozici oboru v příspěvku Informatics Journal Astroinformatika: datově orientovaný astronomický výzkum a vzdělávání.[2]

Astroinformatika jako samostatná oblast výzkumu byla inspirována prací v oblastech Bioinformatika a Geoinformatika a prostřednictvím eScience práce[10] z Jim Gray (počítačový vědec) na Microsoft Research, jehož odkaz si pamatovali a pokračovali prostřednictvím cen Jim Gray eScience Awards.[11]

Ačkoli se Astroinformatika primárně zaměřuje na rozsáhlou celosvětově distribuovanou sbírku digitálních astronomických databází, obrazových archivů a výzkumných nástrojů, tato oblast uznává také význam starších datových sad - s využitím moderních technologií k uchování a analýze historických astronomických pozorování. Někteří odborníci na astroinformatiku pomáhají digitalizovat historická a nedávná astronomická pozorování a velké obrázky databáze pro efektivní vyhledávání prostřednictvím web - na základě rozhraní.[3][12] Dalším cílem je pomoci vyvinout nové metody a software pro astronomy a také usnadnit proces a analýzu rychle rostoucího množství dat v oblasti astronomie.[13]

Astroinformatika je popisována jako „čtvrté paradigma“ astronomického výzkumu.[14] Astroinformatika zahrnuje mnoho oblastí výzkumu, jako je dolování dat, strojové učení, statistika, vizualizace, správa vědeckých dat a sémantická věda.[7] Dolování dat a strojové učení hrají významnou roli v astroinformatice jako a vědecký výzkum disciplína kvůli jejich zaměření na „získávání znalostí z dat“ (KDD ) a „učení se z údajů“.[15][16]

Množství dat shromážděných z astronomických průzkumů oblohy vzrostlo během posledního desetiletí z gigabajtů na terabajty a předpokládá se, že v příštím desetiletí poroste na stovky petabajtů s Velký přehledný dalekohled a do exabajtů s Pole čtvercového kilometru.[17] Tato nepřeberná část nových dat umožňuje a zpochybňuje efektivní astronomický výzkum. Proto jsou zapotřebí nové přístupy. Částečně kvůli tomu se věda založená na datech stává uznávanou akademickou disciplínou. V důsledku toho astronomie (a další vědecké disciplíny) vyvíjí informační a datově náročné dílčí disciplíny do té míry, že se tyto dílčí disciplíny nyní stávají (nebo se již staly) samostatnými výzkumnými disciplínami a plnohodnotnými akademickými programy. Zatímco mnoho vzdělávacích institucí se nechlubí astroinformatickým programem, tyto programy budou s největší pravděpodobností vytvořeny v blízké budoucnosti.

Informatika byla nedávno definována jako „využívání digitálních dat, informací a souvisejících služeb pro výzkum a získávání znalostí“. Obvyklá nebo běžně používaná definice je však „informatika je disciplína organizace, přístupu, integrace a těžby dat z více zdrojů pro podporu zjišťování a rozhodování.“ Proto disciplína astroinformatiky zahrnuje mnoho přirozeně souvisejících specialit, včetně modelování dat, organizace dat atd. Může také zahrnovat transformační a normalizační metody pro integraci dat a vizualizaci informací, jakož i získávání znalostí, techniky indexování, získávání informací a dolování dat metody. Klasifikační schémata (např. taxonomie, ontologie, lidovky, a / nebo spolupráce označování[18]) Plus Astrostatistika bude také silně zapojen. Občanská věda projekty (např Galaxy Zoo ) také přispívají k vysoce ceněným objevům novinek, metaznačkám funkcí a charakterizaci objektů ve velkých souborech astronomických dat. Všechny tyto speciality umožňují vědecký objev napříč různými masivními sběry dat, společným výzkumem a opětovným použitím dat v prostředí výzkumu i učení.

V roce 2012 dva poziční dokumenty[19][20] byly předloženy Radě EU Americká astronomická společnost která vedla k založení formálních pracovních skupin v astroinformatice a Astrostatistika pro povolání astronomie v USA a jinde.[21]

Astroinformatika poskytuje přirozený kontext pro integraci vzdělávání a výzkumu.[22] Zkušenosti z výzkumu lze nyní implementovat v učebně, aby se vytvořila a rostla datová gramotnost díky snadnému opětovnému použití dat.[23] Má také mnoho dalších využití, například přepracování archivních dat pro nové projekty, odkazy na literaturu a data, inteligentní získávání informací a mnoho dalších.[24]

Konference

RokMístoOdkaz
2019Caltech[1]
2018Heidelberg, Německo[2]
2017Kapské město, Jižní Afrika[3]
2016Sorrento, Itálie[4]
2015Dubrovník, Dalmácie[5]
2014University of Chile[6]
2013Australský národní dalekohled, CSIRO[7]
2012Microsoft Research[8]
2011Sorrento, Itálie[9]
2010Caltech[10]

Další konference a seznamy konferencí:

PoložkaOdkaz
Konference 2019 o velkých datech z vesmíru[11]
Velký seznam konferencí na portálu Astrostatistics and Astroinformatics Portal (ASAIP)[12]
Výroční konference softwaru a systémů pro astronomickou analýzu dat (ADASS)[13]

Viz také

externí odkazy

Reference

  1. ^ „Nalezen největší superklastr galaxie - Astronomové využívající dalekohled ESO Very Large Telescope odhalili kosmický titan číhající v raném vesmíru“. www.eso.org. Citováno 18. října 2018.
  2. ^ A b C Borne, Kirk D. (12. května 2010). „Astroinformatika: datově orientovaný astronomický výzkum a vzdělávání“. Informatika o Zemi. 3 (1–2): 5–17. doi:10.1007 / s12145-010-0055-2. S2CID  207393013.
  3. ^ A b Astroinformatika a digitalizace astronomického dědictví, Nikolay Kirov. Pátá mezinárodní konference SEEDI Digitalizace kulturního a vědeckého dědictví, 19. – 20. Května 2010, Sarajevo. Vyvolány 1 November 2012.
  4. ^ Borne, Kirk (2000). „Scénáře vědeckých uživatelů pro referenční misi návrhu virtuální observatoře: vědecké požadavky na dolování dat“. arXiv:astro-ph / 0008307.
  5. ^ Borne, Kirk (2008). "Těžba vědeckých dat v astronomii". V Kargupta, Hillol; et al. (eds.). Nová generace dolování dat. London: CRC Press. str. 91–114. ISBN  9781420085860.
  6. ^ Borne, Kirk D (2003). "Distribuovaná těžba dat v Národní virtuální observatoři". V Dasarathy, Belur V (ed.). Těžba dat a získávání znalostí: teorie, nástroje a technologie V. Těžba dat a získávání znalostí: teorie, nástroje a technologie V. 5098. 211–218. doi:10.1117/12.487536. S2CID  28195520.
  7. ^ A b Borne, Kirk (2013). „Virtuální observatoře, dolování dat a astroinformatika“. Planety, hvězdy a hvězdné systémy. 403–443. doi:10.1007/978-94-007-5618-2_9. ISBN  978-94-007-5617-5.
  8. ^ Laurino, O .; D’Abrusco, R .; Longo, G .; Riccio, G. (21. prosince 2011). „Astroinformatika galaxií a kvasarů: nová obecná metoda pro odhad fotometrických červených posunů“. Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti. 418 (4): 2165–2195. arXiv:1107.3160. Bibcode:2011MNRAS.418.2165L. doi:10.1111 / j.1365-2966.2011.19416.x. S2CID  7115554.
  9. ^ Borne, Kirk (2009). „Astroinformatika: přístup k astronomii 21. století“. Astro2010: The Astronomy and Astrophysics Decadal Survey. 2010: P6. arXiv:0909.3892. Bibcode:2009astro2010P ... 6B.
  10. ^ „Online věda“. Přednášky Jim Gray. Microsoft Research. Citováno 11. ledna 2015.
  11. ^ „Cena Jim Graye za eScience“. Microsoft Research.
  12. ^ Astroinformatika v Kanadě, Nicholas M. Ball, David Schade. Vyvolány 1 November 2012.
  13. ^ "'Astroinformatika pomáhá astronomům prozkoumat oblohu “. Phys.org. Heidelberg University. Citováno 11. ledna 2015.
  14. ^ „Čtvrté paradigma: vědecké objevy náročné na data“. Microsoft Research.
  15. ^ Ball, N.M .; Brunner, R.J. (2010). "Těžba dat a strojové učení v astronomii". International Journal of Modern Physics D. 19 (7): 1049–1106. arXiv:0906.2173. Bibcode:2010IJMPD..19.1049B. doi:10.1142 / S0218271810017160. S2CID  119277652.
  16. ^ Borne, K; Becla, J; Davidson, já; Szalay, A; Tyson, J. A; Bailer-Jones, Coryn A.L (2008). „Program výzkumu těžby dat LSST“. Sborník konferencí AIP. str. 347–351. arXiv:0811.0167. doi:10.1063/1.3059074. S2CID  118399971.
  17. ^ Ivezić, Ž; Axelrod, T; Becker, A. C; Becla, J; Borne, K; Burke, D. L; Claver, C. F; Cook, K. H; Connolly, A; Gilmore, D. K; Jones, R. L; Jurić, M; Kahn, S. M; Lim, K.-T; Lupton, R. H; Monet, D. G; Pinto, P. A; Sesar, B; Stubbs, C. W; Tyson, J. A; Bailer-Jones, Coryn A.L (2008). "Parametrizace a klasifikace 20 miliard LSST objektů: lekce z SDSS". Sborník konferencí AIP. AIP Conf. Proc. 1082. str. 359–365. arXiv:0810.5155. doi:10.1063/1.3059076. S2CID  117914490.
  18. ^ Borne, Kirku. „Společná anotace pro vyhledávání a opětovné použití vědeckých dat“. Bulletin ASIS & T.. Americká společnost pro informační vědu a technologii. Archivovány od originál dne 5. března 2016. Citováno 11. ledna 2016.
  19. ^ Borne, Kirku. „Astroinformatika v kostce“. asaip.psu.edu. Portál astrostatistiky a astroinformatiky, Penn State University. Citováno 11. ledna 2016.
  20. ^ Feigelson, Eric. „Astrostatistika v kostce“. asaip.psu.edu. Portál astrostatistiky a astroinformatiky, Penn State University. Citováno 11. ledna 2016.
  21. ^ Feigelson, E .; Ivezić, Ž .; Hilbe, J .; Borne, K. (2013). "Nové organizace na podporu astroinformatiky a astrostatistiky". Software a systémy pro analýzu astronomických dat Xxii. 475: 15. arXiv:1301.3069. Bibcode:2013ASPC..475 ... 15F.
  22. ^ Borne, Kirk (2009). „Revoluce ve výuce astronomie: datová věda pro masy“. Astro2010: The Astronomy and Astrophysics Decadal Survey. 2010: P7. arXiv:0909.3895. Bibcode:2009astro2010P ... 7B.
  23. ^ „Používání dat ve třídě“. Science Education Resource Center na Carleton College. Národní vědecká digitální knihovna. Citováno 11. ledna 2016.
  24. ^ Borne, Kirku. Astroinformatika: datově orientovaná astronomie (PDF). Univerzita George Masona, USA. Citováno 21. ledna 2015.