Войти
Электронная наука или Электронная наука требует интенсивных вычислений наука, то есть выполняются в сильно распределенных сетевых средах, или в научных исследованиях, использующих огромные наборы данных, требующие грид-вычислений ; этот термин иногда включает технологии, обеспечивающие распределенное сотрудничество, такие как Access Grid. Термин был введен Джоном Тейлором, генеральным директором Управления науки и технологий Соединенного Королевства в 1999 г. и использовался для описания крупной финансовой инициативы, начавшейся в ноябре 2000 г. Электронная наука получила более широкое толкование. с тех пор, как "применение компьютерных технологий для проведения современных научных исследований, включая подготовку, эксперименты, сбор данных, распространение результатов, а также долгосрочное хранение и доступность всех материалов, полученных в результате научного процесса. Они могут включать данные моделирование и анализ, электронные / оцифрованные лабораторные записные книжки, исходные и подогнанные наборы данных, изготовление рукописей и черновые версии, препринты, а также печатные и / или электронные публикации ». В 2014 году Серия конференций IEEE eScience сжала определение до «eScience способствует инновациям в совместных, вычислительно-интенсивных исследованиях во всех дисциплинах на протяжении всего жизненного цикла исследования» в одном из рабочих определений, используемых организаторами.. Электронная наука включает в себя «то, что часто называют большими данными [которые] произвели революцию в науке... [например,] Большой адронный коллайдер (LHC) в ЦЕРНе... [который] генерирует около 780 терабайт в год... современные области науки с большим объемом данных... которые генерируют большие объемы данных в электронной науке, включают: вычислительную биологию, биоинформатику, геномику "и человека цифровой след для социальных наук.
награды Тьюринга обладатель Джим Грей придумал «науку с интенсивным использованием данных» или «электронную науку » как «четвертую парадигму» науки (эмпирическая, теоретическая, вычислительная и теперь управляемая данными) и утверждал, что «все в науке меняется из-за воздействия информационных технологий» и поток данных.
E-Science революционизирует оба фундаментальных аспекта научного метода : эмпирическое исследование, особенно с помощью цифровых больших данных ; и научная теория, особенно посредством компьютерного моделирования построения моделей. Эти идеи были отражены в Управлении Белого дома и Политике в области научных технологий в феврале 2013 года, которые в соответствии с директивой меморандума включили многие из вышеупомянутых выходных продуктов e-Science в соответствие с требованиями к сохранению и доступу. Электронные науки включают физику элементарных частиц, науки о Земле и социальное моделирование.
Большая часть исследовательской деятельности в области электронной науки была сосредоточена на разработке новых вычислительных инструментов и инфраструктур для поддержки научных открытий. Из-за сложности программного обеспечения и требований к внутренней инфраструктуре в проектах электронной науки обычно участвуют большие группы, которые разрабатываются и управляются исследовательскими лабораториями, крупными университетами или правительствами. В настоящее время электронная наука уделяет большое внимание электронной науке в Соединенном Королевстве, где британская программа электронной науки предоставляет значительное финансирование. В Европе развитие вычислительных возможностей для поддержки CERN Большого адронного коллайдера привело к развитию инфраструктур электронных наук и грид-систем, которые также используются другими дисциплинами.
Примеры инфраструктур e-Science включают Worldwide LHC Computing Grid, федерацию с различными партнерами, включая European Grid Infrastructure, Open Science Grid и Nordic DataGrid Facility.
Для поддержки приложений e-Science Open Science Grid объединяет интерфейсы с более чем 100 общенациональными кластерами, 50 интерфейсов с географически распределенными кэшами хранения и 8 кампусных сетей (Purdue, Wisconsin-Madison, Clemson, Nebraska-Lincoln, FermiGrid в FNAL, SUNY-Buffalo и Oklahoma в США; и UNESP в Бразилии). Области науки, пользующиеся преимуществами Open Science Grid, включают:
После своего назначения на должность генерального директора исследовательских советов в 1999 году Джон Тейлор при поддержке министра науки Дэвида Сейнсбери и министра финансов Гордона Брауна подал заявку на Казначейство HM для финансирования программы развития электронной инфраструктуры для науки, которая обеспечит основу для науки и промышленности Великобритании, чтобы стать мировым лидером в экономике знаний, которая послужила стимулом для Лиссабонской стратегии для устойчивого экономического роста, что правительство Великобритании договор, взятый на себя в марте 2000 года.
В ноябре 2000 года Джон Тейлор объявил о выделении 98 миллионов фунтов стерлингов на национальную британскую программу электронных наук. Дополнительный взнос в размере 20 миллионов фунтов стерлингов был запланирован со стороны промышленности Великобритании в качестве финансирования проектов, в которых они участвовали. Из этого бюджета в размере 120 миллионов фунтов стерлингов в течение трех лет 75 миллионов фунтов стерлингов должны были быть потрачены на пилотные проекты сетевых приложений во всех областях науки под управлением Исследовательским советом, ответственным за каждую область, а 35 миллионов фунтов стерлингов должны были быть администрированы EPSRC в качестве базовой программы для разработки «промышленного» промежуточного программного обеспечения Grid. Фаза 2 программы на 2004-2006 гг. Была поддержана еще 96 миллионами фунтов стерлингов на прикладные проекты и 27 миллионами фунтов стерлингов на основную программу EPSRC. Фаза 3 программы на 2007-2009 гг. Была поддержана дополнительными 14 миллионами фунтов стерлингов для основной программы EPSRC и дополнительной суммой для заявок. Дополнительное финансирование деятельности в области электронной науки в Великобритании было предоставлено из средств Европейского Союза, из средств совета по финансированию университетов из средств SRIF на оборудование и из Jisc на создание сетей и другой инфраструктуры.
Программа электронной науки Великобритании включает широкий спектр ресурсов, центров и людей, включая Национальный центр электронных наук (NeSC), которым руководят университеты Глазго и Эдинбург, с объектами в обоих городах. Тони Хей руководил основной программой с 2001 по 2005 гг.
В Великобритании региональные центры электронных наук поддерживают свои местные университеты и проекты, в том числе :
Есть также различные центры передового опыта и исследовательские центры.
Помимо центров, пилотные проекты сетевых приложений финансировались Исследовательским советом, отвечающим за каждую область финансирования науки Великобритании.
EPSRC профинансировала 11 пилотных проектов в области электронной науки в три этапа (примерно по 3 миллиона фунтов стерлингов каждый на первом этапе):
PPARC / STFC профинансировали два проекта: GridPP (фаза 1 стоимостью 17 миллионов фунтов стерлингов., этап 2 за 5,9 млн фунтов стерлингов, этап 3 за 30 млн фунтов стерлингов и четвертый этап, продолжающийся с 2011 по 2014 год) и Astrogrid (14 млн фунтов стерлингов за 3 этапа).
Оставшиеся 23 миллиона фунтов стерлингов финансирования первого этапа были разделены между прикладными проектами, финансируемыми BBSRC, MRC и NERC:
Финансируемая британская программа электронной науки была рассмотрена по завершении в 2009 году международной комиссией под руководством Дэниела Э. Аткинса, директора Управления киберинфраструктуры США NSF. В отчете сделан вывод о том, что программа позволила сформировать опытный коллектив, некоторые услуги и привела к сотрудничеству между научными кругами и промышленностью, но эти достижения были достигнуты на уровне проекта, а не за счет создания инфраструктуры или преобразования дисциплин для внедрения электронной науки в качестве нормальный метод работы, и что они не могут быть самодостаточными без дополнительных инвестиций.
Инициативы в США, где термин киберинфраструктура обычно используется для определения проектов электронной науки, в основном финансируются National Science Фонд офис киберинфраструктуры (NSF OCI) и Министерство энергетики (в частности, Управление науки).
Исследование голландской электронной науки координируется Нидерландским центром электронной науки в Амстердаме, инициативой, основанной NWO и SURF.
Plan-Europe - это платформа национальных центров электронных наук / исследований данных в Европе, созданная во время учредительной встречи 29–30 октября 2014 г. в Амстердаме, Нидерланды, и основанная на согласованных Круг полномочий. PLAN-E имеет основную группу активных членов и собирается дважды в год. Более подробную информацию можно найти на PLAN-E.
Два академических исследовательских проекта были выполнены в Швеции двумя разными группами университетов, чтобы помочь исследователям обмениваться научными вычислительными ресурсами и знаниями и получать доступ к ним:
Традиционная наука представляет две различные философские традиции в истории науки, но утверждается, что электронная наука требует смены парадигмы и добавления третьей отрасль наук. "Идея открытых данных не нова; действительно, при изучении истории и философии науки Роберт Бойль сделал упор на концепции скептицизма, прозрачность и воспроизводимость для независимой проверки в научных публикациях в 1660-х годах. Позже научный метод был разделен на две основные ветви: дедуктивный и эмпирический подходы. Сегодня теоретический пересмотр научного метода должен включать новая ветвь, Виктория Стодден сторонник вычислительного подхода, где, как и в двух других методах, раскрываются все вычислительные шаги, с помощью которых ученые делают выводы. Это потому, что в течение последних 20 лет, люди пытаются справиться с изменениями в высокопроизводительных вычислениях и моделировании ». Таким образом, электронная наука нацелена на объединение как эмпирических, так и теоретических традиций, в то время как компьютерное моделирование может создавать искусственные данные, а большие данные в реальном времени могут использоваться для калибровки теоретических имитационных моделей. Концептуально e-Science вращается вокруг разработки новых методов поддержки ученых в проведении научных исследований с целью совершения новых научных открытий путем анализа огромных объемов данных, доступных через Интернет, с использованием огромного количества вычислительных ресурсов. Однако ценное открытие нельзя сделать просто путем предоставления вычислительных инструментов, киберинфраструктуры или выполнения заранее определенного набора шагов для получения результата. Скорее, в деятельности должен быть оригинальный творческий аспект, который по своей природе не может быть автоматизирован. Это привело к различным исследованиям, в которых предпринимаются попытки определить свойства, которые платформы e-Science должны обеспечивать для поддержки новой парадигмы ведения науки, и новые правила для выполнения требований сохранения и предоставления результатов вычислений доступными таким образом, чтобы они воспроизводимы в отслеживаемых, логических шагах, что является неотъемлемым требованием для поддержания современной научной целостности, которое позволяет расширить «традицию Бойля в век вычислений».
Согласно одной точке зрения, поскольку современный экземпляр процесса обнаружения служит той же цели, что и математическое доказательство, он должен иметь аналогичные свойства, а именно, он позволяет детерминированно воспроизводить результаты при повторном выполнении и что промежуточные результаты могут быть просмотрены для облегчения изучения и понимания. В этом случае простого моделирования происхождения данных недостаточно. Необходимо смоделировать происхождение гипотез и результатов, полученных в результате анализа данных, а также предоставить доказательства, подтверждающие новые открытия. Таким образом, были предложены и разработаны научные рабочие процессы, чтобы помочь ученым отслеживать эволюцию их данных, промежуточных и конечных результатов в качестве средства документирования и отслеживания эволюции открытий в рамках научного исследования.
Другие точки зрения включают Science 2.0, где электронная наука считается переходом от публикации окончательных результатов четко определенными совместными группами к более открытый подход, который включает публичный обмен исходными данными, предварительными результатами экспериментов и связанной с ними информацией. Чтобы облегчить этот сдвиг, в «Науке 2.0» предусмотрены инструменты, упрощающие общение, сотрудничество и взаимодействие между заинтересованными сторонами. Такой подход может: ускорить процесс научных открытий; преодолеть проблемы, связанные с академическими публикациями и рецензированием; и устранение временных и финансовых барьеров, ограничивающих процесс создания новых знаний.
