E-Science o eScience es ciencia computacionalmente intensiva que se lleva a cabo en entornos de red altamente distribuidos , o ciencia que utiliza inmensos conjuntos de datos que requieren computación en cuadrícula ; El término a veces incluye tecnologías que permiten la colaboración distribuida, como Access Grid . El término fue creado por John Taylor, Director General de la Oficina de Ciencia y Tecnología del Reino Unido.en 1999 y se utilizó para describir una gran iniciativa de financiación que comenzó en noviembre de 2000. Desde entonces, la ciencia electrónica se ha interpretado de manera más amplia como "la aplicación de la tecnología informática a la realización de investigaciones científicas modernas, incluida la preparación, experimentación y recopilación de datos , difusión de resultados y almacenamiento a largo plazo y accesibilidad de todos los materiales generados a través del proceso científico. Estos pueden incluir modelado y análisis de datos, cuadernos de laboratorio electrónicos / digitalizados, conjuntos de datos sin procesar y ajustados, producción de manuscritos y versiones preliminares, preimpresiones, y publicaciones impresas y / o electrónicas ". [1] En 2014, IEEE eScience Conference Seriescondensó la definición a "eScience promueve la innovación en la investigación colaborativa, computacional o intensiva en datos en todas las disciplinas, a lo largo del ciclo de vida de la investigación" en una de las definiciones de trabajo utilizadas por los organizadores. [2] La ciencia electrónica abarca "lo que a menudo se conoce como big data [que] ha revolucionado la ciencia ... [como] el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN ... [que] genera alrededor de 780 terabytes por año ... los campos de la ciencia moderna con gran cantidad de datos ... que generan grandes cantidades de datos de la ciencia electrónica incluyen: biología computacional , bioinformática , genómica " [1] y la huella digital humana para las ciencias sociales . [3]
El ganador del premio Turing, Jim Gray, imaginó la "ciencia intensiva en datos" o " ciencia electrónica " como un "cuarto paradigma" de la ciencia ( empírico , teórico , computacional y ahora basado en datos) y afirmó que "todo lo relacionado con la ciencia está cambiando debido a la impacto de la tecnología de la información "y la avalancha de datos . [4] [5]
La e-ciencia revoluciona las dos ramas fundamentales del método científico : la investigación empírica , especialmente a través del big data digital ; y teoría científica , especialmente a través de la construcción de modelos de simulación por computadora . [6] [7] Estas ideas fueron reflejadas por la Política de Tecnología Científica y de la Oficina de la Casa Blanca en febrero de 2013, que programó muchos de los productos de salida de e-Science antes mencionados para requisitos de preservación y acceso según la directiva del memorando. [8] Las ciencias electrónicas incluyen física de partículas, ciencias de la tierra y simulaciones sociales .
Caracteristicas y ejemplos
La mayoría de las actividades de investigación en e-Ciencia se han centrado en el desarrollo de nuevas herramientas e infraestructuras computacionales para apoyar el descubrimiento científico. Debido a la complejidad del software y los requisitos de infraestructura de backend, los proyectos de e-Science generalmente involucran a grandes equipos administrados y desarrollados por laboratorios de investigación, grandes universidades o gobiernos. Actualmente [ ¿cuándo? ] hay un gran enfoque en la ciencia electrónica en el Reino Unido, donde el programa de ciencia electrónica del Reino Unido proporciona una financiación significativa. En Europa, el desarrollo de capacidades de computación para apoyar el CERN LHC ha llevado al desarrollo de las infraestructuras de e-Ciencia y Grid, que también son utilizados por otras disciplinas.
Consorcios
Ejemplos de infraestructuras de e-Science incluyen Worldwide LHC Computing Grid , una federación con varios socios, incluida la European Grid Infrastructure , Open Science Grid y Nordic DataGrid Facility .
Para admitir aplicaciones de e-Science, Open Science Grid combina interfaces con más de 100 clústeres en todo el país, 50 interfaces con cachés de almacenamiento distribuidos geográficamente y 8 cuadrículas de campus (Purdue, Wisconsin-Madison, Clemson, Nebraska-Lincoln, FermiGrid en FNAL, SUNY- Buffalo y Oklahoma en los Estados Unidos y UNESP en Brasil). Las áreas de la ciencia que se benefician de Open Science Grid incluyen:
- astrofísica , la física gravitatoria , la física de alta energía , la física de neutrinos , la física nuclear
- dinámica molecular , ciencia de los materiales , ingeniería de materiales , informática , ingeniería informática , nanotecnología
- biología estructural , biología computacional , genómica , proteómica , medicina
Programa del Reino Unido
Después de su nombramiento como Director General de los Consejos de Investigación en 1999, John Taylor, con el apoyo del Ministro de Ciencia David Sainsbury y el Ministro de Hacienda Gordon Brown , presentó una oferta a HM Treasury para financiar un programa de desarrollo de infraestructura electrónica para la ciencia que proporcionar la base para que la ciencia y la industria del Reino Unido sean un líder mundial en la economía del conocimiento, lo que motivó la Estrategia de Lisboa para el crecimiento económico sostenible con la que se comprometió el gobierno del Reino Unido en marzo de 2000.
En noviembre de 2000, John Taylor anunció £ 98 millones para un programa nacional de ciencia electrónica en el Reino Unido. Se planificó una contribución adicional de £ 20 millones de la industria del Reino Unido en fondos de contrapartida para los proyectos en los que participaron. De este presupuesto de £ 120 millones durante tres años, £ 75 millones se gastarían en pruebas piloto de aplicaciones de red en todas las áreas de la ciencia, administrado por el Consejo de Investigación responsable de cada área, mientras que el EPSRC administraría £ 35 millones como un programa básico para desarrollar middleware Grid de "fuerza industrial". La Fase 2 del programa para 2004-2006 fue apoyada por otros £ 96 millones para proyectos de aplicación y £ 27 millones para el programa básico EPSRC. La fase 3 del programa para 2007-2009 recibió el apoyo de otros 14 millones de libras esterlinas para el programa básico del EPSRC y una suma adicional para las solicitudes. La financiación adicional para las actividades de e-Science en el Reino Unido provino de financiación de la Unión Europea, de la financiación SRIF del consejo de financiación universitaria para hardware y de Jisc para redes y otras infraestructuras.
El programa de e-Science del Reino Unido comprendía una amplia gama de recursos, centros y personas, incluido el National e-Science Centre (NeSC), que está gestionado por las universidades de Glasgow y Edimburgo , con instalaciones en ambas ciudades. [9] Tony Hey dirigió el programa principal de 2001 a 2005. [10]
Dentro del Reino Unido, los centros regionales de e-Science apoyan a sus universidades y proyectos locales, que incluyen:
- Centro de ciencia electrónica White Rose Grid (WRGeSC)
- Centro de ciencia electrónica de Belfast (BeSC)
- Center for eResearch Bristol [ enlace muerto permanente ] (CeRB)
- Cambridge e-Science Center (CeSC)
- Centro de ciencia electrónica STFC (STFCeSC)
- e-Ciencia Noroeste (eSNW)
- Servicio de red nacional (NGS)
- OMII-Reino Unido
- Centro de e-ciencia de la Universidad de Lancaster
- Centro de ciencia electrónica de Londres (LeSC)
- Centro regional de e-ciencia del noreste (NEReSC)
- Centro de e-ciencia de Oxford (OeSC)
- Centro de ciencia electrónica de Southampton (SeSC)
- Centro galés de ciencia electrónica (WeSC)
- Centro de ciencia electrónica de Midlands (MeSC)
También existen varios centros de excelencia y centros de investigación.
Además de los centros, los proyectos piloto de aplicación de la red fueron financiados por el Consejo de Investigación responsable de cada área de financiación científica del Reino Unido.
El EPSRC financió 11 proyectos piloto de e-Ciencia en tres fases (por alrededor de £ 3 millones cada uno en la primera fase):
- La primera fase (2001-2005) fueron CombEchem, DAME, Discovery Net , GEODISE, myGrid y RealityGrid.
- La segunda fase (2004-2008) fueron GOLD y biología integrativa
- La tercera fase (2005-2010) fueron PMSEG (MESSAGE), CARMEN y NanoCMOS
El PPARC / STFC financió dos proyectos: GridPP (fase 1 por £ 17 millones, fase 2 por £ 5,9 millones, fase 3 por £ 30 millones y una cuarta fase que va de 2011 a 2014) y Astrogrid (£ 14 millones en 3 fases) .
Los £ 23 millones restantes de la financiación de la fase uno se dividieron entre los proyectos de solicitud financiados por BBSRC, MRC y NERC:
- BBSRC : cuadrícula biomolecular, canalización de anotaciones de proteomas, biología estructural de alto rendimiento, biodiversidad global
- MRC : Biología del Envejecimiento, Datos de Secuencia y Estructura, Genética Molecular, Manejo del Cáncer, Marco de e-Ciencia Clínica, Herramientas de Modelado de Neuroinformática
- NERC : Climateprediction.com, cuadrícula oceanográfica, cuadrícula ambiental molecular, cuadrícula de datos de NERC
El programa de e-Science financiado en el Reino Unido fue revisado cuando se completó en 2009 por un panel internacional dirigido por Daniel E. Atkins , director de la Oficina de Infraestructura Cibernética de la NSF de EE . UU . El informe concluyó que el programa había desarrollado un grupo de expertos, algunos servicios y había conducido a la cooperación entre la academia y la industria, pero que estos logros estaban a nivel de proyecto en lugar de generar infraestructura o transformar disciplinas para adoptar la e-ciencia como un método de trabajo normal, y que no eran autosostenibles sin más inversiones.
Estados Unidos
Las iniciativas con sede en los Estados Unidos, en las que el término ciberinfraestructura se suele utilizar para definir proyectos de ciencia electrónica, están financiadas principalmente por la oficina de infraestructura cibernética de la National Science Foundation (NSF OCI) [11] y el Departamento de Energía (en particular, la Oficina de Ciencias). .
Los países bajos
La investigación de eScience holandesa está coordinada por el Centro de eScience de los Países Bajos en Ámsterdam, una iniciativa fundada por NWO y SURF .
Europa
Plan-Europe es una plataforma de centros nacionales de investigación de datos / e-ciencia en Europa, establecida durante la reunión constitutiva del 29 al 30 de octubre de 2014 en Ámsterdam, Países Bajos, y que se basa en los Términos de referencia acordados. PLAN-E tiene un grupo central de miembros activos y se reúne dos veces al año. Se puede encontrar más en PLAN-E .
Suecia
Se han llevado a cabo dos proyectos de investigación académica en Suecia por dos grupos diferentes de universidades, para ayudar a los investigadores a compartir y acceder a recursos y conocimientos informáticos científicos:
- Centro Sueco de Investigación en Ciencia Electrónica (SeRC): Kungliga Tekniska högskolan (KTH) , Universidad de Estocolmo (SU) , Karolinska institutet (KI) y Universidad de Linköping (LiU) [12]
- eSSENCE, The e-Science Collaboration (eSSENCE): Universidad de Uppsala , Universidad de Lund y Universidad de Umeå [13]
Comparación con la ciencia tradicional
La ciencia tradicional es representativa de dos tradiciones filosóficas distintas dentro de la historia de la ciencia, pero se argumenta que la e-ciencia requiere un cambio de paradigma y la adición de una tercera rama de las ciencias. "La idea de datos abiertos no es nueva; de hecho, al estudiar la historia y la filosofía de la ciencia, a Robert Boyle se le atribuye el hecho de enfatizar los conceptos de escepticismo , transparencia y reproducibilidad para la verificación independiente en las publicaciones académicas en la década de 1660. Posteriormente, el método se dividió en dos ramas principales, los enfoques deductivo y empírico. Hoy en día, una revisión teórica del método científico debería incluir una nueva rama, defiende Victoria Stodden , la del enfoque computacional, donde, al igual que los otros dos métodos, todos Se revelan algunos de los pasos computacionales mediante los cuales los científicos extraen conclusiones. Esto se debe a que en los últimos 20 años, la gente ha estado lidiando con cómo manejar los cambios en la computación y simulación de alto rendimiento ". [1] Como tal, la e-ciencia apunta a combinar tradiciones tanto empíricas como teóricas, [3] mientras que las simulaciones por computadora pueden crear datos artificiales, y los macrodatos en tiempo real pueden usarse para calibrar modelos de simulación teóricos. [7] Conceptualmente, la e-ciencia gira en torno al desarrollo de nuevos métodos para ayudar a los científicos a realizar investigaciones científicas con el objetivo de realizar nuevos descubrimientos científicos mediante el análisis de grandes cantidades de datos accesibles a través de Internet utilizando grandes cantidades de recursos computacionales. Sin embargo, los descubrimientos de valor no se pueden hacer simplemente proporcionando herramientas computacionales, una ciberinfraestructura o realizando un conjunto predefinido de pasos para producir un resultado. Más bien, debe haber un aspecto original y creativo de la actividad que, por su naturaleza, no se puede automatizar. Esto ha llevado a varias investigaciones que intentan definir las propiedades que las plataformas de e-Ciencia deberían proporcionar para respaldar un nuevo paradigma de hacer ciencia, y nuevas reglas para cumplir con los requisitos de preservar y hacer que los resultados de los datos computacionales estén disponibles de tal manera que son reproducibles en pasos lógicos y rastreables, como un requisito intrínseco para el mantenimiento de la integridad científica moderna que permite una atenuación de la "tradición de Boyle en la era computacional". [1]
Modelado de procesos de e-ciencia
Un punto de vista [14] sostiene que dado que una instancia de proceso de descubrimiento moderno tiene un propósito similar a una prueba matemática, debería tener propiedades similares, es decir, permite que los resultados se reproduzcan de manera determinista cuando se vuelven a ejecutar y que los resultados intermedios pueden verse para ayudar al examen y comprensión. En este caso, no basta con modelar la procedencia de los datos. Hay que modelar la procedencia de las hipótesis y los resultados generados a partir del análisis de los datos, así como proporcionar evidencia que apoye los nuevos descubrimientos. Por lo tanto, se han propuesto y desarrollado flujos de trabajo científicos para ayudar a los científicos a rastrear la evolución de sus datos, resultados intermedios y resultados finales como un medio para documentar y rastrear la evolución de los descubrimientos dentro de una investigación científica.
Ciencia 2.0
Otros puntos de vista incluyen Ciencia 2.0, donde se considera que la ciencia electrónica es un cambio de la publicación de resultados finales por grupos de colaboración bien definidos hacia un enfoque más abierto, que incluye el intercambio público de datos sin procesar, resultados experimentales preliminares e información relacionada. Para facilitar este cambio, la visión de Science 2.0 se basa en proporcionar herramientas que simplifiquen la comunicación, la cooperación y la colaboración entre las partes interesadas. Este enfoque tiene el potencial de: acelerar el proceso de descubrimiento científico; superar los problemas asociados con la publicación académica y la revisión por pares; y eliminar las barreras de tiempo y costo, limitando el proceso de generación de nuevos conocimientos.
Ver también
- Ciencia ciudadana
- Ciberinfraestructura
- Computación distribuída
- Investigación electrónica
- Bibliotecología de e-ciencia
- e-Ciencias Sociales
- Computación en cuadrícula
- Ciencia 2.0
- Sistema de flujo de trabajo científico
Referencias
- ^ a b c d Bohle, S. "¿Qué es la ciencia electrónica y cómo se debe administrar?" Nature.com, Spektrum der Wissenschaft (Scientific American), http://www.scilogs.com/scientific_and_medical_libraries/what-is-e-science-and-how-should-it-be-managed/ .
- ^ IEEE International Conference on eScience, página de inicio, consultado el 18 de diciembre de 2014, https://escience-conference.org/
- ^ a b DT&SC 7-2: Ciencias sociales computacionales. https://www.youtube.com/watch?v=TEo0Au1brHs Del curso en línea DT&SC en la Universidad de California: https://canvas.instructure.com/courses/949415
- ^ Stewart Tansley; Kristin Michele Tolle (2009). El cuarto paradigma: descubrimiento científico intensivo en datos . Investigación de Microsoft. ISBN 978-0-9825442-0-4.
- ^ Bell, G .; Oye, T .; Szalay, A. (2009). "CIENCIA DE LA COMPUTADORA: más allá del diluvio de datos". Ciencia . 323 (5919): 1297–1298. doi : 10.1126 / science.1170411 . ISSN 0036-8075 . PMID 19265007 .
- ^ DT&SC 7-1: Introducción a la ciencia electrónica: https://www.youtube.com/watch?v=9x3d75ZMuYU . Del curso en línea DT&SC de la Universidad de California: https://canvas.instructure.com/courses/949415
- ↑ a b Hilbert, M. (2015). Ciencia electrónica para el desarrollo digital: ICT4ICT4D. Centro de Informática para el Desarrollo, SEED, Universidad de Manchester. "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 24 de septiembre de 2015 . Consultado el 13 de agosto de 2015 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ^ Oficina Ejecutiva del Presidente, Oficina de Política Científica y Tecnológica, "Memorando para los jefes de departamentos y agencias ejecutivos: mayor acceso a los resultados de la investigación científica financiada con fondos federales". 22 de febrero de 2013, consultado el 7 de julio de 2013, https://obamawhitehouse.archives.gov/sites/default/files/microsites/ostp/ostp_public_access_memo_2013.pdf .
- ^ "Centro Nacional de e-Ciencia" . sitio web oficial . Archivado desde el original el 16 de diciembre de 2008 . Consultado el 29 de septiembre de 2011 .
- ^ Richard Poynder (12 de diciembre de 2006). "Una conversación con Tony Hey de Microsoft" . ¿Abrir y cerrar? blog . Consultado el 20 de septiembre de 2011 .
Sucede que en Estados Unidos eligieron otro nombre. Personalmente, creo que e-Science es un nombre mucho mejor que ciberinfraestructura.
Transcripción completa Archivada el 25 de marzo de 2012 en Wayback Machine actualizada el 15 de diciembre de 2006. - ^ "Oficina de Ciberinfraestructura (OCI)" . Consultado el 19 de septiembre de 2011 .
- ^ "Centro sueco de investigación de e-ciencia (SeRC)" .
- ^ "eSSENCE, The e-Science Collaboration" .
- ^ Syed, J .; Ghanem, M .; Guo, Y. (2007). "Apoyando los procesos de descubrimiento científico en Discovery Net". Concurrencia y Computación: Práctica y Experiencia . 19 (2): 167. doi : 10.1002 / cpe.1049 .
enlaces externos
- Red de ciencia abierta DOE y NSF
- El eScience Institute de la Universidad de Washington
- Proyecto del Laboratorio Virtual Holandés de e-ciencia (VL-e)
- Programa de ciencia electrónica del Consejo de Investigación del Reino Unido
- e-ciencia: personnalisation des résultats de recherches Google et sociologies du web
- UK National Centre for e-Social Science y su Wiki sobre e-Social Science [ enlace muerto permanente ]
- Proyecto NSF TeraGrid
- Centro de apoyo a las ciencias electrónicas de las artes y las humanidades (AHESSC)
- Colaboración de servicios de datos y ciencia electrónica (EDSC)
- Actividad de e-Infraestructuras de la Comisión Europea
- Centro sueco de investigación de e-ciencia
- eSSENCE the e-Science Collaboration