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よしたかかやぬま
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1 天文学におけるオープンデータ利用 : 歴史機構成果そして将来大石雅寿国立天文台天文データセンターセンター長 masatoshi.ohishi@nao.ac.jp

2 宇宙の誕生と進化 : 銀河恒星惑星生命の誕生と進化の歴史年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム

3 天文観測今昔物語天文学者 ( 一般的イメージ ) 2015 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム 2015 肉眼で観測することはできないコンピュータディスプレイ上で確認する 3

4 稼働中の主要な望遠鏡 ( 国内 ) ki/ ファイル :Spectre.svg を改変ガンマ線 X 線紫外線可視光赤外線電波すばる野辺山 45m 電波望遠鏡すざくあかりひので ASTE 4

5 すばる望遠鏡のデータ現在 7 台の観測装置が稼働約 9 割は Suprime-Cam のデータ ~25 TB/year 2.5 TB/year Hyper Suprime Cam 2015 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム

6 Hyper Suprime-Cam (HSC) 2k x 4k CCD を 116 枚搭載 800メガピクセルの巨大デジタルカメラ一夜あたり 300~500 GB のデータ生成 5年間300夜にわたり最大 2000 平方度の領域を観測予定計 ~150 TB 重力レンズ効果を利用した宇宙のダークマターダークエネルギーの解明等 2014年春観測開始 CCD 一枚 Suprime-Cam Hyper Suprime-Cam 6 有効検出領域

7 天文アーカイブ利用の歴史

8 明月記藤原定家の日記 (1180~1235 年 ) 望遠鏡発明前の超新星記録 (7 件 ) のうち 3 件 (1106 年 1054 年 1181 年 ) を記録 2015 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム

9 天文学アーカイブの必要性 (1) 天文観測データは観測時点での宇宙のある一角のスナップショットであり実験により再現することが不可能このためアーカイブ構築の機運が昔から強かった ( 写真乾板には約 100 年の歴史有り ) 日本最古の写真乾板 (1899 年 3 月 5 日撮影 ) 2015 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム

インターネット上の天文研究リソース http://www.aanda.org/ http://www.journals.uchicago.edu/apj/ http://www.blackwellpublishing.com/journal.asp?ref=0035-8711&site=1 http://www.asj.or.jp/pasj/ http://adsabs.harvard.

edu/ http://www.ipac.caltech.edu/2mass/ http://lambda.gsfc.nasa.gov/ http://www.ukidss.org/ http://archive.stsci.edu/ http://www.astro-wise.org/ http://nedwww.ipac.caltech.edu/ http://terapix.iap.

10 インターネット上の天文研究リソース年 6 月 11 日 10

11 文献 & カタログデータベース文献データベース - ADS (NASA) 主要な天文系論文をオンライン公開 > 10M records データやカタログのみの天文論文も刊行 CDS (Centre de Donnes Astronomique de Strasbourg) 天体カタログの頒布 (1972 年 ~) SIMBAD: 天体のメタ情報 DB 700 万天体 VizieR: 論文に掲載された表などをonline 公開 2015 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム

12 天文アーカイブ利用に関わる新たな課題

13 問題点 1 : 分散データアーカイブへのアクセス猫の手も借りたいデータベースアクセスインターフェイスの共通化データ取得を自動化教育用教材としても利用可 13

14 Virtual Observatory (VO) デジタル化された天文データを観測し, そのデータを解析処理することにより天文学的知見を生み出す抽象化された観測装置いつでも, どこからでも, 天候などに左右されずに観測することができる研究インフラ大量データの統計処理を容易に実行することによって, 天文研究の質的転換を目指す 2015 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム

International Virtual Observatory Alliance 世界各国の 21 の VO プロジェクトが参加天文データの共有をより効率的に行うための標準仕様策定団体 http://www.ivoa.

Specification 検索結果等のデータフォーマット Simple Cone Search Simple Image Access Simple Spectral Access Table Access Protocol IVOA Astronomical Data Query

15 International Virtual Observatory Alliance 世界各国の 21 の VO プロジェクトが参加天文データの共有をより効率的に行うための標準仕様策定団体策定された主な仕様 ( 全部で30 以上の仕様 ) IVOA Registry Interfaces データサービスの公開方法 Resource Metadata for the Virtual Observatory データサービスのメタデータ仕様 VOTable Format Specification 検索結果等のデータフォーマット Simple Cone Search Simple Image Access Simple Spectral Access Table Access Protocol IVOA Astronomical Data Query Language 検索言語仕様データ検索のインターフェイス定義 VOSpace service specification 分散ファイルシステムを実現する仕様 Data Model for Astronomical DataSet Characterisation データモデル Simple Application Messaging Protocol アプリケーション間連携の仕様

16 データサービスの公開と利用の仕組み 2 メタデータ収集 Metadata Searchable Registry Registry の Registry 1 メタデータ登録 Analysis Service Publishing Registry OAI-PMH 3 サービスの発見 SOAP/WS Data Service Storage Service

17 標準化は非常に有効標準策定作業 Access protocols, data format, etc. Interoperability wider dissemination and application Endorsement by the IAU (VO WG) 苦痛を伴うプロセス Philosophy, intention, life time of project,,, Compromise, patience Establishment of relationship:respect to each other Coffee/tea breaks and lunch/dinner talks are crucial 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム 2015

18 IVOA 相互運用会議 2010 年 12 月奈良にて 2003 年以来毎年 2 回開催標準化に向けた集中議論 ( キツイ!) 技術に強い若手が中心に活躍ネットを介した協働に必須な人脈形成 (Layer 0) 2015 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム

19 VO により連携する世界の天文台ポータル経由 : 日本米国 VO 対応アプリ : Aladin TOPCAT VOSPEC SpecView VOPlot 等 Canada VO China VO More than 16,000 resources are accessible. Images, spectra, and catalog data can be retrieved 2015 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム

20 Science output by JVO Concentration of galaxies around SMBH 10,000+ SMBH & 7x10 7 galaxies collected by JVO Komiya et al., ApJ, 775, 43 (2013) SMBH Mass (Msolar)

21 VO を使って生み出された査読論文 1073 (ADS 調べ ) 2002 年 1 月 ~2015 年 6 月 2015 年 6 月 11 日 21

22 不思議なことに海外からのアクセスが多い March, 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム

23 欧米と日本の違いはどこから? 欧米でのアーカイブ利用は日本の数倍 Publish or Perishのため? 科学研究はデータから如何にして新知見を引き出すかにかかっているはずだが日本ではもの作りだけで息切れ? 日本人はもの作りを重視ソフトウエアやデータはおまけ? 日本人の慣習文化心情を踏まえた普及対策が必須 2015 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム

24 将来に向けて

ALMA 大規模データを生成する望遠鏡計画 66 台のアンテナ @ アタカマ砂漠標高 5000m 主として日米欧の諸国が協力して開発ハッブル宇宙望遠鏡の約 10 倍の空間分解能 (0.

ALMA(ESO/NAOJ/NRAO) 8.4m 光赤外望遠鏡 ( 米国 2018?~) 2011 年観測開始 LSST 3.

25 ALMA 大規模データを生成する望遠鏡計画 66 アタカマ砂漠標高 5000m 主として日米欧の諸国が協力して開発ハッブル宇宙望遠鏡の約 10 倍の空間分解能 (0.01 秒角 ) 宇宙初期の生まれたての銀河恒星や惑星の誕生過程物質進化の探求から生命の起源等を探る年間 200 TB 超のデータが生成される Credit: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO) 8.4m 光赤外望遠鏡 ( 米国 2018?~) 2011 年観測開始 LSST 3.2 ギガピクセルの巨大カメラ ( 視野は約 10 平方度 ) 3 晩で観測可能領域をすべて撮像同じ領域を 3 晩毎にくり返し観測宇宙のムービーダークエネルギーの解明太陽系新天体の探査突発天体の探査等を行う一晩で 15 テラバイト 1 年で 6.8 ペタバイト Google が解析システムの開発に参加 25

26 Survey Raw Data Output Rates Terabyte/s 2015 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム Courtesy of R. Tailor

Data Access: Past, Present and Future Advanced Data Analysis in the Data Intensive Astronomy Era Synergy of Data Intensive Astronomy with

27 IAU GA Beijing August, 2012 Scientific Impact of Past and On- Going Large-Scale Observations and Surveys to Astronomy Current Status and Challenges of Future Large-Scale Observations and Surveys (1) Near- and Midfuture projects, (2) Far-future projects Data Management and Data Access: Past, Present and Future Advanced Data Analysis in the Data Intensive Astronomy Era Synergy of Data Intensive Astronomy with other field Expectation on Scientific Insights in the Data Intensive Astronomy Education, Public outreach related with Data Intensive Astronomy

28 High level Data Analysis 巨大データからの新ルールや知見の発見 Needles in haystacks Higgs 粒子 Haystacks: Dark matter, Dark energy 概略解の探求分類新しいアルゴリズム Data Mining (KDD) 統計学やコンピュータ科学との協同が必須

29 World Data System ICSU( 国際科学会議 ) Strategic Coord. Comm. on Info. & Data 地球物理, 農業, 環境, 天文等の科学データを世界規模で共有 ( 途上国に提供 ) するためのフレームワーク天文 VOが参照例の一つに 2015 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム

30 Summary 天文分野におけるデータ共有機構として国際的な標準に基づいたヴァーチャル天文台が稼働 VO 利用は欧米が圧倒的に多い日本がまだ少ないのは文化的な違いによるのか? 多様な分野におけるオープンなデータ利用やサイエンスを推進する政策が取りまとめられつつある Be ready! 2015 年 6 月 11 日学術情報基盤オープンフォーラム

大規模データ天文学の進展

大規模データ天文学の進展 VO 概論国立天文台天文データセンター白崎裕治内容天文データベースの現状直面しつつある問題点とその解決策バーチャル天文台 (VO) 天文データ共有の仕組み VO サービスデスクトップアプリの紹介 VO を利用した研究成果の紹介 2 天文データの爆発的増加 3 急増する天文データ天文データは 1 年半毎に倍増 CPU の計算性能は18カ月で2 倍 I/O 性能の向上率は 10%/ 年