Становлення і горизонти цифрової науки
In today's world, the science and high technology are increasingly invading the space of everyday reality, affect the human interaction with the environment, rapidly change the modern society image, enhancing and complicating communication, opening up new opportunities for external and internal...
Saved in:
| Date: | 2014 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
2014
|
| Online Access: | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/37320 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | System research and information technologies |
| Download file: |  |
Institution
System research and information technologies| _version_ | 1867334230260842496 |
|---|---|
| author | Zgurovsky, M. Z. Petrenko, A. I. |
| author_facet | Zgurovsky, M. Z. Petrenko, A. I. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "M. Z. Zgurovsky",
"institution": null
},
{
"author": "A. I. Petrenko",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Zgurovsky, M. Z. |
| baseUrl_str | http://journal.iasa.kpi.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-03-30T15:22:02Z |
| description | In today's world, the science and high technology are increasingly invading the space of everyday reality, affect the human interaction with the environment, rapidly change the modern society image, enhancing and complicating communication, opening up new opportunities for external and internal resources. The basic features of the current science state in the modern society are considered and summarized, the main reason for the success of which is the rapid development of a new computer technology, the creation of complex and powerful distributed systems or the computing grid infrastructure, provid-ing tools for high-performance computing, quick access to huge data sets, and effective communication. Such a science, known as the "digital science", relies on the use of e-infrastructures, services, and tools for data- and computing-intensive research in virtual and collaborative environments based on ICT in conjunction with the possibilities of openness and collaboration over the Internet. In addition, parts of this electronic infra-structure are unique scientific instruments — heavy duty electron microscopes, particle accelerators, sophisticated medical equipment, etc. New tools and new research methods make it possible not only to conduct research more efficiently, but also to create new areas of science and research, which are more open, more global and common, more creative, and closer to the society. Figs.: 3. Refs.: 38 titles. |
| first_indexed | 2025-07-17T10:18:24Z |
| format | Article |
| fulltext |
М.З. Згуровский, А.И. Петренко, 2014
Системні дослідження та інформаційні технології, 2014, № 4 7
TIДC
ТЕОРЕТИЧНІ ТА ПРИКЛАДНІ ПРОБЛЕМИ
І МЕТОДИ СИСТЕМНОГО АНАЛІЗУ
УДК 001.1, 001.18, 001.3, 001.8
СТАНОВЛЕНИЕ И ГОРИЗОНТЫ ЦИФРОВОЙ НАУКИ
М.З. ЗГУРОВСКИЙ, А.И. ПЕТРЕНКО
В современном мире наука и высокие технологии все активнее вторгаются
в пространство повседневной реальности, влияют на взаимодействие человека
с окружающей средой, стремительно изменяют образ современного общества,
усиливая и усложняя коммуникации, открывают новые возможности исполь-
зования внешних и внутренних ресурсов. Рассмотрены и обобщены особенно-
сти современного состояния науки в обществе, основной причиной успеха ко-
торой является быстрое развитие новых компьютерных технологий,
приводящих к созданию сложных и мощных распределенных систем или вы-
числительных грид-инфраструктур, обеспечивающих средства высокопроиз-
водительных вычислений, быстрый доступ к огромным наборам данных и эф-
фективные коммуникации. Такая наука, получившая название «цифровой
науки», опирается на использование электронных инфраструктур, на услуги
и инструментарий для обработки данных и проведения ресурсоемких исследо-
ваний в виртуальных и распределенных средах, основанных на ИКТ в сочета-
нии с возможностями открытости и сотрудничества через интернет. Кроме то-
го, составными частями этой электронной инфраструктуры являются
уникальные научные инструменты — сверхмощные электронные микроскопы,
ускорители элементарных частиц, сложное медицинское оборудование и т.д.
Новый инструментарий и новые исследовательские методы позволяют не
только проводить исследования более эффективно, но и создавать новые на-
правления науки и исследований, которые являются более открытыми, более
глобальными и общими, более творческими и более близкими к обществу.
ВВЕДЕНИЕ
Общеизвестно влияние современных информационно-коммуникационных
технологий (ИТК) на развитие человеческого общества, условия жизни лю-
дей, виды и средства их деятельности, в частности, на цели и инструмента-
рий проведения научных исследований. В современном мире наука и высо-
кие технологии все активнее вторгаются в пространство повседневной
реальности, влияют на взаимодействие человека с окружающей средой, стре-
мительно меняют облик современного общества, усиливая и усложняя ком-
муникацию, открывают новые возможности использования внешних и внут-
ренних ресурсов.
Наука представляет собой систему знаний, а также методов овладения
новыми знаниями, позволяющих прогнозировать и преобразовывать пред-
меты и явления в природе и обществе. Традиционно принято подразделять
науку на фундаментальные и прикладные исследования. Фундаментальные
исследования направлены на раскрытие еще не известных законов природы
М.З. Згуровский, А.И. Петренко
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2014, № 4 8
и общества, кроме того, они включают в себя исследования в сфере научных
абстракций. Цель фундаментальных исследований состоит в раскрытии
причин возникновения явлений, в увеличении объема научных знаний. При-
кладные исследования направлены на практическое использование уже из-
вестных явлений природы и научных достижений. Их цель — разработка
и совершенствование техники и технологии, которые имеют своей целью
удовлетворение потребностей в различных областях человеческой деятель-
ности.
Однако в последнее десятилетие появились, сменяя и дополняя друг
друга, новые термины «е-наука», «открытая наука», «наука 2.0» и «цифро-
вая наука», которые начали использоваться для характеристики нового сос-
тояния и методологии научных исследований, при этом описания некоторых
из них нельзя пока найти даже в Википедии.
Цель работы — сравнительное рассмотрение содержания этих новых
терминов и обоснование их места в современной организации научной ра-
боты. Учитывается также тот факт, что сама научная деятельность, по мне-
нию Майкла Нильсена, «в ближайшие 20 лет изменится сильнее, чем за
прошедшие 300 лет» [1].
Е – НАУКА
Термин «е-наука» определяет научно-исследовательскую деятельность, ко-
торая использует передовые возможности ИКТ и включает в себя новые ме-
тодики исследований, основанные на доступе к:
сети широкополосных коммуникационных научно-исследовательских
инструментов и сервисов, хранилищам данных и связанным с ними стандар-
там и средствам управления данными;
инструментам и высокопроизводительным вычислительным ресур-
сам, большому разнообразию хранилищ данных, компьютеров, систем и се-
тей;
программному обеспечению инфраструктурных сервисов, поддер-
живающих обмен данными и сотрудничество между исследователями;
конкретным инструментам, таким как устройства интенсивной ви-
зуализации, моделирования и средствам взаимодействия, которые поддер-
живают интерфейс пользователя, позволяющий исследователям взаимодей-
ствовать друг с другом и со своим инструментарием, вычислительными
ресурсами и ресурсами данных [2–13].
Термин «е-наука» (e-Science) был введен в 1999 году Джоном Тейло-
ром, генеральным директором научных советов Соединенного Королевства,
для объединения новых революционных методов проведения коллективных
экспериментальных научных исследований, включающих компьютерное
моделирование и организацию виртуальных экспериментальных сред [5].
Методы электронной науки поддерживаются инфраструктурными возмож-
ностями современных вычислительных грид. Электронная наука создает
возможности для получения результатов исследований на новом уровне ка-
чества, демонстрируемых различными инициативами по всему миру, вклю-
чая программу кибер-инфраструктуры в США, проект Европейской иссле-
довательской инфраструктуры, японский проект научного грид и т.д. [8].
Становление и горизонты цифровой науки
Системні дослідження та інформаційні технології, 2014, № 4 9
Проект TeraGrid финансируется Национальным научным фондом
США. В его рамках создается одна из крупнейших в мире распределенная
кибер-инфраструктура для выполнения открытых научных исследований.
Проект был начат в 2001 году под названием Distributed Terascale Facility.
На основе выделенной оптической сети с пропускной способностью 40 ги-
габит/c связывались компьютеры, системы визуализации и управления дан-
ными, расположенные в четырех узлах сети. Сегодня в состав TeraGrid
входит 25 платформ, расположенных на 11 площадках, при этом обеспечи-
вается доступ к суммарной вычислительной мощности более чем в один пе-
тафлопс и к средствам хранения данных объемом в десятки петабайт.
При создании TeraGrid преследовались три основных цели: поддержка
тех научных направлений, прогресс в которых невозможен без использова-
ния средств TeraGrid, расширение числа пользователей научного сообщест-
ва, которые применяют в своих исследованиях методы электронной науки,
и достижение совместимости между отдельными грид и их информацион-
ными службами для обеспечения возможности разработки интероперабель-
ных (совместимых) интерфейсов выполнения заданий в TeraGrid.
Аналогичный европейский проект EGI (European Grid Infrastructure)
обеспечивает с 2010 года доступ к вычислительным ресурсам европейских
исследователей, работающих в различных областях науки — от физики вы-
соких энергий до гуманитарных наук. На сегодня EGI объединяет ресурсы
351 центров (провайдеров) с 470 000 процессорами, 143 петабайтами диско-
вой памяти, 138 петабайтами ленточной памяти. Структурная схема EGI
приведена на рис. 1.
На первом ее уровне расположены национальные грид-инфраструктуры
(NGIs-National Grid Initiatives), среди которых в качестве ассоциативного чле-
на выступает Украинская национальная грид-инфраструктура (UNGI), а на
втором уровне — собственно сама EGI (рис. 1). Зарегистровано 21714 пользо-
вателей, объединенных в 233 виртуальные организации (ВО). На роль объеди-
Рис. 1. Структурная схема EGI
М.З. Згуровский, А.И. Петренко
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2014, № 4 10
няющей сети передачи данных реально претендует сеть GEANT (Gigabit
European Advanced Network Technology). Еврокомиссия поставила задачу
к 2020 году объединить все существующие исследовательские инфраструк-
туры и ученых Европы посредством е-инфраструктур в единое цифровое
исследовательское пространство [6].
В японском проекте NAREGI (National Research Grid Initiative), нача-
том в 2003 году, основной задачей является разработка промежуточного
программного обеспечения для национальной инфраструктуры грид, а так-
же нескольких приложений е-науки для ключевых научных отраслей, в ко-
торых использование грид приносит максимальную пользу (нанотехнологии
и химия).
Растущая связность нашего мира (на основе инструментария сбора
данных, центров данных, суперкомпьютеров, ведомственных и персональ-
ных компьютеров) позволяет обеспечить доступ к разнообразной информа-
ции в любом месте. Этому способствует использование стандартов интернет
и Web (HTTP, HTML, XML и др.), обеспечивающих новые мощные возмож-
ности для клиентов и серверов. Достижения отдельных отечественных науч-
ных коллективов в области е-науки (физики высоких энергий, астрофизике,
биоинформатике, геофизике, инженерии) отражены в [2], а также регулярно
освещаются на сайте Главного Операционного центра UNGI [7].
ОТКРЫТАЯ НАУКА
Благодаря интернету у ученых появились новые возможности для обмена
знаниями и опытом, в частности, при проведении научных исследований.
Американский химик Жан-Клод Брэдли ввел для этих возможностей
в 2012 году концепцию «открытой науки» (Open Notebook Science) [14–24].
Открытая наука — обобщающий термин для научной деятельности,
цель которой — сделать научные исследования, научные данные и их рас-
пространение доступными на всех уровнях общества как для любителей, так
и для профессионалов [19]. Идея «открытой науки» предельно проста и за-
ключается в максимальной её прозрачности: каждый шаг ученого отражает-
ся в открытых и общедоступных интернет-источниках (как правило, в спе-
циальных научных блогах). Вся информация публикуется открыто для
дальнейшего использования: на ее основе другие авторы могут готовить
собственные статьи, ее можно перепроверять и корректировать и т.д. По-
следнее время много сторонников «открытой науки» предпочитают формат
wiki или Web-сайты, структуру и содержимое которых пользователи могут
самостоятельно изменять с помощью инструментов, предоставляемых са-
мим сайтом. Этот формат позволяет лучше показывать, которые исследова-
тельские процедуры осуществлялись в конкретные промежутки времени.
АРГУМЕНТЫ В ПОДДЕРЖКУ ОТКРЫТОЙ НАУКИ
В пользу «открытой науки» можно привести следующие аргументы [15–17]:
Открытость позволяет ученым оперативно получать отклик от ауди-
тории, реагировать на замечания и исправлять ошибки. Благодаря ей повы-
Становление и горизонты цифровой науки
Системні дослідження та інформаційні технології, 2014, № 4 11
шается производительность научной работы: существенно уменьшается ко-
личество дублирующих друг друга исследований. Кроме того, получение
информации о ходе исследований коллег в режиме реального времени по-
могает ученым избежать многих ошибок и способствует установлению про-
дуктивных научных контактов.
Прозрачность позволяет также существенно повысить уровень об-
щественной экспертизы (экологической, экономической, этической) науч-
ных проектов. Она способствует лучшему взаимопониманию между учены-
ми и представителями других сфер деятельности (например, бизнеса);
прозрачность также способствует выработке новых подходов ко многим
проблемам философии и методологии науки.
АРГУМЕНТЫ ПРОТИВ ОТКРЫТОЙ НАУКИ
При всех своих преимуществах полная открытость в науке может породить
много сложных проблем, в частности:
Стремление к открытости данных во многих случаях идет вразрез
с существующим законодательством об авторском и патентом правe.
Публикация всей информации о ходе исследовательского процесса
не является панацеей против фальсификаций.
Требование максимальной прозрачности исследовательского про-
цесса влечет за собой требование максимальной научной честности: ни для
кого не секрет, что те же блоги часто используются учеными для пропаган-
ды своих успехов, а писать о неудачах «в прямом эфире» сложнее.
Ученые не могут справиться с избытком несортированной информа-
ции. Ряд ученых рассматривает как стимулирующий фактор ограниченное
количество информации, которую они получают от других.
Некоторые результаты науки могут быть использованы во вред лю-
дям и окружающей среде.
Общественность может не понять научных данных, неверно интер-
претировать эти данные или исказить их вследствие неточного цитирования.
Увеличение объемов информации усложняет проверку открытий.
Чем больше людей публикуют свои данные, тем сложнее их собрать и обра-
ботать, прежде чем прийти к выводам. Кроме того, при увеличении массива
данных повышается и доля низкокачественной информации.
Большинство теоретиков и практиков «открытой науки» составляют
ученые-естествоиспытатели. Гуманитарии, практикующие Open Notebook
Science, пока редки. Незначительная активность гуманитариев в открытой
науке вполне объяснима. В естественных науках личностный фактор сведен
к минимуму — ученый занимается не столько созданием собственного про-
дукта, сколько фиксацией закономерностей окружающего мира, сущест-
вующих независимо от наших желаний, ценностей, установок и т.д. В гума-
нитарных науках процесс познания во многих случаях оказывается ближе
к художественному творчеству, чем к беспристрастному выявлению законов
природы. Естественно, что размещение продуктов личного творчества в от-
крытом доступе многими воспринимается болезненно. Поэтому среди гума-
нитариев открытые сетевые проекты ведут, в первую очередь, лингвисты:
М.З. Згуровский, А.И. Петренко
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2014, № 4 12
они лишь фиксируют актуальное состояние языка, не привнося ничего
от себя, и в этом их работа похожа на то, чем занимаются ученые-
естествоиспытатели. Однако ситуация меняется: с развитием цифровых тех-
нологий идеология открытых ресурсов влияет и на искусство. Можно пред-
положить, что проникновение этих воздействий в область гуманитарных
наук — всего лишь вопрос времени.
«ОТКРЫТАЯ НАУКА» В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ ОБРАЗОВАНИЯ
Некоторые из ее идей и принципов вполне могут быть внедрены в практику
подготовки студентов и аспирантов, особенно в университетах научно-
исследовательского профиля. Возможные шаги в данном направлении мож-
но представить так:
С целью развития студенческой и аспирантской науки студенческие
и аспирантские исследовательские группы поддерживают собственные бло-
ги и wiki-ресурсы. Какие плюсы подобной практики? Прежде всего, это ус-
тановление контактов с другими членами научного сообщества. С помощью
интернет-сайтов аспиранты и научные руководители могут находить друг
друга. Кроме того, открытые исследовательские ресурсы могут представ-
лять интерес и для работодателей, а также для инвесторов и бизнес-агентов
(примеры финансирования и монетизации открытых проектов есть). Откры-
тость могла бы существенно повысить качество подготовки к проведению сту-
денческих конференций и семинаров. Представим себе такую ситуацию —
участники конференции размещают тезисы докладов в специальном блоге,
комментируют тексты друг друга, участвуют в дискуссиях. Подобная прак-
тика позволит докладчикам скорректировать тексты собственных выступле-
ний, а их оппонентам — продумать и уточнить свою позицию и аргументы
в ее защиту.
В некоторых случаях ведение открытого научного проекта может
стать альтернативой традиционной практике написания курсовых работ.
Общеизвестно, что уровень культуры письма и логического изложения сво-
их мыслей у современных студентов существенно снизился. Нередко курсо-
вые (и дипломные) работы компилируются из интернет-источников, и сту-
денты даже не заботятся о том, чтобы привести взятые с разных источников
части к единому стилю. Открытость могла бы способствовать созданию
уникальных текстов пояснительных записок к дипломным и курсовым
работам.
НАУКА 2.0
Наука 2.0 — это еще один предложенный новый подход к науке, который
базируется на обмене информацией и сотрудничестве ученых благодаря ис-
пользованию сетевых технологий [25–31]. Она отличается от «открытой
науки» концентрацией внимания в основном на открытости самого научно-
го процесса, подчеркивая роль инструментария Web 2 как средства открыто-
го сотрудничества между всеми заинтересованными участниками. Термин
был введен Бургелманом в 2010 году, и отображает возможности на базе
общих онлайновых инструментов и открытых научных моделей:
Становление и горизонты цифровой науки
Системні дослідження та інформаційні технології, 2014, № 4 13
увеличения числа научных авторов (как профессиональных, так и лю-
бителей);
увеличения числа научных публикаций (различных видов от проме-
жуточных для предварительного обсуждения до традиционных научных ра-
бот);
увеличения количества данных и их обработки из-за появления но-
вых официальных и неофициальных источников данных.
Наука 2.0 использует средства совместной работы такие, как wiki, бло-
ги и видео-журналы, чтобы обмениваться результатами, первичными дан-
ными и мнениями. Инструментарий Web 2 позволяет поддерживать научное
сотрудничество за пределами конкретных исследовательских проектов через
совместное использование ресурсов и неформальные коммуникации, а так-
же коммуникации в социальных сетях, ломая границы между работой и от-
дыхом. Онлайновое общение научного сообщества стало новой формой
поддержки исследователей, благодаря которой они делятся и обсуждают
свои идеи, создают новые исследовательские проекты, устанавливают соот-
ветствующие контакты или ресурсы.
Общее мнение таково, что Наука 2.0 набирает обороты, и количество
Web-сайтов неустанно увеличивается, несмотря на значительное сопротив-
ление со стороны части научного сообщества и не прекращающиеся дискус-
сии о том, что именно этот термин означает.
Науке 2.0 присущи многие особенности е-науки и открытой науки, но
есть и несколько новых аспектов: открытое сетевое сотрудничество и отк-
рытые данные. Возможности первого поколения Web быстро трансформи-
ровались в поиск информации и поддержку розничной торговли. Последу-
ющие разработки, такие как блоги и социальные сети, получившие название
Web 2, также быстро расширили возможности людей не только потреблять
информацию онлайн, но опубликовывать и редактировать ее, а также сот-
рудничать. Сначала небольшое, но быстро растущее число исследователей
(и не только молодых) начали выполнять свои исследования, используя сво-
бодный инструментарий Web 2. На сегодняшний день своим опытом они
показывают, что Наука 2.0 является не только более коллегиальной, чем
традиционная наука, но и значительно более продуктивной.
Конечно, многие ученые опасаются такой открытости, особенно
в конъюктурных биомедицинских областях, где патенты и положение могут
зависеть от того, кто первым опубликовал новое открытие. Для этих прагма-
тиков Наука 2.0 кажется опасной — приглашение изложить свою серьезную
работу в блоге или в социальной сети они рассматривают, как открытое
приглашение взломать свой ноутбук, планшет или, что еще хуже, как угрозу
похищения их лучших идей и их публикации соперником.
Но другие ученые считают переход к Web 2 совершенно естественным,
поскольку Web 2 прекрасно согласуется с тем, как работает наука. Поэтому
вопрос состоит не в том, произойдет ли переход к Науке 2.0, а в том, как
быстро это произойдет. Как ни странно, Web обеспечивает лучшую защиту
авторских прав, чем традиционные журналы. Каждое изменение на wiki по-
лучает метку времени, так что, если кто-то на самом деле пытается «позаим-
ствовать» вашу идею, то будет очень легко доказать ваш приоритет и разо-
блачить «нарушителя».
М.З. Згуровский, А.И. Петренко
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2014, № 4 14
Традиционно ученый ждет выхода журнала со своей публикацией
в среднем шесть-девять месяцев. А Наука 2.0 фиксирует его приоритет на
открытие или идею сразу же. При этом все отражается на сайте — экспери-
ментальные протоколы, успешные результаты, неудачные попытки, даже
обсуждение докладов, которые готовятся к публикации. Отметки времени
для каждой записи не только устанавливают приоритет, но и позволяют от-
слеживать вклад каждого члена научной группы, даже при большом количе-
стве сотрудничающих одновременно участников.
ЦИФРОВАЯ НАУКА
Термин «цифровая наука» появился в документах Европейского Союза ге-
неральной дирекции CONNECT (Communications Networks, Contentand
Technology) в марте 2013 года, посвященных обоснованию главных задач
новой европейской программы «Горизонт–2020», которая продлится с 2014
до 2020 года с общим бюджетом около 70 млрд. евро [32, 33].
Цифровая наука учитывает все аспекты, присущие е-науке, открытой
науке и Науке 2.0 (рис. 2). Разные термины для науки отражают развитие
новых её возможностей для проведения научных исследований с использо-
ванием ИКТ, включая свойства предыдущих концепций и добавляя новые
особенности. Цифровая наука определяет новый рост науки и исследований
за счет новых возможностей, постоянно развивающихся благодаря совер-
шенствованию сетей связи, цифровой форме научного контента (содержа-
ния) и новых видов деятельности и взаимодействия ученых, обусловленных
новыми технологиями [42–45].
Обзор различных концепций, проведенный выше, позволяет выделить
три основных перспективы и важных составляющих цифровой науки (рис. 3):
Новые методы, основанные на использовании ИКТ — изменили
способ проведения научных исследований. Инфраструктура связи, вычисли-
тельная техника и хранилища данных позволяют выполнять научно-
исследовательские работы, требующие интенсивных вычислений и больших
объемов данных, которые не были возможны ранее, а также создавать новые
средства для генерации и обработки данных, которые позволяют делать на-
учные открытия. Специальное научное программное обеспечение позволяет
использовать новые предметно-ориентированные методы исследования,
а новые платформы и социальные медиа предоставляют возможности для
формирования и управления крупными научными сообществами. Развива-
Рис. 2. Трансформация научных процессов на пути к «цифровой науке»
Становление и горизонты цифровой науки
Системні дослідження та інформаційні технології, 2014, № 4 15
ются инструменты новых научных метрик оценки результатов исследований
и научного их признания (reputation systems).
Открытость исследований — стала признанным фактором в по-
вышении эффективности научных знаний путем обеспечения их доступно-
сти для всех через онлайновые медиа и которая способствует качеству,
прозрачности и воспроизводимости результатов исследований. Она включа-
ет в себя открытый, непосредственный и свободный доступ к научным ра-
ботам и результатам исследований, а также к программному обеспечению
и моделям, используемым для генерации результатов. Последние тенденции
открытости связаны также с доступом к материалам самого научного про-
цесса как ресурса знаний для дальнейших научных поисков. Такой доступ реа-
лизуется через публикации промежуточных результатов, лабораторные книги
и через личные знания исследователей и их совместные рабочие ресурсы.
Сотрудничество при проведении исследований — резко измени-
лось благодаря коммуникационным сетям и социальным медиа, поддержи-
вающим совершенно новые масштабы научного сотрудничества. Дистанци-
онное сотрудничество между исследователями и научными организациями
на сегодняшний день является неотъемлемой частью всех научных меро-
приятий, направленных на поддержку междисциплинарных научно-
исследовательских проектов с международными командами.
Кроме того, научное сотрудничество развивается в сторону крупно-
масштабных проектов, которые поддерживают открытое участие любых за-
интересованных субъектов, формирование коллективного разума групп, со-
стоящих из как профессиональных, так и любительских исследователей.
Открытость исследовательских процессов позволяет динамически расши-
рять сотрудничество при решении конкретных научных задач и объединять
онлайн-сообщества научных работников также за пределами конкретных
исследовательских задач.
Рис. 3. Средства цифровой науки [31]
М.З. Згуровский, А.И. Петренко
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2014, № 4 16
Основной причиной успеха цифровой науки является быстрое развитие
новых компьютерных технологий, которые приводят к созданию сложных
и мощных распределенных систем или вычислительных грид/облаков, обес-
печивающих средства высокопроизводительных вычислений, быстрый дос-
туп к огромным наборам данных и эффективные коммуникации. Кроме то-
го, составными частями этой вычислительной инфраструктуры являются
также уникальные научные инструменты: сверхмощные электронные мик-
роскопы, ускорители элементарных частиц, сложное медицинское оборудо-
вание и т.д.
Цифровая наука основана исключительно на электронных инфраструк-
турах, используемых для:
развития и совместного использования методов научных исследова-
ний, основанных на ИКТ;
обеспечения бесшовного онлайнового доступа к научным ресурсам,
публикациям и данным;
обеспечения и разработки платформ и методов удаленного крупно-
масштабного сотрудничества.
«Цифровая наука» — это наука о взаимодействии электронных инфра-
структур и общества с помощью ИКТ, инструментария научных исследова-
ний и сотрудничества при исследованиях через интернет. «Цифровая наука»
означает радикальную трансформацию природы науки и инноваций. Она
является более открытой, более глобальной и общей, более творческой
и более близкой к обществу. Привлечение граждан к научным процессам
становится новым инструментом и методом самого исследования. При этом
участие граждан может быть частью глобальных научных инициатив или
инициировано как самими гражданами, так и учеными-любителями. Кроме
того, открытый доступ и общение с научными знаниями позволяет гражда-
нам быть лучше информированными о научных достижениях и тем самым
более уверенными в научном обосновании принимаемых в обществе реше-
ний. Таким образом, взаимодействие «наука-общество» следует рассматри-
вать как важный аспект цифровой науки.
ЦИФРОВЫЕ ГУМАНИТАРНЫЕ НАУКИ
В обиход был введен также термин «цифровые гуманитарные науки» как
собирательный термин для широкой сферы применения новых информа-
ционных технологий в качестве вспомогательного средства для поддержки
гуманитарных наук, для сохранения, реконструкции, передачи и интегриро-
вания знаний людей [34–36]. При этом речь идет не только о традиционных
гуманитарных отраслях, но и о множестве других дисциплин, таких как ис-
тория, антропология, искусство и архитектура, информатика, кино и медиа-
исследования, археология, география и социальные науки.
Выделяют две волны в развитии «цифровых гуманитарных наук» [36].
Первая волна исследований соответствует периоду конца 1990-х – начала
2000-х годов и характеризуется реализацией широкомасштабных проектов
по оцифровке данных и созданием технологической инфраструктуры. Це-
лью второй волны «цифровых гуманитарных наук», которая началась в 2007
году и продолжается в настоящее время, является разработка инструмента-
Становление и горизонты цифровой науки
Системні дослідження та інформаційні технології, 2014, № 4 17
рия для создания, управления и взаимодействия со знанием, которое пред-
ставлено в различных цифровых контекстах.
Существует явное противоречие между существующими вычислитель-
ными методами и новыми задачами обработки специфических данных ис-
кусства и гуманитарных наук [36]. Реализация моделей гуманитарных наук
в цифровой среде дает возможность для развития новых форм исследования
и подходов к анализу взаимоотношений между гуманитарными исследова-
ниями и обществом. Кроме того, появление и повсеместное распростране-
ние вычислительных сред создает и открывает новые объекты для гумани-
тарных изысканий. К компетенции цифровых гуманитарных наук следует
отнести создание электронных (цифровых) библиотек — собраний, в кото-
рых все материалы хранятся в цифровом формате и доступны для работы
с компьютера. Они содержат не только текстовые материалы, но и изобра-
жения скульптур, картин, моделей и любых других экспонатов, переведен-
ные в электронную форму. Одну из первых цифровых библиотек основала
Британская библиотека, которая в 1993 году не только создала полный ката-
лог ее хранилища, но и оцифровала 80 процентов своих полнотекстовых из-
даний. Еще раньше — в 1989 году была учреждена Японская национальная
электронная библиотека. Наряду с национальными и континентальными
проектами электронных библиотек в 2005 году в ООН был учрежден гло-
бальный международный проект «Мировая цифровая библиотека» (World
Digital Library) [37]. Ресурс для него человечество накапливало тысячеле-
тиями. Этот проект успешно стартовал в 2009 году при поддержке
ЮНЕСКО. Его инициировала Библиотека Конгресса США — крупнейшее в
мире книгохранилище. И уже сегодня к нему присоединились более 80 биб-
лиотек и архивов из 52 стран мира. Совсем недавно участником стала и Ук-
раина.
Мировое сообщество неуклонно стремится к тому, чтобы вся информа-
ция, представленная в интернете, была бы оцифрована в ближайшие10–15
лет. За несколько последних лет родилось, как минимум, еще два проекта
мирового уровня. Электронный гигант Googlе в 2005 году создал собствен-
ную Всемирную библиотеку и выложил в открытый доступ тридцать мил-
лионов книг, видео и аудио файлов. Мощным и популярным стал второй
проект цифровой библиотеки Еuropeana, объединяющий страны Европейско-
го Союза (но и не только), к которому Украина пока не присоединилась [38].
ВЫВОДЫ
Цифровая наука предусматривает радикальную трансформацию методоло-
гии проведения научных исследований и осуществления инноваций за счет
интеграции технологий ИКТ в процесс исследования и использования ин-
тернет-культуры открытости и обмена. Она является более открытой, более
глобальной и общей, более творческой и находящейся ближе к обществу.
Она опирается на использование электронных инфраструктур, то есть на
услуги и инструменты, основанные на средствах ИТК, для обработки дан-
ных и проведения исследований в виртуальных и распределенных средах.
Цифровая наука сегодня — это тесное взаимодействие научных организа-
ций, университетов и изобретателей, которые занимаются решением науч-
М.З. Згуровский, А.И. Петренко
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2014, № 4 18
ных, инновационных и образовательных задач, обладая необходимой ин-
формационно-коммуникационной инфраструктурой, а также имея доступ
к объединенным вычислительным ресурсам, хранилищам данных и научно-
технической информации, инновационным проектам и средствам компью-
терного моделирования, успешно применяемым для достижения новых экс-
периментальных научных результатов.
Наука сегодня становится открытой и доступной каждому — коммуни-
кация науки и общества становится важнейшим фактором успешного разви-
тия страны. Далекие раньше от широкой публики научные институты
и университеты, высокотехнологичные производства, исследовательские
центры начинают новый диалог с обществом, объясняют цели, принципы
и ценность своей работы. Цифровая наука — это способ вовлечения в про-
цесс познания членов строящегося информационного общества, в котором
используются самые разные форматы и методы общественной коммуника-
ции. Успешными иллюстрациями этого могут служить, с одной стороны,
сотрудничество ученых при расшифровке структуры человеческого генома,
показавший насколько интернет может стать важным элементом в коллек-
тивном научном исследовании, а с другой — привлечение множества люби-
телей к обработке фотографий астрономических объектов.
Возможности сотрудничества в области исследований существенно из-
менились из-за наличия коммуникационных сетей и социальных медиа,
обеспечивающих совершенно новые масштабы научного сотрудничества.
Виртуальное сотрудничество между исследователями и научными органи-
зациями на сегодняшний день является неотъемлемой частью всех научных
мероприятий — сегодняшние вызовы человечеству не могут быть решены в
одиночку отдельным ученым или одной научной дисциплиной.
ЛИТЕРАТУРА
1. Nielsen M. Reinventing Discovery: The New Era of Networked Science. — Prince-
ton, N.J.: Princeton University Press, 2011. — 272 p.
2. Шлях до Європейського грід / Під редакцією Загороднього А.Г., Згуровсько-
го М.З. — Київ: Політехніка, 2013. — 258 с.
3. Згуровський М.З., Петренко А.І. На шляху до екзабайтного інформаційного се-
редовища е-науки. — http://www.hpc-ua.org/hpc-ua-11/files/proceedings/
1.15(84). pdf/.
4. Згуровський М.З., Петренко А.І. Grid-технології для е-науки і освіти // Наукові
вісті НТУУ «КПІ». — 2009. — №2. — С.10–17.
5. Getov V. e-Science: The Added Value for Modern Discovery. — www.computer.
org/.../mco2008110030.html/.
6. European Grid Infrastructure. — www.egi.eu/.
7. Грід-нфраструктура України: керівництво Грід. — http://ung.in.ua/.
8. Кузнецов С. Перспективы электронной науки. — http://citforum.ru/computer/
2008-11/.
9. e-Science Magazine. — http://sciences.adelaide.edu.au/schools-resources/e-science/.
10. E-Science Grid. — www.escience-grid.org.uk/.
11. e-ScienceTalk. — www.e-sciencetalk.org/.
12. Shannon Bohle. What is E-science and How Should it be Managed? —
http://www.scilogs.com/scientific_and_medical_libraries/what-is-e-science-and-
how-should-it-be-managed/.
Становление и горизонты цифровой науки
Системні дослідження та інформаційні технології, 2014, № 4 19
13. e-Science: Harnessing the power of the internet for environmental research. —
http://www.nerc.ac.uk/research/funded/programmes/escience/escience.pdf/.
14. Opening Science / Edited by Sönke Bartling & Sascha Friesike. — Publishing
Bartling, 2014. — IX. — 339 p. — http://book.openingscience.org/.
15. Открытая наука и открытое образование. — http://habrahabr.ru/post/124383/.
16. Наука под замком. Первая часть. — http://habrahabr.ru/post/189944/.
17. Наука под замком. Вторая часть (перевод). — http://habrahabr.ru/post/190046/.
18. Nielsen M. The future of science. — http://michaelnielsen.org/blog/the-future-of-
science/.
19. Открытая наука. — http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=221&d_no=
89974#. VHCFC_l_vso/.
20. Center for Open Science. — http://www.centerforopenscience.org/.
21. Open Science Directory (about 13000 scientific journals). — http://www.
opensciencedirectory.net/.
22. Open Science Data Cloud. — https://www.opensciencedatacloud.org/.
23. ScienceOpen. — https://www.scienceopen.com/.
24. The Open Science Repository. — www.open-science-repository.com/.
25. Consultation on «Science 2.0»: Science in Transition. — http://blog.agro-know.com/
?p=1780/.
26. Burgelman J.-C., Osimo D., Bogdanowicz M. Science 2.0 // First Monday. —
2010. — 15, № 7. — http://firstmonday.org/ ojs/index.php/fm/ article/view/
2961/2573 #author/.
27. Greenhalgh L. Science 2.0 emerges on European agenda. Commission plans consul-
tation on «future of science». — http://www.researchresearch.com/index.php?ar-
ticleId=1341042&option=com_news&template=rr_2col&view=article/.
28. What’s Science 2.0? // Spreadingscience. — http://www.spreadingscience.com/our-
approach/what-is-science-20/.
29. Public consultation «Science 2.0: Science in transition» launched. — http://
www.cetaf.org/news/public-consultation-science-20-science-transition-launched/.
30. Greenhalgh L. Science 2.0 emerges on European agenda // Research Europe. —
2014. — № 379. — Р.1–2.
31. EU Call: Open Digital Science. — http://uelresearch.wordpress.com/ 2014/08/01/eu-
call-open-digital-science/.
32. Digital Science. — http://ec.europa.eu/digital-agenda/digital-science/.
33. Digital Sciences as a key Enabler for Innovation. — http://www.picturelab.tv/2013/
01/26/digital-science-overview/.
34. Presner T.S., Johanson C. The Promise of Digital Humanities: A White Paper. 1–19,
2009. — http://www.digitalhumanities.ucla.edu/.
35. Svensson P. The Digital Humanities as a Humanities Project // Arts and Humanities
in Higher Education, 2012. — 11. — № 1–2. — Р. 42–60.
36. Журавлева Е.Ю. Современные модели развития гуманитарных наук в цифро-
вой среде. — http://vphil.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=
325&Itemid=52/.
37. World Digital Library. — www.wdl.org/.
38. Пелагеша Н. Цифровая библиотека для всей Европы // Зеркало недели. Украи-
на. — № 6. — С. 14.
Поступила 05.09.2014
|
| id | journaliasakpiua-article-37320 |
| institution | System research and information technologies |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-07-17T10:18:24Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | journaliasakpiua/5a/9d03a8b403a9005788837f3a7b27c15a.pdf |
| spelling | journaliasakpiua-article-373202018-03-30T15:22:02Z Formation and digital horizons of science Становление и горизонты цифровой науки Становлення і горизонти цифрової науки Zgurovsky, M. Z. Petrenko, A. I. In today's world, the science and high technology are increasingly invading the space of everyday reality, affect the human interaction with the environment, rapidly change the modern society image, enhancing and complicating communication, opening up new opportunities for external and internal resources. The basic features of the current science state in the modern society are considered and summarized, the main reason for the success of which is the rapid development of a new computer technology, the creation of complex and powerful distributed systems or the computing grid infrastructure, provid-ing tools for high-performance computing, quick access to huge data sets, and effective communication. Such a science, known as the "digital science", relies on the use of e-infrastructures, services, and tools for data- and computing-intensive research in virtual and collaborative environments based on ICT in conjunction with the possibilities of openness and collaboration over the Internet. In addition, parts of this electronic infra-structure are unique scientific instruments — heavy duty electron microscopes, particle accelerators, sophisticated medical equipment, etc. New tools and new research methods make it possible not only to conduct research more efficiently, but also to create new areas of science and research, which are more open, more global and common, more creative, and closer to the society. Figs.: 3. Refs.: 38 titles. В современном мире наука и высокие технологии все активнее вторгаются в пространство повседневной реальности, влияют на взаимодействие человека с окру-жающей средой, стремительно изменяют образ современного общества, усиливая и усложняя коммуникации, открывают новые возможности использования внешних и внутренних ресурсов. Рассмотрены и обобщены особенности современного состоя-ния науки в обществе, основной причиной успеха которой является быстрое развитие новых компьютерных технологий, приводящих к созданию сложных и мощных распределенных систем или вычислительных грид-инфраструктур, обеспечивающих средства высокопроизводительных вычислений, быстрый доступ к огромным наборам данных и эффективные коммуникации. Такая наука, получившая название "цифровой науки", опирается на использование электронных инфраструктур, на услуги и инструментарий для обработки данных и проведения ресурсоемких исследований в виртуальных и распределенных средах, основанных на ИКТ в сочетании с возмож-ностями открытости и сотрудничества через интернет. Кроме того, составными частями этой электронной инфраструктуры являются уникальные научные инструменты — сверхмощные электронные микроскопы, ускорители элементарных частиц, сложное медицинское оборудование и т.д. Новый инструментарий и новые исследова-тельские методы позволяют не только проводить исследования более эффективно, но и создавать новые направления науки и исследований, которые являются более открытыми, более глобальными и общими, более творческими и более близкими к обществу Рис.: 3. Библиогр.: 38 назв. У сучасному світі наука і високі технології все активніше вторгаються у простір повсякденної реальності, впливають на взаємодію людини з навколишнім сере-довищем, стрімко змінюють образ сучасного суспільства, посилюючи і ускладнюю-чи комунікації, відкривають нові можливості використання зовнішніх та внутрішніх ресурсів. Розглянуто та узагальнено особливості сучасного стану науки в суспільстві, основним чинником успіху якої є швидкий розвиток нових комп’ютерних технологій, що призводять до створення складних і потужних розподілених систем або обчислювальних грід-інфраструктур, які забезпечують засоби високопродуктивних обчислень, швидкий доступ до величезних наборів даних та ефективні комунікації. Така наука, що отримала назву "цифрової науки", спирається на використання електронних інфраструктур, на послуги та інструментарій для обробки даних і проведення ресурсномістких досліджень у віртуальних та розподілених середовищах, заснованих на ІКТ у поєднанні з можливостями відкритості та співпраці через інтернет. Крім того, складовими частинами цієї електронної інфраструктури є унікальні наукові інструменти — надпотужні електронні мікроскопи, прискорювачі елементарних частинок, складне медичне обладнання тощо. Новий інструментарій та нові дослідницькі методи дозволяють не тільки проводити дослідження більш ефективно, але і створювати нові напрями науки та досліджень, які є більш відкритими, більш глобальними і загальними, більш творчими і більш близькими до суспільства. Рис.: 3. Бібліогр.: 38 назв. The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2014-12-22 Article Article application/pdf https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/37320 System research and information technologies; No. 4 (2014); 7-19 Системные исследования и информационные технологии; № 4 (2014); 7-19 Системні дослідження та інформаційні технології; № 4 (2014); 7-19 2308-8893 1681-6048 ru https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/37320/33516 Copyright (c) 2021 System research and information technologies |
| spellingShingle | Zgurovsky, M. Z. Petrenko, A. I. Становлення і горизонти цифрової науки |
| title | Становлення і горизонти цифрової науки |
| title_alt | Formation and digital horizons of science Становление и горизонты цифровой науки |
| title_full | Становлення і горизонти цифрової науки |
| title_fullStr | Становлення і горизонти цифрової науки |
| title_full_unstemmed | Становлення і горизонти цифрової науки |
| title_short | Становлення і горизонти цифрової науки |
| title_sort | становлення і горизонти цифрової науки |
| url | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/37320 |
| work_keys_str_mv | AT zgurovskymz formationanddigitalhorizonsofscience AT petrenkoai formationanddigitalhorizonsofscience AT zgurovskymz stanovlenieigorizontycifrovojnauki AT petrenkoai stanovlenieigorizontycifrovojnauki AT zgurovskymz stanovlennâígorizonticifrovoínauki AT petrenkoai stanovlennâígorizonticifrovoínauki |