При бесшовной системе стираются границы между разными базами данных, и пользователь может вообще не задумываться, из какой базы данных он берет информацию.

Реализация быстрых запросов к каталогам и терабайтным архивам тысячам исследователей, открытие новых закономерностей, ложных и редких явлений, установление статистических корреляций в противовес фальсифицированным или ошибочным результатам численного моделирования, а также выполнение совместных работ групп исследователей в реальном времени - вот направления для новых научных изысканий, которые станут возможными благодаря МВО.

Новые, планируемые в настоящее время телескопы, предназначенные для обзоров будут поставлять изображение всего неба за несколько дней и производить, таким образом, петабайтные объемы данных. Эти технологические достижения фундаментально изменят характер астрономических исследований, что радикально повлияет на социальный статус самой астрономии. Современная астрономия стоит у границ новых открытий, возможности для которых предоставляют современные информационные технологии, а также политическая и техническая международная кооперация. МВО объединяет региональные и национальные проекты виртуальных обсерваторий (ВО).

Присущая существующим астрономическим каталогам, цифровым обзорам и архивам наблюдательных данных полнота обещает научный выход, далеко выходящий за пределы первоначальных целей этих хранилищ информации. Многоцветные (панхроматические) изображения объектов, в некоторых случаях, даже кинофильмы о процессах во Вселенной, предоставляют беспрецедентную возможность для открытия новых явлений и классов объектов, которые могут изменить наши фундаментальные представления о природе (открытие квазаров произошло благодаря исследованию оптических и радиоизображений одних и тех же областей неба). Данные в инфракрасном диапазоне позволяют изучать ядра галактик, области звездообразования, которые не наблюдаются в видимом свете; повторяющиеся обзоры позволяют открывать переменные и вспыхивающие объекты, отслеживать скоротечные события.

Технологические достижения являются результатом огромного потока астрономических данных сейчас и в ближайшем будущем. Более того, эти базы данных будут отличаться друг от друга выбором длин волн, участками неба, программой исследований и пр. Поскольку они будут обширны (по обьему) и глубоки (по яркости) - отсюда их уникальность для применения разных научных программ для широкого диапазона пользователей. Существование и поддержка архивов, содержащих данные для многих длин волн, сотен миллионов, а в перспективе и миллиардов обьектов потребует поддержки всего мирового астрономического сообщества для выделения необходимых средств для сбора, обработки и анализа данных. Быстрое повышение скорости передачи данных и широкого распределения сетей означает, что все научные достижения будут доступны астрономическому сообществу во всех странах. Можно говорить о качественно новом этапе астрономических исследований в условиях глобального подхода к проведению научных исследований.

Наконец, растет понимание того, что получение, организация, распределение и анализ научных данных является необходимым условием постоянного роста науки и техники. Эти факторы делают необходимым обеспечение структуры, которая позволит с высокой эффективностью синтезировать технические и научные достижения, распределять возрастающие обьемы астрономических данных. Функции такой структуры с максимальной эффективностью может выполнять астрономическая виртуальная обсерватория национального и глобального уровня. Развитие астрономии и связанных с нею различных областей науки и техники сопровождается в последние годы беспрецедентным, взрывным характером получения и накопления наблюдательных данных по широкому спектру от рентгеновского до инфракрасного излучения. Хранение этих данных осуществляется в разных центрах, архивах реально не связанных между собой. Это приводит к тому, что при ежегодном двукратном увеличении получаемой информации о Вселенной обработка, изучение и анализ этих данных отстает, не успевает выделить те бесценные искры открытий, которые остаются не востребованными, потенциальными знаниями.

МВО призвана объединить архивы всех основных обсерваторий мира и создание ее координируется Альянсом IVOA. В 2002 году (10-14 апреля) 12 виртуальных обсерваторий национального и регионального уровня создали международный союз виртуальный обсерваторий IVOA (International Virtual Observatory Alliance). Участвуют в сотрудничестве крупнейшие центры, такие как европейская виртуальная обсерватория AVO созданная в 2001г. и обьединяющая 6 крупных центров и обсерваторий – ESO, ESA, CDS, TERAPIX, Парижскую и Грин-бэнк обсерваторию, виртуальная обсерватория США NVO и канадский центр данным CADC (Canadian Astronomical Data Centre), который играет активную роль во многих действующих архивных программах (HST, ESO, ESA и др). Такое же сотрудничество и с Австралией (Australia Telescope National Fasility). В IVOA входит также и российская виртуальная обсерватория RVO, в которой представлены 17 астрономических организаций России и некоторые обсерватории СНГ (Украина, Латвия и др.).

 

 

 

Рис.6. 1 Состав альянса международных виртуальных обсерваторий (IVOA)

 

Цель каждого проекта – вооружить астрономов мощными механизмами современного исследования результатов наблюдений, которые могут быть использованы и в смежных науках. Кроме того, каждый проект ВО ставит и решает проблему недостаточного использования научного потенциала, заложенного в современных и будущих источниках астрономических данных. Количество таких проектов продолжает расти, поскольку все большее число национальных астрономических сообществ сталкивается с описанными проблемами. Каждый проект решает одни и те же задачи и ищет оптимальный доступ к одним и тем же данным. У астрономического сообщества возникла необходимость определить общие цели пути для создания виртуальной обсерватории с глобальными возможностями. Каждый из существующих национальных проектов имеет также и собственные научные и технологические задачи. Их разнообразие представляется достаточно благотворным для успеха МВО. Большинство же общих элементов, которые необходимо согласовывать для эффективного конструирования этого международного проекта связано со стандартами данных и интерфейсов (систем взаимодействия). Кроме того, к совместно используемым элементам относятся пакеты программ и библиотеки исходных текстов.

 

(Дополнение - для самостоятельного ознакомления)

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Главная цель IVOA - увеличение потенциала имеющихся данных для новых научных исследований, сделав эти данные легкодоступными как профессиональным астрономам, так и любителям астрономии и студентам. Ключевая проблема для IVOA - разработать способы одновременного анализа данных из значительного числа имеющихся астрономических баз данных. Каждая из этих баз данных организована по разному, что делает трудным выполнение одновременного анализа данных из необходимых источников. В вычислительном отношении, виртуальная обсерватория позволит выполнить этот анализ благодаря новым методам и средствам, базирующихся на концепции, известной как ”GRID computing”. Эти методы позволят пользователям легко и быстро находить данные и другие проблемные ресурсы.

Для обеспечения эффективности своей деятельности в основе построения структуры IVOA заложены следующие принципы:

- IVOA должна быть эволюционной – это позволит быстро реагировать на изменяющиеся технические и научные запросы сообщества. Благодаря постоянному развитию техники этот эволюционный процесс должен быть неотъемлемой частью на протяжении всего существования IVOA.

- По своей сущности IVOA должна иметь распределенную структуру с опорой на уже существующие в крупных астрономических центрах архивы и базы данных. Это позволяет достичь значительной экономической эффективности.

- IVOA должна быть объединенной. Наряду с распределенной структурой необходимо развивать и интеграционные тенденции. Для того, чтобы IVOA была более эффективной необходимо обьединить все ее научные, инструментальные и информационные возможности для сбора данных по всем длинам волн, с привлечением космических и наземных средств.

- IVOA должна обеспечить чрезвычайно обширные наборы данных, сопровождающиеся обработкой и анализом. Программные средства, которые предоставляются IVOA обеспечивают возможность такого доступа к данным для образовательных и информационных программ на уровне, который не был возможен в прошлом.

- IVOA должна иметь глобальный подход. Постоянной чертой IVOA должны быть ее международные связи между участниками сообщества. И хотя это международное сотрудничество может и не быть прямым, ясно что IVOA должно обслуживать участников всего сообщества, на всех уровнях.

В целом, IVOA должна обеспечить продвижение наук о Космосе в будущее. Прямым следствием создания IVOA будет необычайное повышение научной производительности в астрономии на новом уровне. Однако, более значимым наследием IVOA будет ее роль в создании информационной структуры астрономии в пределах всей Земли. Рост этой инфраструктуры обеспечит беспрецедентные перспективы и возможности для астрономических исследований.

 

Требования к VO по программному обеспечению В итоге практической работы IVOA были определены шесть главных технических инициатив, которые необходимы для успешного решения научных целей VO:

Регистры ( Registries). Регистры функционируют как "желтые страницы"Виртуальной Обсерватории, собирая метаданные о ресурсах данных и информационных услугах в базу данных с возможностью запросов к ней. Но, подобно VO ресурсам и услугам непосредственно, регистры также распределены. Точные копии будут существовать по всей сети, как для избыточности так и для более специализированных собраний. Проекты VO исследуют разнообразие промышленных стандартов для выполнения регистров, включая Инициативу Открытых Архивов (ИOA) созданную в сообществе цифровых библиотек. Регистры метаданных использует Дублинские Основные определения, также созданные для сообщества библиотек, везде, где это возможно.

Форматы - Модели Данных (Data Models). Хотя международное астрономическое сообщество долго договаривалось об общем формате для данных, FITS стандарте, есть много разновидностей, в которые метаданные могут кодироваться в FITS файлах, и много опций для хранения связанных объектов данных (спектр, его масштаб длины волны, и его разницы, например). FITS - синтаксический стандарт, не семантический стандарт. Инициатива модели данных ВО имеет цель определить общие элементы астрономических структур данных и обеспечить структуру для описания их отношений. Модели данных позволят программному обеспечению быть разработанным так, чтобы работать на многих вариантах хранения данных без необходимости изменения исходных структур данных.

Универсальные Описатели Содержимого (Uniform Content Descriptors). CDS в Страсбурге задавал тон в развитии УОС, чтобы сделать семантический смысл его большого собрания астрономических каталогов и таблиц. Среди десятков тысяч названий колонок в его собрании, они нашли, что были только приблизительно 1500 уникальных типов содержания. Астрономы очень творческие личности, они нашли приблизительно 250 разных названий для Johnson V звездной величины! УОС обеспечит Свободный язык для определения метаданных во всей ВО.

Уровень Доступа к Данным (Data Access Layer). Основываясь на моделях данных ВО и УОС, уровень доступа к данным обеспечивает стандартизированные механизмы доступа к распределенным объектам данных. Два начальных прототипа для УДД были развиты к настоящему времени: протоколы ConeSearch и Простой Протокол Доступа к Изображениям. Прежние вхождения записей каталога для указанного местоположения и радиуса поиска на небе, и последние вхождения указателей на изображения неба дают подобные критерии выбора. Работа в стадии реализации расширения УДД на другие типы данных для предоставления возможности системам программного обеспечения включать интерфейсы УДД.

Стандартный язык запросов ВО (VO Query Language). Многие распределенные базы данных ВО будут нуждаться в стандартном языке запросов. Хотя большинство, если не беспокоится, современных астрономических баз данных используют для запросов SQL. SQL имеет ограничения в областях, фундаментальных для астрономических исследований, типа спецификации области на небе. Концепция выбора основанного на пространственных координатах должна быть "нечетка", учитывая неуверенность в координатах, различия в пространственном разрешении датчиков, и различных физических масштабов размеров объектов в различных длинах волн. Некоторые группы экспериментируют с языками запроса очень высокого уровня, которые позволили бы делать выражения для запроса естественным языком.

VOTable. Первое международное соглашение, достигнутое в проекте ВО было VOTable и стандарт описания XML и передачи астрономических данных в виде таблиц. Наследие VOTable восходит от FITS, формата CDS Astrores, и промышленному стандарту расширяемому Языку Описания (XML). Режим доступа к данным ConeSearch и сервис SIAP возвращают результаты в формате VOTable. Библиотеки программного обеспечения для работы с VOTable были созданы на языках perl, Ява, и C ++, и группа ВО Индии создала для общего использования программу VOPlot на Яве для показа данных. VOTable был в использовании только более года, и IVOA теперь изучает то, какие расширения могли бы быть необходимы.