ERGサイエンスセンターでのデータアーカイブ・公開およびデータ引用に関する取り組み
堀 智昭、三好由純、寺本万里子、津川靖基、T.-F. Chang、瀬川知紀、梅村宜生、小路真史、栗田 怜 (名古屋大ISEE)、松田昇也(宇宙研)、桂華邦裕 (東大)、宮下幸長 (韓国天文研究院)、関華奈子 (東大)、田中良昌 (ROIS-DS-PEDSC/極地研)、西谷 望 (名古屋大ISEE)、浅村和史、高島 健、篠原 育 (宇宙研)
1Hori, T., ERG Science Center, 科学とデータ研究集会 @NICT

Sep. 14, 2018

話の内容
} ERGプロジェクト、あらせ(ERG)衛星について} ERGサイエンスセンターの役割

科学データアーカイブ} 統合解析ツール} ERGでのデータ引用practice}} コメント・雑感 (まとめに代えて)2

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Sep. 14, 2018

Exploration of energization and Radiation in Geospace

ジオスペース探査(ERG)プロジェクト} ERG projectのムービー[Miyoshi+, EPS, 2018a]
3Hori, T., ERG Science Center, 科学とデータ研究集会 @NICT

Sep. 14, 2018

ジオスペース研究と総合データ解析

地上観測ネットワークから得られる2次元分布
数値シミュレーション・モデリン
グから予想される3次元分布

http://vanallenprobes.jhuapl.edu/gallery/artist.php}
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衛星データ、地上観測データ、シミュレーション・モデリングデータを組み合わせた「統合解析」が必須
Hori, T., ERG Science Center, 科学とデータ研究集会 @NICT

Sep. 14, 2018

ERGプロジェクト =Arase衛星 + 連携地上観測 + シミュレーション・モデリング5Hori, T., ERG Science Center, 科学とデータ研究集会 @NICT

Sep. 14, 2018

宇宙科学連携拠点ERGサイエンスセンター
ERGプロジェクトデータ
Universities, Instituteslacolionr atob
Arase-satellite

Universities, Institutes

ERG-modeling

ERG-ground

衛星運用タイム
ライン、共同観測提案・実施

Van Allen
Probeslabcoltiooran

ERG – Science Center
ISAS/JAXA と名大ISEEが共同運営

科学データアーカイブ

Researcher
Student

統合データ解析ツール

Student
Researcher

Researcher

科学観測計画系（観測・受信計画立案）
研究会・データ解析講習会

Student

科学データのデータセンター・科学観測のコーディネーター・科学研究のセンターとしてのERG-SC
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Hori, T., ERG Science Center, 科学とデータ研究集会 @NICT Sep. 14, 2018

文字で書くと…

ERGサイエンスセンターの役割} 衛星及び地上・シミュレーション/モデリングデータの設計、アーカイブ、公開} 統合データ解析ツールの開発・公開や講習会の開催} あらせ衛星観測計画の立案および必要なツールの開発、関連プロジェクトとの共同観測のコーディネート

これらを通して、「ERGプロジェクト」の科学成果創出の基盤を担っている。

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Hori, T., ERG Science Center, 科学とデータ研究集会 @NICTSep. 14, 2018

ERGプロジェクトの科学成果
GRL special issue for the firstscientific results of Arase(still many papers under rev.)

The project and instrument
papers published in Earth,Planets and Space (21 papers)
8Hori, T., ERG Science Center, 科学とデータ研究集会 @NICT

Sep. 14, 2018

ERGプロジェクト科学データ統合アーカイブの構築
ERG衛星データ
ISAS
受信パケットSIRIUSERG連携地上観測データ
大学

研究機関

パイプ
ライン
処理
リフォーマッタ

ERG-SC
データ標準化(メタデータ付与・CDFファイル化)、Lv2データ及び高次データ製造、etc.

ERGシミュレーション・モ
デリングデータ
共同研究プロジェクト

Common Data Format (CDF)

データアーカイブ設計・開発での問題意識:

n FITS/netCDF/HDFと同様な自己• 地球物理観測データなので特に秘密性はなく、できるなら全部公開したい。
データ公開サーバー@ERG-SC
記述型ファイル形式 by NASA

しかし…
n 太陽地球系物理分野での標準データファイル形式の１つ• データセットが多種多様、較正具合や生データファイル形式はバラバラ
n 自由にメタデータを付与可能、• データファイルを標準化して処理・解析効率を上げる
endian非依存、各種言語用のAPIが利用可能• 短期アーカイブフェーズである
n CDFの global属性の中にはRoRや国内外のデータユーザ• データのバージョンは頻繁に上がる、走りながら考えることが多いPoCなど、PI、ユーザー双方が必要とする情報を入れることができる。
• マンパワーは限られる(専任は特任教員４名、非ITC専門家)
n SPEDASとの親和性良• なるべく業界内のデファクトスタンダードに合わせて色々楽したい
9 • 技術的にはプリミティブ、将来伸びそうな統合解析ツールに乗せる
Hori, T., ERG Science Center, 科学とデータ研究集会 @NICT Sep. 14, 2018

科学データファイルリポジトリ

データ取得から1年経ったら科学データ(Level-2データ とそれ以降の高次データ)は自動で公開されていく
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Sep. 14, 2018

データファイルの追跡可能性のためにメタデータ部に以下の情報を自動で付加} DATA_VERSION} データファイルバージョン番号(ファイル名にも)} GENERATION_DATE} データファイルの処理日時} SORCE/ANCILLARY_FILE} 元になった生データファイル・

ancillaryファイル名} GENERATION_CODE} 処理プログラム名とそのバージョン(SVNでバージョン管理)} RULES_OF_USE} データポリシー、使用上の注意など[Hori+, JSSIJ, 2015]
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Sep. 14, 2018

あらせデータのデータ引用？
} Acknowledgementsに、解析に使用した全データのバージョン番号を明記している。

ERG-SC siteにデータファイルが置いてあるので、誰でも元データを使って解析することで追試できる。
} データバージョンはどんどん新しくなっていくが、どの時点でのデータを論文に使ったか追跡可能。
} データファイルに格納されているメタデータにより、サイエンスセンター内で生データやデータ処理ソフトのレベルまで簡単に追跡可能。
}} いわゆるデータ出版したものをReferencesに書いてデータ引用しているわけではないが…
12[Yamamoto+, GRL, 2018]

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Sep. 14, 2018

統合解析ツール Space Physics Environment Data
Analysis Software (SPEDAS)
過去・現役のSTP
分野の衛星
データリ
ポジトリ CDF

CDF

あらせ衛星データ

CDF

ERG連携地上観測データ

CDF
Van Allen
Probes

自動データ
ファイルダウンロード機能を持つAPIをデータ毎に開発・リリース

CDF

CDF

Ascii

CDF

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CDF?
HDF?
}

米国THEMIS衛星・地上観測データの解析ツールとしてUCB, UCLAで開発・リリース (当時はTDAS)。IDLスク
リプトの集合体。

}

昨年くらいからSTP分野のコミュニティツールを目指して、THEMISデータ部をモジュール化。他データを取り込みやすいようにAPI等を整理
à SPEDAS}

データ読込プログラムは自動でデータファイルをダウンロード・保存}異なる時系列データのプロットを並べたり時系列解析することが容易。配列数・構造を意識せずにプログラミング可能。

シミュレーション・モデリングデータ

ERG-SCでSPEDAS用のAPI及びデータリポジトリを開発・公開、SPEDASという国際標準化にも参画

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Sep. 14, 2018

統合解析ツール Space Physics Environment Data
Analysis Software (SPEDAS)} 良かった点

データ配列の数や次元を意識せずに、抽象的にデータ処理・解析コードを書ける。
} 同じ日時・データ種でも、最新のデータファイルを自動で認識してダウンロードしてくれる。
}} 実質データファイル更新をプッシュ通知してくれるわけで、地味に便利。

}

既に解析可能となっていた多種多様な衛星・地上観測データとあらせデータとを合わせて、シームレスに解析できる。

} 若干困る点

コードのコア部分はSPEDAS開発チームの管理下(メリットもあるが)。
} 有償の商用ソフトであるIDLがベース。
}

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Sep. 14, 2018

あらせデータ解析講習会} あらせデータを解析するための統合データ解
析ツールに関する実践的な講習会を、年2回程度開催している。
1

2

2

1

0.

.

0

来週、9月19–20日に東北大で行われるERG粒子データ解析ワークショップでも講習会を開催予定。
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Sep. 14, 2018

まとめに代えて：
ERGサイエンスセンターでの経験より、科学データアーカイブについてのコメント・雑感 (続き)} 研究者(分野専門家)がデータアーカイブを担当する意義}

データ設計は解析ツールと表裏一体、解析ツールの趨勢・仕様・使い勝手に最適化できるのは、そのデータ・ツールのユーザーである研究者。
} 10年前にSPEDASを選択しておいて、結果としてよかった。

研究者がアーカイブ作業を行うことのインセンティブをどう考えるか？の議論も必要。
} ただしICTのプロではないので、最新のICTは使えない。
} プロジェクト初期の、成果を量産するフェーズでは、高度な最新ICTが必ずしも必要でないなら、やはりその道の科学研究者がデータアーカイブ開発を担当する方がよい。そうでないと成果創出の瞬発力が出ない。
}16

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Sep. 14, 2018

まとめに代えて：
ERGサイエンスセンターでの経験より、科学データアーカイブについてのコメント・雑感} データ引用と追跡・追試可能性「短期アーカイブ」フェーズでは、当然データや解析ツールのバージョンが頻繁に上がるので、それを踏まえたシステムが必要。
} 単にデータセンター・データベースの利用を追跡するだけなら、データセットのlanding pageを作ってそこへの引用を論文等にDOI付きで記述すればよい。
} しかし、バージョンがどんどん変わり得る段階のデータへも追跡・追試可能性を担保しようとするなら、上記では不十分。データのバージョン(ひょっとして解析ソフトのバージョンも？)を特定できるようなデータ引用のシステムを構築する必要がある。
}

DOI付与はMUSTで、DOI付き引用でDC・DB追跡、かつ論文の本文中にデータのバージョンを記載、あたりが現実的な線か。
} 幾つか前の世代のデータファイルも一緒にアーカイブ、を意味する。
}

背景:• 科学データ全般に追跡・追試可能性が求められるようになった。
• 米地球物理学会(AGU)誌ではregulationが厳格化し、データを開示しないと投稿を受け付けてもらえないし、出版時にデータファイルにアクセスできることが必要条件とされつつある。
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Sep. 14, 2018

(真の）まとめ} ERG-SCは、ERGプロジェクトの科学データアーカイブを含めた「統合データ解析環境」を構築して、ERGプロジェクトの科学成果創出の基盤を担っている。
}

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Miyoshi, Y., Hori, T., Shoji, M., Teramoto, M., Chang, T. F.,
Segawa, T., et al. (2018). The ERG Science Center. Earth
Planets Space, 70 (1), 96.
https://doi.org/10.1186/s40623-018-0867-8

Hori, T., ERG Science Center, 科学とデータ研究集会 @NICT

Sep. 14, 2018