Introduction

Acknowledgement• Grant-in-Aid by the MEXT
• Core-to-Core Program of theJSPS (extended until 2009)• NAOJ– funding, personnel, etc.

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2006年度 VO夏の学校

次年度以降• 毎年開催を計画• 2007年度は欧米からも講師を招聘– 講義は英語も（で？）• 東アジア等からの参加も呼びかける• 国際交流の場

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ヴァーチャル天文台(VO)とはMasatoshi Ohishi / NAOJ & Sokendai
大石雅寿 / 国立天文台 & 総合研究大学院大学
masatoshi.ohishi@nao.ac.jp

現代天文学の要請• 宇宙開闢後の物理• 銀河形成の謎• 大規模構造形成の謎• 宇宙の平均密度の決定
etc.
→ 均質なサーベイデータを用いた統計的処理が必須
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見ているのは誕生から30万年のところ

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WMAP （0.2度の分解能）

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Time and Spectral Dimensions
The Multiwavelength Crab Nebulae
Crab star1053 AD
X-ray,optical,infrared, andradio
views of the nearby
Crab Nebula, which is
now in a state of chaotic
expansion after asupernova explosion
first sighted in 1054
A.D. by Chinese
Astronomers.
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Slide courtesy of Robert Brunner @ CalTech.

Simple Spectrum Access
Image / Spectrum / Catalog
interoperability
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天文学者の欲求• 感度を上げたい!
• たくさんのデータを取りたい!
• 広い領域を見たい!
• 新しい波長で見たらどんな宇宙が?

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Data Resources in NAOJ
• Subaru 8.2m Optical-Infrared Telescope• Kiso 105cm Schmidt Camera
Nobeyama 45m• Okayama 188cm Optical Telescope• Nobeyama 45m Radio Telescope• Nobeyama Millimeter Array• Nobeyama Radioheliograph
Subaru• VSOP• VERA• ALMAすばる望遠鏡

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5000個以上の系外銀河！
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45m大型電波望遠鏡

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どちらもM51

可視光—星の分布
可視光
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電波—ガスの分布電波2006/07/31

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Data Resources in JAXA/ISAS• ASCA X-ray astronomy satellite• YOHKO solar physics satellite• Ginga X-ray astronomy satellite• HALCA VLBI satellite• Geotail geomagnetosphere satellite ASCA
• Akebono aurora observation satellite• ASTRO-F Infrared satellite• ASTRO-E2 X-ray satellite
YOHKO• SOLAR-B

HALCA日本初の赤外線天文専用衛星= AKARI

ALMA (Atacama Large Millimeter Array)
production rate ~ a few PBytes per year

The ACA System• Twelve (12) 7-meter diameter antennas (18 stations)• Four (4) 12-meter diameter antennas (4 stations)• ACA Correlator
in AOS building
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南天の天体は日本から見えない
南十字星
大マゼラン星雲
小マゼラン星雲2006/07/31

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世界の天文データベース• NASA National Space Science Data
Center – COBE, IUEデータの公開• NASA Goddard Space Flight Center – 高エネルギー天文衛星データの公開• Infrared Processing and Analysis Center –IRASデータの公開• Space Telescope Science Institute – HST
データの公開2006/07/31

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世界の天文データベース(つづき)• 文献データベース － ADS• CDS (Centre de Donnes Astronomique deStrasbourg) ー 天体カタログの頒布，SIMBADの運営
1972年~

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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
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
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VIRTUAL
1 (表面または名目上はそうでないが)事実上の，実質上の，実際(上)の2 【光】 虚像の (←→ real)[ラテン語] ｢力のある｣の意[研究社 新英和・和英中辞典より]
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計算機環境の激変により・・・• 高性能計算機資源が高速ネットワークで接続→遠隔地の計算機資源をあたかもローカ ル計算機のように利用することが可能→単細胞生物から多細胞生物への進化に対応

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望遠鏡は覗かないよ !

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観測

アイデア

実望遠鏡でのデータ

検解

アイデア

析

研究発表

観測
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索データ

解

電網望遠鏡での観測

2006年度
2006年度 VO夏の学校
VO夏の学校析実望遠鏡での観測
観測手順を思い起こそう
１）観測用ターミナルに，天体の座標，観測波長（周波数），観測方法などを入力
２）観測開始＝データが取れるのを待つ
３）データ取得終了＝計算機画面にデータが現れる
４）そのデータを計算機で解析する
５）成果を論文として発表する

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ヴァーチャル天文台での観測
観測手順を思い起こそう
１）検索用ターミナルに，天体の座標，観測波長（周波数），観測方法などを入力
２）検索開始＝データが取れるのを待つ
３）データ取得終了＝計算機画面にデータが現れる
４）そのデータを計算機で解析する
５）成果を論文として発表する

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検索でデータが見つからない→ VOが，「観測手順書」を作成し，実望遠鏡の制御システムに渡す→ 「手順書」が承認されれば，実観測→ 観測データを取得→ VOに登録VOは，成長する観測装置!
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天文データの検索• 球座標（地球上の緯度・経度と同じ）での検索→ 経度0度の1度西は経度359度！
• 望遠鏡の空間分解能の違い• 望遠鏡の指向制度等を考慮する必要あり
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JVOシステム図

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メタデータ交換:OAI-PMH

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Resource Meta Dataの管理• ResourceはXML形式で保存
IVOAで標準化したデータ交換形式に準拠• XML DBとしてKareareaを利用• 高速検索が可能→プロトタイプ全体の高速動作の核

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世界のVOプロジェクト• NVO (USA), AVO (EU), AstroGrid (UK)• Germany, Canada, Russia, Australia• India, China, Italy, France, JAPANVOを連携する標準方式の策定グループ→ International Virtual Observatory Alliance(IVOA)
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www.ivoa.net

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国際組織による支持• 国際天文学連合の決議 (2003年7月)• OECD 勧告 (2004年8月)– アーカイブへのインターネット経由のアクセス– 長期的視野に立った十分な資金援助

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VO article in Nature on-line
NaturePublished online: 22 March 2006

2020 Computing: Science inan exponential world
The amount of scientific data is doubling everyyear. Alexander Szalay and Jim Gray analyse
how scientific methods are evolving frompaper notebooks to huge online databases.
Alexander Szalay1 & Jim Gray2
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IVOAにおける標準化• 連携DBへの検索言語 (VOQL)• OAI-PMHを用いたメタデータへのアクセス法• 画像，スペクトル等の取り出し法：
SkyNode, SIAP, SSAP, STC, etc.
• DB内の属性名の統一化：
UCD (Unified Contents Descriptions)• 出力形式：VOTable (XML)FITSを包含• 等2006/07/31

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IVOA Interoperability WS in Kyoto
May 2005：標準化の推進

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Visibility of IVOA

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相互接続に成功!
• 2004年12月以来，欧米のVOと相互接続• 120+ の資源が利用可
能2006/07/31

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Interconnected VOs in the World

Canada VO

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Elapsed time to querying US VOs
wavelength

Surveyname

servertime(sec)

X-ray

Chandra cda.harvard.edu

1.715

Infrared 2MASS

mercury.cacr.caltech.
edu

3.536

Radioadil.ncsa.uiuc.edu

7.115

VLABest Records -- Some servers may be overloaded from time to time
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JVO is seen from the UK VO

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クェーサーの探査

数分のうちに一つの解析が終了

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褐色矮星の発見：SDSS/2MASS
discoveries likethis much easier if
databases jointlyqueryable

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GOODSサーベイデータから・・・

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II型クェーサーの発見

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海外VOとの共同開発• ワークフロー

SUBARUのデータを使い– 言語：JVO
たいという声が各国から寄– GUI：CDS (F)
せられている– 実行機構：JVO＋AstroGrid (UK)• 分散ファイルシステム (VOStore)– 初期開発：AstroGrid– 検証・高機能化の提言：JVO• DB検索言語– JVO＋NVO(US): SkyNode toolkit• いずれもIVOAにおける世界標準化を目指す
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Road Map
• 2006年度 実用システムの開発開始– WF高機能化，DBs & 解析エンジン追加，分散storage，Single-Sign-On，個人カタログ，etc.
– 年度終わりには運用試験を予定– ISASとの連携強化：AKARI，SUZAKU，etc.
– 国内データプロバイダへの講習会実施（毎年夏）• 2007年度 実用システムの試験運用・機能向上– ALMA部分運用に向けた検討・開発(ALMA-Jと共同)– （東）アジア各国との連携も→東アジア天文台構想– 計算機リプレース！

• 2008年度 本格運用体制– ALMA Regional Support Centerの中核
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波及効果• 大学・大学院教育の支援• 初等・中等教育の支援• Public outreach
誰でも，いつでも，どこからでも天文学を楽しめる
天文学以外の分野にも適用可能な考え方
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Web Pages

http://jvo.nao.ac.jp/
http://www.ivoa.net/

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VOのアーキテクチャ

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IVOAにおける標準化• 連携DBへの検索言語 (VOQL)• OAI-PMHを用いたメタデータへのアクセス法• 画像，スペクトル等の取り出し法：
SkyNode, SIAP, SSAP, STC, etc.
• DB内の属性名の統一化：
UCD (Unified Contents Descriptions)• 出力形式：VOTable (XML)FITSを包含• 等
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JVO Query Language (JVOQL)JVOQL is designed as a prototype of VO Query Language.
Characteristics of the JVOQL:• SQL based Query Language• Query Language for the distributed astronomical DB.
• Can search and retrieve observational data as well ascatalog data
• Upward compatible with the ADQL and SIAP syntax.
• Scalable syntax structure. Very simple core syntax andextension syntax packages.

JVOQL Syntax Requirement 1• Unified query language for both the catalog and observation
data such as image data, spectrum, 3D-cube, photon list …
– Parameter query (SIAP) can be replaced by SQL, taking

that the parameters are columns of a relational table.

– Observational data or pointer (URL) to retrieve the datais also a column of a relation table.
http://jvo.nao.ac.jp/imageData?Pos=24,5&Size=0.2&format=VOTable
SelectFrom
Where

imageURL, …
naoj:imageData
pos=Point(24,5) and size=0.2 and format=‘VOTable’“pos” , “size”, “imaegURL” are virtual columns.

Image Search
FITS file management table

Parameter based Image QuerySearch Parameters

FITS_IDImageSearchEngine SQLXMLXML,FITS,
Jpeg
Column metadata
requestFilenameFile name, Metadata

Image
FITS
file

Image
cutout

SQL based Image Query
Data Search on a virtual table.
SQLCoord.

FITS_ID

regionOther searchparameters

region１…

region２…

region３

…

Image

SQL
image
cutoutCoord.

Filename

File name,MetadataIntegration of standard protocols

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Development of JVO Skynode Toolkit
JVO Skynode :• can accept ADQL-x over HTTP/SOAP, SIAP overHTTP/Parameters Æ VO compliant,• can accept JVOQL over HTTP/SOAP and Grid(experimental) . Æ functionality test of JVOQL,• returns VOTable, CSV file and FITS file,
The JVO Skynode toolkit is intended to be used as anwrapper for existing data services to become VO compliant
Æ easy and quick implementation of the skynode interface
on the existing system.

検索・解析処理の一体化：
ワークフロー• ワークフロー記述言語(WFDL)を定義– BPEL４WSをベース– XMLでWFを記述– 条件分岐，ループ，並列ループ等が可能• WFの実行機構
WFDL Æ Groovy script Æ
JavaVMで各ステップを制御 Æ
バックエンドにジョブ投入• Web services化した解析エンジン群(Sextractor, HyperZ等）を利用可能
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ワークフロー記述言語(XMLタグの例)• 変数定義– <variables> 〜 </variables>• 逐次実行– <sequence> 〜 </sequence>• <variable>を要素にとる• 外部サービス呼出– <invoke> 〜 </invoke>• <input>・<output>を要素にとる• 属性値でサービスを指定• 内部コマンド実行– <command> 〜 </command>• <input>・<output>を要素にとる• <command>などを要素にとる• ループ処理– <for> 〜 </for>• 要素を順次実行する– <parfor> 〜 </parfor>• 要素を並列実行する• 条件判定– <if> 〜 </if>

BPEL4WS※をベースにして天文学解析フローを記述するためのタグを実装※BPEL4WS = Business Process Execution Language for Web Services
複数のウェブサービスを連係させ、複雑なフローを記述できる。

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複数の解析サーバの連係• JVOのもつ解析サービス– SExtractor (画像→測光カタログ)– HyperZ (測光カタログ→測光赤方変位)• 複数のサーバで稼働中→ Monitor and Discovery Service (MDS) サーバ導入

JVOポータル

MDSサーバ
サービス要求解析実行

実行可能サーバ情報
終了確認
ジョブ終了情報

ジョブ数
ロード情報
ジョブ終了情報

解析サーバ群

解析サーバ
管理データ
新規ジョブ

クライアント解析結果

複数の解析サーバにジョブを振り分け、並列実行させることができる
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