Οι πρωτοβουλίες της NASA για λογισμικό ανοιχτού κώδικα — και για την Ανοικτή Επιστήμη

 

Το λογισμικό ήταν ένα κρίσιμο συστατικό για όλα τα σημαντικά επιτεύγματα της NASA, από τα ταξίδια στο διάστημα μέχρι τις βαθύτερες εικόνες του σύμπαντος μας. Φυσικά, η ανάγκη της NASA για επιστημονικό λογισμικό υψηλής ποιότητας την οδήγησε σε προγραμματιστές ανοιχτού κώδικα και τώρα σε ένα φιλόδοξο νέο πρόγραμμα που βασίζεται στις μεγαλύτερες αρχές της «ανοιχτής επιστήμης».

Το μήνυμα ανοιχτού κώδικα της NASA στο ετήσιο συνέδριο της FOSDEM έφερε ο Steve Crawford , ένας αστρονόμος που αγαπά το διάστημα, ο οποίος τώρα είναι επίσης υπεύθυνος δεδομένων της διεύθυνσης επιστήμης της NASA, της ομάδας που εμπλέκει την επιστημονική κοινότητα για να καθορίσει ερωτήματα και να επεκτείνει την έρευνα.

Προηγουμένως ο Crawford διαχειρίστηκε την ομάδα που κατασκεύαζε το λογισμικό βαθμονόμησης για το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Webb και ο Crawford αστειεύτηκε ότι οι διοργανωτές είπαν ότι η ομιλία του ακούγεται σαν “ένας αισιόδοξος, εξαιρετικός τρόπος για να τελειώσει η συνάντηση με πολλές όμορφες φωτογραφίες”.

Ο Crawford παρουσίασε μια ευρεία παρουσίαση που ξεκίνησε σημειώνοντας ότι από βάσεις δεδομένων παρακολούθησης πλανητών μέχρι λογισμικό που εκτελεί αποστολές, «Το Λογισμικό Ανοιχτού Κώδικα είναι κρίσιμο για την αντιμετώπιση των μεγαλύτερων προκλήσεων της NASA σχετικά με την κλιματική αλλαγή, την εξερεύνηση του ηλιακού συστήματος και την ανακάλυψη ζωής πέρα ​​από τη Γη».

Για μια ιστορία επιτυχίας, ο Crawford έδειξε το ελικόπτερο Mars Ingenuity, το οποίο παραδόθηκε με επιτυχία στον Άρη το 2021 και εκτελούσε την πρώτη πτήση ανθρώπινου αντικειμένου σε μια ατμόσφαιρα εκτός από τη Γη. «Στην πραγματικότητα πετάμε ένα ελικόπτερο σε άλλο πλανήτη». Αν και αναμενόταν να πραγματοποιήσει μόλις πέντε πτήσεις, τώρα έχει συμπληρώσει περισσότερες από 40 και “Ακόμα πετάει — ακόμα εξερευνά!”

Αλλά το πιο σημαντικό, καθοδηγείται από λογισμικό ελέγχου πτήσης ανοιχτού κώδικα – το λογισμικό F Prime που κυκλοφόρησε το 2017 από το Jet Propulsion Lab της NASA. Για να γιορτάσουν, η NASA και η JPL συνεργάστηκαν με το GitHub για να αναγνωρίσουν όλους τους πολλούς συντελεστές λογισμικού —πάνω από 12.000 από αυτούς— με το σήμα «Mars 2020 Helicopter Contributor» στο προφίλ τους στο GitHub.

Και ακόμη και το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb – ένα έργο που σχεδιάστηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1990 – περιλάμβανε λογισμικό ανοιχτού κώδικα. Η δοκιμή πριν από την εκτόξευση του τηλεσκοπίου για διεργασίες και λογισμικό βασίστηκε σε δημόσια διαθέσιμο κώδικα βαθμονόμησης που βασίζεται στη βιβλιοθήκη NumPy της Python .

Αλλά ο Crawford εξήγησε στη συνέχεια ότι η NASA και οι άνθρωποι που εργάζονται στη NASA χρησιμοποιούν επίσης «ένα τεράστιο ποσοστό» λογισμικού ανοιχτού κώδικα, συμπεριλαμβανομένου «ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών έργων που αφορούν τόσο την πλανητική επιστήμη, την αστρονομία, την φυσική, την επιστήμη της γης, μαζί με την ανάπτυξη τεχνολογίας και άλλες πτυχές».

Ένα παράδειγμα είναι η πλατφόρμα υπολογιστών cloud OpenStack , η οποία εντοπίζει τις ρίζες της σε εσωτερικές πλατφόρμες τόσο της NASA όσο και του RackSpace. «Εξακολουθούμε να το χρησιμοποιούμε στο κέντρο υπερυπολογιστών ADAPT και για το cloud computing μας… Αλλά με το RackSpace το έχουμε παραδώσει στην ευρύτερη κοινότητα για περαιτέρω ανάπτυξη».

Ο Crawford υπενθύμισε επίσης στο κοινό το code.nasa.gov , το αποθετήριο του λογισμικού ανοιχτού κώδικα της NASA, το οποίο αυτή τη στιγμή περιλαμβάνει πάνω από 500 επίσημα δημοσιευμένα έργα. Αλλά τώρα υπάρχει και το Science Discovery Engine που μόλις κυκλοφόρησε , «ένα σύστημα για την εξερεύνηση όλων των συνόλων δεδομένων, του λογισμικού και των τεχνικών εγγράφων μας σε όλη τη διεύθυνση επιστημονικής αποστολής».

Ο Crawford εκτιμά ότι πάνω από 44.000 συστατικά λογισμικού έχουν κυκλοφορήσει από διάφορους ερευνητές και αποστολές της NASA.

Εκτός από το αποθετήριο GitHub της NASA , ο Crawford σημείωσε ότι υπάρχουν ξεχωριστοί χώροι αποθετηρίων για το Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA , το Επιστημονικό Ινστιτούτο Διαστημικού Τηλεσκοπίου . Επίσης, διαδικτυακός είναι ο κατάλογος λογισμικού της NASA («εκατοντάδες νέα προγράμματα λογισμικού που μπορείτε να κατεβάσετε δωρεάν για χρήση σε μια μεγάλη ποικιλία τεχνικών εφαρμογών», μπορεί να υπερηφανεύεται για την αρχική σελίδα του ). Υπάρχει ακόμη και το Astrophysics Data System , μια συλλογή με ευρετήρια και δυνατότητα αναζήτησης με περισσότερες από 15 εκατομμύρια περιλήψεις και πλήρη κείμενα μεγάλων εκδόσεων αστρονομίας και φυσικής.

Επιστροφή

Ο Crawford στράφηκε σε ένα άλλο πρόγραμμα λογισμικού προέλευσης της NASA NASTRAN , ένα πρόγραμμα ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1960 και κυκλοφόρησε στο κοινό κτήμα τη δεκαετία του 1970, και το JPL Spice Toolkit, το οποίο ο Crawford αποκαλεί «το λογισμικό που χρησιμοποιείτε εάν θέλετε να μάθετε πού θα βρίσκεται ένας κομήτης ή ένας αστεροειδής στον οποίο θέλετε να προσγειωθείτε σε 10 χρόνια». Το Spice Toolkit οδήγησε σε ένα Python wrap που ονομάζεται SpiceyPy (που δημιουργήθηκε από τον προπτυχιακό φοιτητή Andrew Annex) που χρησιμοποιείται τώρα σε ένα ευρύ φάσμα διαστημικών αποστολών.

Ο Crawford χαρακτήρισε το λογισμικό μια ιστορία επιτυχίας ανοιχτού κώδικα – το Annex συνέχισε να το αναπτύσσει στον ελεύθερο χρόνο του – αλλά και ένα παράδειγμα των προκλήσεων που αντιμετωπίζουν τα έργα. «Πολλά από τα συστήματα ανοιχτού κώδικα που διαθέτουμε εξαρτώνται στην πραγματικότητα από έναν μικρό αριθμό προγραμματιστών που πραγματικά τον διατηρούν και διατηρούν τον κώδικα ενεργό και λειτουργεί», επεσήμανε ο Crawford, αναφερόμενος στο κλασικό κόμικ XKCD για τη βιωσιμότητα .

Για να βοηθήσει την κατάσταση, η διεύθυνση επιστήμης της NASA χρηματοδοτεί τώρα λογισμικό ανοιχτού κώδικα, ειδικά έργα που σχετίζονται με την επιστήμη. Τα τελευταία δύο χρόνια, παρείχε οικονομική υποστήριξη 3 εκατομμυρίων δολαρίων σε 22 διαφορετικά έργα ανοιχτού κώδικα.

Αλλά πέρα ​​από αυτό, η NASA έχει επίσης υιοθετήσει μια ευρύτερη ανοιχτή φιλοσοφία. Τον περασμένο μήνα κυκλοφόρησε μια νέα επίσημη πολιτική για τις επιστημονικές πληροφορίες από τη διεύθυνση επιστήμης της NASA. «Θέλουμε να κάνουμε τα πράγματα όσο το δυνατόν πιο ανοιχτά, όσο πιο περιορισμένα χρειάζεται και πάντα ασφαλή», είπε ο Crawford.

Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει περίοδος «εμπάργκο» κατά την οποία η έρευνα και οι δημοσιεύσεις δεν μπορούν να κοινοποιηθούν στο ευρύ κοινό — με τα υποστηρικτικά ερευνητικά δεδομένα και το λογισμικό να κοινοποιούνται επίσης τη στιγμή της δημοσίευσης. Ακόμη και τα δεδομένα της αποστολής θα δημοσιοποιηθούν το συντομότερο δυνατό και θα διατεθούν χωρίς περιορισμούς — και το λογισμικό αποστολής αναπτύσσεται ανοιχτά.

Ο Crawford το αποκαλεί αυτό ένα μάθημα που έμαθαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb: «Το να έχουμε αυτό το λογισμικό διαθέσιμο για όλους ώστε να μπορούν να έχουν πρόσβαση σε αυτό και επίσης να το επαναχρησιμοποιούν — βελτιώνει τον τρόπο με τον οποίο γίνεται η επιστήμη». Στο μέλλον, σχεδιάζουν να κυκλοφορήσουν δεδομένα και λογισμικό με άδειες χρήσης όπως οι Creative Commons Zero.

Και τέλος, η νέα πολιτική ενθαρρύνει τους υπαλλήλους της NASA να χρησιμοποιούν και να συνεισφέρουν σε έργα ανοιχτού κώδικα.

Αλλά υπάρχει επίσης μια προσέγγιση στον κόσμο πέρα ​​από τη NASA — συμπεριλαμβανομένου ενός νέου πενταετούς προγράμματος 40 εκατομμυρίων δολαρίων που ονομάζεται Transform to Open Science. Η ιδέα της ανοιχτής επιστήμης περιλαμβάνει δωρεάν διαθεσιμότητα ερευνητικών πληροφοριών για την ενθάρρυνση εξωτερικών συνεισφορών και η NASA προσπαθεί ενεργά να μας οδηγήσει εκεί.

Η επίσημη ιστοσελίδα TOPS την αποκαλεί «πρωτοβουλία της παγκόσμιας κοινότητας της NASA για να πυροδοτήσει την αλλαγή και να εμπνεύσει τη δέσμευση ανοιχτής επιστήμης μέσω εκδηλώσεων και δραστηριοτήτων που θα αλλάξουν το τρέχον παράδειγμα». Καθ’ όλη τη διάρκεια του 2023, η NASA TOPS θα συνεργάζεται με 12 επιστημονικές επαγγελματικές εταιρείες στην επιστημονική κοινότητα «για να προωθήσει την υιοθέτηση της ανοιχτής επιστήμης, να αναπτύξει ένα πρόγραμμα σπουδών ανοιχτής επιστήμης και να υποστηρίξει τη δέσμευση ιδρυμάτων που εξυπηρετούν τις μειονότητες με τη NASA μέσω βραβείων, προκλήσεων και hackathons. ”

Μια ανακοίνωση στο WhiteHouse.gov υπόσχεται ότι το ευρύτερο ομοσπονδιακό πρόγραμμα θα περιλαμβάνει «νέα προγράμματα σπουδών στην ανοιχτή επιστήμη για φοιτητές, ερευνητές και κοινό, καθώς και ισχυρή δέσμευση με ανθρώπους και ομάδες που ιστορικά υποεκπροσωπούνται στην επιστήμη, συνέδρια για την ανοιχτή επιστήμη σε όλη την το έτος και άλλες νέες πρωτοβουλίες».

Η δέσμευση της NASA για διαφάνεια συνεχίζει να εξαπλώνεται. Ένα από τα πιο σημαντικά έργα της διεύθυνσης είναι η μελέτη του για τον αντίκτυπο της κλιματικής αλλαγής και ο Crawford υπενθύμισε στο κοινό ότι ανοίγουν όλα τα δεδομένα τους — πάνω από 70 PB διαθέσιμα στο cloud μέσω ανοιχτών API και ακόμη περισσότερα σε διαφορετικά συστήματα «που είναι ανοιχτά για εσάς να χρησιμοποιήσετε με όποιον τρόπο θέλετε για να βοηθήσετε στην αντιμετώπιση αυτών των ερωτήσεων.”

Υπάρχουν πολλά διαφορετικά έργα, συμπεριλαμβανομένου του περιβαλλοντικού ενδιαφέροντος Πρόβλεψη Παγκόσμιων Ενεργειακών Πόρων (ή POWER). Αλλά ο απώτερος στόχος είναι πάντα να ενδυναμώνουμε την ευρύτερη κοινότητα ανοιχτού κώδικα «να αναπτύξει πραγματικά τις εφαρμογές, να δημιουργήσει εργαλεία ανοιχτού κώδικα πάνω από αυτό, να το χρησιμοποιήσει πραγματικά με διαφορετικούς τρόπους… για να απαντήσει πραγματικά σε μερικές από τις πιο δύσκολες ερωτήσεις που έχουμε γύρω μας η κλιματική αλλαγή και το περιβάλλον μας».

Και τώρα μαζί με την Ιαπωνία και την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία, η NASA εργάζεται στο Παρατηρητήριο του Συστήματος της Γης για να παρέχει «ακόμη πιο στενή εικόνα των κλιματικών επιπτώσεων στη γη». Θα υπάρχουν 600 PB δεδομένων — «όλα ελεύθερα διαθέσιμα και προσβάσιμα στον κόσμο, για να μπορείτε να έχετε πρόσβαση σε αυτά και να τα κοιτάξετε και να δημιουργήσετε πράγματα σε αυτά…»

Ο Crawford λέει ότι οι ίδιοι οι στόχοι της NASA για το πρόγραμμα μετασχηματισμού της περιλαμβάνουν την εκπαίδευση 20.000 ερευνητών – που μπορεί να τους κερδίσει το σήμα “ανοιχτής επιστήμης” της NASA – σε ένα πρόγραμμα που περιλαμβάνει μαθήματα για λογισμικό ανοιχτής προέλευσης.

«Ακολουθούμε επίσης τις δικές μας συμβουλές εδώ. Όλα όσα κάνουμε με αυτό το έργο θα είναι ανοιχτού κώδικα, στο GitHub, έτσι ώστε τα μέλη της κοινότητας να μπορούν να συνεισφέρουν σε αυτό.” Άλλοι στόχοι περιλαμβάνουν τον διπλασιασμό της συμμετοχής ιστορικά αποκλεισμένων ομάδων — και την ενεργοποίηση πέντε μεγάλων επιστημονικών ανακαλύψεων που συμβαίνουν με τις αρχές της ανοιχτής επιστήμης.

Και ο Crawford μοιράστηκε την ελπίδα ότι οι συμμετέχοντες στο FOSDEM θα «κάνουν βήματα προς τα εμπρός για να κάνουν την επιστήμη και τα αποτελέσματά σας πιο ανοιχτά επίσης».

 

Πηγή:  https://opensource.ellak.gr/