Astroinformatica

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L'astroinformatica[1] è una nuova disciplina scientifica, facente capo alla famiglia che va sotto il nome generico inglese di X-informatics[2].

Con X-informatics si indica un insieme di discipline dedicate alla strutturazione, memorizzazione, accesso e distribuzione dell’informazione descriventi sistemi complessi. Esempi:

Biologia e ricerca sul cervello umano (= Bioinformatica)

Sistemi di Informazione Geografica (= Geoinformatica[3])

Informatica per Scoperte in Astronomia (= Astroinformatica)

La nascita dell'astroinformatica[4] è intimamente legata all’odierno fenomeno di burst tecnologico verificatosi nel settore astronomico. Esso è primariamente dovuto al fatto che molte fra le principali scoperte astronomiche provengono dal confronto incrociato di moli di dati presi a diverse lunghezze d’onda. Ciò permette anche di raggiungere nuove frontiere nella ricerca di Quasar, Gamma ray burst, Galassie IR ultra-luminose, Buchi neri binari nell’X-ray, galassie radio ecc.

Questa cross-correlazione multibanda e multiepoca si è resa possibile solo grazie all'evoluzione tecnologica nei settori dei telescopi ultra-large (LSST, acronimo di Large Synoptic Survey Telescope; E-ELT acronimo di European Extremely Large Telescope) e degli strumenti di piano focale ultra-sofisticati e dotati di grandi superfici di raccolta fotoni. Da ciò si ottengono archivi enormi di dati osservativi (oltre 100 GBytes per notte per un solo grande telescopio), da "digerire" a cura degli astrofisici in tempi brevi. Dunque l’odierna tecnologia deve permettere l’accesso a enormi database multi-banda distribuiti, oltre all’analisi, mining ed esplorazione dei dati raccolti.

Da qui l'esigenza di integrare in un'unica disciplina le conoscenze e le tecniche che permettano all'astronomo contemporaneo di manipolare con cognizione i dati, utilizzando lo stato dell'arte della tecnologia informatica.

Gli elementi chiave dell'astroinformatica (e della X-informatics in generale) sono:

a) estrazione e processamento dell’informazione, integrazione di dati da domini e sorgenti eterogenei, rivelazione di eventi, riconoscimento di caratteristiche;

b) strumenti per analizzare e memorizzare enormi archivi di dati;

c) rappresentazione della conoscenza, inclusi vocabolari, ontologie, simulazioni, realtà virtuale;

d) unione di risultati su modelli ed esperimenti;

e) uso innovativo di ICT (Information & Communication Technology) in applicazioni scientifiche, incluso il supporto alle decisioni, riduzione degli errori, analisi dei risultati;

f) efficiente utilizzo e gestione dei dati, incluse l’acquisizione e la gestione della conoscenza, modellazione di processi, data mining, acquisizione e disseminazione, presentazione grafica, amministrazione di archivi di dati su larga scala;

g) interazione uomo-macchina, inclusi progettazione di interfacce, uso e comprensione di agenti per il flusso di analisi delle informazioni, gestione e progettazione di pipeline software;

h) HPC (High Performance Computing) legato ad applicazioni scientifiche, inclusi calcolo distribuito, trasmissione e supporto alle decisioni in real-time.

In pratica, dunque, l'astroinformatico deve avere nozioni approfondite circa:

1) ambienti e piattaforme di calcolo distribuito (GRID, CLOUD computing);

2) acquisizione e rappresentazione dati astronomici (time series, datacube, Votable, FITS, CSV (comma-separated values), etc.);

3) estrazione e catalogazione della conoscenza (BOK, Book Of Knowledge) da dati grezzi (Database distribuiti);

4) algoritmi e modelli auto-adattivi (di apprendimento automatico) e statistici per KDD (Knowledge Discovery in Database), Data Analysis, Data Processing e Data Mining, (reti neurali, algoritmi genetici, Support Vector Machine, metodi basati su statistica bayesiana etc.);

Così come avvenuto in passato per la definizione delle tre leggi della ricerca scientifica (sperimentazione, teoria, simulazioni), ai giorni nostri l'X-informatics si candida come quarta legge della ricerca scientifica. L'astroinformatica diviene così disciplina autonoma, in quanto elemento chiave per nuove scoperte in grandi basi di dati, basate su tool standard per l'integrazione, l'esplorazione e la scoperta scientifica in astrofisica.

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Media INAF (Articolo su AstroInformatica)
  2. ^ K. Borne, X-Informatics: Practical Semantic Science
  3. ^ GeoInformatica Volume 1, 1997 - Volume 16, 2012, Springer
  4. ^ M. Brescia, G. Longo, Astroinformatics, data mining and the future of astronomical research, 2012, Proceedings of the 2-nd International Conference on Frontiers on diagnostic technologies