天体物理データシステム

SAO /NASA天体物理データシステム（ADS）は、天文学と物理学の研究者向けのデジタルライブラリポータルであり、NASAのためにスミソニアン天体物理観測所によって運営されています。ADSは、 arXivのすべての電子プレプリントを含む1500万件以上のレコードを含む3つの書誌コレクションを維持しています。 ^{[ 1 ]}主要な天文学および物理学の出版物の要約と全文は、ポータルを通じて索引付けされ、検索できます。

ヨハン・フリードリヒ・ヴァイトラーは、1741年に初の包括的な天文学史を、1755年には初の天文学文献目録を出版した。これは、それまでの天文学に関する知識や著作を整理・分類するための試みであった。

この取り組みはジェローム・ド・ラ・ランドによって引き継がれ、彼は1803年に『天文学文献目録』を出版した。この著作は紀元前480年から出版年までの期間を網羅している。

天文学一般書、第 1 巻と第 2 巻、J.C. Houzeau と A. Lancaster によって 1882 年から 1889 年まで発行されました。^{[ 2 ] [ 3 ]}

天文学者と天文学関連の出版物が増えるにつれ、文献目録の作成は組織的な業務となり、まずベルギー王立天文台で1881年から1898年まで『天文学文献目録』が刊行され、その後ハイデルベルク天文計算研究所で1899年から1968年まで年刊誌『天文学年報』が刊行された。1968年以降は、年刊誌『天文学・天体物理学抄録集』シリーズに引き継がれ、20世紀末まで刊行が続けられた。

学術論文の要約のデジタルデータベースの最初の提案は、 1987年にミュンヘン近郊のガルヒングで開催された大規模データベースからの天文学に関する会議でなされた。^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

ADSの初期バージョンは、40本の論文からなるデータベースを備え、概念実証として1988年に作成されました。ADS抄録サービスは、1993年4月に独自のネットワークソフトウェアを介して一般に利用可能になり、数か月後にSIMBADに接続されました。1994年初頭にはADSウェブベースサービスが開始され、導入後5週間でアクティブユーザー数が実質的に4倍になりました。^{[ 8 ]}

2011 年、ADS はクエリの絞り込みと選択のためのファセットを導入した ADS Labs Streamlined Search をリリースしました。2013 年、ADS Labs 2.0 では新しい検索エンジン、全文検索機能、スケーラブルなファセット、および API が導入されました。2015 年、コードネーム Bumblebee の新しい ADS が ADS-beta としてリリースされました。ADS-beta システムは、クラウド プラットフォーム上で提供されるマイクロ サービス API とクライアント側の動的ページ読み込みを特徴としています。2018 年 5 月にベータ版のラベルが削除され、Bumblebee がデフォルトの ADS インターフェイスになりましたが、一部のレガシー機能 (ADS Classic) は引き続き利用可能です。^{[ 9 ]}開発は現在も継続されており、拡張可能なAPI が利用可能で、ユーザーは ADS 書誌レコードの上に独自のユーティリティを構築できます。

ADSサービスは世界中に分散しており、12か国に12のミラーサイトがあり、データベースはrsyncを使用して毎週更新され、変更されたデータベースの部分のみを更新できるミラーリングユーティリティによって同期されています。すべての更新は中央でトリガーされますが、ミラーサイトでスクリプトが開始され、メインのADSサーバーから更新されたデータが「プル」されます。^{[ 10 ]}

当初、ADS で利用できるジャーナル記事は、紙のジャーナルから作成されたスキャンされたビットマップと、光学文字認識ソフトウェアを使用して作成された要約のみでした。1995 年頃までのこれらのスキャンされた記事の一部は、ジャーナル出版社との合意により無料で利用可能であり、^{[ 11 ]}中には 19 世紀初頭にまで遡るものもあります。やがて、ジャーナル出版物のオンライン版がより広く普及したため、要約が ADS に直接アップロードされるようになりました。

論文は、掲載された雑誌の詳細や、著者リスト、参考文献、引用などのさまざまな関連メタデータを含む書誌レコードによってデータベース内で索引付けされます。当初、このデータはASCII形式で保存されていましたが、その制限により、データベース管理者は2000年にすべてのレコードをXML （拡張マークアップ言語）形式に移行することを促しました。書誌レコードは現在、さまざまなメタデータのサブ要素を持つXML要素として保存されています。^{[ 10 ]}

スキャンされた記事は、中解像度と高解像度の両方でTIFF形式で保存されます。TIFF ファイルは、必要に応じて画面表示用の GIF ファイル、印刷用のPDFまたはPostScriptファイルに変換されます。生成されたファイルは、人気のある記事の不必要な頻繁な再生成をなくすためにキャッシュされます。2000 年時点で、ADS には 250 GBのスキャンデータが含まれており、これは 138,789 の記事からなる 1,128,955 ページの記事で構成されていました。2005 年までにこれは 650 GB に増加し、2007 年までにさらに約 900 GB に増加すると予想されていました。^{[ 11 ]} 2005 年以降、それ以上の情報は公開されていません。

このデータベースは当初、天文学の文献のみを収録していましたが、現在では天文学の 文献（惑星科学や太陽物理学を含む）、物理学の文献（計測機器や地球科学を含む）、およびarXivからの科学論文のプレプリントを網羅する3つのデータベースを組み込むまでに成長しました。天文学データベースは群を抜いて高度で、その利用はADS全体の利用の約85%を占めています。論文は掲載誌ではなく主題に基づいて異なるデータベースに割り当てられるため、1つの雑誌の論文が3つの主題データベースすべてに掲載される可能性があります。データベースを分離することで、各分野での検索をカスタマイズできるため、関連分野での単語の出現頻度に応じて、異なるデータベース検索で単語に自動的に異なる重み付け関数を割り当てることができます。^{[ 10 ]}

プレプリント アーカイブのデータは、物理学および天文学のプレプリントの主要なリポジトリである arXiv から毎日更新されます。プレプリント サーバーの出現は、ADS と同様に、天文学研究の速度に大きな影響を与えており、論文はジャーナルに掲載される数週間または数か月前にプレプリント サーバーから公開されることがよくあります。arXiv のプレプリントを ADS に組み込むことで、検索エンジンは最新の研究を返すことができますが、プレプリントは主要なジャーナルに掲載するために必要な基準で査読または校正されていない可能性があるという注意が必要です。ADS のデータベースは、可能な限りプレプリントをその後に公開された記事にリンクしているため、引用および参照検索では、プレプリントが引用されたジャーナル記事へのリンクが返されます。^{[ 12 ]}

このソフトウェアは、ADS専用に開発されたシステム上で動作するため、汎用データベースソフトウェアでは不可能だった天文学的なニーズに合わせた広範なカスタマイズが可能です。スクリプトは、世界中のさまざまなシステムでのミラーリングを容易にする必要性を考慮して、可能な限りプラットフォームに依存しないように設計されていますが、天文学におけるオペレーティングシステムとしてLinuxの使用が増加しているため、そのプラットフォームへのインストール向けにスクリプトの最適化が進んでいます。^{[ 10 ]}

メインの ADS サーバーは、マサチューセッツ州ケンブリッジのハーバード& スミソニアン天体物理学センターに設置されており、デュアル 64 ビット X86 Intelサーバーで、2 つのクアッドコア 3.0 GHz CPUと 32 GB のRAMを搭載し、CentOS 5.4 Linuxディストリビューションを実行しています。^{[ 11 ]} 2022 年現在、ミラーは中国、チリ、フランス、ドイツ、日本、ロシア、英国、ウクライナに設置されています。^{[ 13 ]}

ADSは現在（2005年）、約200のジャーナルソースから抄録または目次を受け取っています。このサービスは、複数のソースから同じ記事を参照するデータを受け取ることができ、各ソースからの最も正確なデータに基づいて1つの書誌参照を作成します。ほぼすべての科学ジャーナルでTeXとLaTeXが一般的に使用されているため、書誌データを標準化された形式でシステムに組み込むことが非常に容易になり、HTMLでコーディングされたWebベースの記事のインポートも簡単です。ADSは、書誌データのインポート、処理、標準化にPythonとPerlスクリプトを使用しています。 ^{[ 10 ]}

著者名を標準的な「姓、名の順」形式に変換するという一見単純な作業は、世界中で命名規則が多様であること、また「Davis」のような名前が名、ミドルネーム、姓のいずれにもなり得ることから、自動化が非常に難しい作業の一つです。正確な名前変換には、天文学分野で活躍する著者の名前に関する詳細な知識が必要であり、ADSは著者名の大規模なデータベースを維持しています。このデータベースは、データベース検索にも使用されています（下記参照）。

電子記事の場合、記事末尾に記載されている参考文献リストは容易に抽出できます。スキャンされた記事の場合、参考文献の抽出はOCRに依存します。抽出された参考文献データベースは「反転」され、データベース内の各論文の引用文献リストが作成されます。引用文献リストは、これまでデータベースに欠落している人気論文を特定するために使用されてきました。これらの論文は主に1975年以前のもので、現在はシステムに追加されています。

このデータベースには現在、1500万件を超える記事が収録されています。天文学の主要ジャーナル（Astrophysical Journal、Astronomical Journal、Astronomy and Astrophysics、Publications of the Astronomical Society of the Pacific、Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）については、第1号から現在までのすべての号が網羅されており、完全なカバー率となっています。これらのジャーナルはデータベース内の論文の約3分の2を占めており、残りは世界中の100以上の他のジャーナルや会議録に掲載された論文で構成されています。^{[ 11 ]}

データベースには主要なジャーナルの全コンテンツと多くのマイナーなジャーナルの全コンテンツが含まれていますが、参考文献と引用の網羅性ははるかに劣ります。主要なジャーナルの記事の参考文献と引用はかなり網羅されていますが、「私信」、「印刷中」、「準備中」などの参考文献は一致させることができず、参考文献リストの著者の誤りも潜在的なエラーを引き起こします。天文学論文は、化学、数学、生物学のジャーナルなど、ADS の範囲外のジャーナルの記事を引用したり、それらのジャーナルの記事から引用されたりする可能性があります。 ^{[ 14 ]}

ADSは設立以来、抄録データベースとオブジェクトデータベースを照会するための非常に複雑な検索エンジンを開発してきました。この検索エンジンは天文学の抄録の検索に特化しており、エンジンとそのユーザーインターフェースは、ユーザーが天文学に精通しており、最も関連性の高い論文だけでなく、より多くの情報を返すように設計された検索結果を解釈できることを前提としています。データベースは、著者名、天体名、タイトルの単語、抄録テキスト内の単語で検索でき、結果はさまざまな基準に従ってフィルタリングできます。この検索エンジンは、まず上記のように同義語を集めて検索語を簡略化し、次に各検索語に一致するすべてのドキュメントのリストである「転置ファイル」を生成することで機能します。ユーザーが選択したロジックとフィルタは、この転置リストに適用され、最終的な検索結果が生成されます。^{[ 15 ]}

ADSは抄録や論文へのアクセス手段として考案されましたが、検索結果とともにかなりの量の補助情報も提供しています。返された各抄録に対して、参照されているデータベース内の他の論文へのリンク、およびプレプリントが存在する場合はプレプリントへのリンクが提供されます。また、システムは「よく読まれている」記事、つまり記事を読んだ人が最もよくアクセスした記事へのリンクも生成します。このようにして、ADSユーザーは、特定の論文の主題に関心のある天文学者にとってどの論文が最も興味深いかを判断することができます。^{[ 15 ]}

また、 SIMBADやNASA銀河系外データベースの天体名データベースへのリンクも返されます。これを利用すると、論文で分析された天体に関する基本的な観測データを素早く調べたり、それらの天体に関する他の論文を探したりすることができます。

ADSは天文学者の間で研究ツールとしてほぼ普遍的に使用されており、ADSが天文学をどれだけ効率化したかを定量的に推定した研究がいくつかあります。ある研究では、ADSによって天文学研究の効率が年間333フルタイム相当の研究年分向上したと推定され^{[ 8 ]}、別の研究では、2002年にはその効果が736人のフルタイム研究者、つまりフランスで行われたすべての天文学研究に相当することがわかりました^{[ 18 ]}。ADSによって、以前は数日または数週間かかっていた文献検索が数秒で完了できるようになり、ADSの登場以来、天文学文献の読者数と利用が約3倍に増加したと推定されています^{[ 18 ]。}

金銭的な観点から見ると、この効率性の向上は相当な額に相当します。世界には約 12,000 人の現役の天文学研究者がおり、ADS は天文学者の労働人口の約 5% に相当します。世界の天文学研究予算は 4,000 ～ 5,000 米ドルと推定されており^{[ 19 ]} 、したがって天文学に対する ADS の価値は年間約 20 ～ 250 万米ドルになります。その運営予算はこの金額のごく一部です。^{[ 18 ]}

ADSが天文学者にとって非常に重要であることは国連によって認められており、国連総会は、特に発展途上国の天文学者にとっての重要性を指摘し、宇宙空間の平和利用に関する国連委員会の報告書の中で、ADSの活動と成功を称賛している。一方、2002年に天体物理学センターを訪問した委員会の報告書では、このサービスが「天文学文献の利用に革命をもたらした」とし、「CfAがその歴史の中で行った天文学研究への貢献の中で、おそらく最も価値のあるもの」であると述べている。^{[ 20 ]}

天文学者によってほぼ普遍的に使用されているため、ADS は天文学研究が世界中でどのように分布しているかについて多くのことを明らかにすることができます。ほとんどのユーザーは高等教育機関からシステムにアクセスしており、そのIP アドレスを使用してユーザーの地理的位置を簡単に特定できます。調査によると、ADS の一人当たりのユーザー数が最も多いのはフランスとオランダの天文学者であり、より発展した国 (一人当たり GDPで測定) は発展途上国よりもこのシステムを使用しているものの、一人当たり GDP と ADS の使用の関係は線形ではありません。一人当たりの ADS の使用範囲は一人当たり GDP の範囲をはるかに超えており、ADS の使用によって測定される国で行われている基礎研究は、その国の GDP を人口で割った値の二乗に比例することがわかっています。^{[ 18 ]}また、統計によると、ヨーロッパ文化の国にはアジア文化の国よりも約 3 倍の天文学者がいることが示唆されており、天文学研究に付随する重要性に文化的な違いがあることを示唆している可能性があります。^{[ 18 ]}ある国で実施される基礎研究の量は、その国の天文学者の数に一人当たりのGDPを掛けたものに比例することがわかっていますが、かなりのばらつきがあります。

ADSは、1975年以降、単独著者の天文学論文の割合が大幅に減少し、1990年以降、50人以上の著者がいる天文学論文がより一般的になっていることを示すためにも使用されている。^{[ 21 ]}

• List of academic databases and search engines
• Bibcode
• INSPIRE-HEP
• NASA's Planetary Data System (PDS)
• PubMed
• Michael J. Kurtz

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