Table of Contents
מדוע מידע ודברים לשיתוף חומרים במחקר הנדסי
מחקר הנדסי תלוי בתוצאות ניתנות לשיפוץ ושיטות שקופות.כאשר חוקרים משתפים את הנתונים והחומרים שלהם באופן גלוי, הם יוצרים בסיס שאחרים יכולים לאמת, להרחיב וליישם בעיות חדשות.פרקטיקה זו הפכה למאפיין מוגדר של מדע הנדסי קפדני, שבו היכולת לשכפל ניסויים ולאמת מודלים משפיעה ישירות על האמינות הממצאים שפורסמו.
דיסציפלינות ההנדסה מציגות אתגרים ייחודיים לשיתוף נתונים וחומרי.בניגוד לתחומים שבהם הנתונים לעתים קרובות לוקחים את הטופס של טבלאות קטנות או מדידות פשוטות, מחקר הנדסי יכול לכלול נתונים מסיביים מרשתות חיישן, סימולציות מורכבות, קבצים ממוחשבים (CAD) קבצים, מקור לכלי ניתוח מותאם אישית, אבטיפוס פיזי.שיתוף משאבים אלה דורש ביעילות תכנון מכוון והבנה מוצקה של שיטות.
מעבר ליתרונות המיידיים לחוקרים בודדים, אימוץ נרחב של נתונים ושיתוף חומרים מאיץ את קצב החדשנות בכל קהילת ההנדסה.כאשר קבוצה מחקר אחת הופכת את הנתונים הניסוייים שלה זמין, קבוצות אחרות יכולות לבחון השערות חלופיות, ליישם שיטות למידה מכונה, או לשלב נתונים ממקורות מרובים כדי להסיק מסקנות רחבות יותר. דינמיות שיתופית זו מפחיתה מאמץ כפול ומאפשרת את התחום להתקדם מהר יותר ממה שיכול לעבור עבודה מבודדת.
שיטות עבודה טובות ביותר עבור Handling Research Data
טיפול בנתונים במחקר הנדסי כולל את כל מחזור החיים של נתונים: איסוף, עיבוד, ניתוח, אחסון, שיתוף ושימור.כל שלב מציע הזדמנויות לשיפור איכות, שימושיות, וערך ארוך טווח.הפרקטיקות הבאות מטפלות בהיבטים הקריטיים ביותר של ניהול נתונים עבור חוקרים הנדסיים.
ארגן נתונים עם פורמטים סטנדרטיים ו- Rich Metadata
פורמטים סטנדרטיים של נתונים להפחית את החיכוך כאשר אחרים מנסים להשתמש בנתונים משותפים.עבור נתונים מספריים, לשקול פורמטים כגון CSV, HDF5, או NetCDF ולא פורמטים דיגיטליים אלקטרוניים שעשויים לדרוש תוכנה מסוימת. עבור נתונים גיאו-ספטיים, GeoTIFF או פורמטים Shapefile הם תמיכה נרחב.המפתח הוא בחירה פורמטים איזון רחב עם היכולת לייצג את המורכבות המלאה של הנתונים.
(המידע הופך נתונים גולמיים למידע שניתן להשגה.קובץ CSV של קריאה למתח פירושו מעט ללא קשר. Metadata צריך לתאר את מה הנתונים מייצגים, כיצד נאסף, באילו יחידות משמשות, תאריך ומיקום של איסוף, מפרט כלי וכל השלבים לעיבוד החלים. Standards כגון מערכת המידע FLT:0Dublin Coredata InitiativeFLT:1 או דומיין ches כגון מסגרת מידע ספציפית של נאס"א:0DLCF2A.
להבטיח איכות נתונים באמצעות אימות וניקוי
שיתוף נתונים ללא סיכונים אימותים propagating שגיאות שיכולות לערער מחקר עוקב. מהנדסים צריכים להקים נהלי בקרה איכותיים בשלב איסוף נתונים.עבור נתוני חיישן, זה עשוי לכלול כלי חתך באופן קבוע ובדיקת סחף או מחוץ לרמה.עבור נתונים סימולציה, אימות נגד מדדים אנליטיים או תוצאות ניסיוניות מספק בדיקה על הדיוק של המודל.
יש לתעד בבירור את ניקוי הנתונים.אם יש להסיר את החריגים, יש לציין את הקריטריונים להסרת.אם ערכים חסרים מנטרפולים, יש לקבוע את שיטת האינטרפולציה באופן אידיאלי, הן את הנתונים הגולמיים והן את הגרסה הניקונית משותפות, המאפשרים לחוקרים אחרים להעריך את ההשפעה של החלטות ניקוי על התוצאות הסופיות.
Reputable Repositories with Persistent Identifiers
בחירת מידע על להפקיד הוא החלטה חשובה. reputable repositories מציעים כמה יתרונות על אתרי אינטרנט אישיים או מוסדיים.הם מספקים מזהה מתמשך כגון DOIs (Digital Object Identifiers), אשר להבטיח כי הנתונים יישארו אפשריים גם אם המוסד המארח משנה את תשתית האינטרנט שלה.הם גם לאכוף תקני metadata, לנהל בקרת גישה, ולהבטיח שמירה לטווח ארוך.
(ב) מחקר הנדסי, שרידים כגון FLT:0ZenududturephFLT:1, FLT:2FgshareveFLT 3, ואפשרויות ספציפיות לתחום כמו FLT:4 Nature Data Scientific Data המליצו על מנת ל-RepositoriesFLT:5 להציע פלטפורמות אמינות.
מספק מסמך מקיף
מסמך צריך לאפשר חוקר אחר להבין ולהשתמש בנתונים מבלי צורך ליצור קשר עם המחברים המקוריים. מילון נתונים או קודקוד המגדיר כל משתנה, ערכיו האפשריים, ומשמעותו חיונית.עבור נתונים מורכבים, קובץ WAN בפורמט טקסט רגיל יכול לתאר את המבנה הכולל, מערכות יחסים בין קבצים, וכל הנחות שנעשו במהלך איסוף נתונים או עיבוד.
למחקר הנדסי הכולל נתונים ניסיוניים, תיעוד צריך לכלול את ההתקנה הניסויית, מפרטים ציוד, רשומות קלליברציה, תנאים סביבתיים וכל סטייה מהפרוטוקול המתוכנן.המטרה היא לספק מספיק הקשר כי חוקר מוסמך באותו תחום יכול לשחזר את הניסוי או ליישם את הנתונים לבעיה חדשה עם ביטחון.
כתובת פרטיות, חסויות ואבטחה
בעוד שהנתונים הנדסיים לעתים קרובות אינם כרוכים בנושאים אנושיים, ישנם מצבים שבהם מתעוררות פרטיות וסודיות.מחקר שכלל משתתפים אנושיים, כגון מחקרים של משתמשים באינטראקציה בין מחשב אנושי למחשב או ביומכניקה, עשויים לכלול מידע המאפשר זיהוי אישי.במקרים אלה, הנתונים חייבים להיות אנונימיים או דה-זהים לפני שיתוף, וחוקרים חייבים לציית לדרישות של ועדת הביקורת המוסדית ותקנות רלוונטיות כגון GDPR או HIPAA.
עבור נתונים קנייניים או לייצוא, החוקרים צריכים לנווט בהגבלות בזהירות.במקרים מסוימים, שיתוף נתונים נגזרים או תוצאות מצטברות שאינן חושפות פרטים רגישים יכול לספק ערך תוך הגנה על קניין רוחני.התייעצות עם משרדי העברת טכנולוגיה מוסדיים או ייעוץ משפטי מוקדם בתהליך המחקר מסייע להימנע סיבוכים כאשר הגיע הזמן לחלוק.
שיטות עבודה טובות ביותר לשיתוף חומרים הנדסיים
חומרים במחקר הנדסי מרחיבים מעבר לקבצי נתונים הכוללים קבצי עיצוב, קוד תוכנה, מפרטים חומרה, פרוטוקולים ניסיוניים ודגימות פיזיות.שיתוף חומרים אלה מאפשר באופן מלא לחוקרים אחרים לשחזר תוצאות ולבנות על העבודה ביעילות רבה יותר מאשר נתונים בלבד יאפשרו.
שיתוף חומרים מלאים וגישה
קיצור נפוץ במחקר שפורסם הוא שיתוף חומרים לא שלם. a נייר עשוי לתאר עיצוב חיישן חדש אבל רק לכלול תמונה של המכשיר ההתאספו, משאיר חוקרים אחרים לנחש במימדים, בחירות חומריות, ותהליכי הרכב.שיתוף מערך החומרים המלאים פירושו לספק קבצי CAD, הצעת חומרים, הוראות איסוף, מקור לכל קושחה או בקרה.
עבור תוכנה, שיתוף בסיס הקוד המלא המשמש במחקר, כולל הדפסים בנייה, סוויטות מבחן ותיעוד, מאפשר לאחרים להפעיל את אותם ניתוחים.אפילו טוב יותר, שיתוף סביבה מאוימת כגון תמונת דוקר מבטיח כי התוכנה פועלת זהה במערכות שונות. רמה זו של שלמות מבטלת את "זה עובד על הבעיה שלי" כי מפגע מחקר חישובי.
בחר פורמטים פתוחים ולא-פרופרטיים
פורמטים פתוחים ממקסימים את הנגישות והארוכות של חומרים משותפים.עבור קבצי CAD, פורמטים STEP או IGES הם מאוד נתמך על פני חבילות תוכנה שונות, בניגוד לפורמטים קנייניים שעשויים לדרוש רישיונות יקרים להיפתח.עבור קבצי הדפסה תלת מימדיים, פורמטים STL או OBJ הם סטנדרטיים. עבור תמונות, פורמטים PNG או TIFF מעדיפים על פורמטים קנייניים.
כאשר פורמטים קנייניים הם בלתי נמנעים, החוקרים צריכים גם לספק המרה פתוחה או מפרט מפורט המאפשר לאחרים לשחזר את הכלים הדרושים.העיקרון הוא למזער מחסומים לגישה. חוקר במוסד קטן או במדינה מתפתחת צריך להיות מסוגל לעבוד עם חומרים משותפים ללא צורך בתוכנה קניינית יקר.
המונחים: Clear Licensing
ללא רישיון ברור, חומרים משותפים קיימים באזור אפור חוקי. אחרים עשויים להיות לא בטוחים אם הם יכולים להשתמש, לשנות או להפיץ מחדש את החומרים.בחירת רישיון פתוח מתאים פותר את האווירה הזו ולעודד שימוש חוזר. עבור נתונים, Creative Commons CC0 או CC-BY רישיונות הם אפשרויות פופולריות.
הבחירה של רישיון יש השלכות מעשיות.רישיון הרשיבית כמו MIT מאפשר שימוש מסחרי ואינו דורש יצירת נגזרות להיות קוד פתוח.רישיון copyleft כמו GPL דורש כי עבודות נגזרות יתחלקו גם תחת אותו תנאים. החוקרים צריכים להבין הבדלים אלה ורישיונות נבחרים התואמים את מטרותיהם לעבודה.
נוהלי מסמך ליעילות
הליכים ניסיוניים במחקר הנדסי יכולים להיות מורכבים ועדינים.מאמר שפורסם עשוי לתאר את הגישה הכללית בכמה פסקאות, אך הפרוטוקול בפועל עשוי לכלול צעדים ספציפיים, תזמון, תנאים סביבתיים, ותהליכי פתרון בעיות שאינם נתפסים בטקסט הראשי.שיתוף פרוטוקולים מפורטים כחומרים נוספים או באמצעות פלטפורמות כמו FLT:0protocols.ioFLT:1 מספק את הרמה של פרטים הדרושים עבור רבייה.
תיעוד וידאו הוא יותר ויותר יקר בניסויים פיזיים ותהליכי ייצור. סרטון קצר מראה כיצד להתאים רכיבים, ליישם דבקים, או להפעיל ציוד יכול להעביר מידע כי טקסט ותמונות סטטיות לא יכולים לשקול יצירת תוספי וידאו העוברים דרך השלבים העיקריים של נהלים שלהם.
להבטיח גישה לטווח ארוך ובקרת גרסה
חומרים משותפים צריכים להישאר נגישים לאורך זמן. אתרי אינטרנט אישיים ודפי מוסד נוטים להיעלם כאשר חוקרים מזיזים מוסדות או כאשר מערכות משודרגות.שימוש בחידושים מבוססים עם התחייבויות שימור להגן מפני קישורים.חומרים צריכים להיות מוקצה מזהים מתמידים, ואת המאגר צריך להיות מדיניות ברורה לשמירה על גישה לאורך עשרות שנים.
בקרת גרסאות חשובה במיוחד עבור תוכנה ומשאבים מעודכנים ברציפות. Git repositories אירחה על פלטפורמות כמו GitHub או GitLab לספק היסטוריה שלמה של שינויים, המאפשר לחוקרים להתייחס לגרסה המדויקת המשמשת במחקר מסוים. עבור נתונים גדולים שלא ניתן לאחסן ב Git, repositories התומכים בגירסה, כגון Zenodo, לאפשר לחוקרים לעדכן נתונים תוך שמירה על גישה לגרסאות קודמות.
להתגבר על אתגרים משותפים בנתונים ושיתוף חומרים
למרות הסכמה רחבה על החשיבות של שיתוף, החוקרים מתמודדים עם מכשולים מעשיים.כתובת האתגרים האלה בראש-על מקלה על ביצוע שיטות העבודה הטובות ביותר באופן עקבי.
זכויות קניין רוחני ומסחריות
מחקרים הנדסיים לעתים קרובות יש פוטנציאל מסחרי, וחוקרים או מוסדותיהם עשויים לרצות להגיש פטנטים לפני שיתוף פרטים בפומבי.שיתוף אינו צריך להתמודד עם המסחר כאשר מנוהל כראוי. תקופות Embargo על מאגרים המאפשרים לחוקרים לעכב את שחרור הציבור עד הגשת בקשות לפטנטים.שיתוף היבטים לא חיוניים של העבודה או מתן נתונים ברזולוציה מופחתת במהלך תקופת האמברגו עדיין יכול לקדם הגנה על מדע תוך שמירה על קניין רוחני.
כמה סוכנויות מימון ומגזינים דורשים שיתוף נתונים בתוך מסגרת זמן מסוימת לאחר פרסום.תכנון לדרישות אלה מתחילת הפרויקט מסייע לחוקרים להימנע מסכסוכים של דקות האחרונות.כולל ניהול נתונים ושיתוף תוכניות במתן הצעות מבטיח כי המשאבים הדרושים וקווי הזמן נקבעים מוקדם.
ניהול נתונים גדולים ומורכבים
הנדסת נתונים יכולה להיות גדולה מאוד.רשתות חיישן ברזולוציה גבוהה, סימולציות לטווח ארוך, והקלטות וידאו של ניסויים יכול לייצר terabytes של נתונים.עברה, אחסון ושיתוף נתונים בקנה מידה זה מציג אתגרים טכניים. החוקרים צריכים לשקול אם יש לשתף את הנתונים המלאים או אם הנתונים נגזרים או מסכמים ישמשו את הצרכים של התחדשות.
עבור נתונים גדולים מאוד, מאגרים מתמחים בנתונים גדולים, כגון:0DesignSafe Cyberinfra StructureFLT:1 עבור הנדסת סיכונים טבעיים או FLT:2NOAA המרכזים הלאומיים למידע סביבתי:0DesignSafe Cyberinfrastructured 3, לספק את התשתית הנדרשת לאחסון וגישה מבוססת ענן יכול גם לטפל העברות גדולות באופן יעיל כולל תוכנית עבור נתונים ולהבטיח את ניהול נתונים שנבחרה.
חומרים מפיצים ושלישיים
מחקר הנדסי משתמש לעתים קרובות בתוכנה מסחרית, חומרה קניינית, או נתונים של צד שלישי שאינם יכולים להפיץ באופן חופשי.כאשר כלים קנייניים חיוניים למחקר, שיתוף הופך מסובך. חוקרים צריכים לתעד את הגרסאות המדויקות והתצורה של כלים קנייניים המשמשים, כך שאחרים עם גישה לאותו כלים יכולים לשחזר את העבודה. מתן יישומים חלופיים באמצעות כלי קוד פתוח, שבו ניתן, עלייה של המחקר.
כאשר משתמשים בנתונים של צד שלישי בכפוף להגבלות הרישוי, החוקרים צריכים להבהיר את המקור והמונחים של השימוש.במקרים מסוימים, בעל הנתונים עשוי להעניק רשות לפיצול מוגבל למטרות מחקר.הקמת הרשאות אלה מוקדם ומעדים אותם בחומרים המשותפים נמנעים מבלבול ובעיות משפטיות פוטנציאליות עבור משתמשי מטה הזרם.
ניווט מדיניות וסטנדרטים קהילתיים
שיתוף נתונים וחומרי לא מתרחש בוואקום, על החוקרים לפעול במסגרת כתבי עת, סוכנויות מימון וקהילותיהם המקצועיות.
דרישות עיתונאים
מספר הולך וגדל של כתבי עת הנדסיים דורש מחברים לכלול דוחות זמינות נתונים ולהפקדת מידע תומך בקובץ מוכר.כמה כתבי עת להמשיך, המחייבים כי לחוקרים יש גישה לנתונים ולקוד במהלך תהליך הביקורת כדי לאמת תביעות. Authors צריך לבדוק את הדרישות הספציפיות של יומן היעד שלהם מוקדם בתהליך הכתיבה ולתכנן בהתאם.
כתבי עת במועצות הנדסה שונות יש ציפיות שונות.ה-FLT:0 (Journal of Engineering MechanicscioFLT:1) עשויים להיות דרישות שונות מאשר FLT:2IEEE עסקאות על עיבוד אותות (FLT 3) היכרות עם נורמות של כתב העת הספציפי והקהילה מסייעת לחוקרים לעמוד בציפיות ללא הפסקות דקות האחרונות.
מימון המנדטים
סוכנויות מימון גדולות, כולל הקרן הלאומית למדע (NSF), המכון הלאומי לבריאות (NIH), ומועצת המחקר האירופית (ERC), יש מדיניות שיתוף נתונים החלת על מחקר ממומן.ה-NSF דורש כי כל ההצעות כוללות תוכנית ניהול נתונים המתארת כיצד נתונים מנוהלים, משותפים ומשתמרו.
השלמת אישורי סוכנות מימון אינה אופציונלית.כישלון לציית יכול להשפיע על זכאות מימון עתידי. החוקרים צריכים לטפל בתכנון ניהול נתונים כחלק בלתי נפרד בתכנון פרויקטים ולא על-ידי מוסדות רבים מציעים משאבים ותבניות כדי לסייע לחוקרים ליצור תוכניות משותפות.
נורמים וסטנדרטים
דיסציפלינות הנדסיות שונות פיתחו נורמות וסטנדרטים משלהם לשיתוף נתונים.בהנדסת מבנים, למשל, פלטפורמת ה-FLT:0 (DesignSafeFLT:1) מספקת תקן קהילתי לשיתוף נתונים ניסיוניים וסימולציה במחקר סיכונים טבעיים.
השתתפות בתהליך הפיתוח בסטנדרטים בתוך קהילת החוקר היא דרך חשובה לתרום לתחום תוך הבטחת שהסטנדרטים עומדים בצרכים אמיתיים.אפילו עבור חוקרים שאינם משתתפים בגופים סטנדרטיים, אימוץ תקני הקהילה הקיימים הופך את החומרים המשותפים ליותר שימושיים ומפחית את המאמץ הנדרש לתעד נתונים ופרוטוקולים.
התפקיד של Repositories, Identifiers ו- Metadata Standards
התשתית לשיתוף נתונים וחומרי התבגרה משמעותית בשנים האחרונות, ההבנה כיצד להשתמש בתשתיות זו היא מיומנות הליבה של חוקרי הנדסה מודרניים.
אידיאולוגים עקביים וערכים שלהם
מזהה מתמשך כגון DOI או Handle מבטיח כי נקודת נתונים נותרה אפשרית ולוחמת גם אם המיקום הפיזי שלה משתנה. כאשר יש ל- DOI, החוקרים יכולים להתייחס אליה במסמכים שלהם בביטחון שהקישור ימשיך לעבוד. Publishers ושירותי אינדקס מזהה DOIs, והם נדרשים יותר ויותר על ידי כתבי עת לציטוטים נתונים.
מזהים עקביים תומכים גם בעונש הולם.כאשר נתונים מצוטטים עם DOI, ניתן לעקוב אחר השימוש, לספק מדדים המוכיחים את ההשפעה של הנתונים.זה חשוב במיוחד עבור חוקרים מוקדמים אשר צריכים להראות את ההשפעה הרחבה יותר של העבודה שלהם מעבר לפרסומים מסורתיים.
תקני מטא-נתונים למחקר הנדסי
תקני מטא-נתונים מספקים vocabularies and Structure for Description data, מה שהופך אותו קל יותר לגלות ולשלב נתונים ממקורות שונים.עקרונות של FLT:0FAIR עקרונות עבור תיאור נתונים 1 (גלוי, נגיש, בין-סובייקט, Reusable) מספקים מסגרת ברמת גבוהה, וסטנדרטים ספציפיים לתחום ליישם עקרונות אלה עבור סוגים מסוימים של נתונים.
למחקר הנדסי, תקני metadata להשתנות על ידי תת-שדה.ה-FLT:0 NASA Earth Science Data and Information System (ESDIS) ,SDIS) , מספק סטנדרטים עבור נתונים הנדסיים גיאוגרפיים וסביבתיים.
כיוונים עתידיים בנתונים ושיתוף חומרי למחקר הנדסי
הנוף של שיתוף נתונים וחומרי ממשיך להתפתח.טכנולוגיות חדשות וציפיות משתנות מעצבות את העתיד של האופן שבו מחקר הנדסי נערך ופורסמו.
זרימת עבודה אוטומטית לניהול נתונים הופכת מתוחכמת יותר.כלים המייצרים באופן אוטומטי מטא-נתונים מפלטי מכשירים, לאמת נתונים נגד תקני הקהילה, ונתוני הפיקדון ב-Repositories מקטינים את הנטל על החוקרים.אימוץ הכלים האלה כפי שהם הופכים זמינים, יקל יותר לשלב שיתוף נתונים לתוך זרמי עבודה קבועים ללא הוספת עופרת משמעותית.
למידת מכונה ואינטליגנציה מלאכותית יוצרים דרישות חדשות עבור נתונים איכותיים, ממוחשבים היטב.חוקרים הנדסיים שחולקים את הנתונים שלהם על פי שיטות הטובות ביותר תורמים לבריכת הולכת וגוברת של נתוני הכשרה שיכולים להאיץ את ההתקדמות בתחומים כגון תחזוקה חיזויית, גילוי חומרים ואופטימיזציה עיצובית.ערך של נתונים הנדסיים היטב הולך רק כדי להגדיל כמו שיטות בוגרות אלה.
שיטות מדע פתוחות, כולל מידע ושיתוף חומרים, הופכות לצפויות ולא יוצאות דופן.חוקרים בעלי מקצוע מוקדמים שמפתחים הרגלי ניהול נתונים חזקים יהיו ערוכים היטב לעמוד בסטנדרטים של שדותיהם ולנצל את ההזדמנויות ששיתוף פתוח יוצר לשיתוף פעולה, חשיפה והשפעה.
מסקנה
טיפול יעיל בנתונים וחומרים במחקר הנדסי הוא מיומנות שמגמל הן את החוקר הבודד והן את הקהילה המדעית הרחבה יותר.לאחר שיטות העבודה הטובות ביותר המפורטות כאן ארגון נתונים עם פורמטים סטנדרטיים ו metadata עשיר, הבטחת איכות נתונים, בחירת איכות נתונים מכובד, מתן תיעוד מקיף, התייחסות לפרטיות ואבטחה, שיתוף חומרים מלאים בפורמטים פתוחים, הקמת רישיונות ברורים, ותיעוד בפירוט יוצר בסיס למחקר אמין, אמין.
חוקרים שמשקיעים בפרקטיקה זו מוצאים שהמאמץ משלם דיבידנדים.עבודתם מגיעה לקהל רחב יותר, ממצאיהם מאומתים יותר ומבנים עליהם, ותרומתם לתחום מוכרת יותר באמצעות ציטוטים ושימוש בנתונים ובחומרים שלהם.בנוף המתפתח במהירות של מחקר הנדסי, היכולת לחלוק ביעילות אינה רק דרישה עמידה היא יתרון תחרותי.