[論文レビュー] LAGOVirtual: A Collaborative Environment for the Large Aperture GRB Observatory

Rui Camacho, Reinaldo Chacón+11 more|ArXiv.org|Dec 12, 2009

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 12被引用数 4

ひとこと要約

LAGOVirtualは、100 GeVガンマ線バーストを検出する高高度水チェレンコフ検出器ネットワークであるLarge Aperture GRB Observatory (LAGO)のためのデータおよび計算リソースを管理する、DSpaceに基づく共同デジタルプラットフォームを提案する。このシステムは、分散型データストレージ、AIRESシミュレーションを用いた合成データ生成、および機関間での階層的メタデータ管理を可能にし、コミュニティ／サブコミュニティ／コレクション／アイテム構造を用いたプロトタイプ実装により、LAGOメンバー間でのセキュアでスケーラブルなデータ共有を実現する。

ABSTRACT

We present the LAGOVirtual Project: an ongoing project to develop platform to collaborate in the Large Aperture GRB Observatory (LAGO). This continental-wide observatory is devised to detect high energy (around 100 GeV) component of Gamma Ray Bursts, by using the single particle technique in arrays of Water Cherenkov Detectors (WCD) at high mountain sites (Chacaltaya, Bolivia, 5300 m a.s.l., Pico Espejo, Venezuela, 4750 m a.s.l., Sierra Negra, Mexico, 4650 m a.s.l). This platform will allow LAGO collaboration to share data, and computer resources through its different sites. This environment has the possibility to generate synthetic data by simulating the showers through AIRES application and to store/preserve distributed data files collected by the WCD at the LAGO sites. The present article concerns the implementation of a prototype of LAGO-DR adapting DSpace, with a hierarchical structure (i.e. country, institution, followed by collections that contain the metadata and data files), for the captured/simulated data. This structure was generated by using the community, sub-community, collection, item model; available at the DSpace software. Each member institution-country of the project has the appropriate permissions on the system to publish information (descriptive metadata and associated data files). The platform can also associate multiple files to each item of data (data from the instruments, graphics, postprocessed-data, etc.).

研究の動機と目的

• 複数の高高度観測所サイトにまたがるLAGO共同研究のための統合的で分散型のデータ管理システムを開発すること。
• LAGO加盟国および機関間でのセキュアな、機関別に制御されたデータ共有およびメタデータ公開を可能にすること。
• AIRESシミュレーションからの合成データ生成を、校正および分析のためのデータワークフローに統合すること。
• 国 → 機関 → コレクション → アイテムという階層的データ構造を実装し、スケーラブルで拡張可能な方法でメタデータおよびデータファイルを組織化すること。
• 標準化されたオープンソースプラットフォームを用いて、LAGOネットワーク全体の水チェレンコフ検出器から得られる実データおよびシミュレートデータを保存および配布すること。

提案手法

• コミュニティ、サブコミュニティ、コレクション、アイテムを用いた階層的データモデルを実装するため、DSpaceソフトウェアを改変した。
• 各加盟機関および国が、メタデータおよび関連データファイルの公開に制御された権限を持つようにシステムを設定した。
• データ検証および機器校正のため、AIRESアプリケーションを統合し、合成大気シャワーのシミュレーションを生成した。
• ボリビア、ベネズエラ、メキシコの高高度サイトに設置された水チェレンコフ検出器から収集された実データを保存および管理するための分散型データストレージアーキテクチャを設計した。
• 各データアイテムに複数のファイルタイプ（生データ、処理済みデータ、グラフィック、メタデータなど）を関連付ける機能を実装した。
• LAGO共同研究ネットワーク全体でデータインジェスト、メタデータインデックス作成、アクセス制御が可能であることを示すプロトタイプ展開を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スケーラブルで共同作業可能なデータ管理プラットフォームは、LAGOのような分散型で国際的な高エネルギー天体物理学観測所を効果的に支援するには、どのように設計すべきか？
• RQ2 複数機関間でのデータ共有を支援すると同時に、データの整合性とアクセス制御を保つために、どの階層的データ組織モデルが最適か？
• RQ3 AIRESを介した大気シャワーのシミュレーションから得られる合成データは、校正および分析のための本番データ管理システムに、どのように効果的に統合できるか？
• RQ4 遠隔に位置する高高度の検出器サイトから得られるリアルタイムおよびシミュレートデータの、セキュアで分散型のストレージおよび取得を可能にする技術的アーキテクチャは何か？
• RQ5 科学的共同研究において、複数の国および機関にまたがるメタデータおよびデータファイルを、一貫性を保ちながら構造化し、保存するにはどうすればよいか？

主な発見

• コミュニティ／サブコミュニティ／コレクション／アイテムの階層構造を用いたDSpaceベースの、LAGOVirtualプラットフォームの機能的プロトタイプが正常に実装された。
• システムにより、各LAGO加盟機関が自身のデータおよびメタデータを適切なアクセス権限のもとで発行・管理でき、データ主権の確保と協働作業の両立が可能になった。
• AIRESアプリケーションによって生成された合成データは、システムに格納され、実データに関連付けることができ、シミュレーション駆動型分析および機器検証を支援する。
• プラットフォームは、1つのメタデータレコードに複数のデータファイル（例：生データ、処理済みデータ、グラフィック）を関連付ける機能を備えており、データの履歴追跡性と利用可能性が向上した。
• 階層的構造により、国および機関間でのスケーラブルなデータ管理が可能となり、責任分担およびアクセスレベルの明確な分離が実現された。
• プロトタイプはEELA-2会議で検証され、LAGOネットワーク全体への広範な展開に向けた実現可能性と準備状態が示された。