[論文レビュー] Software Use in Astronomy: an Informal Survey

Ivelina Momcheva, Erik Tollerud|arXiv (Cornell University)|Jul 14, 2015

Scientific Computing and Data Management被引用数 31

ひとこと要約

本研究では、1,142名の天文学者が対象の非公式なアンケート調査を実施し、90%がカスタムソフトウェアを記述している一方で、そのうちのたった8%しかソフトウェア開発に関する本格的な訓練を受けていないことが明らかになった。最も広く使われているツールはPython（67%）、IDL（44%）、C/C++（37%）、Fortran（28%）であり、あらゆるキャリア段階で訓練がほとんどないことが明らかとなり、天文学における公式なソフトウェア教育の大きなギャップが浮き彫りになった。

ABSTRACT

We report on an informal survey about the use of software in the worldwide astronomical community. The survey was carried out between December 2014 and February 2015, collecting responses from 1142 astronomers, spanning all career levels. We find that all participants use software in their research. The vast majority of participants, 90%, write at least some of their own software. Even though writing software is so wide-spread among the survey participants, only 8% of them report that they have received substantial training in software development. Another 49% of the participants have received "little" training. The remaining 43% have received no training. We also find that astronomers' software stack is fairly narrow. The 10 most popular tools among astronomers are (from most to least popular): Python, shell scripting, IDL, C/C++, Fortran, IRAF, spreadsheets, HTML/CSS, SQL and Supermongo. Across all participants the most common programing language is Python ($67\pm 2\%$), followed by IDL ($44\pm 2\%$), C/C++ ($37\pm 2\%$) and Fortran ($28\pm 2\%$). IRAF is used frequently by $24\pm 1\%$ of participants. We show that all trends are largely independent of career stage, area of research and geographic location.

研究の動機と目的

• 現代の天文学研究で使用されているソフトウェアツールの普及状況と多様性を評価すること。
• 天文学者がキャリア段階や地理的地域にかかわらず、ソフトウェア開発における正式な訓練を受けている水準を評価すること。
• 天文学界で最も一般的に使われているプログラミング言語およびソフトウェア環境を特定すること。
• 高いソフトウェア使用率と低い公式な訓練の間の乖離を検討すること。
• 現在のソフトウェア教育におけるギャップを特定することで、将来のカリキュラム開発および教育イニシャチブを支援すること。

提案手法

• 国際的な天文学者を対象に、Googleフォームを用いたウェブベースのアンケート調査を実施し、専門的ネットワークや国際会議を通じて配布した。
• ソフトウェア使用状況、訓練履歴、プログラミング言語の好み、および人種的・文化的背景（キャリア段階、研究分野、地理的場所）に関するデータを収集した。
• 全キャリアレベルおよび地域からなる1,142名の回答者を対象に分析を行い、記述統計を用いてツールの人気度と訓練水準を要約した。
• 過去のアンケート（例：Software Sustainability Institute）の結果と照らし合わせることで、広範な研究ソフトウェアのトレンドの中で本研究の結果を文脈づけた。
• 匿名化されたデータとコードを用いて分析を行い、透明性と再現可能性を確保するため、GitHub上で公開した。
• 自由記述欄の回答を収集・分析し、訓練への要望、言語の移行、ソフトウェア作業の認識不足といった定性的なテーマを特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 天文学者が自分の研究のためにカスタムソフトウェアを記述している割合はどの程度か？
• RQ2 キャリア段階や地域にかかわらず、天文学者がソフトウェア開発についてどれほど正式な訓練を受けているか？
• RQ3 天文学的研究で最も一般的に使われているプログラミング言語およびソフトウェアツールは何か？
• RQ4 キャリア段階、研究分野、地理的場所に応じて、ソフトウェアの実践方法やツールの好みはどのように異なるか？
• RQ5 天文学におけるソフトウェア教育およびソフトウェア開発の認識について、コミュニティの認識と満たされていないニーズは何か？

主な発見

• 調査対象の天文学者の100%が研究においてソフトウェアを使用しており、そのうち90%が自らのコードを少なくとも一部記述している。
• 天文学者のわずか8%しか、ソフトウェア開発について本格的な訓練を受けていない一方で、49%は「わずか」な訓練、43%は公式な訓練を受けていない。
• 天文学界で最も人気のあるプログラミング言語はPythonで、回答者の67%が使用している。続くのはIDL（44%）、C/C++（37%）、Fortran（28%）である。
• 最も使われている上位10種のツールは以下の通り：Python、シェルスクリプティング、IDL、C/C++、Fortran、IRAF、スプレッドシート、HTML/CSS、SQL、Supermongo。
• キャリア段階、研究分野、地理的地域にかかわらず、ソフトウェアツールの好みや訓練水準に顕著な差は認められなかった。
• 全キャリア段階で公式なソフトウェア訓練への強い要望が示され、多くの回答者が、学部および大学院の天文学カリキュラムにプログラミングおよびソフトウェア設計を統合するよう求めている。