[论文解读] 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 31

一句话总结

本研究对全球1,142名天文学家进行了一项非正式调查，结果显示90%的天文学家编写自定义软件，但仅有8%的人接受过软件开发方面的系统培训。最广泛使用的工具是Python（67%）、IDL（44%）、C/C++（37%）和Fortran（28%），且在所有职业阶段均存在极少的培训，凸显了天文学领域正式软件教育的严重缺口。

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.

研究动机与目标

• 评估现代天文学研究中软件工具的使用频率与多样性。
• 评估天文学家在不同职业阶段和地理区域中接受软件开发正式培训的程度。
• 识别天文学界最常用的编程语言和软件环境。
• 考察高软件使用率与低正式培训之间在科研软件实践中的脱节现象。
• 通过识别当前软件教育中的缺口，为未来天文学课程开发和培训计划提供依据。

提出的方法

• 通过Google表单开展基于网络的调查，面向全球天文学家，通过专业网络和会议渠道分发。
• 收集了关于软件使用、培训历史、编程语言偏好以及人口统计信息（职业阶段、研究领域、地理位置）的数据。
• 对来自所有职业层次和地区的1,142名参与者进行分析，使用描述性统计方法总结工具的流行度和培训水平。
• 将结果与以往调查（如软件可持续性研究所的调查）进行对比，以在更广泛的科研软件趋势背景下定位研究发现。
• 使用匿名化数据和代码进行分析，并通过GitHub公开分享，以确保透明度和可复现性。
• 收集并分析自由文本评论，以识别定性主题，如对培训的需求、编程语言的迁移趋势，以及对软件工作认可度的讨论。

实验结果

研究问题

• RQ1 有多少比例的天文学家为其研究编写自定义软件？
• RQ2 在不同职业阶段和地理区域中，天文学家接受软件开发正式培训的普及程度如何？
• RQ3 在天文学研究中最常使用的编程语言和软件工具是什么？
• RQ4 软件实践和工具偏好在不同职业水平、研究子领域和地理区域之间有何差异？
• RQ5 天文学界对软件培训以及软件开发在天文学中认可度的感知和未满足需求是什么？

主要发现

• 受访天文学家100%在其研究中使用软件，其中90%编写了至少部分自定义代码。
• 仅有8%的天文学家表示接受过软件开发的实质性培训，49%仅接受过‘少量’培训，43%未接受过任何正式培训。
• Python是天文学家中最受欢迎的编程语言，67%的受访者使用，其次是IDL（44%）、C/C++（37%）和Fortran（28%）。
• 使用频率最高的前10种工具为：Python、shell脚本、IDL、C/C++、Fortran、IRAF、电子表格、HTML/CSS、SQL和Supermongo。
• 软件工具偏好和培训水平在职业阶段、研究子领域或地理区域之间均无显著差异。
• 所有职业阶段均强烈表达了对正式软件培训的需求，许多受访者呼吁将在本科和研究生天文学课程中整合编程与软件设计教育。