Зайцев А.Н.: Концепция портала по направлению "Магнитные бури и их воздействие на окружающую среду"

Концепция портала по направлению "Магнитные бури и их воздействие на окружающую среду"

А.Н. Зайцев
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН

Введение

Одним из основных признаков информационного общества является широкое распространение научных знаний по общедоступным электронным сетям. Это положение достаточно легко реализуется для естественно научных областей знаний, где информатизация является необходимым условием развития науки и где уже имеются большие базы данных, оформленные в виде электронных библиотек и справочно-информационных сервисов. Кроме того, развитие Интернет-технологий открывает возможность организации общественных сервисов, использующих ресурсы научных организаций. Одним из таких решений является создание порталов по предметным областям, удовлетворяющих общественный интерес к результатам научных исследований и служащих средством распространения непрерывно накапливающихся знаний. В области наук о Земле постоянное внимание привлекают вопросы земного магнетизма и, особенно, магнитных бурь и их воздействия на окружающую среду. Поэтому естественным образом возникает идея реализации портала именно в этом научном направлении.

Концепция портала

В настоящее время портал – это универсальный информационный ресурс со всеми возможными сервисами и развитой справочно-информационной системой. В нашем случае мы выбрали магнитные бури как предметную область, которая обладает некоторой универсальностью и может быть востребована обществом как информация на каждый день по типу прогноза погоды. И в самом деле, последние достижения в области солнечно-земной физики позволяют утверждать, что мы близки к решению проблемы «космической погоды». Таким образом, вполне реальна реализация концепции портала как универсального информационного ресурса на основе узкой предметной области, ориентированного на предоставление услуг широкому кругу пользователей. При этом достигается двоякая цель: с одной стороны, ведется разработка высокоэффективной системы информационного обеспечения фундаментальной и прикладной науки (земной магнетизм), а, с другой стороны, аналитическая информация (база знаний) становится доступной любому заинтересованному члену общества и при наличии профессиональных консультантов получает широкое общественное распространение.

Содержание и назначение портала

Основной контент портала составят сведения о пространственно-временных характеристиках магнитных бурь и их влиянии на процессы в околоземном пространстве, в том числе на биосферу Земли. В настоящее время известны многочисленные эффекты воздействия космической среды, наиболее ярко выявляющиеся во время магнитных бурь, которые делятся на несколько классов.

Во-первых, это спутниковые аномалии: поверхностные заряды и токи, деградация солнечных батарей, сбои электронных схем и т. п.

Во-вторых, это радиационное воздействие на космонавтов, проникающее до верхней границы атмосферы, т. е. до уровня высот, где выполняются полеты гражданской авиации.

В-третьих, это воздействие на ионосферу, прекращение КВ-радиосвязи, сбои в радиосистемах, ошибки в системах навигации и т. п.

В-четвертых, это индукционные эффекты на уровне земли: экстратоки в линиях электропередач, наведенные токи в трубопроводах, наводки в трансокеанских кабелях и т. д.

В-пятых, это воздействие на биосферу, в том числе и на человека. Хотя такое воздействие не является катастрофой для большинства людей, но те, кто находятся в экстремальных ситуациях, кто страдает сердечной недостаточностью, психическими расстройствами, проявляют вполне заметную реакцию на магнитные бури, которая иногда становится фатальной.

Из всего многообразия эффектов воздействия Солнца на Землю сведения о магнитных бурях представляют собой наиболее доступное и информативное их проявление, позволяющее оценить состояние околоземного космического пространства. Ввиду этого создание Web-портала с широким представлением данных о магнитных бурях и их эффектах в окружающей среде представляется вполне необходимым.

При этом портал будет выполнять как задачи поддержки и развития научных исследований, базирующихся на сведениях о магнитных бурях, так и информирования и обучения пользователей научной информации о магнитных бурях в смежных областях знаний, а также всех интересующихся этой проблематикой. Прогнозы о магнитных бурях озвучиваются по радио и телевидению, что, в свою очередь, стимулирует число запросов от различных организаций на информацию о магнитных бурях, и общество, в широком смысле этого слова, становится способно воспринять такую информацию.

Очевидно, что на первом этапе конфигурация портала будет включать Web-сервер тематических данных по магнитным бурям, данные по магнитным обсерваториям в реальном времени (мониторинг), сервер базы данных по сети магнитных обсерваторий России, конференцию для сообщества пользователей порталом с ежедневно обновляемой лентой сообщений, гипертекстовую библиотеку с научными и научно-популярными (образовательными) публикациями [2]. Предлагаемый портал заполнит пробел в российском секторе Интернета, где нет таких сайтов, и позволит поднять результаты научных исследований на уровень востребованности обществом в целом. Первые шаги были сделаны в ИЗМИРАН при создании BBS [1], затем на сайте www.izmiran.rssi.ru были размещены данные магнитной обсерватории Москвы в реальном времени [2], прогнозы геофизической обстановки и характеристики солнечного ветра вблизи орбиты Земли [3].

В целом при создании портала будут решены следующие задачи:

1. создана обьектно реляционная база данных в виде открытой справочно-информационной системы по магнитным бурям и их эффектам в окружающем пространстве, включая влияние на биосферу. Один из элементов базы – данные по сети магнитных обсерваторий России, подготовленные в ИЗМИРАН на CD-ROM, грант РФФИ 97-07-90278;
2. создан Web-сервер для пользователей базой данных, включающий текстовые файлы (база терминов, текущие прогнозы и т. д.), графические данные (текущие данные магнитных обсерваторий России), программы обращения к данным, представления данных и перекачки данных в режиме клиент-сервер;
3. организован форум по вопросам магнитных бурь, включающий конференцию пользователей, гостевую книгу, чат и список рассылки новостей.

На первом этапе круг пользователей составят специалисты по солнечно-земной физике, геофизике, медики, биологи, студенты, СМИ, широкие круги общественности и организации Министерства по чрезвычайным ситуациям (МЧС), Министерства обороны, и другие организации, отвечающие за системы спутниковой связи и радиосвязи, навигации, экологического мониторинга, охраны здоровья людей и т. п.

План реализации проекта

После разработки концепции портала, ее реализация сводится к двум аспектам: формирование команды разработчиков и поиск финансирования. Основной задачей разработчиков является создание системного проекта и практическая реализация портала в Интернете. Ожидается, что после года опытной эксплуатации портала вся система будет самоокупаемой и может быть тиражирована для создания порталов под другие предметные области.

Системный проект выполняется с учетом практики реализации порталов в Интернете, с использованием готовых элементов технических средств, освоенных и отлаженных прикладных программ freeware для наполнения базы данных по наземным измерениям геомагнитного поля, и известных источников предметного наполнения электронной библиотеки.

Опытную эксплуатацию Web-портала можно будет начать после первого года работы над порталом. В дальнейшем реальная эксплуатация портала позволит выйти на самоокупаемость расходов по поддержанию работы портала, расширить информационное наполнение портала и организовать издание CD-ROM дисков с данными электронной библиотеки. В перспективе можно ожидать включения портала в систему информационных ресурсов России в Интернете в рамках европейских технологических программ.

Практические шаги по созданию портала уже начаты: ведется работа над системным проектом создания портала по предметной области, рассматриваются методики построения портала и ведется проверка технических решений построения портала. Начата работа над обзором по источникам данных (составляется список сайтов отдельных магнитных обсерваторий, допускающих портирование данных), изучаются прикладные программы по работе с данными и аналитической информацией по проблеме магнитных бурь и их влияния на окружающее пространство.

До сих пор порталы разрабатывались только в коммерческих целях, поэтому использование этой технологии для научных исследований будет выполнено впервые. Отдельные элементы порталов по научным темам можно найти в англоязычном Интернете, в первую очередь, при разработке сайтов по определенным спутниковым программам, например, по спутникам мониторинга параметров солнечного ветра WIND и ACE. Данные мировой сети 72 магнитных обсерваторий (без России!) собираются в реальном времени по программе Интермагнет, имеющей 6 узлов/зеркал в США, Японии, Англии, Канаде и Франции. Каждый из узлов программы Интермагнет представляет собой начальный уровень порталов.

Выборка данных по интервалам магнитных бурь по сети магнитных обсерваторий России с добавлением некоторой информации, доступной через Интернет, и ее сопровождение профессиональным комментарием обеспечат широкое использование таких данных для исследований в смежных областях знаний и удовлетворение запросов многих организаций, использующих данные в прикладных целях. В последние годы в Интернете выставлены результаты большой международной программы CDAW (Coordinated Data Analysis Workshop), а также ISTP (International Solar-Terrestrial Physics Program), в которых мы принимали самое активное участие и которые в своей информационной части могут быть готовым элементом нашего портала при переводе на русский язык.

Технологической основой портала будут средства, уже опробованные ранее: телекоммуникационный доступ, оптические диски CD-ROM с базой геомагнитных данных по наземным и спутниковым измерениям для периодов больших магнитных бурь, открытая электронная библиотека «Все о магнитных бурях», сайт по программе «Российская инициатива по космической погоде» [4], в которой ИЗМИРАН принимает активное участие.

Аппаратная платформа для портала – персональные компьютеры типа Пентиум, операционная среда – Linux. Внешние диски суммарной емкостью до 20–30 Гб, IP-линия пропускной способностью не менее 512 Кб/с. Для отработки методики и начала работы имеется Web-сервер ИЗМИРАН, компьютер Пентиум-166, дисковое пространство 4 Гб, канал связи 512 Кб/с на М9/RSSI. Созданы базы данных российских магнитных обсерваторий и экспедиционных пунктов наблюдений за 1984–1999 годы, измерений магнитного поля на спутниках серии ПРОГНОЗ и ИНТЕРБОЛ, специализированная база данных по большим магнитным бурям, начиная с 1986 года и по настоящее время.

Заключение

Предложенная концепция портала «Магнитные бури и их воздействие на окружающую среду» представляется нам как вполне реально выполнимая и позволяющая активизировать научные исследования по важному научному и прикладному направлению. Открытый доступ через портал к базе знаний и ее активное использование в смежных научных областях знаний, а также широкое информирование общественности о магнитных бурях и их эффектах позволят поднять авторитет науки и ее социальную значимость. Тем самым эта работа будет способствовать устойчивому развитию российской науки и ее общественному признанию.

Литература

1. Зайцев А. Н., Одинцов В. И., Петров В. Г. Открытая справочно-информационная система по солнечно-земной физике в режиме BBS // Информационные системы в науке – 95 / Под ред. Ю. И. Журавлева, Л. А. Калиниченко, Ю. Е. Хохлова // Москва, ФАЗИС, 1995. С. 46.
2. Зайцев А. Н., Петров В. Г., Одинцов В. И., Жердев А. А. Электронные библиотеки и базы данных по солнечно-земной физике в российском секторе сети Интернет. // Журнал «Электронные библиотеки» / CD-ROM, июнь, 1999.
3. Ivanov K. G., Kharshiladze A. F., Zaitzev A. N., Graphical models of solar and geomagnetic data, in Proc. Int. Workshop on Artificial Intelligence Applications in Solar-Terrestrial Physics, Lund, Sweden, Sept. 1993, publ. NOAA, pp. 121–126, 1994.
4. Belov A., Dmitriev A., Gorgutza R., et. al., RSWI on-Line Diagnostics and Forecasting of the Space Weather // Proc. 4-th Interball International Symp., Kiev, pp. 327–330, 2000.