О ресурсах физики и смежных специальностей в Интернет

Калмыкова Л.А., Шириков В.П.

  Как указывают авторы статьи "О новых направлениях в работе отдела РФФИ по наукам о человеке и обществе" (Вестник РФФИ, № 1 (19), март 2000 г. (*)), фундаментальные науки делятся на два класса: науки о том, как устроен мир естественный, и науки о том, как построить искусственные миры. Согласно этой классификации физика и смежные специальности (биофизика, физическая химия ...) играют прежде всего определяющую роль в первом классе, привлекая в качестве рабочего инструмента математику, кибернетику, информатику; без них не обойтись и во втором классе, где потребуется и привлечение знаний в области искусственного интеллекта, бионики, артоники и т.д. Прикладная значимость физики и ее партнеров вряд ли требует комментариев (энергетика, средства связи и т.д.). Развитие и применение ее методов исследований, особенно в области физики высоких энергий, требует мобилизации значительной части материальных и людских ресурсов многих стран мира, и как следствие — создания единого мирового информационного поля, ориентированного на людей разных возрастов и интересов: школьников, студентов, преподавателей, просто интересующихся тем, как устроен мир, чего можно ждать от науки или куда идут их средства как налогоплательщиков, и наконец — профессионалов. Технической основой такого поля уже стал Интернет. В этом поле естественно выделить пять разделов:

1. Что такое физика, ее основные цели и способы изучения материи.
2. Кто и каким разделом физики занимается в разных странах мира.
3. Основные результаты, сообщавшиеся в качестве новостей, по годам, в мире.
4. Частные результаты и в каких экспериментах они были получены в разных организациях; планы исследований по каждой известной организации и коллаборации.
5. Опубликованные работы (статьи в журналах, препринты, монографии) за последние 5—10 лет.
Есть и еще один элемент общего поля (пространства) ресурсов,ориентированный только на профессионалов:
6. Хранилища экспериментальных и расчетных данных, полученных при исследованиях на различных установках физики частиц и ядерной физики; технические и программные средства для моделирования установок и распределенной компьютерной обработки регистрируемых в экспериментах данных.

  Первые 3 раздела рассчитаны в основном (а раздел 1 — полностью) на первые 4 категории пользователей Интернет, не являющихся профессионалами из физических лабораторий и коллабораций. Мы сейчас попробуем частично расписать оглавление всех указанных разделов с использованием наиболее представительных (с нашей точки зрения) гиперссылок. При этом учтем и те небольшие их участки, которые пытались строить и представители физических организаций с территории России (в том числе с участием ОИЯИ в рамках проекта "Создание и развитие распределенной сети баз данных и знаний в области фундаментальных свойств материи и прикладной ядерной физики (проект БАФИЗ)"). Физики — профессионалы могут оспорить наш выбор гиперссылок, но это — дело вкуса авторов, поставивших себя в положение неофитов, интересующихся физикой.

  В том, что касается обучения, бесспорный интерес представляют материалы серверов, доступных со страниц сервера Института физики, созданного на базе Британского физического общества и ответственного за распространение знаний по физике, в том числе в on-line режиме, для всех уровней возрастов (с 10 лет) и обучения (см. http://www.iop.org): обзоры, лекции, интерактивные "игры в эксперименты" и т.д. .

(--слайды 1: IOP, 2 - schoolers, 3 - teachers--)
  Простейший и наиболее увлекательно представленный материал, который за полчаса вводит Вас в мир физики частиц и на пальцах объясняет, что такое Стандартная Модель мира фундаментальных частиц и их взаимодействий, в рамках которой вся окружающая нас стабильная материя состоит всего лишь из пары легких кварков и электрона — на сервере, подготовленном в Национальной Лаборатории Лоуренса (LBNL, Беркли) при поддержке американского научного фонда (NSF) и Департамента Энергетики США(US DoE) http://particleadventure.org. На самом деле начинать лучше с раздела http://particleadventure.org/other/proj_sum.html

(--слайды 4,5,6,7,8,9--)

"A Summary of Particle Physics: The Subatomic World", где сначала изложение предполагает только знание у Вас понятий "атома" и "молекулы". На сервере дается представление и о тех недообнаруженных (пока) экспериментально явлениях, которые уж совсем бы узаконили справедливость Стандартной Модели: существовании загадочной Xиггс-частицы, наделяющей другие частицы массами; существовании суперсимметрии материальных частиц и частиц-носителей сил взаимодействия. Характеризуется роль ускорительной техники в открытии структуры микромира и макромира. "Зеркала" указанного сервера есть и в России: http://www.inp.nsk.su/pdb/particleadventure/index.html в Новосибирске и http://dbserv.ihep.su/pdb/particleadventure/index.html в Протвино (к сожалению, они доступны хуже, чем оригинальные американские серверы).

  На странице http://particleadventure.org/other/othersites.html

(--слайды 10,11,12,13,14,15 P.P. Education Sites--)

есть ссылки на разнообразные обучающие сайты по физике частиц, в том числе на сайты с программным обеспечением (как правило, это JAVA-апплеты), симулирующим разные явления (например, распад Z-бозона при параметрах, которые Вы зададите), а также ссылки на описание важных экспериментов на действующих или сооружаемых установках (ALEPH, OPAL, ATLAS, CMS,...).

(--также слайд 16: HEPIC Education References--)

  Основные, наиболее перспективные эксперименты (по поиску той же Хиггс-частицы, подтверждению или опровержению теории суперсимметрии, прояснению того, что же происходило при зарождении нашей Вселенной в момент Большого Взрыва), по-видимому, будут сосредоточены на создаваемом в Церне (Женева) суперускорителе LHC: преемнике недавно выведенного из эксплуатации LEP в том же Церне. Церн, как международная организация, поддерживает целую серию сайтов самого разного профиля, начиная с основного http://www.cern.ch, и активно ведет пропаганду мировых и собственных достижений и знаний в области физики частиц. В этом отношении образцовым является издаваемый им совместно с упомянутым выше Институтом физики ежемесячный журнал CERN Courier, его выпуски в электронном виде размещаются на сайте http://www.cerncourier.com. Он имеет и оттенок научно-популярного издания, хотя его основное назначение определяется подзаголовком "Covering current development in high-energy physics and related fields worldwide".

(--слайд 49: CERN Courier--)

  Наконец, чтобы покончить с характеристикой сайтов, так или иначе используемых для образовательных целей, укажем очень важный сервер в ЦЕРНе, объединяющий информацию от всех стран-участниц этой международной организации и имеющей раздел "Learning about Particle Physics" практически от каждой европейской страны (см. http://outreach.web.cern.ch/outreach/public/SiteMap.html).

(--слайд 17 --)

  В 2000-м году Европейское Физическое Общество (EPS) и Международный Математический Союз (IMU) подписали соглашение о совместных работах по участию в международном проекте OAI (Open Archive Initiative, см. http://www.openarchives.org) и созданию общих информационных ресурсов, в том числе для того сообщества, которое получило название PhysNet: положение (хартия) о принципах вхождения в это сообщество и возможности использования указанных ресурсов (архивов документов, электронных библиотек и т.д.) изложены на основном сайте EPS (см http://www.eps.org/PhysNet/charter.html). В состав таких ресурсов были включены и те средства работы с информационными хранилищами, которые создавались в рамках проектов типа Open Citation Project (http://opcit.eprint.org) и DLI2 International Digital Libraries Project (http://www.dli2.nsf.gov/internationalprojects/intlrprojects.html), фондируемого комитетом JISC (Joint Information Systems Committee, см. http://www.jisc.ac.uk) от Cоветов по поддержке высшего образования при участии NSF.

  Основной вклад в формирование на сайте EPS раздела по PhysNet внес университет в Ольденбурге
(Германия, см. http://www.physik.uni-oldenburg.de/EPS/PhysNet или http://physnet.uni-oldenburg.de/PhysNet/:

(--слайд 18: PhysNet--)

в перечень созданных им подразделов входят:

PhysDep: физического профиля организации по всему миру (лаборатории, факультеты университетов и т.д.) — естественно, в виде списка гиперссылок на сайты этих организаций или групп в них;
PhysDoc: ссылки на источники документов типа препринтов (по физике и математике), статей, годовых обзоров и т.п., упорядоченные по континентам, странам и городам.
Предусмотрены поисковая система класса Harvest, использование приформирования к документам метаданных по международному стандарту DC (Dublin-Core);
Journals: свободно доступные полнотекстовые версии статей нескольких десятков журналов для физиков разных специальностей. Через этот же раздел реализуется доступ к известному архиву электронных препринтов (http://arxiv.org),

(--слайды 19,20,21,22,23: e-Print--)

известному раньше по сайту xxx.lanl.gov (его "зеркало" есть и в Роcсии, в ИТЭФ РАН) и включившему в себя публикации по разделам Physics, Mathematics, Nonlinear Sciences,Computer Science.

  Conferences, рабочие совещания, летние школы, организуемые физическими обществами и институтами.

  Education, ресурсы в области физики. Очень интересный и емкий раздел, включивший в себя лекции, он-лайн курсы, средства визуализации и демонстрации (в виде наборов Java-апплетов: например, для просмотра современного варианта таблицы Менделеева с возможностью увидеть разнообразные параметры и свойства каждого элемента) для различных областей физики, математических методов, механики и т.д. Так, в подразделе, посвященном физике частиц (http://physnet.uni-oldenburg.de/PhysNet/education.html#particle_lectures) активно используются материалы группы по физике частиц из лаборатории в Беркли (http://www-pdg.lbl.gov/pdg.html) с подразделами "Information and Databases" и "Home Pages of major HEP labs": наиболее,по-нашему мнению, представительный всемирный список гиперссылок на сайты факультетов университетов, лабораторий и институтов, работающих в области физики высоких энергий (упорядоченный по странам): оригинал этого списка имеется на сервере лаборатории SLAC в Стенфорде (http://www-spires.slac.stanford.edu/find/instlink.html).

  Links: другие сервисы и предметные области.
  В этом разделе можно найти и ссылки на e-print архивы, на материалы Американского Физического Общества (его архивы) и Института физики (http://physicsweb.org), на виртуальные библиотеки по физике; на известный "Интернет-путеводитель по физике" (TIPTOP — The Internet Pilot to Physics), составленный на сайте http://physicsweb.org/TIPTOP; на библиотечные архивы SPIRES-HEP (http://www.slac.stanford.edu/spires/hep).

(--слайды 24,25,26--)

  Кроме того, представлены Web-сервисы для других дисциплин (ресурсы по астрономии, биологии, химии, кристаллографии, математике).

  Services: полезный инструментарий. Содержит программные средства формирования к документам метаданных по международному стандарту DC (Dublin Core) для использования поисковыми системами; средства для работы с электронными библиотеками через сервер www.eprints.org, поддерживаемый в рамках Open Citation Project и т.д. (см. выше).

  Упомянутый выше Интернет-путеводитель на сайте physicsweb.org

(--слайды 27,28,29: TIPTOP..,30: FreeHEP--)

включает хорошую подсистему поиска (http://physicsweb.org/TIPTOP/paw/dsearch.phtml) организаций и групп "по интересам" в мире или в той или иной конкретной стране мира: области интересов включают в себя теоретическую, экспериментальную, вычислительную и прикладную физику, биологию, химию, кристаллографию, computer science, математику, теорию и применение нейронных сетей, и т.д.

(--слайд 31: Search --)

  В разделе TIPTOP есть и коллекция Java-апплетов, применимых в рамках "Виртуальной Лаборатории": например, в экспериментах по исследованию дифракции электронов при различных уровнях ускоряющего напряжения.

  Если говорить об американских серверах, также сконцентрировавших важные обзорные разделы, то в области, скажем, физики высоких энергий следует отметить сайт www.hep.net

(--слайд 32: HEPIC--)

с развитой поисковой системой документов во всем Интернет или/и коллекциях отдельных лабораторий (например, Американского института физики, AIP, см. http://www.aip.org): Global HEP Search.

(--слайд 33--)

  Один из разделов сайта www.hep.net, организованного Информационным центром по физике высоких энергий (HEPIC), содержит ссылки на сайты, отображающие материалы по каждому крупному эксперименту (установке) на ускорителях разных стран мира, если, конечно, такая информация представлена ответственными за эксперимент.

  В разделе "Newsletters & Periodicals"

(--слайд 34--)

реализуется доступ к серверам, поддерживающим электронные версии таких изданий, как Journal of High Energy Physics, American Journal of Physics, Applied Physics Letters Online, Computers in Physics, Physical Review и множеству других, в том числе университетских. Кстати, Journal of High Energy Physics (JHEP) можно привести как пример образцового электронного издания. Для него не требуется подписка библиотеками печатных версий, издание ведется на 8 функционально эквивалентных серверах (один из таких серверов, jhep.jinr.ru, введен в эксплуатацию в ОИЯИ) с помощью полностью автоматизированной системы приема статей, направления их на рецензирование, подготовки и хранения e-версий выпусков журнала (источником статей могут быть и элементы архива xxx.lanl.gov (см. выше)). Все пересылки статей кодируются в целях защиты, синхронизация работы набора серверов реализуется специальной программой Harold.

  Если говорить о заказных электронных изданиях по физике, то необходимо отметить ряд наиболее оперативных, сообщающих новости и потом сортирующих их в архиве по годам (это относится к упоминавшемуся выше разделу 3 единого информационного поля по физике: к таким можно отнести Physics News Update — сборник новостей, выпускаемый еженедельно Американским институтом физики (AIP, http://www.aip.org): в разделе http://www.aip.org/physnews/update

(--слайд 35: Physics News Update--)

собирается архив за последние 10 лет, с ежегодным подведением итогов главных событий; вторым изданием можно назвать уже упоминавшийся ежемесячник CERN Couriers ( http://www.cerncourier.com).

  Перейдем теперь к российским инициативам по созданию Интернет-ресурсов в рассматриваемых областях, продолжив тему "издательских проектов". По аналогии с тем, как они часто финансируются западными научно-исследовательскими организациями (как, например, издание JHEP), научными обществами и фондами типа NSF, несколько лет назад Российский фонд РФФИ (http://www.rfbr.ru) начал реализовывать проект "Научная электронная библиотека", организовав сервер http://library.intra.ru

(--слайд 36, е-библиотеки РФФИ --)

и начав организовывать архив электронных изданий (журналов и книг) различных издательств (Эльзевир, Академик Пресс, Клювер и др.) как новый тип расширения архива российских библиотек. К середине апреля 2001 г. этот архив уже содержал набор из 970 журналов по 90 предметным областям, в том числе 57 журналов по математике, 48 (2863 выпусков) по физике, 11 по информатике, 91 по химии, 160 по биологии и т.д.

  Хочется отметить инициативу Московского физико-технического института, издающего при поддержке Миннауки РФ, РФФИ и РОСНИИРОС полностью электронный многопредметный научный журнал "Исследовано в России" (Investigated in Russia). Он содержит естественно научный и гуманитарный разделы со статьями в pdf-формате, начавшими публиковаться с 1998 года и доступными с серверов http://zhurnal.mipt.rssi.ru, http://zhurnal.ape.relarn.ru.

(--слайд 37: Журнал МФТИ--)

  Если вернуться к обзору физических серверов "широкого профиля" (класса описанных выше западных серверов типа www.eps.org, www.hep.net или physnet.uni-oldenburg.de), то, как нам кажется, Российскую физику высоких энергий и ядерную физику (HEP&NP) хорошо представляет сервер отделения ядерной физики РАН: http://www.ruhep.ru

(--слайды 38,39,40,41: Ruhep--)

  Во всяком случае, когда речь идет о российских ресурсах HEP&NP, то ссылка из материалов www.hep.net идет именно на него.

  Среди основных разделов этого сервера достаточно назвать следующие:

- Основные научные достижения российских HEP&NP институтов (годовые обзоры — отчеты):
- Основные экспериментальные установки и возможности: ускорители, большие детекторы, исследовательские ядерные реакторы (естественно с гиперссылками на соответствующие сайты описаний, режимов и т.д.);
- История ядерной физики в России;
- Базовые серверы основных российских HEP&NP институтов.

  Внешне неплохо выглядит сервер "Физика в Интернет" ( http://physics.nw.ru), разработанный при поддержке РФФИ в НИИ Физики СПбГУ и МЦ СПбГУ: с него есть ссылки на информационный сервер Европейского физического общества (http://epswww.epfl.ch), на путеводитель TIPTOP (см. выше) и сервер PhysNet. В основном сервер создавался для обслуживания через поисковую систему доступа к базе данных рефератов библиографических информационных ресурсов по физике в соответствие с классификатором INSPEC. Есть проблемы с доступом, затрудняющие оценку его возможностей.

(--слайды 42,43,44: physics.nw.ru --)

  Среди проектов, отмеченных на сервере отделения ядерной физики РАН (http://www.ruhep.ru), есть совместный проект БАФИЗ Институтов этого Отделения и Объединенного Института Ядерных Исследований (ОИЯИ), целью которого с 1996 года стало создание и развитие распределенной сети баз данных и знаний в области фундаментальных свойств материи и прикладной ядерной физики на основе объединения информационных серверов участников проекта. Он был поддержан РФФИ (это помогло сформировать набор головных серверов единого информационного поля) и включен в Межведомственную программу "Создание национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы".

  Сейчас на базовом сервере БАФИЗ (http://dbserv.jinr.ru) основными разделами являются:

(--слайд 45--)

- О проекте БАФИЗ-2 (назначение, участники и их головные серверы, достигнутые и планируемые результаты — по годам);

- Организации, сотрудничающие в области физики частиц и ядерной физики (Европейские страны, Северная Америка, Канада, Япония);
- Каталог Веб-ресурсов ОИЯИ;
- Физические информационные серверы и базы данных;
- Материалы библиотек институтов-участников проекта;
- Материалы Издательского отдела ОИЯИ;
- CORBA/Java-технологии;
- Поисковая система по серверам поля БАФИЗ.

  Практически это копия (оглавление) Home Page сервера dbserv.jinr.ru, при составлении которой учитывалось наличие иерархической структуры серверов для гиперссылок из каждого элемента оглавления. Так, для "входа" в информационное поле сотрудничающих Европейских организаций достаточно было сослаться на упоминавшийся выше сервер outreach.web.cern; гиперкаталог организаций Северной Америки лучше всего выглядит на сервере DoE www.energy.gov. и т.д.. Что касается входа в поле каждого отдельного участника проекта, то в принципе не накладывалось какого-то жесткого ограничения на формат этого входа. Авторы данного сообщения выбрали обычный текстовый формат оглавлений кратких одно-, двухстраничных рекламных буклетов, принятый во многих организациях еще в доинтернетовские времена, поэтому оглавление раздела "Каталог Веб-ресурсов по ОИЯИ" (http://dbserv.jinr.ru/Catalog_web_JINR.html)

(--слайды 46,47,48--)

состоит из ссылок на материалы, представленные в локальной сети информационных серверов ОИЯИ (начиная с его базового сервера www.jinr.ru):

- История и цель создания. Соглашения о сотрудничестве. Страны-участницы. Органы управления. Структура.

- Действующие экспериментальные установки: Нуклотрон, Синхрофазотрон, Реактор IBR-2, ...
- Вновь создаваемые установки: ИРЕН, DRIBs, DELSY;
- Сетевая, информационная и вычислительная инфраструктура.
- Главные направления исследований (по разделам плана): теоретическая физика, ...
- Поисковая система по темам исследований;
- Основные научные результаты (по годам, начиная с 1997);
- Научно-техническая библиотека:
новые поступления (книги, препринты, статьи, журналы)
электронный каталог (поиск работ сотрудников ОИЯИ, журналов, ...)
архив информационных бюллетеней (по годам);
- Издательский отдел (Журнал ЭЧАЯ с 1995 года, годовые отчеты ОИЯИ, ..., фотоархив, ...);
- План совещаний, конференций на 2001 год;
- Архив добавления документов и ссылок на главном сервере ОИЯИ.

  Раздел "Физические информационные серверы и базы данных" дает ссылки на многие из упоминавшихся в этом сообщении серверы и в принципе не ограничен представлением ресурсов только HEP&NP-физики. Можно рекомендовать его обширный подраздел "Publishing Offices and Search Servers", отсылающий не только к западным, но и Российским изданиям (например, издательства "Наука").

  Завершая обзор структуры общего поля Интернет-ресурсов для физических частиц и ядерной физики, остановимся кратко на упомянутом вначале общем "расчетном поле": его еще нет, оно только начало проектироваться и создаваться. Для физики оно включает в себя понятие сети измерительно-вычислительных комплексов разномасштабных (ИВК) 4-х уровней для обработки данных от будущих установок на ускорителе LHC ЦЕРНа, а также реализацию на этой сети программного обеспечения распределенной обработки (проект DATA GRID). Материалов по этому поводу уже много как в книгах и журналах, так и в WWW: так, обзорные русские публикации со ссылками появились в журнале "Открытые системы" (февраль 2001), а что касается Интернет, то достаточно порекомендовать материалы следующих серверов:
www.globus.org., grid.web.cern.ch/grid/, www.eu-datagrid.org и www.cern.ch/MONARC/: здесь детально расписывается структурная схема базовых узлов сети GRID (ИВК 4-х уровней). Достаточно ясную одностраничную информацию о структуре GRID и намерениях головной Европейской организации ЦЕРН по реализации проекта можно прочесть в журнале CERN COURIER, v.41, № 2, March 2001
( http://www.cerncourier.com/main/article/41/2/1).

(--слайд 49 :GRID--)

  В принципе практически через каждый из упоминавшихся в этом сообщении крупных серверов (да и не только из их набора, конечно) можно "добраться" до всех остальных, распутывая паутину его гиперссылок, но мы посчитали полезным явно выделить группы наиболее интересных (емких, оригинальных, заметных) с нашей точки зрения узлов в этой паутине с условными определениями функциональности и ориентации на пользователя:

  Образовательные сайты, обучение (education)
www.iop.org
particleadventure.org
http://www.cerncourier.com/
outreach.web.cern.ch/outreach/public/SiteMap.html
physnet.uni-oldenburg.de/PhysNet/education.html

  Информационные (кроме электронных изданий)
http://www.cern.ch/, http://www.cerncourier.com/
outreach.web.cern.ch, epswww.epfl.ch
http://www.eps.org/PhysNet, physnet.uni-oldenburg.de/PhysNet
www-spires.slac.stanford.edu
http://www.hep.net/, physicsweb.org/TIPTOP/
http://www.aip.org/, www.energy.gov
http://www.ruhep.ru/
physics.nw.ru
dbserv.jinr.ru

  "Издательские" по физике и смежным областям
http://www.hep.net/
http://www.aip.org/
http://www.cerncourier.com/
http://www.slac.stanford.edu/spires/hep
physnet.uni-oldenburg.de/PhysNet/Journals
arxiv.org, http://www.eprints.org/survey
http://www.rfbr.ru/, library.intra.ru
zhurnal.mipt.rssi.ru, zhurnal.ape.relarn.ru
dbserv.jinr.ru

  "Вычислительные" (посвященные проблемам распределенной обработки данных будущих экспериментов)
http://www.globus.ru/, grid.web.cern.ch/grid/
http://www.eu-datagrid.org/
www.cerncourier.com/main/article/41/2/1
www.cern.ch/MONARC

(*) http://intra.rfbr.ru./pub/vestnik/V1_00/content.htm - на журнал, ...2_1.htm - на статью.

2001 год.