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斯隆基金会’S 25年与Sloan Digital Sky调查伙伴关系

科学慈善事业成功故事

乘坐星星:斯隆基金会’S 25年与Sloan Digital Sky调查伙伴关系

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当斯隆数字天空调查(SDSS)被构思时,没有任何类似的东西。当时,通过揭露和开发摄影板来进行天文调查研究 - 这是一个缓慢而艰苦的过程 - 由聚集的科学家拥有的数据,这是难以访问的。

斯隆2.5M望远镜。信用:SDSS.

斯隆数字天空调查改变了所有这一切,改变了天文研究的完成方式。旨在创建比其他任何其他地图大数百次的天空地图,它从新墨西哥州Apache Point天文台中收集了来自2.5米望远镜的数字天文研究数据,使数据更容易编目,搜索和用。数字化乘以捕获的数据量和与所有科学家共享,从而促进新分析。如今,已经生产了三分之一的夜空中的光谱图的SDSS是天文学历史中最高兴的调查之一,其数据平台是其他大规模天文调查的模型。 SDSS研究使头条新闻具有精确的宇宙扩张率,行星居民的研究,以及在星系中心的超迹象黑洞的新发现的活动模式。

但是,所有SDS都花了很长时间才能聚集在一起 - 仪器,数据收集,程序和资金。 Alfred P. Sloan基金会于1934年,由前通用汽车通用汽车首席,JR.在支持该项目方面发挥了重要作用。这是1992年斯隆数字天空调查的早期支持者,并在16次拨款中投入了大约6000万美元(2016美元),另外超过1600万美元的批准,最近批准通过至少2024年继续进行SDSS。该项目被认为是其中一个科学慈善事业的大成功案例,但成功之路并非没有关于如何进行大型,协作,基于数据的科学项目的教训。

决定资助SDSS

Sloan Digital Sky调查最初是在20世纪80年代后期概念化的天体物理学家Jim Gunn。吉姆在一个名为电荷耦合器件(CCD)的新数码相机的天文学中,吉姆已经开创了,其通过将光转换为数字信息来记录图像。新设备可以创建宇宙的第一个数字,可搜索和可计算的地图。

Sloan基金会受到数字天空调查的承诺,旨在通过迁移到数字图像并在有关恒星和星系的信息中戏剧性的增加来改变天文学。访问此数据将促进对科学家开始探索的天文学中许多新的和重要问题的研究。

“要了解诸如明星和星系的问题,它们是如何诞生的,以及它们如何彼此互动,暗物质和黑暗能量的性质,无星系之间的关系意味着宇宙的扩张,科学家需要为了能够对大型数据集进行统计分析,“Sloan基金会当前的计划主任监督SDSS授予制作时,Evan Michelson说。 “没有数字化,这些问题将是非常具有挑战性的。”

“访问此数据将促进对科学家开始探索的天文学中许多新的和重要问题的研究。”

此外,该基金会被吉姆的建议开放数据模型所吸引,该模型将在禁运年后提供收集的数据,并将其搁置在向世界开放的档案中。这种模型的潜力是显而易见的。

“基础想要培养天文学中的数据共享文化,”埃文说。 “我们想试图将人们从'我收集的情况下移走;这是我的数据;您无法将其加速发现的共享数据模型。“

“我们没有,仍然没有,有一个更广泛的天文组合,因此这种投资可能当时似乎有点令人惊讶,”埃文说。 “但事实上,它是在基础的驾驶室中:它专注于基础科学,它是关于数据访问的,并促进了许多科学家参与相对较为谦虚的投资,而且是尖端科学。这是改变天文学的机会。我们怎么能说不?“

与其所有主要的赠款一样,Sloan与外部专家顾问审查了这个想法,并向其董事会提出了批准的提案。吉姆和他的团队需要2500万美元的资金阶段。通过董事会批准,该基金会为调查的第一阶段贡献了800万美元超过三到四年。埃文说,八百万人通过评估所需的研究人员来说,这是一个数字,基金会可以给予,以及科学家可以在其他来源的互补捐款中获得什么。 “确定一开始就需要多少钱,这一直是一个挑战,”埃文说。 “通过该领域的专家审查我们的建议有助于我们弄清楚项目资金的比例应该是什么。” SDSS补助金是Sloan基础所做的最大和最长的个人赠款。

“在项目早期意味着我们的支持将有意义,但该项目的规模也是一个重要的考虑因素,”Evan说。 “如果项目成本是数量级,我们可能无法参加。”

早期绊脚石

与任何新颖的科学努力一样,一开始就不容易。除了必须提出新的数据平台,研究人员从一开始就袭击了问题。相机有时无法正常运行。需要开发的新技术来完成望远镜。成本高于预期。进展延迟了。

“这些情况中的问题始终:我们待多久了?支持小说,大规模的科学项目需要一定程度的耐心和愿意冒险。有时耐心难以维持,“埃文说。虽然望远镜的塌陷时间超过预期,但原来的SDSS团队终于与望远镜录制星光达成了一定的成功,因为第一次天文学家称之为“第一盏灯”-in 1997.虽然这花了比计划更长,但这是向前势头的迹象,基础决定继续资助该项目。

从事科学界

虽然Sloan基金会有助于确保SDSSS研究计划强劲,并且合作朝着正确的方向移动,但该项目的日常运营大部分均衡的方法。它相信成功的关键是确保科学界处于掌舵并完全参与。

“确定正确的科学问题对该计划至关重要’s success.”

SDSS.’宇宙的地图。信用:D. Einsenstein和SDSS

自早期发展以来,SDSS经历了四个阶段,每一个阶段大约五年,并专注于一系列的研究问题。科学界本身确定了项目每阶段的最重要问题。第一阶段集中在映射10,000平方度的天空,而未来阶段的重点是更具体的研究问题。例如,II期(2005-2008)包括对银河系中的恒星的调查,以及宇宙的加速和黑能的研究。 III阶段(2008-2014)映射了宇宙的甚至更大的区域,探讨了早期宇宙中发挥的黑能,为行星捕猎,并建立了一种红外光谱仪,能够比以前更完全地研究银河系。[1] 第四阶段(2014-2020)正在创建使用Quasars的更大和更深层次的地图,正在撰写10,000附近的星系的发展历史,并正在扩展到南半球的银河系研究与新安装的光谱仪。下一阶段,相V(2020-2024)将充分利用这种双半球存在并在两个不同光波长的两个网站上进行观察。[2]

“识别正确的科学问题对该计划的成功至关重要,”埃文人说。 “科学界称,选择了为发现最令人兴奋的发现机会的主题,这些问题推动了收集的数据类型。”

可持续的资助模式

除了决定值得学习的主题外,SDSS团队招募了订阅者以支持项目的成本。该计划的这一创新融资模式是由杰瑞·奥斯特里克,SDSS的早期团队领导者之一提出。

这位艺术家’S印象显示了SDSS-V将研究的宇宙部分的剖视图。信誉:罗宾·迪恩尔/卡内基科学/ SDSS制度

Sloan基金会在其实施的每个阶段提供约20-25%的SDSS成本 - 其余的主要由加入成员的大学订户主要资助。成员在项目治理中发言,可以塑造调查设计,并在向公众发布之前获取收集的数据。每个大学订户通常缴纳500多年的100万美元,这允许其天文学家,博士后研究人员和毕业生和本科生在SDSS数据中获得潜行偷看。 SDSS团队估计,这每年将其参与者每年约为10,000美元。该项目现在已有54多家大学合作伙伴,为SDSS提供了大部分资金。

今天,这是 天体物理研究联盟(ARC) 有责任监督项目的所有预算方面,SDSS本身拥有中央合作团队,一个指导委员会,一个单独的科学团队,以领导调查,数据团队和仪器开发团队等各个组成部分。

Sloan基金会提出问题,举行了一年一度的研究人员,并在需要时协助联盟,但对该研究没有每日影响。该基金会还确保了强大的管理计划就到位了。对于如此大,合作项目,斯隆基金会必须确保该项目具有强大的领导和管理。

“很多人都让合适的人到位,让他们自由和灵活地建立他们需要的基础设施,”埃文说。 

强调开放数据和多样性

Evan认为Sloan基金会在塑造SDSS的发展方面存在两个地区:开放数据和多样性。 SDSS阶段IV主任Michael Blanton同意,并指出“基金会将这些从”从'漂亮的“到”勇敢“转换为”勇气“。

SDSS在整个天文社区加速科学发现时的成功基础是在其开放的数据原则上,这允许开放式发现和检查在SDSS开始时未设想的天文学中的问题。在为参与会员提供数据的一年期间,然后所有数据都公开。任何来自专业天文学家到高中生的博物馆工作人员,可以使用这些数据而无需限制。

“The success of SDSS…一直基于其开放数据原则。”

SDSS还开发了一种数据引文策略,它标准化了协作收集的数据的引用,并使专家可用于回答问题并在共享数据集时解决问题。此外,其二十多年的数据收集历史允许研究人员随着时间的推移跟踪天体的变化。这些做法工作了。研究表明,SDSS是天文学中最高效和引用的数据集中。 SDSS数据已被用于超过7,800篇论文和390,000个引文,其中80%由科学家们发表,没有与SDSS的正式关系。

挑战仍然存在。使用打开的数据模型,SDSS团队必须不断地工作以跟踪谁使用数据。合作没有直接控制如何使用公开的数据。总需要更新数据实践和基础架构,这需要时间和财务资源。

SDSS.’s “Field of Streams”地图显示了外部银河系中的星星结构。信用:V. Belokurov和SDSS

Sloan基金会还要求整合各种合作的多样性和纳入考虑因素,从高级管理团队如何构建为确保少数群体的参与方式。该基金会为教师和学生团队(FAST)指导计划提供了资金,这些计划有助于非成员机构的少数民族学生和教师成为SDSS的全部成员。 “作为我们授予的条件,我们要求SDSS领导力密切关注妇女和不足的少数群体,”Evan说。 “虽然在这个领域总是迈出的迈出,但我很自豪,促进多样性和包容成为SDSS的核心价值。”

最近命名的SDSS V,Juna Kollmeier总监回应了这一点。 “斯隆基金会有助于对几十年来的其他资助机构推迟的多样性进行了根本性的变化,”她说。

 命名考虑因素

由于基金会慷慨的拨款和项目的早期支持,联盟领导人在历史早期斯隆基金会后命名为调查和望远镜。 Evan指出,在基础之后命名一个项目的优点和缺点:虽然它可以为其支持提供基础识别,但它也可以使用其他来源妨碍筹款。

“如果你要把你的基金会的名字放在上面,你应该准备好支持长途项目的项目,或者在离开时开放项目重命名,”埃文人提出警告。在SDSS的情况下,该项目成功地获得了Sloan基金会的资助,以获得其他阶段,以及来自大学订户和政府机构,例如国家科学基金会。虽然在鉴于SLOAN名称,其证明对SDSS的额外慈善支持,但合作正在努力取得进展。

评估进步

SDSS提案经历了同样严格的外部同行评审过程,即斯隆基金会为所有提案建立。

超淡淡的银河系伴侣Galaxy Leo I. Credit:SDSS

“SDSS计划的相位性质和我们的拨款续订流程迫使SDSS团队每隔几年为每个后续阶段的计划证明,”Evan说。要报告其进度,每年SDSS联盟将Sloan基金会发送其进度摘要。每个授予都有一组指标 - 有些是关于管理和预算目标,其他是关于特定的硬件安装里程碑。主要指标涉及实现科学研究目标,例如观察一定数量的恒星或星系。 Sloan基金会评估每年和每个SDSS阶段结束的进展,确定是否考虑下一阶段的资金。

“我们的责任是确保SDSS团队正在询问正确的问题,监督和管理是声音,并且他们解决了任何操作问题,”Evan说。

为了计划下一阶段,Evan在编写提案时与SDSS团队密切合作,该提案是由基金会工作人员内部审查,然后由外部主题专家在天文学和宇宙学中审查。主要调查人员回顾和调整后,在决定斯洛安基金会委员会是否应考虑最终批准之前,Evan在第二次提出审查和答复文件。

“我们刚刚完成了这一进程,批准了1600万美元的补助金,这将使SDSS的第五阶段向前发展,观察到2020年,”Evan说。虽然三年多,但由于基础设施升级和硬件建设,所需的基础需要考虑该提案。

在甚至提交SDSS诉的提案之前,合作花费了几年规划未来的科学计划,在邀请正式提案之前向基金会的工作人员提出其初始想法。提案准备和审查流程,以考虑对SDSS诉的支持,然后再六个月。 “原始提案近200页。我们有12个外部评论,为他们提供了超过50页的评论。 SDSS团队对评论的回应超过了25页。这是很多材料,但我们必须尽职调查,“Evan说。 “毫无疑问,他们做了一个很好的职位导航过程,导致SDSS V的顶级计划。”

“到底,这是值得的,”他说。 “当我们的董事会在10月份批准该提案时,我不能更幸福地让电话让他们知道赠款被批准。”

随着时间的发展而发展

关于SDSS的一个值得注意的事情是它在长期25岁上的成功。定期赠款审查和续订的过程有助于确保项目进化。订阅模式有助于确保SDSS响应现场对研究的更改需求,以及技术的更改。

例如,尽管如此,尽可能清楚的是,在I和II阶段使用的数字成像技术很快被其他设施超越,SDSS专门从宽野光谱切换,这使SDS仍然是天文学中的最前沿设施。除了在可见光上进行的光谱学,SDSS还是一种红外光谱的先驱(从远处物体研究红外光),确保其与天文学研究的相关性多年来。

“订阅模式有助于确保SDSS响应该领域的不断变化的需求。”

其他发展将项目扩展到连续阶段。新墨西哥阿帕奇点观测台的第一张望远镜只能覆盖天空的北半部。在SDSS的第四个和最近阶段,Sloan基金会资金帮助联盟扩展到智利的第二张望远镜,从南部的天空中捕获天文数据。 SDSS V将与智利望远镜扩展这种合作关系,因为它将完全致力于SDSS观察。这种位于不同地点的多个望远镜的合作在天文学中相当罕见。

成功的钥匙

SDSS.’宇宙的地图。信用:M.Blanton和SDSS

回想起来,SDSS是一种完整的天文学和远远超过期望的成就。它是历史上最富有成效的天文设施之一,这是一个相对较为谦虚的投资,带来了更大了解我们的宇宙。

“取得成功的重要原因之一”,“埃文人说:”它专注于天文学和天体物理学中的重要问题,以及使用大数据来更准确,更快速,更有效地回答它们。“

SDSS还推进了国际科学合作模式,提高了机构如何共同努力,如何共享数据,甚至公众如何参与科学发现。其开放数据策略和多机构订阅模式有助于确保科学界在项目中的参与。

这个项目是并完全由“热情的研究人员完全驱动,并愿意引导它并放入他们的血液,汗水和泪水是有助于SDSS茁壮成长的关键成分”,“Evan说。 “该项目并不是基础驱动,而是社区驱动。”

最终,许多因素促成了项目的成功。

“你需要一组致力于询问重要的科学问题,合适的技术,有效的管理结构,数据政策,以方便更广泛的使用,以及创新和协作的资金模式,”埃文说。 “没有魔法公式,但对于SDSS,致力于科学和开放合作的正确领导取得了工作。”

 

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慈善家的主要课程:

  • 识别正确的科学问题应该是第一批,驱动收集的数据类型。
  • 重要的是要让科学界识别研究的问题。从科学界实现达成共识可能需要时间。
  • 开放数据访问策略可以促进更广泛地使用数据并加速发现。
  • 基本科学项目可能需要更长时间并且比预期更昂贵,并且可以代表一定的风险,但潜在的回报可以是变革性的。
  • 期待科学领域的演变,包括技术过时和研究新主题。
  • 治理专用的科学领袖和有效的管理结构 - 让项目保持在轨道上。该基础可以提供支持并确保强大的管理和运营。资助者必须明确分析和包容性考虑的重要性。
  • 聘请科研机构的创新和协作融资模式可以确保项目可持续性,并确保该项目保持市场相关。

 

额外阅读:

Alfred P. Sloan Foundation网站: //www.sloan.org

斯隆数字天空调查网站: http://www.sdss.org/

Finkbeiner,A.(2010)。 “一个盛大和大胆的事情:围绕着一个新的发现时代的宇宙的非凡新地图”

2017年12月

 

[1] 安福克宾尔, 盛大和大胆的事情。纽约:2010年免费新闻。

[2] http://www.sdss.org/future/