В науке понятие макроскопа - это противоположность микроскопа , а именно метод, техника или система, с помощью которых можно наблюдать очень большой объект, например Землю и ее содержимое [1] [2] или концептуально Вселенная . Очевидно, что в настоящее время не существует единой системы или инструмента, которые могли бы выполнять эту функцию, однако к его концепции можно приблизиться с помощью некоторой текущей или будущей комбинации существующих систем наблюдений. [3] [4] Термин «макроскоп» также применялся к методу или компендиуму, который может рассматривать некоторые более конкретные аспекты глобальных научных явлений в целом, например, всю растительную жизнь, [5]или вся жизнь на земле. [6] Этот термин также использовался в гуманитарных науках как общий ярлык для инструментов, которые позволяют обзор различных других форм «больших данных». Как обсуждалось здесь, концепция «макроскопа» по существу отличается от концепции макроскопической шкалы , которая просто берет свое начало с того места, где микроскопическая шкала заканчивается, покрывая все объекты, достаточно большие, чтобы быть видимыми невооруженным глазом.
История концепции
Термин «макроскоп» был введен экологом Ховардом Т. Одумом в 1971 г. [7], который использовал его (в отличие от микроскопа, который показывает мелкие объекты с большой детализацией), чтобы представить своего рода «средство устранения деталей», которое таким образом позволяет лучший обзор экологических систем для улучшенного управления (Odum, 1971, рисунок 10). Некоторые авторы, такие как Хидефуми Имура, продолжают использовать этот термин как более или менее синоним обзора или крупномасштабного анализа данных в своей области. [8] [9]
Затем концепция Одума была расширена французским мыслителем Жоэлем де Росне , который в 1975 году написал книгу, объясняющую его использование этой концепции; По мнению де Росне, макроскоп можно было направить не только на мир природы, но и на связанные с человеком системы, такие как рост городов, экономика и поведение людей в обществе. [1] Более поздние исследователи, как правило, использовали этот термин как синоним системы наблюдений всей Земли или ее части, опираясь, в частности, на спутниковые изображения, полученные с помощью дистанционного зондирования , и / или наблюдения на месте, полученные с помощью сенсорных сетей (см. ниже).
В качестве расширения научного контекста термин «макроскоп» также применялся в гуманитарных науках как общий термин для любого инструмента, позволяющего обзор и понимание коллекций «больших данных» в этой или смежных областях. [10] [11] [12] Для полноты картины следует упомянуть, что концепция «обратного микроскопа» не совсем нова: около 80 лет назад автор Льюис Кэрролл во втором томе своего романа « Сильви и Бруно» , опубликованный в 1893 году, описал вымышленного профессора, который включил в свою лекцию инструмент, который уменьшит слона до размеров мыши, который он назвал «мегалоскоп». [13] Голландский автор Кеес Бок также написал 1957 книгу, Космический взгляд: Вселенная в 40 скачках , [14] первая часть из которых представлены образов аспектов Земли в постоянно уменьшающихся масштабах и параллелями последующего принципа гипотетического «макроскоп» с несколькими уровнями масштабирования.
Интерпретация и практическая реализация
Более практический аспект того, что именно представляет собой макроскоп, менялся со временем и в соответствии с интересами, требованиями и сферой деятельности соответствующих работников. Первоначальная концепция Одума заключалась в изучении экосистем путем интеграции результатов существующих методов исследования, идентификации и классификации их содержимого с последующим устранением мелкомасштабных деталей для получения «общей картины», пригодной для анализа и, при необходимости, моделирования. Де Росне рассматривал свой «макроскоп» как системную точку зрения для изучения (среди прочего) природы человеческого общества и понимания причин человеческих действий. Он написал:
Давайте использовать макроскоп, чтобы по-новому взглянуть на природу, общество и человека и попытаться определить новые правила обучения и действий. В его поле зрения организации, события и эволюции освещаются совершенно другим светом. Макроскоп фильтрует детали и усиливает то, что связывает воедино. Он используется не для того, чтобы увеличивать или уменьшать объекты, а для наблюдения за тем, что одновременно слишком велико, слишком медленно и слишком сложно для наших глаз (человеческое общество, например, представляет собой гигантский организм, который совершенно невидим для нас). [15]
Для некоторых недавних исследователей, занятых в научных исследованиях аспектов земных систем (таких как Дорнелас и др.), Макроскоп представляет собой предполагаемый набор инструментов наблюдения, которые в совокупности дадут желаемый синоптический набор наблюдений в соответствующей области исследования (в их случай для морской области, представленный как спутники, дроны, фотоловушки, пассивные акустические пробоотборники, биологи, экологическая ДНК и наблюдения человека), [3] в то время как для других макроскоп уже здесь, как своего рода «виртуальный инструмент» с такими источниками данных, как спутниковые изображения Landsat, обеспечивающие необходимый вид Земли с высоким разрешением [16] [17], и / или беспроводные сенсорные сети, обеспечивающие набор локальных наблюдений на месте . [18] [19] По мнению исследователей IBM , макроскоп - это техническое решение - в основном в области управления данными, - которое позволит интегрировать все существующие наблюдения Земли и связанные с ними наблюдения и запрашивать их для получения значимых результатов. В письме в 2017 году они заявили:
К 2022 году мы будем использовать алгоритмы и программное обеспечение машинного обучения, чтобы помочь нам организовать информацию о физическом мире, помогая предоставлять обширные и сложные данные, собранные миллиардами устройств, в пределах нашего видения и понимания. Мы называем это «макроскопом», но в отличие от микроскопа, который позволяет видеть очень маленькие, или телескопа, который может видеть вдаль, это система программного обеспечения и алгоритмов, объединяющая все сложные данные Земли для анализа в пространстве и времени. для смысла. [4] [20]
По мнению Крейга Манди из Microsoft , преимущества макроскопа заключаются не только в наблюдении за Землей, но и за аспектами людей на ней:
Поскольку Земля все больше оснащается недорогими датчиками с высокой пропускной способностью, мы получим лучшее понимание нашей окружающей среды с помощью виртуального распределенного «макроскопа» всей Земли ... Масштабная аналитика данных позволит отслеживать в реальном времени болезней и целенаправленных ответных мер на потенциальные пандемии. Наш виртуальный «макроскоп» теперь можно использовать как на себе, так и на нашей планете. [21]
(Интересно, что в 2020 году, 11 лет после того, как выше комментарий Mundey был сделан, исследователи использовали именно такие методы, чтобы получить более четкое представление о происхождении 2019-2020 COVID-19 пандемия . [22] ) Ранее, в 2013-2014 год Департамент здравоохранения и психической гигиены Нью-Йорка (DOHMH) разработал собственную систему наблюдения за электронными медицинскими картами жителей Нью-Йорка «Макроскоп Нью-Йорка», предназначенную для «измерения показателей здоровья взрослого населения Нью-Йорка, активно обращающегося за медицинской помощью. забота". [23]
Контрастная терминология
Термин « макроскопическая шкала» отличается по использованию от научной концепции, о которой говорилось выше; по сути, он охватывает любой предмет, достаточно большой, чтобы его можно было увидеть невооруженным глазом, иными словами, не требующий для визуализации микроскопа . Некоторые авторы также используют «макроскопический» как часть континуума последовательно увеличивающихся типов масштабов, начиная с микроскопических, затем макроскопических, затем мезоскопических и, наконец, мегаскопических. [24]
Смотрите также
- Слияние данных
- Наблюдение Земли
- Глобальная система систем наблюдения за Землей
- Программа Landsat
- Дистанционное зондирование
- Беспроводная сенсорная сеть
Рекомендации
- ^ а б де Росне, J. (1975). Le Macroscope, Vers une Vision globale. Editions du Seuil, Париж. Перевод на английский доступен на сайте http://pespmc1.vub.ac.be/macroscope/default.html.
- ^ Джером Э. Добсон: «Через макроскоп: взгляд географии на мир» . ArcNews, зима 2011/2012. www.esri.com, по состоянию на 9 июня 2020 г.
- ^ a b Дорнелас, Мария; Мадин, Элизабет; и другие. (2019). «Навстречу макроскопу: использование технологий для преобразования широты, масштаба и разрешения макроэкологических данных». Глобальная экология и биогеография . 28 (12): 1937–1948. DOI : 10.1111 / geb.13025 . hdl : 10023/20955 .
- ^ a b www.research.ibm.com: Макроскопы помогут нам понять сложность Земли в бесконечных деталях . Доступ 8 июня 2020 г.
- ^ Осубель, Джесси Х. (2009). «Ботанический макроскоп» . PNAS - Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (31): 12569–12570. Bibcode : 2009PNAS..10612569A . DOI : 10.1073 / pnas.0906757106 . PMC 2722277 . PMID 19666620 .
- ↑ Энциклопедия жизни, февраль 2008 г .: «Ученые исследуют загадки жизни с помощью энциклопедического« макроскопа »». AAAS EurekaAlert, по состоянию на 6 июня 2020 г.
- ^ Ховард Т. Одум, 1971. Окружающая среда, власть и общество. Wiley, Нью-Йорк, 331 стр.
- ^ Имура, Х., 2013. Исследования экологических систем: макроскоп для понимания и эксплуатации космического корабля Земля. Спрингер, 151 стр. ISBN 9784431541257 (оригинал на японском языке, опубликован в 2009 г.)
- ↑ de Magny, GC, Renaud, F., Durand, P. & Guégan, J.-F., 2008. Экология здоровья: новый инструмент, макроскоп. Глава 8 (стр. 129–148) в Thomas, F., Guégan, J.-F. & Рено, Ф. (редакторы): Экология и эволюция паразитизма: хозяева экосистем. Oxford University Press, 240 стр.
- ^ Тангерлини, Тимоти Р. (2013). «Фольклорный макроскоп: вызовы вычислительной фольклористике». Западный фольклор . 72 (1): 7–27. JSTOR 24550905 .
- ^ Шон Грэм, Ян Миллиган и Скотт Вейнгарт, 2015. Изучение больших исторических данных: макроскоп историка. Мировая научная издательская компания, 308 с.
- ^ Юн, Джозеф Т .; Вэнс, Николас; и другие. (2020). «Макроскоп социальных сетей: научный портал для исследований с использованием данных социальных сетей» . Компьютерные системы будущего поколения . 111 : 819–828. DOI : 10.1016 / j.future.2019.10.029 . Проверено 15 июня 2020 .
- ↑ Льюис Кэрролл, 1893: Заключение Сильви и Бруно. Macmillan and Co., Лондон и Нью-Йорк. Оцифрованная версия доступна по адресу https://ia800206.us.archive.org/8/items/sylviebrunoconcl00carriala/sylviebrunoconcl00carriala.pdf .
- ^ Кеес Бок, 1957: Космический Вид: Вселенная в 40 прыжков. John Day Company, Нью-Йорк. ISBN 0-381-98016-2 .
- ^ de Rosnay, 1975, английский перевод: Введение
- ^ Amoroso, Ricardo O .; Парма, Ана М .; Оренсанц, Дж. М. (Лобо); Гальярдини, Доминго А. (2011). «Масштабирование макроскопа: дистанционное зондирование среднего разрешения как основа для оценки мелкомасштабного рыболовства» . Журнал морских наук ICES . 68 (4): 696–706. DOI : 10.1093 / icesjms / fsq162 . Проверено 10 июня 2020 .
- ^ Эндсли, KA, 2018: «Дистанционное зондирование социально-экологической динамики в городских кварталах». Стр. 90-106 в Уолш, Стивен (ред.): Всестороннее дистанционное зондирование, т. 9. Заявления на получение социальных пособий. Эльзевир, 2018.
- ^ Толле, Гилман; Поластр, Джозеф; и другие. (2005). «Макроскоп в секвойи». SenSys '05: Материалы 3-й Международной конференции по встроенным сетевым сенсорным системам, ноябрь 2005 г . : 51–63. DOI : 10.1145 / 1098918.1098925 . ISBN 159593054X. S2CID 1233150 .
- ^ «Геологический макроскоп». Глава 8 в книге Майкла Стивенсона: Энергия и изменение климата: Введение в геологический контроль. Эльзевир, 2018, 206 с.
- ^ Джеффри Велсер: прошлые прогнозы IBM «5 из 5» - где они сейчас? Блог IBM Research, 23 сентября 2020 г., по состоянию на 12 октября 2020 г.
- ^ Манди, Крейг: «Путь вперед». Стр. 223-226 в Тони Хей, Стюарт Тэнсли и Кристин Толле (ред.): Четвертая парадигма: научное открытие с большим объемом данных. Microsoft Research, 2009 г. ISBN 978-0-9825442-0-4 . Доступно по адресу https://www.microsoft.com/en-us/research/wp-content/uploads/2009/10/Fourth_Paradigm.pdf
- ^ Морган Макфолл-Джонсен, 2020: «Спутниковые изображения и интернет-тенденции предполагают, что коронавирус, возможно, появился за несколько месяцев до того, как Китай сообщил о нем:« Что-то происходило в октябре »» . www.businessinsider.com.au, по состоянию на 11 июня 2020 г.
- ^ Ньютон-Дам, Ремле; Маквей, Кэтрин Х .; Шрайбштейн, Лорен; Перлман, Шарон; и другие. (2016). «Дизайн Макроскопа города Нью-Йорка: инновации в наблюдении за здоровьем населения с использованием электронных медицинских карт» . EGEMS (Мойка DC) . 4 (1): 1265. DOI : 10,13063 / 2327-9214.1265 . PMC 5226383 . PMID 28154835 .
- ^ Иссотье, Бенуа; Визер, Софи; Audiganez, Паскаль; ле Ниндр, Ив-Мишель (2014). «Воздействие неоднородности речных резервуаров на связность: влияние на оценку геологической емкости хранения CO2» . Международный журнал по контролю за парниковыми газами . 20 : 333–349. DOI : 10.1016 / j.ijggc.2013.11.009 . Проверено 23 ноября 2020 .