La soif de logiciels open source et de science ouverte de la NASA

Le logiciel a été un élément crucial de toutes les réalisations majeures de la NASA, des voyages spatiaux aux images les plus profondes de notre univers. Naturellement, le besoin de la NASA en logiciels scientifiques de haute qualité l’a conduit à des développeurs open source, et maintenant à un nouveau programme ambitieux basé sur les principes plus larges de la « science ouverte ».

Steve Crawford, un astronome amoureux de l’espace qui est maintenant également le responsable des données de la direction scientifique de la NASA, a apporté le message open source de la NASA à la conférence annuelle FOSDEM, le groupe engageant la communauté scientifique pour définir les questions et élargir la recherche.

Auparavant, Crawford dirigeait l’équipe de construction du logiciel d’étalonnage pour le télescope spatial Webb, et Crawford a plaisanté en disant que les organisateurs avaient déclaré que son discours ressemblait à « une excellente façon optimiste de terminer la réunion avec beaucoup de jolies images ».

Crawford a fait une présentation de grande envergure qui a commencé par noter que, des bases de données de surveillance des planètes aux logiciels d’exécution de mission, « les logiciels open source sont essentiels pour relever les plus grands défis de la NASA en matière de changement climatique, explorer le système solaire et découvrir la vie au-delà de la Terre ».

Pour une réussite, Crawford a souligné l’hélicoptère Mars Ingenuity, livré avec succès sur Mars en 2021 et effectuant le premier vol d’un objet humain dans une atmosphère autre que la Terre. « Nous pilotons en fait un hélicoptère sur une autre planète. » Bien qu’il ne devait effectuer que cinq vols, il en a maintenant effectué plus de 40, et « il vole toujours – il explore toujours! »

Mais plus important encore, il est guidé par un logiciel de contrôle de vol open source – le logiciel F Prime publié en 2017 par le Jet Propulsion Lab de la NASA. Pour célébrer, la NASA et le JPL se sont associés à GitHub pour reconnaître tous les nombreux contributeurs de logiciels – plus de 12 000 d’entre eux – avec un badge « Mars 2020 Helicopter Contributor » sur leur profil GitHub.

Et même le télescope spatial James Webb – un projet conçu pour la première fois dans les années 1990 – impliquait un logiciel open source. Les tests de pré-lancement du télescope pour les processus et les logiciels reposaient sur un code d’étalonnage accessible au public basé sur la bibliothèque NumPy de Python.

Mais Crawford a ensuite expliqué que la NASA et les personnes travaillant à la NASA ont également libérer « une énorme quantité » de logiciels open source, y compris « un large éventail de projets différents touchant à la fois aux sciences planétaires, à l’astronomie, à l’héliophysique, aux sciences de la Terre, ainsi qu’au développement technologique et à d’autres aspects ».

Un exemple est la plate-forme de cloud computing OpenStack, dont les origines remontent aux plates-formes internes de la NASA et de RackSpace. « Nous l’utilisons toujours dans notre centre de superordinateurs ADAPT et pour notre cloud computing sur site… Mais avec RackSpace, nous l’avons transmis à la communauté au sens large pour un développement ultérieur. »

Crawford a également rappelé au public le code.nasa.gov, son référentiel pour les logiciels open source de la NASA, qui contient actuellement plus de 500 projets officiellement publiés. Mais il y a maintenant aussi le nouveau Science Discovery Engine, « un système pour explorer tous nos ensembles de données, logiciels et documents techniques dans toute la direction de la mission scientifique ».

Crawford estime que plus de 44 000 logiciels ont été publiés par différents chercheurs et missions de la NASA.

Outre le référentiel GitHub de la NASA, Crawford a noté qu’il existe des référentiels distincts pour le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, le Space Telescope Scientific Institute. Le catalogue de logiciels de la NASA est également en ligne (« des centaines de nouveaux programmes logiciels que vous pouvez télécharger gratuitement pour les utiliser dans une grande variété d’applications techniques », se vante sa page d’accueil). Il y a même le système de données astrophysiques, une collection indexée et consultable de plus de 15 millions de résumés et de textes intégraux des principales publications d’astronomie et de physique.

Le @fosdem La conférence (/ festival?) 2023 s’est terminée par une keynote étonnante de @NASAc’est @astrocrawford (et des réponses encore plus étonnantes à certaines questions intéressantes du public !).

Et c’est un enveloppement pour mon #FOSDEM23 Sketch Notes fil les gens! 🚀😊

A l’année prochaine peut-être !? pic.twitter.com/YUhPkPLiWX

— Jeroen Heijmans | @[email protected] (@jeroenheijmans) 8 février 2023

Redonner

Crawford s’est tourné vers un autre programme logiciel originaire de la NASA NASTRAN, un programme d’analyse par éléments finis développé dans les années 1960 et publié dans le domaine public dans les années 1970, et JPL Spice Toolkit, que Crawford appelle « le logiciel que vous utilisez si vous voulez savoir où un une comète ou un astéroïde sur lequel vous voulez atterrir le sera dans 10 ans. Le kit Spice a conduit à un wrapper Python appelé SpiceyPy (créé par le premier cycle universitaire Andrew Annex) qui est maintenant utilisé dans un large éventail de missions d’agences spatiales.

Crawford a qualifié le logiciel de success story open source – Annex a continué à le développer pendant son temps libre – mais aussi d’exemple des défis auxquels les projets sont confrontés. « Beaucoup de nos systèmes open source dépendent en fait d’un petit nombre de développeurs qui le maintiennent et maintiennent le code actif et fonctionnel », a souligné Crawford, faisant référence à la bande dessinée classique XKCD sur la durabilité.

Pour remédier à la situation, la direction scientifique de la NASA finance désormais des logiciels open source, en particulier des projets liés à la science. Au cours des deux dernières années, il a fourni un soutien financier de 3 millions de dollars à 22 projets open source différents.

Mais au-delà de cela, la NASA a également adopté une philosophie plus ouverte. Le mois dernier, une nouvelle politique officielle sur les informations scientifiques a été publiée par la direction scientifique de la NASA. « Nous voulons rendre les choses aussi ouvertes que possible, aussi restreintes que nécessaire et toujours sécurisées », a déclaré Crawford.

Cela signifie qu’il n’y a pas de période « d’embargo » pendant laquelle la recherche et les publications ne peuvent pas être partagées avec le grand public — avec des données de recherche et des logiciels de soutien également partagés au moment de la publication. Même les données de mission seront publiées dès que possible et mises à disposition sans restrictions – et le logiciel de mission est développé à l’air libre.

Crawford appelle cela une leçon qu’ils ont apprise du télescope spatial James Webb : « avoir ce logiciel disponible pour que tout le monde puisse réellement y avoir accès et aussi le réutiliser – améliore la façon dont la science est faite ». À l’avenir, ils prévoient de publier des données et des logiciels sous des licences d’utilisation permissives telles que Creative Commons Zero.

Et enfin, la nouvelle politique encourage les employés de la NASA à utiliser et à contribuer aux projets Open Source.

Mais il y a aussi une ouverture vers le monde au-delà de la NASA – y compris un nouveau programme de 40 millions de dollars sur cinq ans appelé Transform to Open Science. L’idée de la science ouverte implique la libre disponibilité des informations de recherche pour encourager les contributions extérieures, et la NASA essaie activement de nous y conduire.

La page Web officielle de TOPS l’appelle « l’initiative communautaire mondiale de la NASA pour susciter le changement et inspirer l’engagement scientifique ouvert à travers des événements et des activités qui changeront le paradigme actuel ». Tout au long de 2023, NASA TOPS s’associera à 12 sociétés professionnelles scientifiques de la communauté scientifique « pour faire progresser l’adoption de la science ouverte, déployer un programme de science ouverte et soutenir l’engagement des institutions au service des minorités avec la NASA par le biais de prix, de défis et de hackathons. ”

Une annonce sur WhiteHouse.gov promet que le programme fédéral plus large comprendra «de nouveaux programmes de science ouverte pour les étudiants, les chercheurs et le public, ainsi qu’un engagement solide avec des personnes et des groupes qui ont été historiquement sous-représentés dans la science, des conférences sur la science ouverte à travers l’année, et d’autres nouvelles initiatives.

L’engagement de la NASA envers l’ouverture ne cesse de se répandre. L’un des travaux les plus importants de la direction est son étude de l’impact du changement climatique, et Crawford a rappelé au public qu’ils rendent toutes leurs données ouvertes – plus de 70 Po disponibles dans le cloud via des API ouvertes, et encore plus dans différents systèmes  » qui sont ouverts pour vous à utiliser de la manière que vous souhaitez pour aider à répondre à ces questions.

Il existe de nombreux projets différents, y compris la prévision des ressources énergétiques mondiales (ou POWER) axée sur l’environnement. Mais l’objectif ultime est toujours de donner à la communauté open source plus large les moyens de « développer réellement les applications, de créer les outils open source en plus de cela, de les utiliser de différentes manières… pour répondre réellement à certaines des questions les plus difficiles que nous avons autour le changement climatique et notre environnement.

Et maintenant, avec le Japon et l’agence spatiale européenne, la NASA travaille sur l’Observatoire du système terrestre pour fournir « une vue encore plus proche des effets du climat sur la Terre ». Il y aura 600 Po de données – « toutes librement disponibles et accessibles au monde entier, pour pouvoir y accéder, les regarder et construire des choses dessus… »

Crawford dit que les propres objectifs de la NASA pour son programme de transformation incluent la formation de 20 000 chercheurs – ce qui peut leur valoir un badge de «science ouverte» de la NASA – dans un programme qui comprend des leçons sur les logiciels de source ouverte.

« Nous suivons également nos propres conseils ici. Tout ce que nous faisons avec ce projet sera open source, sur GitHub, afin que les membres de la communauté puissent y contribuer. D’autres objectifs incluent le doublement de la participation des groupes historiquement exclus – et la possibilité de cinq découvertes scientifiques majeures qui se produisent avec les principes de la science ouverte.

Et Crawford a partagé l’espoir que les participants au FOSDEM « feraient également des pas en avant pour rendre votre science et vos résultats plus ouverts également ».