Digitalization of scientific knowledge : a web-based service for paleoecological transfer functions

Abstract

Digitalization is changing our world, including science. The data of state administration organizations are becoming increasingly open, but the work of individual scientists, such as paleoecolocigal transfer functions, is still less likely to be openly accessible. A transfer function statistically relates modern environmental and biological data together allowing quantitative reconstructions of the past environment and, thus, helps to understand and manage future changes. A new field of science, paleoecoinfomatics, is now emerging to develop, manage, and use paleoecological databases, tools and metadata.

In order to plan a conceptual solution for an environmental reconstruction web service, the properties of paleoecological data, statistical transfer function methods, and web development technologies were studied, the strengths and weaknesses of two existing paleoecological databases were recognized, and requirements for the web service were contemplated. The Neotoma Paleoecology Database, that is currently being developed, seems like a good basis for an environmental reconstruction web service as it provides software tools for accessing the database and developing web services utilizing the stored data. However, its Application Programming Interface should be developed to allow data uploads into the database and the search functionality and metadata should be improved to facilitate dataset harmonization. In addition to using the Neotoma database, R package rioja for paleoecological transfer functions, Node.js and client-side technologies, such as HTML, CSS, and JavaScript, are good, open-source technological choices for the development of a web-based service for paleoecological transfer functions.

Tieteellisen tiedon digitalisaatio – verkkopalvelu paleoekologisille siirtofunktioille

Digitalisaatio muuttaa maailmaamme tiedettä myöden. Huomattava osa valtionhallinnon organisaatioiden tietoaineistoista on jo muutettu avoimiksi toisin kuin yksittäisten tutkijoiden aineistot, kuten paleoekologiset siirtofunktiot. Paleoekologiset siirtofunktiot perustuvat nykytilaa edustavien biologisten ja ympäristöaineistojen tilastolliseen yhteyteen ja mahdollistavat menneiden ympäristömuutosten numeerisen mallintamisen näin ollen helpottaen myös tulevien muutosten ymmärtämistä ja hallintaa. Uusi kasvava tutkimusala, paleoekoinformatiikka, keskittyy juuri paleoekologisten tietokantojen, työkalujen ja metatiedon kehittämiseen, hallitsemiseen ja käyttöön.

Diplomityössä selvitettiin paleoekologisten aineistojen ominaisuuksia, tilastollisia siirtofunktiomenetelmiä ja verkkosovellusten teknologioita, tunnistettiin kahden paleoekologisen tietokannan vahvuuksia ja heikkouksia sekä pohdittiin vaatimuksia paleoekologisten siirtofunktioiden verkkopalvelulle konseptuaalisen ratkaisun suunnittelemiseksi. Parhaillaan kehitteillä oleva Neotoma Paleoecology Database -tieto-kanta todettiin hyväksi pohjaksi siirtofunktioverkkopalvelulle, sillä se tarjoaa työkaluja tietokannan tietojen hakemiseksi ja hyödyntämiseksi verkkopalveluissa. Neotoma-tietokannan ohjelmointirajapintaa tulisi kuitenkin päivittää mahdollistamaan aineiston lataaminen tietokantaan ja hakutoimintoa sekä metatietoa tulisi kehittää aineistojen harmonisoinnin helpottamiseksi. Neotoman lisäksi paleoekologisia siirtofunktio-menetelmiä sisältävä R-pakkaus rioja, Node.js sekä asiakaspuolen teknologiat, kuten HTML, CSS ja JavaScript, ovat hyviä avoimen lähdekoodin valintoja verkkopalvelun kehittämiseksi paleoekologisille siirtofunktioille.