Scientific workflow system
વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો સિસ્ટમ એ વર્કફ્લો મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમનું એક વિશિષ્ટ સ્વરૂપ છે જે ખાસ કરીને વૈજ્ઞાનિક એપ્લિકેશનમાં કોમ્પ્યુટેશનલ અથવા ડેટા મેનીપ્યુલેશન પગલાં અથવા વર્કફ્લોની શ્રેણી રચવા અને અમલમાં મૂકવા માટે રચાયેલ છે. એપ્લિકેશન્સ ડિસ્ટ્રિબ્યુટેડ વૈજ્ઞાનિકો કમ્પ્યુટિંગ સંસાધનો, ડેટા સમૂહો અને ઉપકરણોની વિતરિત પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ કરીને મોટા પાયે વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગો અને જ્ઞાન શોધ કાર્યક્રમો કરવા માટે સહયોગ કરી શકે છે. આ દ્રષ્ટિને સક્ષમ કરવામાં વૈજ્ઞાનિક કાર્યપ્રવાહ પ્રણાલીઓ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. વધુ વિશિષ્ટ વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો સિસ્ટમ્સ વિઝ્યુઅલ પ્રોગ્રામિંગ ફ્રન્ટ એન્ડ પ્રદાન કરે છે જે વપરાશકર્તાઓને નોડ્સને એકસાથે જોડીને વિઝ્યુઅલ ગ્રાફ તરીકે તેમની એપ્લિકેશનો સરળતાથી બનાવવા માટે સક્ષમ બનાવે છે, અને પ્લેટફોર્મ-સ્વતંત્ર રીતે આવી એપ્લિકેશનો બનાવવા માટે સાધનો પણ વિકસાવવામાં આવ્યા છે. વર્કફ્લોના આલેખમાં દરેક નિર્દેશિત ધાર સામાન્ય રીતે એક એપ્લિકેશનના આઉટપુટથી બીજાના ઇનપુટ સાથેના જોડાણને રજૂ કરે છે. આવી કિનારીઓના ક્રમને પાઇપલાઇન કહી શકાય. બાયોઇન્ફોર્મેટિક્સ વર્કફ્લો મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ એ બાયોઇન્ફોર્મેટિક્સ પર કેન્દ્રિત એક વિશિષ્ટ વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો સિસ્ટમ છે. સૌથી સરળ કોમ્પ્યુટરાઈઝ્ડ વૈજ્ઞાનિક કાર્યપ્રવાહ એ સ્ક્રિપ્ટ્સ છે જે ડેટા, પ્રોગ્રામ્સ અને અન્ય ઇનપુટ્સમાં કૉલ કરે છે અને આઉટપુટ ઉત્પન્ન કરે છે જેમાં વિઝ્યુલાઇઝેશન અને વિશ્લેષણાત્મક પરિણામો શામેલ હોઈ શકે છે. આને આર અથવા મેટલેબ જેવા કાર્યક્રમોમાં અમલમાં મૂકી શકાય છે, જેમ કે કમાન્ડ-લાઇન ઇન્ટરફેસ સાથે પાયથોન જેવી સ્ક્રિપ્ટીંગ ભાષાનો ઉપયોગ કરીને, અથવા તાજેતરમાં જ જ્યુપીટર નોટબુક જેવી ઓપન-સોર્સ વેબ એપ્લિકેશનોનો ઉપયોગ કરીને. પરંપરાગત વ્યવસાય પ્રક્રિયા કાર્યપ્રવાહથી વૈજ્ઞાનિક કાર્યપ્રવાહને અલગ પાડવા માટે ઘણા હેતુઓ છે. આમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ વ્યક્તિગત એપ્લિકેશન વૈજ્ઞાનિકો માટે તેમના પોતાના વર્કફ્લો બનાવવા માટે ઉપયોગમાં સરળ વાતાવરણ પૂરું પાડવું. વૈજ્ઞાનિકોને તેમના કાર્યપ્રવાહને અમલમાં મૂકવા અને વાસ્તવિક સમયમાં તેમના પરિણામો જોવા માટે સક્ષમ બનાવવા માટે ઇન્ટરેક્ટિવ સાધનો પૂરા પાડે છે. વૈજ્ઞાનિકો વચ્ચે કાર્યપ્રવાહની વહેંચણી અને પુનઃઉપયોગની પ્રક્રિયાને સરળ બનાવવી. વૈજ્ઞાનિકોને વર્કફ્લો એક્ઝેક્યુશન પરિણામો અને વર્કફ્લો બનાવટના પગલાઓના ઉદ્ભવને ટ્રેક કરવા માટે સક્ષમ કરે છે. વૈજ્ઞાનિકો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીને, વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો સિસ્ટમ ડિઝાઇન કરવાનું ધ્યાન વર્કફ્લો સુનિશ્ચિત પ્રવૃત્તિઓથી દૂર જાય છે, જે સામાન્ય રીતે ગ્રિડ કમ્પ્યુટિંગ વાતાવરણ દ્વારા પૂર્વવ્યાખ્યાયિત સંસાધનો પર જટિલ ગણતરીઓના અમલીકરણને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે ગણવામાં આવે છે, કયા ડેટા પ્રકારો, સાધનો અને વિતરિત સંસાધનો વૈજ્ઞાનિકોને ઉપલબ્ધ કરાવવા જોઈએ અને કેવી રીતે કોઈ તેમને સરળતાથી સુલભ બનાવી શકે છે અને સેવાની ચોક્કસ જરૂરિયાતોની ચોક્કસ ગુણવત્તા સાથે વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લોને હવે સાયબર ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરના નિર્ણાયક તત્વ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જે ઇ-સાયન્સની સુવિધા આપે છે. સામાન્ય રીતે મિડલવેર સ્તરની ટોચ પર બેસીને, વૈજ્ઞાનિક કાર્યપ્રવાહ એ એક એવું માધ્યમ છે જેના દ્વારા વૈજ્ઞાનિકો તેમની વિશ્લેષણ અને વિઝ્યુલાઇઝેશન પાઇપલાઇનોને મોડેલ, ડિઝાઇન, અમલ, ડીબગ, ફરીથી રૂપરેખાંકિત અને ફરીથી ચલાવી શકે છે. સ્થાપિત વૈજ્ઞાનિક પદ્ધતિનો એક ભાગ પરિણામની ઉત્પત્તિ, તે કેવી રીતે મેળવવામાં આવ્યું, પ્રાયોગિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ, મશીન કેલિબ્રેશન અને પરિમાણો વગેરેનો રેકોર્ડ બનાવવાનો છે. ઇ-સાયન્સમાં તે સમાન છે, સિવાય કે પ્રોવેન્સન્સ ડેટા એ કાર્યરત કાર્યપ્રવાહ પ્રવૃત્તિઓ, સેવાઓ અને ડેટાબેઝનો ઉપયોગ, ઉપયોગમાં લેવાતા ડેટા સમૂહો વગેરેનો રેકોર્ડ છે. આવી માહિતી વૈજ્ઞાનિક માટે તેમના કાર્યપ્રવાહના પરિણામોનું અર્થઘટન કરવા અને અન્ય વૈજ્ઞાનિકો માટે પ્રાયોગિક પરિણામમાં વિશ્વાસ સ્થાપિત કરવા માટે ઉપયોગી છે. વૈજ્ઞાનિક કાર્યપ્રવાહની વહેંચણી અને સહયોગી વિકાસને સરળ બનાવવા માટે માયએક્સપરિમેન્ટ જેવા સામાજિક નેટવર્કિંગ સમુદાયો વિકસાવવામાં આવ્યા છે. ગેલેક્સી સીધા ગેલેક્સી ઇન્સ્ટોલેશન પર વર્કફ્લો વ્યાખ્યાઓ અને વર્કફ્લો પરિણામોના સંપાદન અને પ્રકાશન માટે સહયોગી પદ્ધતિઓ પ્રદાન કરે છે. વિશ્લેષણ તમામ વૈજ્ઞાનિક કાર્યપ્રવાહ પ્રણાલીઓમાં અંતર્ગત મુખ્ય ધારણા એ છે કે વૈજ્ઞાનિકો પોતે કાર્યપ્રવાહ પ્રણાલીનો ઉપયોગ વિઝ્યુઅલ ફ્લોચાર્ટિંગ, લોજિક ડાયાગ્રામિંગ, અથવા, અંતિમ ઉપાય તરીકે, કાર્યપ્રવાહ તર્કનું વર્ણન કરવા માટે લેખન કોડના આધારે તેમની એપ્લિકેશનો વિકસાવવા માટે કરી શકશે. શક્તિશાળી વર્કફ્લો સિસ્ટમ્સ બિન-પ્રોગ્રામરો માટે સરળ ફ્લોચાર્ટિંગ સાધનોનો ઉપયોગ કરીને વર્કફ્લો પગલાંઓનું સ્કેચ કરવાનું સરળ બનાવે છે, અને પછી વિવિધ ડેટા સંપાદન, વિશ્લેષણ અને રિપોર્ટિંગ સાધનોમાં જોડાય છે. મહત્તમ ઉત્પાદકતા માટે, અંતર્ગત પ્રોગ્રામિંગ કોડની વિગતો સામાન્ય રીતે છુપાવવી જોઈએ. વર્કફ્લો વિશ્લેષણ તકનીકોનો ઉપયોગ આવા વર્કફ્લોના ગુણધર્મોનું વિશ્લેષણ કરવા માટે કરી શકાય છે જેથી તેમને અમલમાં મૂકતા પહેલા ચોક્કસ ગુણધર્મોને ચકાસી શકાય. વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લોના નિયંત્રણ-પ્રવાહ પાસાઓ અને ડિસ્કવરી નેટ સિસ્ટમ માટેના તેમના ડેટા પ્રવાહ પાસાઓની ચકાસણી અને રૂપરેખા માટે સૈદ્ધાંતિક ઔપચારિક વિશ્લેષણ માળખાનું ઉદાહરણ કર્સીન એટ અલ દ્વારા "વર્કફ્લો વિશ્લેષણ સાધનની રચના અને અમલીકરણ" પેપરમાં વર્ણવવામાં આવ્યું છે. લેખકો નોંધે છે કે કાર્યપ્રવાહની દુનિયામાં કાર્યક્રમ વિશ્લેષણ અને ચકાસણીની શરૂઆત કરવા માટે કાર્યપ્રવાહ ભાષાના અમલીકરણ શબ્દાર્થની વિગતવાર સમજણ જરૂરી છે, જેમાં કાર્યપ્રવાહ આલેખમાં ગાંઠો અને ચાપના અમલીકરણ ગુણધર્મો, કાર્યપ્રવાહ પેટર્ન વચ્ચેની કાર્યાત્મક સમાનતાઓને સમજવી અને અન્ય ઘણા મુદ્દાઓનો સમાવેશ થાય છે. આવા વિશ્લેષણ કરવું મુશ્કેલ છે, અને આ મુદ્દાઓને સંબોધવા માટે કોમ્પ્યુટર વિજ્ઞાન સંશોધનમાં ઉપયોગમાં લેવાતી ઔપચારિક પદ્ધતિઓ પર નિર્માણ કરવાની જરૂર છે (દા. ત. પેટ્રી નેટ્સ) અને વર્કફ્લો અને વર્કફ્લો સિસ્ટમ્સ બંનેના ગુણધર્મો વિશે તર્ક કરવા માટે વપરાશકર્તા-સ્તરના સાધનો વિકસાવવા માટે આ ઔપચારિક પદ્ધતિઓ પર નિર્માણ. ભૂતકાળમાં આવા સાધનોનો અભાવ ઓટોમેટેડ વર્કફ્લો મેનેજમેન્ટ સોલ્યુશન્સને પ્રારંભિક સ્વીકારનારાઓ અને વર્કફ્લો ઉત્સાહીઓના સાંકડા વર્તુળની બહાર ઉપયોગમાં લેવાતા ઉત્પાદન-સ્તરના સાધનો સુધી પરિપક્વ થવાથી અટકાવે છે. નોંધપાત્ર વૈજ્ઞાનિક કાર્યપ્રવાહ પ્રણાલીઓમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ એન્ડુરિલ, બાયોઇન્ફોર્મેટિક્સ અને છબી વિશ્લેષણ અપાચે એરવાટા, એક સામાન્ય હેતુની કાર્યપ્રવાહ વ્યવસ્થાપન પ્રણાલી અપાચે એરફ્લો, એક સામાન્ય હેતુની કાર્યપ્રવાહ વ્યવસ્થાપન પ્રણાલી અપાચે ટેવર્ના, જેનો વ્યાપકપણે બાયોઇન્ફોર્મેટિક્સ, ખગોળશાસ્ત્ર, જૈવવિવિધતા બાયોબીકમાં ઉપયોગ થાય છે, એક ક્લાઉડ-આધારિત બાયોઇન્ફોર્મેટિક્સ પ્લેટફોર્મ બાયોક્લિપ્સ, એક ગ્રાફિકલ વર્કબેન્ચ, સ્ક્રિપ્ટીંગ વાતાવરણ સાથે જે તમને એક પ્રકારનાં કાર્યપ્રવાહ તરીકે જટિલ ક્રિયાઓ કરવા દે છે. સામૂહિક જ્ઞાન, પાયથોન-આધારિત સામાન્ય વર્કફ્લો અને JSON API અને ક્રોસ-પ્લેટફોર્મ પેકેજ મેનેજર કોમન વર્કફ્લો લેંગ્વેજ સાથે પ્રયોગ ક્રાઉડસોર્સિંગ માળખું, જે સમુદાય દ્વારા વિકસિત YAML-આધારિત વર્કફ્લો લેંગ્વેજ છે, જે બહુવિધ એન્જિન અમલીકરણ દ્વારા સમર્થિત છે. ક્યુનિફોર્મ, એક કાર્યાત્મક કાર્યપ્રવાહ ભાષા છે. ડિસ્કવરી નેટ, વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો સિસ્ટમ ગેલેક્સીના પ્રારંભિક ઉદાહરણોમાંનું એક, શરૂઆતમાં જીનોમિક્સ જીનપેટર્ન પર લક્ષિત હતું, જે એક શક્તિશાળી વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો સિસ્ટમ છે જે સેંકડો જીનોમિક વિશ્લેષણ સાધનોની ઍક્સેસ પ્રદાન કરે છે. કેપ્લર, એક વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ કે. એન. આઈ. એમ. ઈ., એક ઓપન-સોર્સ ડેટા એનાલિટિક્સ પ્લેટફોર્મ પેગાસસ, એક ઓપન-સોર્સ વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ ઓનલાઇન એચ. પી. સી., ઓનલાઇન વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો ડિઝાઇનર અને ઉચ્ચ પ્રદર્શન કમ્પ્યુટિંગ ટૂલકિટ ઓરેન્જ, ઓપન સોર્સ ડેટા વિઝ્યુલાઇઝેશન અને એનાલિસિસ પાઇપલાઇન પાયલોટ, કેમિનફોર્મેટિક્સ વર્કફ્લોને સંબોધવા માટે ઘણા સાધનો સાથે ગ્રાફિકલ પ્રોગ્રામિંગ સ્વિફ્ટ સમાંતર સ્ક્રિપ્ટીંગ લેંગ્વેજ, બિલ્ટ-ઇન વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો સિસ્ટમ્સની ઘણી ક્ષમતાઓ સાથેની સ્ક્રિપ્ટીંગ લેંગ્વેજ. વિઝટ્રેલ્સ, પાયથોનમાં વિકસાવવામાં આવેલી વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો સિસ્ટમ 280 થી વધુ કોમ્પ્યુટેશનલ ડેટા વિશ્લેષણ વર્કફ્લો સિસ્ટમ્સની ઓળખ કરવામાં આવી છે, જો કે ડેટા વિશ્લેષણ વર્કફ્લો અને વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો વચ્ચેનો તફાવત પ્રવાહી છે, કારણ કે તમામ વિશ્લેષણ વર્કફ્લો સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ વૈજ્ઞાનિક હેતુઓ માટે થતો નથી. બાયોઇન્ફોર્મેટિક્સ વર્કફ્લો મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ્સ ઇ-સાયન્સ ગ્રીડ કમ્પ્યુટિંગ વર્કફ્લો એન્જિન સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો સિસ્ટમ્સ-શું એક કદ બધાને ફિટ કરી શકે છે? બહુવિધ વૈજ્ઞાનિક કાર્યપ્રવાહ પ્રણાલીઓની વિશેષતાઓની સરખામણી કરતા CIBEC '08 માં પેપર. ડેટાઓન વેબસાઇટ વર્કફ્લો એપ્લિકેશન્સ વર્કફ્લો સિસ્ટમ પર વૈજ્ઞાનિક વર્કફ્લો સંબંધિત સોફ્ટવેર સાધનોની સૂચિ