Nexus (formato de datos)

NeXus es un formato de datos para la ciencia experimental que se usa comúnmente en las comunidades científicas de neutrones , rayos X y muones . Está siendo desarrollado como un estándar internacional por científicos y programadores que representan a las principales instalaciones científicas en Europa , Asia , Australia y América del Norte para facilitar una mayor cooperación en el análisis y la visualización de datos científicos. Técnicamente, NeXus es un modelo de datos más que un formato de archivo , porque describe cómo deben organizarse y estructurarse los datos dentro de un archivo y dice poco sobre cómo se codifican esos datos para su almacenamiento. Un archivo NeXus se puede mapear a muchos formatos de contenedor diferentes , aunque el backend preferido y mejor soportado es HDF5 . ^{[ 1 ]} XML se usa principalmente con fines de demostración.

A principios de la década de 1990, varios grupos de científicos en los campos de la ciencia de neutrones y rayos X se sentían frustrados porque cada uno de los instrumentos con los que trabajaban tenía un formato definido localmente para registrar los datos experimentales. Con tantos formatos diferentes, se perdía mucho tiempo escribiendo lectores de importación para los programas de procesamiento y análisis. Como suele ocurrir, la información exacta que se debe documentar de cada instrumento en un archivo de datos evoluciona y se adapta en función de las nuevas características y limitaciones del hardware en constante evolución. Muchos de estos formatos carecían de la generalidad necesaria para adaptarse a los nuevos datos que debían almacenarse, por lo que se ideó otro formato nuevo. En estos entornos, la documentación de cada generación de formato de datos suele ser insuficiente.

Tres desarrollos paralelos llevaron a la creación de NeXus:

• Junio ​​de 1994: Mark Könnecke ( Instituto Paul Scherrer , Suiza) presentó una propuesta utilizando netCDF para la comunidad europea de dispersión de neutrones mientras trabajaba en la instalación de neutrones pulsados ​​ISIS .
• Agosto de 1994: Jon Tischler y Mitch Nelson ( Laboratorio Nacional de Oak Ridge , EE. UU.) propusieron un formato basado en HDF como estándar para el almacenamiento de datos en la Fuente Avanzada de Fotones .
• Octubre de 1996: Przemek Klosowski ( Instituto Nacional de Estándares y Tecnología , EE. UU.) elaboró ​​un primer borrador de la propuesta NeXus, basándose en ideas de ambas fuentes.

Estos científicos propusieron métodos para almacenar datos utilizando un formato autodescriptivo y extensible que ya se utilizaba ampliamente en otras disciplinas científicas. Sus propuestas sentaron las bases del diseño actual del estándar NeXus, desarrollado a través de una serie de talleres organizados por Ray Osborn (ANL ) , a los que asistieron representantes de diversas instalaciones de neutrones y rayos X. La API de NeXus se publicó a finales de 1997. ^{[ 2 ]}

NeXus se centra principalmente en cómo se organizan los datos dentro de un archivo. Para lograr esto, NeXus proporciona: ^{[ 3 ]}

• Un diccionario definido de términos
• Un conjunto de objetos de almacenamiento de datos
• Un conjunto de subformatos específicos para cada técnica.
• Una comunidad de apoyo y una autoridad rectora democrática

El formato NeXus se compone de objetos de "Clase Base" que representan diversos tipos de hardware y otras agrupaciones de información convenientes, como la geometría o el estado de un haz en una posición determinada. Estas Clases Base proporcionan un diccionario de términos que pueden usarse para describir propiedades específicas en una instancia de esa clase y aclaran el significado de cada término y qué nombre específico debe usarse para algo que puede tener varias opciones equivalentes. La forma en que se combinan las Clases Base viene dada por una Definición de Aplicación, que describe la estructura jerárquica, el conjunto mínimo de información requerida y las adiciones opcionales para un tipo de experimento. Si bien la filosofía documentada de NeXus guía las Definiciones de Aplicación hacia una estructura compartida, existe la libertad de que una Definición de Aplicación se diferencie de las demás para adaptarse a las necesidades de la comunidad a la que pretende servir.

NeXus recomienda encarecidamente que los archivos de datos contengan un conjunto de datos predeterminado que pueda representarse gráficamente fácilmente, y que incluyan una descripción completa del experimento en términos físicos significativos, de modo que no se requieran conocimientos adicionales para interpretar el contenido del archivo.

La comunidad de NeXus suele interactuar a través de las listas de correo de NeXus , teleconferencias mensuales y una reunión anual.

El desarrollo de NeXus está supervisado por el Comité Asesor Internacional de NeXus (NIAC). ^{[ 4 ]} El NIAC busca una representación equilibrada de la comunidad internacional. La mayoría de las principales instalaciones de neutrones, rayos X y muones han designado delegados. Se invita a otras instalaciones y partes interesadas a unirse. El NIAC revisa cualquier enmienda propuesta a las clases base y definiciones de aplicaciones de NeXus, y realiza votaciones para ratificar los cambios. Las reuniones plenarias del NIAC se celebran cada dos años, generalmente en conjunto con las conferencias NOBUGS .

• Página oficial del formato de datos Nexus