В то время как объем научных данных растет примерно на 7 процентов ежегодно, около одной трети статей, представленных в участвующие журналы, содержат ошибочные или неполные данные о химических свойствах, согласно отчету 32 авторов из NIST и сотрудничающих журналов. Недостаточные данные могут привести к ошибкам при выборе оборудования, чрезмерному проектированию компонентов промышленного предприятия, затруднениям в моделировании и обнаружении новых процессов, а также к принятию неверных регулирующих решений, отмечается в отчете.
Традиционный процесс рецензирования вынужден работать слишком быстро, чтобы полностью оценить все новые экспериментальные данные, как выяснили в сотрудничестве с журналом NIST. Решение авторов представляет собой набор настроенных программных инструментов и процедур для проверки экспериментальных данных и устранения ошибок после того, как статья одобрена экспертной оценкой, но до того, как журнал официально примет статью.
Сотрудничество было сосредоточено на данных теплофизических свойств, используемых в химических процессах, таких как дистилляция, экстракция и кристаллизация.* Теплофизические свойства включают точки кипения и плавления, плотность, вязкость, растворимость и многие другие физические значения, связанные с температурой, в том числе для смесей. Результаты исследования также могут иметь большое значение для публикации научных данных в целом.
«Предлагаемые нами решения, хотя и сосредоточены в области термодинамики, в принципе должны быть применимы к другим областям науки и техники», — говорит Майкл Френкель, соавтор новой статьи и руководитель исследовательского центра термодинамики NIST.
Управление данными теплофизических свойств является особенно сложной задачей, поскольку некоторые данные столетней давности по-прежнему используются в инженерных целях.
Усилия по установлению стандартов отчетности в этой области начались более 50 лет назад, но не увенчались успехом до недавнего времени, когда было разработано специализированное компьютерное оборудование и программные инструменты.
В сотрудничестве упоминается множество факторов, способствующих низкому качеству данных. Достижения в области измерительной науки ускорили сбор данных, но рост автоматизации привел к потере опыта и знаний персонала, необходимых для запуска ручных систем. Кроме того, производители оборудования иногда делают недействительные заявления о неопределенности.
А программное обеспечение для обработки текстов с такими функциями, как вырезание и вставка и "заполнение" электронных таблиц, привело ко многим опубликованным ошибкам. Самая распространенная проблема, обнаруженная в статьях, проанализированных коллаборацией, заключалась в отсутствии или недооценке неопределенностей в отчетных данных.
После нескольких попыток сотрудничество разработало быстрый и экономичный процесс выявления и устранения ошибок. NIST разработал новый онлайн-инструмент (NIST ThermoLit), который позволяет исследователям создавать литературный отчет, содержащий соответствующие ссылки, полученные из базы данных NIST. Исследователи могут сочетать эту возможность со старой системой планирования экспериментов (NIST ThermoPlan) как на этапе концептуализации, так и на этапе публикации своей работы.
Если представленная статья проходит рецензирование журнала, NIST генерирует отчет, в котором отмечаются любые несоответствия между новыми экспериментальными данными и критически оцененными данными, основанными на прошлых исследованиях. Данные извлекаются из представленного документа и проверяются системой экспертного программного обеспечения NIST для оценки данных (NIST ThermoData Engine).
Коллаборация NIST-journal планирует продолжить свою работу, дорабатывая и расширяя инструменты моделирования и прогнозирования в программном обеспечении экспертной системы.
* Пять журналов: Journal of Chemical and Engineering Data, Fluid Phase Equilibria, The Journal of Chemical Thermodynamics, The International Journal of Thermophysics и Thermochimica Acta.