環境情報学
環境科学に応用された情報科学

環境情報学は、環境科学に応用される情報科学です。環境情報学は、データ、情報、知識の統合、環境データへの計算知能の応用、そして情報技術の環境影響の特定を目指す、環境科学[1]の学際分野に情報処理および通信基盤を提供します。このように、環境情報学は橋渡し役として機能し、人間、自然、技術の複雑な相互作用を分析、記述、理解するための学際的な手段を提供します。[2]

応用コンピュータサイエンスの各分野には、独自の主題、用語、手法があるため、環境情報科学、バイオインフォマティクス、地理情報科学などの専門分野[1]が生まれ、それぞれがコンピュータサイエンスと環境科学、バイオサイエンス、地球科学などの特定の応用分野を組み合わせています。 環境情報科学、バイオインフォマティクス、地理情報科学は、いずれもコンピュータに基づく環境現象の処理を扱っています。しかし、環境情報科学は、規範的な目標（環境保護、環境計画、持続可能性などの政策目標など）を追求する唯一の分野です。[1]これは手法の選択にも影響を与えます。[1]この点でも、環境現象のコンピュータシミュレーションの初期の重要な例と考えられている数値天気予報などの応用分野と環境情報科学を区別しています。

英国自然環境研究評議会は、環境 情報学を「データと情報の作成、収集、保管、処理、モデリング、解釈、表示、および配信に関する環境科学に焦点を当てた研究およびシステム開発」と定義しています。[3]コスタス・カラツァスは、環境情報学を「環境管理のニーズに応えるための新たな『知識パラダイム』の創造」と定義しました。[4]カラツァスはさらに、環境情報学は「環境工学のニーズに応えるために情報とソフトウェア技術の手法やツールを用いた結果ではなく、科学、方法、技術の統合体である」と主張しました。

環境情報学は1990年代初頭に中央ヨーロッパで誕生しました。[5]

環境・生態学的データを効果的に管理、共有、再利用するための現在の取り組みは、環境情報学やエコインフォマティクスといった分野が、生態学的情報を効果的に管理するための基盤を構築する上でますます重要になっていることを示しています。こうした取り組みの例としては、国立科学財団の データネット・プロジェクト、DataONE 、そしてデータ・コンサーバンシーなどが挙げられます 。

主題と目的

環境情報学の分野は、環境情報システム（EIS）です。EISとは、「自然環境について収集されたデータを統合・保存し、そのデータにアクセスし評価するための強力な方法を提供するコンピュータベースのシステム」です。[6]これにより、環境データをコンピュータで処理し、環境保護、計画、研究、技術開発に役立てることができます。[6]

Jaeschke [2]とBossel [7]によると、環境情報学には3つの相互に関連する目的がある。

  1. 環境情報学は、環境の状態と発展を記述するためのデータと情報を入手することを目的としています。[2]特に重要なのは、望ましくない変化を防止または制限し、望ましい変化を支援するために必要な情報です。[7]
  2. 環境情報学は、データの評価と分析に基づいて、環境と自然、技術、社会の相互作用に関する理解を深めます。[2]これにより、環境に関連する意思決定を支援します。[7]
  3. これにより、開発の影響（システム修正）[2] 、潜在的な対策の効果と副作用の評価、対策の日常的な計画、実施、監視のためのツールの作成が可能になります。[7]

歴史

高く評価されている研究『成長の限界』の基礎となったシミュレーションモデル World3 は、環境情報学の出発点であると考えられています。[8]このモデルでは、地球規模の開発のシナリオを計算するために、環境情報が組み込まれました。1980 年代半ばには、環境保護をコンピュータサイエンスの応用分野として構築することに関心が高まりました。[9]ドイツ語で最初に出版された出版物の 1 つは、1986 年の書籍「環境保護におけるコンピュータサイエンス。応用と展望」 [9]です。「環境情報学」という用語は 1993 年頃まで登場しませんでした。[1]そのため、環境情報学の発展は 1990 年代に起こったと言われています。[10] 1993 年に、コトブスに環境情報学の最初の大学講座が設立されました。[11] 1994年には、アンソロジー『環境情報学：環境保護と環境研究のための情報科学手法』[12]が出版された。環境情報学の発展は「主にドイツのコンピュータサイエンスによって開始された」[6] 。英語圏では、1994年のドイツ語アンソロジーを主にベースとした『環境情報学』 [13]が1995年に出版された。

1994 年にハンブルクで開催された国際情報処理連盟(IFIP)の世界コンピュータ会議の会議議事録の記事では、環境情報学の初期の状況を次のように説明しています。

「一方では、利用可能なデータが膨大であることに悩まされています。人々は時々データの墓場について話すことがありますが、他方では、本当に関連するデータがまだ不足している可能性があります。」[14]

この声明は、応用コンピュータサイエンスの専門分野として環境情報学が出現するに至った必要性を示しています。さらに、環境データの特殊な特性と処理要件が、環境情報学の出現を必然的なものにしました。[1]環境データの特殊性には以下が含まれます。

  • 必要なデータ構造は、特定のプロセスと環境側面（水質保護、排出制御、有害物質など）に関する異なる視点のために、非常に多様です。[1]
  • データの異質性に加えて、環境データは学際的な方法で取得され提示されることが多いため、異質データベースも役割を果たします。[1]
  • 義務は、地域的（水保護に関する州の規制など）、国内（連邦排出制御規制など）、または国際的（化学物質の登録、評価、認可および制限|REACHなど）のいずれであっても、新しい法律の制定により頻繁に変更されます。
  • 表現されるオブジェクトは多次元であることが多いため、曲線や多角形を使用した複雑な幾何学的表現が必要になります。[1]
  • 多くの場合、不確実、不正確、または不完全なデータ[1] 、例えば外挿や予測の結果を処理する必要があります。

環境管理の要件を満たすために、新たな「知識パラダイム」が出現した。[15]環境情報学は独自の概念、方法、技術を生み出しており、単に情報通信技術の方法やツールを環境要件を満たすために利用した結果ではない。[15]

1990年代以降の環境情報学の発展は、新たに設立されたEnviroInfo、ISES、ITEEなどの会議の影響を大きく受けており、それぞれの会議録に記録されています。[16] 2000年以降、持続可能性と持続可能な開発の側面は、環境情報学にますます統合され、それによって分野が拡大しました。[17] 2004年に、ドイツ情報学協会（GI）の持続可能な情報社会に関するワーキンググループは、持続可能な情報社会に関する覚書[17]を発行し、人間、社会、自然のニーズと互換性のある情報社会のための推奨事項を策定しました。 2007年以降、環境情報学は、環境保護、持続可能な開発、リスク管理のための情報学として、より詳細に説明されるようになりました。[8]持続可能性への注目度の高まりは、持続可能性のための情報通信技術（ICT4S）という研究焦点の形成と、2013年の国際会議ICT4Sの開催にも貢献しました。[18]

ICT-ENSUREは、欧州委員会が「環境持続可能性研究のためのICT」に関する欧州研究領域を設立するための資金提供措置であり（2008～2010年）、環境情報学の構造化にも貢献した。[19]

環境情報学と持続可能な開発

環境情報科学を持続可能な開発の文脈に位置付ける取り組みは2000年以降拡大しており、「持続可能な情報社会に関する覚書」の影響を大きく受けている。[11] [18]この覚書によれば、情報社会は教育、参加、異文化理解のための素晴らしい機会を提供するが、その機会は不均等に分配されている。[11] [18]さらに、この覚書は、情報通信技術の物質およびエネルギーの消費量と、それが生み出す廃棄物の量に重点を置いた。[11] [18]環境情報科学が環境政策の合意形成に貢献し、ひいては持続可能な行動戦略の開発につながるのではないかという期待が表明された。[19]環境データを体系的に収集、処理、分析することで、環境モニタリング、環境管理が改善され、天然資源の持続可能な管理が進歩するはずである。[20]実際、1980年代以降環境情報科学で取り上げられたトピックとリモートセンシング手法のさらなる開発は、さまざまな国の環境情報システムなどで広く利用されている。[8]

グリーンコンピューティングやICT4Sと同様に、環境情報学はコンピュータサイエンスと持続可能な開発の交差点に位置しています。 [19]環境情報学が環境情報システムとそれに伴うデータの収集、保管、複製、分析、評価を扱うのに対し、グリーンコンピューティングは主にITインフラストラクチャ自体に着目し、環境への望ましくない影響を最小限に抑える必要があります。[19]一方、ICT4Sは環境情報学よりも広い視点を取り、デジタル化が持続可能な開発全般を達成するための機会とリスクを検討し、デジタル化の社会的適応性について疑問を提起しています。[19]

コンピュータサイエンスにおける、技術情報処理と自然との関係を最も広い意味で探求する研究分野には、バイオインフォマティクスと地理情報学がある。[21]コンピュータ支援による環境情報処理という共通点を除けば、これら3つの分野は主に手法の選択において異なっている。[1]さらに、環境情報学は規範的な方向性を持ち、[1]望ましくない環境変化を防止または制限し、望ましい変化を支援することを目的としている。[5]しかし、地理情報システム（GIS）が空間環境情報システムの基礎技術として機能し、リモートセンシングが環境モニタリングの新たな可能性を切り開いたことから、地理情報学と環境情報学の関係は特に密接である。[21]

会議

  • 環境インフォ 2013、2012
  • 環境情報管理 2011, 2008
  • 適応型および自然コンピューティングアルゴリズムに関する国際会議 ICANNGA
  • 持続可能性のためのICTに関する国際会議（ICT4S）2014、2013
  • 2013年環境工学における情報技術に関する国際会議
  • 国際環境モデリングおよびソフトウェア会議（iEMSs）2014、2012、2010
  • モデリングとシミュレーションに関する国際会議（MODSIM）2013
  • 国際環境ソフトウェアシステムシンポジウム（ISESS）2013、2011

ジャーナル

  • センサーネットワークに関するACMトランザクション
  • 農業におけるコンピュータとエレクトロニクス
  • 地球科学情報学
  • 地球システム科学データ
  • 環境地球科学
  • 環境モデリングとソフトウェア
  • 環境モニタリングと評価
  • IEEE応用地球観測およびリモートセンシングに関する選定トピックスジャーナル
  • 国際農業環境情報システムジャーナル
  • 国際デジタルアースジャーナル
  • 分散センサーネットワーク国際ジャーナル
  • 国際センサーネットワークジャーナル
  • 環境情報学ジャーナル
  • 環境情報科学レターズジャーナル

機関

  • アールト大学：環境情報学
  • アリストテレス大学テッサロニキ校：機械工学科情報学応用・システムグループ：環境情報学と生活の質に関する情報サービスに関する教育と研究
  • CSIRO：環境情報科学研究グループ
  • 環境分析研究所：英国レディング大学に拠点を置く応用環境情報学
  • グリフィス大学：環境情報学研究機関
  • ランカスター環境センター：環境情報学センター
  • リンカーン大学：GISと環境情報学
  • マサリク大学：環境情報学・モデリング学科
  • ノーザンアリゾナ大学：環境情報学博士号
  • NUIゴールウェイ：環境情報学
  • RISSAC: ハンガリー科学アカデミー土壌科学・農業化学研究所環境情報学部
  • スタンフォード大学：持続可能な開発と環境情報学
  • 東京工業大学：機械環境情報工学科
  • グラーツ工科大学：環境情報学の研究重点分野
  • カリフォルニア大学アーバイン校：ブレンスクール環境情報学研究
  • デイトン大学：戦略的エネルギー・環境情報学の卓越センター
  • 東フィンランド大学：クオピオキャンパスの環境科学科内の環境情報科学部門
  • ハンブルク大学：環境情報学の研究
  • ネバダ州ラスベガス大学：環境情報学学部プログラム
  • マールブルク大学：自然地理学：環境情報学
  • ミシガン大学：環境情報学GISおよびモデリング大学院プログラム
  • 南オーストラリア大学：環境情報学大学院コース
  • オルデンブルク大学：環境情報学部
  • サンダーランド大学：環境情報学センター
  • ベルリン応用科学大学（HTW）：研究および学部プログラム
  • [1]：専門科学大学院プログラム：環境情報学
  • ウィーン工科大学：博士課程：環境情報学
  • バージニア工科大学：学部課程：環境情報学

コラボレーション

  • DataONE: 地球用データ観測ネットワーク
  • データ・コンサーバンシー：機関や分野を超えてデータ管理ツールとサービスを構築する運動を主導する

参考文献

  1. ^ abcdefghijkl LM Hilty, B. Page, FJ Radermacher, W.-F. Riekert. 応用コンピュータサイエンスの新しい分野としての環境情報学. NM Avouris, B. Page (編), Environmental Informatics (1995), pp. 1-11. Kluwer Academic Publishers. オランダ. ISBN 0-7923-3445-0
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