"The term "e-Science" denotes the systematic development of research methods that exploit advanced computational thinking"
Professor Malcolm Atkinson, e-Science Envoy.

 

„e-Science ist die Zukunft wissenschaftlichen Arbeitens“

FIZ Karlsruhe

Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur 

eScience

Wissenschaftler arbeiten bekanntlich zunehmend vernetzt, d. h:

  • Transdisziplinär,
  • in virtuellen Organisationen, 
  • an wechselnden Orten und
  • auf der Grundlage weltweit verteilter Ressourcen (GRIDs)

Das Wissensmanagement hat sich bisher darauf konzentriert, die Ergebnisse der Forschung aufzubereiten, über leistungsfähige Informationssysteme bereitzustellen und die Nutzung langfristig zu sichern. Für das vernetzte Wissensmanagement der Zukunft ist jedoch die innovative und nachhaltige politische, organisatorische und technische Unterstützung des gesamten wissenschaftlichen Wertschöpfungsprozesses essentiell. Die daraus resultierenden neuen Formen des wissenschaftlichen Arbeitens erfordern innovative Informationsinfrastrukturen und Dienstleistungen. Diese bereitzustellen ist  zentrale Aufgabe von eScience.

 eScience (= digitally enhanced science) selbst ist die Bezeichnung für eine Arbeitsweise in der Wissenschaft, die durch

  • gemeinsame, kooperative Entwicklung, sowie durch
  • Öffnung und Nutzung ihrer Ressourcen und Projekte eine wesentliche Steigerung der Qualität und Leistungsfähigkeit erreicht.

Ressourcen sind wissenschaftliche Verfahren einschließlich Expertise, Software, Datenbestände, Rechner, Kommunikationsnetze und andere wissenschaftliche Geräte.
eScience ist somit nicht nur Technik, sondern ebenso Vernetzung von Wissenschaftlern in hochgradig verteilten Umgebungen.
In einer vernetzten Welt, welche immer mehr auf Wissensproduktion und kurzen Innovationszyklen aufbaut, können derartige kollaborative Prozesse nur durch spezialisierte rechnergestützte Methoden operationalisiert werden. Daher ist ein zentrales Ziel von eScience wissensbasierte virtuelle Arbeitsumgebungen (Knowledge-based Virtual Collaboration Environments) zu entwickeln, in denen die Nutzer dynamisch auf umfassende Datenbestände, Visualisierungen und wissenschaftliche Informationen aller Art zurückgreifen können.

Für das vernetzte Wissensmanagement ist die innovative und nachhaltige politische, organisatorische und technische Unterstützung des gesamten wissenschaftlichen Wertschöpfungsprozesses essentiell
Der schnelle Transfer von Forschungsergebnissen und die Aufbereitung und Verfügbarkeit relevanter wissenschaftlicher Informationen sind wichtige Faktoren zur Beschleunigung des Wissenstransfers und damit Motor für Innovationen. Neben der konventionellen Veröffentlichung wissenschaftlicher Ergebnisse als Produkt wird sich der gesamte Prozess der Generierung, Verarbeitung, Verbreitung und Archivierung von Wissen grundlegend ändern. Nimmt man z.B. die Standardaufgabe Daten zu analysieren, so werden zukünftig die Bereiche Experiment,  Theorie und Simulation vereint werden. 
Für die Entwicklung und Einführung  von eScience  sind vier Punkte wichtig (BMBF: Leitlinien für eine eScience-Initiative; http://www.bmbf.de/de/298.php):

  • Vielfalt und Synergie: Keine Arbeitsumgebung kann den Anforderungen aller Fachdisziplinen gleichermaßen gerecht werden. Aber genauso wenig macht es Sinn, immer wieder neu in Spezialentwicklungen zu investieren. Notwendig ist daher ein "Werkzeugkasten", mit dem eScience-Anwendungen für die verschiedenen Fach- und Institutskulturen "zusammengebaut" werden können und deren gemeinsame technische Struktur die Grundlage für neue Kooperationen ist.
  • Standards aus der Praxis: eScience ist international ein dynamisches Feld. Umfassende Strategien, die langwierig erarbeitet werden, sind daher zum Scheitern verurteilt. Stattdessen müssen aus Anwendersicht konkrete Entwicklungen in Angriff genommen werden, deren Ergebnisse dann zu Standards werden können.
  • Dienstleistungen: Neue Technologien wie z. B. im GRID werden erst dann ihre volle Wirkung entfalten, wenn sie offen und auch nach Ende einzelner Projekte zugänglich sind. Im Zentrum der Konzepte müssen deshalb auch Dienstleistungen für die Wissenschaft stehen. Dazu muss die künftige Rolle der EDV-Einrichtungen an den Universitäten, der Bibliotheken und der Forschungsnetze in der nationalen und internationalen Forschungszusammenarbeit neu definiert werden.
  • Vernetzung zwischen den Forschungsorganisationen und zwischen Wissenschaft und Wirtschaft: Der Austausch zwischen den wissenschaftlichen Disziplinen und der zwischen Wissenschaft und Wirtschaft ist bei uns zu wenig ausgeprägt. Gerade die Konzepte für eScience bieten Ansatzpunkte für neue Kooperationen, aber auch für die Entwicklung von neuen, wissenschafts- und forschungsbezogenen Dienstleistungen.

Im Rahmen von eScience kommt es vor allem darauf an, dass

  1. nicht alte Forschungsmethoden in neue mediale Schläuche gefüllt werden, sondern dass
  2.  neue dynamische Formen des wissenschaftlichen Arbeitens auf der Basis innovativer Informationsinfrastrukturen und Dienstleistungen für wissenschaftliche Kommunikation, Modellbildung, Simulation,  Information und Publikation entwickelt und integriert werden Hierzu müssen neue Informationssysteme der nächsten Generation anwendungs- und nutzungsorientiert aufgebaut werden.

 Die wichtigsten Themenblöcke und entsprechenden Ziele im Bereich eScience an der Universität Bremen, die  im Rahmen eines Referenzzentrums zu bearbeiten wären, sind:

  1. Grid-Infrastruktur und Aufbau einer generischen Middleware1  (Grid is king),
  2. Ressourcen- und Contentstrategie (special knowledge makes the success).
  3. Infrastrukturstrategie/Prozesse (Grid is king, but infrastructure is good),und

Nach dem Aufbau einer Grid-Infrastruktur, und der entsprechenden Ressourcenplanung ist der nächste logische Schritt die Integration in eine fächerübergreifende gesamtuniversitäre Strategie. Die oben genannten Ziele erreichen zu wollen erfordert mehr als nur Content, Grid, Infrastruktur und Ressourcen.

Die Ziele, die erreicht werden sollen, hängen sowohl von der Positionierung (organisations-übergreifend, prozessintegriert, Personalentwicklungs (PE-)-orientiert, Maßnahmen-fokussiert, oder versuchsorientiert) als auch von der „Lebenszyklusphase“ (Einstieg, Aufbau, Professionalisierung, oder Optimierung) ab.


Die Universität Bremen erarbeitet abhängig von der Ausgangslage und Entwicklung entsprechende Anpassungs- und Entwicklungsstrategien (Pilotprojekt, Diversifizierung, Etablierung) zur Integration von eScience in das Hochschulkonzept.

Abbildung 1: eScience-Entwicklungspfad der Universität Bremen
Am Anfang stehen vor allem Pilot- und Etablierungsprojekte für den Einstieg und Aufbau von eScience und Diversifizierungsprojekte im Bereich

Professionalisierung und Optimierung, durchgeführt worden Grüne bzw. dunkle Bereiche).


Für den dauerhaften Erfolg werden natürlich erhebliche Anstrengungen unternommen werden müssen. Es steht nicht nur der Aufbau einer Grid-infrastruktur  mit Integration der Hochleistungsrechner im Lande Bremen an, sondern die bisherige Entwicklung muss jenseits der Drittmittel finanzierten und zeitlich befristeten Projekte verstetigt und verbreitert werden.


Es hat sich in den letzten Jahren immer mehr herauskristallisiert, dass eScience-Angebote aus fein aufeinander abgestimmten Serviceprozessen bestehen, die Entwicklungen aus dem technologisch-infrasturkturellen und dem Contentbereich zusammenführen.

Schwerpunkte der eScience-Aktivitäten an der Universität Bremen müssen im ersten Schritt der Aufbau einer umfassenden Dienstelandkarte sein. Das Spektrum der Dienstemüsste Bereiche umfassen wie z.B.

  1. die Planung, Beschaffung, Finanzierung und Wartung der erforderlichen Infrastruktur,
  2. die fachliche und technische Konzeption der eScience-Angebote,
  3. die softwaretechnische Umsetzung,
  4. die Betreuung und Schulung der Wissenschaftler,
  5. die Organisation und Administration in den Fachbereichen (z.B. eScience-Koordinatoren),
  6. ein professionelles Projektmanagement,
  7. Qualitätssicherung und Zertifizierung der eScienceangebote,
  8. die technische und fachliche Pflege und Weiterentwicklung der eScience-Komponenten, sowie
  9. ein Konzept für Nachhaltigkeit.

 Die eScience-Angebote selbst müssen sich dabei im Rahmen aufeinander abgestimmter integrierter Entwicklungsprozesse vollziehen und von einem professionellen Service Level Management begleitet werden. Im Entwicklungsprozess dieser Services ist es dabei wichtig, Netzwerkstrukturen aufzubauen (im Idealfall ein prozessintegrierendes Kooperationsmodell), die darauf abzielen, einen Erfahrungsaustausch zwischen allen Projektbereichen und Wissenschaftlern zu forcieren. Einem solchen prozessintegrierenden Kooperationsmodell muss ein entsprechendes Geschäftsmodell  zugrunde liegen.

 Wir alle wissen, dass eScience eine teure Angelegenheit ist (Geld reicht nie). Deshalb ist das richtige Geschäftsmodell hier absolut erfolgskritisch. Ohne Geschäftsmodell wird jedes eScience-Projekt zum Subventionsfall. eScience-Geschäftsmodelle folgen bekanntlich in der Regel dem Gesetz der großen Zahlen: Je größer die Zielgruppe und je homogener der Unterstützungsbedarf ist, desto erfolgreicher gestalten sich die Geschäftsmodelle für eScience-Aktivitäten. An Hochschulen ist der Bedarf für eScience hoch, die Zielgruppe jedoch inhomogen. Dies bedingt entweder eigene Geschäftsmodelle für jede homogene Untergruppe oder ein komplexes Gesamtmodell. Der schwierige und teure Weg zu einem bedarfsgerechten eScience bedarf  in jedem Fall eigener Geschäftsmodelle. Hierbei darf man nicht in den Fehler verfallen, eScience-Geschäftsmodelle von den spezifischen Geschäftsmodellen der Vor-eScience-Zeit einfach abzuleiten, wenn nicht sogar kopieren.

Der beschriebene Wandel stellt sich als eine Veränderung von einer eher technologisch ausgerichteten eScience-Entwicklung, die vor allem das „e“ betont, hin zu einem Entwicklungsparadigma von integrierten eScience-Services, die vor allem die „integrierten Services“ betonen, dar.

[1] Auf sogenannten GRID-Lösungen werden in Zukunft wissenschaftliche Arbeitsumgebungen aufgebaut, die den gesamten Forschungsprozess unterstützen, vom Betrieb der Messgeräte über verteilte Labors, das Management von Forschungsdaten bis hin zur Dokumentation und Publikation der Ergebnisse.