Nfdi-matwerk

Die Konsortiumsinitiative NFDI-MatWerk (ehemals NFDI4MSE) wurde im April 2019 mit dem Ziel gegründet eine Nationale Forschungsdateninfrastruktur für die Materialwissenschaft & Werkstofftechnik umzusetzen. Die Hauptantragstellende Einrichtung, das Fraunhofer-Institut für Werktstoffmechanik IWM, die zehn mitantragstellenden Einrichtungen, sowie die starke Unterstützerbasis aus der Wissenschaft (Participants des Antrags, verbundene Fachgesellschaften & Community) verfolgen dabei das Ziel einer dezentralen, ontologiebasierten Dateninfrastruktur für den entsprechenden Forschungsbereich.

Beschreibung

Die Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (engl. Materials Science and Engineering, MSE) bietet grundlegende Lösungsansätze für zahlreiche aktuelle Herausforderungen, beispielsweise im Bereich der nachhaltige Produktion, Circular Economy oder Optimierung von Bauteileigenschaften. Bisher ist die flexible digitale Einbettung der Disziplin aufgrund mangelnder technologischer Integration und fehlender Übereinkünfte innerhalb der relevanten wissenschaftlichen Community nicht umfangreich möglich. Die Initiative NFDI-MatWerk hat sich daher zum Ziel gesetzt, hierbei wegweisende Neuerungen anzustoßen.

Das Konsortium verbindet zur Erreichung des Ziels Expertise aus dem wissenschaftlichen Fachbereich mit der IT und der Informationswissenschaft. Aus diesem Grund besteht das Konsortium knapp zur Hälfte aus Mitantragstellern, die einen technologischen Hintergrund zur Bewältigung des Projektziels einbringen.

Wissenschaftlich ordnet sich die Initiative an der Seite fachverwandter Konsortien ein, und strebt mit diesen aktiv Kooperationen an, um Synergien der Projekte bestmöglich zu kennen und auszuschöpfen. So ist die Werkstofftechnik traditionell eng mit der Ingenieurswissenschaft (vertreten durch NFDI4Ing) verknüpft. Gleichzeitig weist die Materialwissenschaft auf atomarer und molekularer Ebene enge Bezüge zur Physik (bspw. FAIRmat) und Chemie (NFDI4Chem) auf. Die Disziplin ist somit ein anwendungsnaher, integrativer Forschungszweig, der es bewerkstelligt verschiedene unabhängige Naturwissenschaften zu komplementieren.

Gleiches gilt für die wissenschaftliche Community, in der sich das Konsortium NFDI-MatWerk ansiedelt. Gemeinsam mit weiteren dezentralen Initiativen und Ansätzen formt sich in dieser seit einigen Jahren stark der Bedarf im digitalen Bereich harmonisierte Ansätze zu finden, die dabei helfen können das stetig wachsende verknüpfte Wissen der Disziplin besser zu strukturieren. Zu diesem Ziel hat NFDI-MatWerk nun auch von der Community einen starken Auftrag erhalten, als in einer Repräsentativen Umfrage im Juli 2020 85% ihre Unterstützung aussprachen.

Ziele

Ziel des Konsortiums NFDI-MatWerk ist der Aufbau und die Bereitstellung einer Forschungsdateninfrastruktur für Forschende aus der Disziplin der Materialwissenschaft & Werkstofftechnik anhand der FAIR-Prinzipien. Das obergeordnete Ziel bedingt auf strategischer Ebene eine Reihe notwendiger Teilaufgaben. Um diese zu bewerkstelligen stellt sich das Konsortium anhand der verwandten thematischen Ziele auf (die sogenannten "Task Areas"). Jede der mitantragstellenden Einrichtungen koordiniert dabei anteilig eine Task Area, also einen thematischen Teilbereich und dessen jeweilige Ziele:

Task Area Ontologies for Materials Science

• Entwicklung und Umsetzung einer einheitlichen Materialontologie.
• Entwicklung und Bereitstellung von Community-übergreifenden Methoden und Tools zur Ontologieentwicklung

Task Area Materials Workflows and Software Development

• Entwicklung und Vertrieb von digitalen Workflows für Experimental- und Simulationsumgebungen, die eine Darstellung des multiphysikalischen Charakters von Materialien ermöglichen.
• Weiterentwicklung existierender Auswertungstools und Datenworkflowmethoden, um Messgeräte und Datenanalytik zu integrieren und als nachvollziehbare Datengrundlage auf Schnittstellen der Ontologie zuzugreifen.
• Entwicklung von automatisierten Datenkurationsmethoden.

Task Area Materials Data Infrastructure

• Bereitstellung einer für die „Material- und Werkstoffkunde“ optimierten Plattform, in der die Forschungs- und Metadaten in Wissensgraphen repräsentiert sind. So lassen sich komplexe Zusammenhänge darstellen, intelligente Suchen durchführen und mit Analysewerkzeugen verknüpfen.
• Integration und Bereitstellung umfassender Metadatendienste, die es ermöglichen, Metadaten aus verschiedensten Quellen zu sammeln, die Historie der Daten und damit verknüpften Objekte aufzuzeichnen, zu annotieren und zu durchsuchen.
• Implementierung von damit verbundenen technologischen Methoden zu Autorisierung, Authentifizierung und Rechtemanagement.
• Etablierung einer nachhaltigen Forschungsdateninfrastruktur zum Speichern und Teilen von miteinander zusammenhängenden Roh- und Metadaten, welche die FAIR Prinzipien erfüllt.

Task Area Community Interaction

• Umsetzung von Workshops, Hackatons, Vorlesungen und Trainings zur Kompetenzentwicklung innerhalb der Community.
• Spiegelung und Integration vo Community-Wünschen und -Feedback in die Task Areas
• Entwicklung von Standards aufbauend auf Expertise aus der wissenschaftlichen Community.

Task Area Strategy Development

• Untersuchung und Koordinierung des kulturellen Wandels innerhalb der Community.
• Entwicklung neuer Anreizstrukturen, um neue wissenschaftliche Erkenntnisse durch Datenaustausch zu fördern.

Konsortium

Applicant institution

• Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Co-applicant institutions

• Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, DFKI
• FIZ Karlsruhe - Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur
• Forschungszentrum Jülich GmbH
• Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik
• Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
• Karlsruher Institut für Technologie, KIT
• Max-Planck-Institut für Eisenforschung, MPIE
• RWTH Aachen
• Technische Universität Bergakademie Freiberg
• Universität des Saarlandes

Referenzen

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