Virtuelle Forschungsumgebungen in den Geisteswissenschaften

Die zunehmende Bedeutung digitaler Technologien insbesondere in der naturwissenschaftlichen Forschung lässt sich am Begriff der e-Science, der „eine neue Form wissenschaftlichen Arbeitens in globaler Vernetzung von Computerressourcen, Wissen, Werkzeugen und Menschen“ (Andreas Aschenbrenner et al. März* 2007, S.11) beschreibt, ableiten. Dabei spielen Virtuelle Forschungsumgebungen, „die als Plattform für netzbasierte kollaborative Arbeitsprozesse neue Formen der Zusammenarbeit sowie einen neuen Umgang mit wissenschaftlichen Daten und Informationen ermöglichen“ (dfg, Informationsmanagement, Aktionslinie 13) eine zentrale Rolle. Anwendungsbeispiele für diese moderne Art des Forschens lassen sich in den angewandten Wissenschaften wie den Naturwissenschaften und der Medizin zahlreich ausfindig machen, im Bereich der Geisteswissenschaften sind sie jedoch bislang nicht in diesem Maße verbreitet. Doch auch wenn die Forschung in geisteswissenschaftlichen Disziplinen bei der Nutzung virtueller Forschungsumgebungen im Rückstand ist, spricht vieles dafür, dass die Inanspruchnahme virtueller Forschungsumgebungen auch in den Geisteswissenschaften in naher Zukunft von zentraler Bedeutung sein wird. Ziel dieser Arbeit ist es demnach nicht über die Zukunftstauglichkeit digitaler Technologien zur Unterstützung geisteswissenschaftlicher Forschung zu diskutieren, da diese im Zuge von Digitalisierung und Internationalisierung unbestreitbar gegeben ist. Vielmehr möchte diese Arbeit den Blick auf die mögliche Ausgestaltung der e-Science im Bereich der Geisteswissenschaften in Form virtueller Forschungsumgebungen richten und anhand bereits vorhandener virtueller Forschungsumgebungen in diesem Wissenschaftszweig mögliche Konsequenzen für den Aufbau künftiger virtueller Forschungsumgebungen zur Unterstützung geisteswissenschaftlicher Forschung aufzeigen.

Aufbau einer Virtuellen Forschungsumgebung

Um auf die konkrete Ausgestaltung einer Virtuellen Forschungszmgebung in den Geisteswissenschaften einzugehen, ist es zunächst notwendig, den allgemeinen, disziplinübergreifenden Aufbau einer Virtuellen Forschungsumgebung zu skizzieren. Dazu ziehe ich das Drei-Schichten-Modell zu Rate (Vgl. Neuroth et al. 2007, S.274). An oberster Stelle steht die Forschung an sich. Ihre durch die Wissenschaftler eines Forschungsgebietes definierten Bedürfnisse an eine Virtuelle Forschungsumgebung bedingen die Ausgestaltung der beiden folgenden Ebenen, die der sogenannten Forschungsinfrastruktur und der Basisinfrastruktur. Durch eine Forschungstätigkeit basierend auf diesen beiden Ebenen soll durch „direkte[n] wissenschaftliche[n] Diskurs sowie [dem] schnelle[n] und spontane[n] Austausch von Daten und Informationen […] eine neue Art der Effizienz und Qualität in wissenschaftliches Arbeiten“ (Neuroth et al. 2007, S.273) erreicht werden. Diese neue Qualität soll sich zum Beispiel in Form „neue[r] Forschungsfragen bedingt durch neue Methoden“ (Neuroth et al. 2007, S.273) artikulieren. Genannt wird in diesem Zusammenhang die empirische Text-Massenanalyse durch automatisiertes Text-Mining.

Da zwischen der zweiten Ebene, der Forschungsinfrastruktur, sowohl „nach oben“ zur Forschung als auch „nach unten“ zur Basisinfrastruktur wechselseitige Abhängigkeiten bestehen, werde ich zunächst zum besseren Verständnis auf die Eigenschaften der Basisinfrastruktur eingehen. Diese ist primär „technologiebasiert und ermöglicht der Wissenschaft […] den Zugriff auf große Speichermengen und Rechenkapazitäten in einer Gridumgebung“ (Neuroth et al. 2007, S.274). Aufgabe einer Basisinfrastruktur sind darüber hinaus sehr allgemeine, nicht dispizpliabhängige Dienste zur Authentifizierung, Autorisierung und für die „Abbrechnung genutzter Services der Benutzer“ (Neuroth et al. 2007, S. 274). Man kann also zusammenfassen, dass der Basisinfrastruktur all jene Aufgaben zuteil werden, deren Ausführung keiner diszipinspezifischen Kenntnis bedürfen und die eine allgemeine Bedingung jeder Virtuellen Forschungsumgebung darstellen. Die zentrale Schicht des Drei-Schichten-Modells stellt die Forschungsinfrastruktur dar. Sie fungiert „als Schnittstelle und Mediator zwischen der technologischen Basis und dem Wissenschaftler“ (Neuroth et al. 2007, S.274). Sie interagiert mit beiden Schichten. In dieser Rolle „entwickelt sie gemeinsam mit den Wissenschaftlern disziplin-spezifische Werkzeuge“ (Neuroth et al. 2007, S.274), ermöglicht dem Forscher die Verwaltung von Daten und bietet ihm die Möglichkeit der Publikation.

Grid-Technologie

Wie oben erwähnt, erfolgt die Bereitstellung von Speicher- und Rechenressourcen in virtuellen Forschungsumgebungen häufig mittels der Grid-Technologie. Wesentlich für die Entwicklung der Grid-Technologie war die Frage, wie man die vorhandene und immer weiter wachsende Menge an Daten jeder Form einfach zugänglich machen könnte. Die Herausforderung lag darin, wie man große Mengen an „Daten aus lokalen Experimenten global zur Verfügung […] stellen“ (Aschenbrenner et al. März 2007, S. 12) könnte. Da es sich bei Grids um einen Netzwerktechnologie handelt, zieht Andreas Aschenbrenner einen Vergleich mit dem Internet zur Veranschaulichung eines Grids zu Rate: „Dieses kann als globales virtuelles Multimedia-Dokument betrachtet werden, von dem man einzelne Seiten mit seinem lokalen Browser herunterladen kann“, wobei jedoch „[a]ll die anderen Ressourcen der Computer im Internet [...] dabei ungenutzt [bleiben] (z.B. Prozessorleistung)“ (Aschenbrenner et al. März 2007, S. 12). Grids hingegen lassen diese bislang ungenutzten Ressourcen nicht ungenutzt, sondern „wollen diese […] Ressourcen in so genannten „Virtual Organisations“ verfügbar machen, die Individuen und Institutionen jenseits von administrativen Grenzen in gemeinsamen Ressourcennutzungsrichtlinen zusammenfassen“ (Aschenbrenner et al. März 2007, S.12). Auf diese Weise stehen dem Forscher „on-demand […] Kapazitäten bereit, die er auf seinem Rechner oder seinem Institutnetz nicht zur Verfügung hätte“ (Aschenbrenner et al. März 2007, S.12). Es existieren dabei verschiedene Formen von Grids. Ein Datengrid „gewährt nicht nur Zugang zu großen Datenmengen, sondern sorgt auch für deren Sicherung und nachhaltige Verfügbarkeit“ (Aschenbrenner et al. März 2007, S.12). Ein Computational Grid stellt „riesige Rechnerkapazitäten zur Verfügung-entweder direkt von Supercomputern oder in Rechnernetzen-, indem spontan Rechner zu einem virtuellen Supercomputer verbunden werden“ (Aschenbrenner et al. März 2007, S.12). Da es sich bei bei virtuellen Forschungsumgebungen, oder allgemein bei e-Science nicht nur um Rechen- und Speicheroptimierung und Datenverwaltung geht, sondern die Kooperation zwischen Wissenschaftlern essentieller Teil davon ist, besitzt das so genannte Access Grid eine große Bedeutung. Dieses ermöglicht die virtuelle Verbindung der kooperierenden Wissenschaftler. Es handelt sich bei dieser Gridvariante um eine Videoconferencing Software, die „eine group-to-group Kommunikation für Virtuelle Organisationen“ (Aschenbrenner et al. März 2007, S. 12) ermöglicht und durch die „Dokumente wie Powerpoint-Folien während der Sitzungen ausgetauscht werden“ (Aschenbrenner et al. März 2007, S.12) können.

Zusammenfassend lassen sich alle Gridanwendungen folgendermaßen beschreiben: Sie „[bringen] Menschen mithilfe von Computerressourcen in virtuellen Organisationen [zusammen] und [stellen] das erforderliche Werkzeug für die Arbeit zur Verfügung“ (Aschenbrenner et al. März 2007, S.12).

TextGrid

Unter den vielfältigen Initiativen zur Bereitstellung einer virtuellen Forschungsumgebung für die Geisteswissenschaften ragt besonders das Projekt TextGrid (http://www.textgrid.de) heraus. Es ist Teil der deutschen D-Grid Initiative (http://www.d-grid-gmbh.de/) , deren Ziel es ist, eine Grid Infrastruktur für die Forschung bereitzustellen. TextGrid ist dabei das einzige Projekt der D-Grid Initiative im Bereich der Geisteswissenschaften und stellt ein Kooperationsprojekt der Göttinger Staats- und Universitätsbibliothek, der Technischen Universität Darmstadt, dem Institut für Deutsche Sprache in Mannheim, der Universiät Trier, der Fachhochschule Worms sowie den kommerziellen Partnern DAASI International und Saphor GmbH jeweils aus Tübingen dar. Ziel von TextGrid im speziellen ist eine „modulare Plattform für verteilte und kooperative wissenschaftliche Textdatenverarbeitung“ (Küster, Ludwig, Aschenbrenner 2009, S. 183) auf Basis der Grid-Technologie. TextGrid soll dabei „process, analyse, annotate, edit, link and publish text data for academic research in an Open Source and Open Access environment supporting TEI markup“ (Peter Gietz et al. 2006, S. 1).

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