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Die Helmholtz-Gemeinschaft schafft vier neuartige Plattformen zur Digitalisierung der Forschung. Dazu investiert die größte deutsche Forschungsorganisation künftig jährlich insgesamt 35 Millionen Euro.
„Eine der größten Herausforderungen unserer Zeit ist die digitale Transformation von Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft“, sagt Otmar D. Wiestler, der Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft. „In nahezu allen Bereichen des Lebens eröffnet sie ungeahnte Möglichkeiten – innovative Formen von Arbeit und Zusammenleben beispielsweise, neuartige Plattformen für Handel und Austausch sowie einmalige Chancen in allen wissenschaftlichen Disziplinen.“ Damit Deutschland diese Entwicklung mitgestalten und daran partizipieren könne, seien ambitionierte und mutige Schritte nötig. „Die Helmholtz-Gemeinschaft verfügt über hohe Expertise im Feld der Informationstechnologien sowie der Informationsverarbeitung und erzeugt in allen Forschungsbereichen enorme Mengen an Big Data. Sie hat sich deshalb entschlossen, die Digitalisierung der Forschung beherzt voranzutreiben“, so Wiestler weiter. „Die größte deutsche Forschungsorganisation hat vier neue Plattformen gegründet, die gemeinsam das neue Helmholtz Information & Data Science Framework bilden.“ Damit stärkt die Helmholtz-Gemeinschaft die Forschung in ihren sechs Forschungsbereichen und leistet einen wichtigen Beitrag dazu, den Forschungs- und Innovationsstandort Deutschland an der Weltspitze zu halten.
In die neuen Plattformen investiert die Helmholtz-Gemeinschaft künftig pro Jahr 35 Millionen Euro. Sie sind jeweils an einem oder mehreren Helmholtz-Zentren verortet und schaffen ein aktives Netzwerk mit weiteren Forscherinnen und Forschern – dazu werden spezifische Förderlinien eingerichtet. Helmholtz baut die Plattformen in den nächsten Monaten auf und bietet damit vielfältige Interaktionsmöglichkeiten mit anderen Forschungsorganisationen und Universitäten. Die größte deutsche Forschungsorganisation wird weltweit führende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler rekrutieren und zukunftsweisende Projekte initiieren.
Die vier neuen Plattformen sind:
• Helmholtz Information & Data Science Academy (HIDA): Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses in neu konzipierten Graduiertenschulen im Rahmen eines nationalen Konsortiums
• Helmholtz Artifical Intelligence Cooperation Unit (HAICU): Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen
• Helmholtz Imaging Platform (HIP): Bildgebende Verfahren & Analysemethoden
• Helmholtz Infrastructure for Federated ICT Services (HIFIS): Basistechnologien und grundlegende Dienste für datenbasierte Großforschung
Die Etablierung der vier Plattformen ist ein zukunftsweisendes Zwischenergebnis eines langfristigen, gemeinschaftsweiten Bottom-up-Prozesses. Der Helmholtz-Inkubator Information & Data Science wurde im Jahr 2016 gestartet und bringt die vielfältige Expertise der Helmholtz-Gemeinschaft im Bereich Information & Data Science intelligent zusammen. Bereits im Juli 2017 ermöglichte dies die Förderung von fünf disruptiven Forschungsprojekten mit einer Förderung von insgesamt 17 Millionen Euro.
Die Helmholtz-Plattform für wissenschaftlichen Nachwuchs und Graduiertenschulen im Bereich Information & Data Science (HIDA)
Der Umgang mit Informationen ist allgegenwärtig in Wissenschaft und Wirtschaft. Die digitale Transformation stellt eine entscheidende Herausforderung in allen wissenschaftlichen Disziplinen dar. In allen Helmholtz-Zentren und Forschungsbereichen gibt es einen enormen Bedarf an qualifiziertem Personal sowie Fachwissenschaftlerinnen und Fachwissenschaftlern, die über Kenntnisse im Umgang mit den Methoden und Werkzeugen der Information & Data Science verfügen. Das macht eine umfangreiche Aus- und Weiterbildungsinitiative erforderlich. In Zukunft wird insbesondere ein hoher Bedarf an Datenexperten entstehen, die Know-how in moderner Informationsverarbeitung mit Know-how in einem wissenschaftlichen Gebiet kombinieren.
Mit der Helmholtz Information & Data Science Academy (HIDA) investiert die Helmholtz-Gemeinschaft deshalb massiv in ein breit aufgestelltes Netzwerk in der Graduiertenausbildung und Forschung. Fünf Helmholtz Information & Data Science Schools (HIDSS), die bundesweit gegründet werden, schließen sich unter dem HIDA-Dach zusammen. HIDA agiert dabei als ein Helmholtz-weiter, mehrwertstiftender Verbund, der die ausgewählten Helmholtz Information & Data Science Schools (HIDSS) sowie die bereits existierende Helmholtz Einstein International Berlin Research School in Data Science (HEIBRiDS) umfasst. Der Verbundcharakter gewährleistet, dass die einzelnen regionalen Aktivitäten durch passgenaue Verbindungen der Forscherinnen und Forscher Synergien heben und mehrwertstiftende Netzwerke bilden. Hochspezialisierte Communities werden an der Weltspitze kompetitiv Forschung und Entwicklung vorantreiben.
Dazu baut die Helmholtz-Gemeinschaft ihre langjährige Kooperation mit führenden Universitäten im Bereich Information & Data Science weiter aus. So wird ein breites Wissen zu Methoden und Technologien von Information & Data Science etabliert und weiterentwickelt. Außerdem wird die internationale Sichtbarkeit und Strahlkraft des Forschungsstandorts zum Thema Information & Data Science weiter gesteigert. Dafür stellt die Helmholtz-Gemeinschaft gemeinsam mit Partnern insgesamt 15,7 Millionen Euro jährlich zur Verfügung.
Ziel des Netzwerks postgradualer Ausbildung ist es, mit universitären Partnern Wissen zu Methoden und Technologien von Information & Data Science zu stärken und dieses konsequent in den Forschungsthemen der Helmholtz-Gemeinschaft anzuwenden. Die Helmholtz-Gemeinschaft bietet an, dieses ambitionierte Konzept für alle Partner in der deutschen Wissenschaftslandschaft zu öffnen und damit einen wichtigen Beitrag zur Stärkung des Hochtechnologiestandorts Deutschland beizubringen.
Um dieses ambitionierte Ziel zu erreichen, wird die Helmholtz-Gemeinschaft in den kommenden Jahren über 90 Millionen Euro in den deutschlandweiten Verbund von Graduiertenschulen investieren, die über 250 zusätzliche Fachwissenschaftler an der Schnittstelle zwischen klassischen Forschungsdomänen und Information & Data Science ausbilden werden.
Die Helmholtz Information & Data Science Schools sind:
1. HIDSS4Health: Helmholtz Information & Data Science School for Health (Karlsruhe, Heidelberg)
2. MuDS: Munich School for Data Science @ Helmholtz, TUM & LMU (München)
3. HDS-LEE: Helmholtz School for Data Science in Life, Earth and Energy (Jülich, Aachen, Köln)
4. DASHH: Data Science in Hamburg Helmholtz Graduate School for the Structure of Matter (Hamburg)
5. HEIBRIDS: Helmholtz Einstein International Berlin Research School in Data Science (Berlin, bereits seit Januar 2018 gefördert)
Die Helmholtz-Plattform zu Künstlicher Intelligenz und Maschinellem Lernen (HAICU)
Ansätze der Künstlichen Intelligenz (KI) und des Maschinellen Lernens können künftig an allen Helmholtz-Zentren zum Einsatz kommen. Mit der Helmholtz Artificial Intelligence Cooperation Unit (HAICU) baut die Helmholtz-Gemeinschaft ein zukunftsweisendes Netzwerk für angewandte Künstliche Intelligenz auf, um diese Aktivitäten zu begleiten und zu unterstützen. HAICU wird Verfahren der Künstlichen Intelligenz für gemeinschaftsweite Bedarfe – etwa für die Analyse komplexer Systeme in der Klima- und Gesundheitsforschung oder der Robotik - entwickeln, umsetzen und verbreiten. Dafür stellt Helmholtz insgesamt 11,4 Millionen Euro jährlich zur Verfügung.
Die disruptiven Schlüsseltechnologien Künstliche Intelligenz, Maschinelles Lernen und Deep Learning sind Methoden, die eine zentrale Rolle bei der Lösung zukunftsweisender Aufgaben in der gesamten Helmholtz-Gemeinschaft haben. Zukünftig werden diese Methoden einen noch größeren Stellenwert einnehmen. Die Helmholtz-Gemeinschaft nutzt die hohe Qualität sowie den großen Umfang ihrer Daten ebenso wie ihre umfassende Expertise in der Anwendung von Künstlicher Intelligenz, um Beiträge zur Lösung großer gesellschaftlicher Herausforderungen zu leisten.
Sie strebt mit HAICU eine internationale Führungsposition in der angewandten KI an, indem sie diese mit einzigartigen Forschungsfragen und Datensätzen kombiniert. HAICU wird neue KI-Methoden entwickeln und implementieren, die durch konkrete Forschungsfragen motiviert sind und diese in Anwendungsfällen über mehrere Helmholtz-Zentren hinweg verwenden. HAICU wird außerdem KI-Methoden für Nutzer in den verschiedenen Zentren anwendbar machen, neue Methoden in diesem Bereich verbreiten und Synergien zwischen Anwendungen über institutionelle Grenzen hinweg erzielen. HAICU besteht aus einer international sichtbaren, zentralen Einheit und fünf weiteren Forschungsbereichs-spezifischen Einheiten.
HAICUs zentrale Einheit wird nach einem wettbewerblichen, streng wissenschaftsgetriebenen und international besetzten Auswahlverfahren an einem Helmholtz-Zentrum verortet und besteht aus fünf Forschungsgruppen sowie einem wissenschaftlichen Unterstützungsteam. Sie befassen sich mit den für die Helmholtz-Gemeinschaft relevanten interdisziplinären Aspekten der Künstlichen Intelligenz und bieten einen allgemeinen wissenschaftlichen Support.
Die fünf spezifischeren Einheiten von HAICU werden an weiteren Helmholtz-Zentren angesiedelt, um alle sechs Forschungsbereiche zu verbinden: Sie bestehen jeweils aus einer vollausgestatteten Nachwuchsgruppe und einem Unterstützungsteam, welche die spezifischen Bedarfe eines Forschungsbereichs adressieren. Sie werden dicht an den Helmholtz-relevanten Anwendungen forschen, Methoden für den Einsatz in die Forschungsdomänen spezifizieren und dafür eng mit dem gesamten HAICU-Netzwerk zusammenarbeiten.
Das Helmholtz-weite KI-Netzwerk wird auch mit einer spezifischen Förderlinie für wissenschaftliche Projekte verschiedener Größe unterstützt. Gefördert werden kleinere Projekte, die zusammen mit einem Unterstützungsteam durchgeführt werden. Außerdem können eigenständige Forschungsprojekte in besonders vielversprechenden Bereichen der KI unterstützt werden. Ergänzt wird dies durch ein internationales Besucherprogramm und international sichtbare Workshops.
HAICU wird die Helmholtz-Gemeinschaft im Bereich der angewandten KI erheblich bereichern, Wissenschaftler aller Helmholtz-Zentren vernetzen, unterstützen und damit transdisziplinäre und disruptive Forschungsergebnisse erzeugen.
Die Helmholtz-Plattform zu bildgebenden Verfahren (HIP)
Ein erheblicher Teil der Forschungsdaten, die innerhalb der Helmholtz-Gemeinschaft produziert werden, besteht aus Bilddaten. Riesige Bilddatenmengen stammen etwa aus Klimasatelliten, großen Teilchenbeschleunigern oder modernsten Tomographen der Gesundheitsforschung. Um diese Daten zu erzeugen, verfügt die Helmholtz-Gemeinschaft über ein einzigartiges Arsenal an Bildgebungsmodalitäten, das von der Nanoskala bis hin zu globalen Beobachtungssystemen reicht. Die Helmholtz Imaging Platform (HIP) schafft Synergien zwischen den verschiedenen bildgebenden Verfahren sowie konkreten Anwendungen von Imaging Sciences in der Helmholtz-Gemeinschaft. Dafür stellt die Helmholtz-Gemeinschaft insgesamt 4,4 Millionen Euro jährlich zur Verfügung.
Imaging Science zählt zu den Technologien, die in allen Forschungsfeldern der Helmholtz-Gemeinschaft bedarfsgerecht und auf Spitzenniveau eingesetzt werden. Dadurch existiert in der Helmholtz-Gemeinschaft ein reichhaltiges Repertoire an Expertise in der Forschung an neuen bildgebenden Verfahren, die Forschung & Entwicklung an großen bildgebenden Infrastrukturen, Expertise in Mathematik sowie Informatik mit Bezug zu bildgebenden Verfahren und Forschung an Verfahren zur Bildanalyse in spezifischen Forschungsdomänen umfasst.
Mit HIP wird die verteilte Expertise zusammengeführt. Somit werden neuartige Imaging-Ansätze erforscht, vernetzt und nutzbar gemacht. Dazu stellt ein HIP Core Team wissenschaftliche Unterstützung auf dem Gebiet der Imaging Sciences bereit und betreibt eine Technologie-Plattform, welche Imaging Sciences innerhalb der Helmholtz-Gemeinschaft stärkt und vernetzt. Das HIP Core Team, das nach einem wettbewerblichen, streng wissenschaftsgetriebenen und international besetzten Auswahlverfahren an einem Helmholtz-Zentrum verortet wird, organisiert das HIP Imaging Netzwerk, welches Experten aller relevanten Disziplinen innerhalb und außerhalb der Helmholtz-Gemeinschaft einbeziehen kann.
HIP ermöglicht kurzzeitige, domänenübergreifende Projekte durch eine spezifische Förderlinie. Dies sind Projekte, die neuartige Imaging Verfahren entwickeln oder die Weiterentwicklung einer Imaging Software zu einem professionellen Software-Werkzeug ermöglichen. Die Projekte erarbeiten prototypische Lösungen, die Herausforderungen im Bereich des Einsatzes bildgebender Verfahren angehen.
HIP zielt darauf ab, die Helmholtz-Gemeinschaft als einen führenden Anbieter, Entwickler und wissenschaftlichen Nutzer von wegbereitender Technologie im Bereich der wissenschaftlichen Bildgebung zu stärken.
Die Helmholtz-Plattform für Basistechnologien und grundlegende Dienste für datenbasierte Großforschung (HIFIS)
Die Digitalisierung verändert bereits heute die Arbeitsweisen und Methoden in den Wissenschaften und wird zukünftig verstärkt die Forschungsarbeit prägen. Dies betrifft im besonderen Maße das hervorragende Angebot an wissenschaftlichen Großgeräten und Forschungsinfrastrukturen, welche die Helmholtz-Gemeinschaft der Wissenschaft zur Verfügung stellt. Diesen Anforderungen aus der Wissenschaft müssen die unterstützenden IT-Infrastrukturen der Zukunft gewachsen sein.
Die Helmholtz Infrastructure for Federated ICT Services (HIFIS) bietet Forscherinnen und Forschern ein schnelles Netzwerk zwischen den Helmholtz-Zentren, einen Daten- und Anwendungszugriff auf der Basis von Cloud-Diensten und Unterstützung in der Software-Entwicklung. Dafür investiert die Helmholtz-Gemeinschaft insgesamt 4,3 Millionen Euro jährlich.
HIFIS wird den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ab Mitte 2019 folgendes zur Verfügung stellen: eine nahtlose, Zentren-übergreifende IT-Infrastruktur mit integrierten Dienstleistungen auf der Basis schneller Netze und einem einheitlichem Nutzerzugang (VPN), einen in die Zusammenarbeits- und Forschungsprozesse integrierten sicheren, effizienten und weltweit verfügbaren Daten- und Anwendungszugriff auf der Basis von Cloud-Diensten sowie Ausbildung und Unterstützung in der Entwicklung qualitativ hochwertiger und nachhaltiger Software.
HIFIS vernetzt die riesigen Helmholtz-Rechenzentren, Big-Data-Speicher, High-Performance-Computing Cluster und IT-Infrastrukturen mit den für die Forschung notwendigen Diensten. Dazu ist High-tech-Kompetenz und Spitzenpersonal notwendig, das diese Dienste und Methoden entwickelt, einrichtet und betreibt. HIFIS knüpft unter anderem an die schon vor zwei Jahren etablierte Helmholtz-Data Federation (HDF) an und öffnet deren föderierte Daten- und Recheninfrastrukturen für weitere Anwendungsfelder und Partner. Es wird ein föderierter Ansatz verfolgt, der nicht nur die Helmholtz-Zentren einbindet, die bereits über erhebliche Kompetenzen auf den jeweiligen Gebieten verfügen, sondern auch alle weiteren Helmholtz-Zentren sowie nationale und potenziell auch internationale Partner.
Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Materie sowie Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit mehr als 39.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 18 Forschungszentren und einem Jahresbudget von mehr als 4,5 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des großen Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894).
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Dr. Andreas Kosmider
Bereichsleiter Strategische Initiativen
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