B.I.T.online Heft 1/2008: Die Einbindung von Bibliotheken in das integrative Wissenschaftskonzept

Bibliotheken dienen der Wissenschaft seit jeher als Informationsvermittler. Die klassischen Tätigkeiten wie Informationen erwerben, erschließen und zur Verfügung stellen spielen dabei eine zentrale Rolle. Durch den technologischen Fortschritt haben sich jedoch auch die Aufgabengebiete der Bibliotheken verändert und sind einem permanenten Wandel unterworfen. Mit E-Science eröffnet sich ein weiteres, neues Tätigkeitsfeld, welchem sich insbesondere wissenschaftliche Bibliotheken nicht verschließen können, wollen sie konkurrenzfähig und für ihre Nutzer attraktiv bleiben.

Während E-Science, Grid-Computing und die damit zusammenhängenden Aspekte in der Literatur relativ gut beschrieben sind (was sich anhand einer kurzen Recherche in Bibliothekskatalogen und dem Internet zeigt), ist bis heute unklar und noch nicht untersucht, ob und wie Bibliotheken in E-Science eingebunden sind.

Nach einer kurzen Einführung in E-Science und einem kurzen historischen Spot erfolgt eine Zusammenstellung der aktuellen E-Science-Initiativen in Europa. Dann untersuchen wir in diesem Beitrag die Beteiligung von Bibliotheken an E-Science aufgrund einer empirischen Umfrage.

So wie es zahlreiche Begriffsbestimmungen gibt, existieren bereits rein formal unterschiedliche Schreibweisen für E-Science, z.B. EScience, E-Science, e-Science oder eScience.

E-Science steht für Enhanced Science, "also eine in ihrer Arbeitseffizienz durch neue Technologien verbesserte Wissenschaft" (Helmes, 2006, S. 19), nicht etwa für das gemeinhin bekannte "electronic", wie es beispielsweise in E-Mail oder E-Banking vorkommt. Das "e" in E-Science steht für ein "Mehr an Funktionalität, das weit über das elektronische hinausgeht." (Geiger, 2006, S. 18)

John Taylor, Director General der Research Councils UK (RCUK) hat den Begriff "E-Science" entscheidend geprägt. Er definiert E-Science: "[als]…global collaboration in key areas of science and the next generation of infrastructure that will enable it." (Taylor, s.a., zitiert in: Hey, Trefethen, 2002, S. 1017) Roosendaal (2005) erläutert: "E-Science aims to create a global and federated network of repositories fully integrating scientific information into research and teaching." Hey&Hey (2006, S. 517) führen weiter aus: "E-Science is shorthand for the set of tools and technologies required to support collaborative, networked science. The entire e-Science infrastructure is intended to empower scientists to do their research in faster, better and different ways."

Während Taylor unter E-Science vor allem die technische Infrastruktur und die dadurch ermöglichte Zusammenarbeit subsumiert, gehen Roosendaal und Hey&Hey eindeutig weiter und schließen auch die Recherche und Literaturbereitstellung in ihre Definition mit ein. Am umfassendsten ist die Erläuterung, welche Gentzsch (2005) im Rahmen der DGrid-Initiative liefert. E-Science bezeichnet eine neue "… Qualität der digitalen wissenschaftlichen Infrastruktur […], die es den global vernetzten und international kooperierenden Wissenschaftlern ermöglicht, den permanenten Austausch, die Dokumentation und die unmittelbare Veröffentlichung von Forschungsergebnissen durchzuführen. Effizienz und Stabilität werden auch bei sehr großen, heterogenen Mengen von Mess-, Labor- und Rechenergebnissen, Speichern und Computern gewährleistet."

E-Science meint also das Teilen von Informationen und Computerressourcen sowie die Publikation von Primär- oder Sekundärdaten. (Roosendaal, 2005). Abbildung 1 illustriert die gemeinsame Nutzung der Ressourcen. (Abb. 1)

Damit E-Science überhaupt stattfinden kann, ist eine technische Infrastruktur, ein Netzwerk nötig. Dieses Netzwerk wird durch Grids zur Verfügung gestellt, wobei das Netzwerk der verteilten Rechner über das Internet oder andere Netze miteinander verbunden sind und so die transnationale und transinstitutionelle Zusammenarbeit der Wissenschaftler ermöglicht. Der Begriff "Grid" (= Raster, Gitter) tauchte Ende der 1990er Jahre erstmals auf und Resch (2006, S. 85) definiert das Grid als "an infrastructure built from hardware and software to solve scientific and industrial simulation problems." Er folgert daraus: "On the one hand this does not reduce the Grid to the problem of computing. On the other hand it allows distinguishing Grid computing from the much wider field of general internet applications." Im Grid können Daten abgerufen und ausgetauscht, sowie entfernte Rechnerleistung genutzt werden, wenn eine Berechnung die Leistung eines einzelnen Computers oder des eigenen Rechnernetzwerks übersteigt. Das Grid ermöglicht den Forschern also, Daten und entfernte Computerressourcen nach Bedarf zu nutzen, zu Forschungszwecken einzusetzen und damit komplexe Simulationen, Auswertungen und Experimente durchzuführen, welche die Leistung eines einzelnen Computers übersteigen. Weil die in einem Grid vereinte Rechnerleistung gezielt genutzt und die Computer somit besser ausgelastet werden, können Synergieeffekte, wie sie bei der Kombination der Ressourcen entstehen, genutzt werden. (e-Science-Forum: Hintergrund, 2005, Geiger, 2006, S. 20f., Gentzsch, 2005 sowie Prodan, Fahringer, 2007, S. 1f)) Vielfach wird das Grid deshalb mit dem Stromnetz verglichen, zumal auch der Begriff "Grid" dieses meint. Ähnlich wie beim Strom bezieht der User bei E-Science die Leistung (Daten, Computerressourcen, Applikationen usw.) aus der "Steckdose", ohne genau zu wissen, wie die Abläufe im Hintergrund funktionieren und ohne dass er sich um die technischen Details kümmern muss. (D-Grid Integrationsprojekt, 2007, sowie Ullmann, 2005)

Ein Grid bietet jedoch nicht nur Vorteile; Anwendungen in einem Grid können wesentlich langsamer werden als etwa in anderen methodischen Anwendungen (z.B. Java RMI). Die "E-Scientists" sollten daher vor Beginn der wissenschaftlichen Arbeit entscheiden, ob Grid und E-Science für ihre Bedürfnisse optimal sind oder ob es geeignetere (schnellere) Forschungsmethoden gibt (e-Science-Forum: Grids, 2007)

Foster (zit. In Plaszczak, Wellner, 2006, S. 57) setzt für ein Grid drei Aspekte voraus: Das System ist dezentralisiert, verwendet offene Protokolle und liefert relevante Servicequalität ("guarantees minimal throughput available to a user within a certain timeframe." (Plaszczak, Wellner, 2006, S. 34).) Umstritten ist diese Definition in der Industrie, da deren Grids das Gebot der Dezentralisierung vielfach nicht erfüllen. Sie erbringen dennoch denselben Nutzen wie akademische Grids, die alle drei Voraussetzungen erfüllen. (Plaszczak, Wellner, 2006, S. 57f).

(AccessGrid.org, 2007, AHRC ICT Programme - Activities and Services, 2007, Costas Lago, 2006, e-Science-Forum: Grids, 2007, Geiger, 2006, S. 21f sowie Hey, Trefethen, 2002, S. 1025)

Um Grids effizient zu nutzen und E-Science betreiben zu können, müssen die Wissenschaftler Mitglied in einer virtuellen Organisation (VO) sein. VOs sind die grundlegenden Einheiten eines Grids und umfassen "individuals, applications, services or resources, that are related to each other by some level of trust." (Plaszczak, Wellner, 2006, S.47) Die Sicherheit innerhalb der Virtuellen Organisation und der Schutz vor unbefugtem Zugriff auf die gespeicherten Daten wird durch Zugriffsrechte, Digital Rights Management, Hackerschutz, Verschlüsselung der Daten und Zertifizierung gewährleistet. (Plaszczak, Wellner, 2006, S. 47ff.)

Um die Zusammenarbeit der Wissenschaftler über ein Grid möglichst einfach und effizient zu gestalten, müssen die Infrastruktur (Betriebssysteme, Datenformate, Hardware etc.) homogenisiert, sowie die unterschiedlichen Betriebskonzepte, die Nutzungszeiten und die Verfügbarkeit des Netzwerks jederzeit sichergestellt werden. Diese komplexen Aufgaben übernimmt die Middleware. (Buhlmann, 2005, S. 1, sowie Hegering, 2005, S. 8) Sie steht, wie jede andere Software, zwischen dem Anwender und der Technik und ermöglicht, dass die heterogenen Daten, resp. Computerressourcen einheitlich abgerufen und genutzt werden können und die Handhabung der Programme möglichst einfach wird. (Mosch, 2005, S. 3, sowie Hegering, 2005, S. 8) Die Middleware sorgt zudem für eine gleichmäßige Auslastung aller am Grid beteiligten Rechner. (Harms et al., 2006, S. 11)

Bereits in den 1960er Jahren entstand die Idee, ein Netzwerk aufzubauen, das den Forschern Daten und Ressourcen nach Bedarf bereitstellt. Die Umsetzung erfolgte jedoch nur teilweise und führte zur Gründung des Arpanets, welches erstmals vernetztes Arbeiten und den Austausch von Daten über größere Distanzen hinweg ermöglichte. (Hey, Hey, 2006, S. 517f)

Mit der Erfindung des Internets und des WWW konnten Wissenschaftler von einem viel größeren Datenfundus profitieren, doch komplexe Berechnungen, die die Leistung des eigenen Computers übersteigen, waren noch immer nicht möglich, bzw. die Forscher mussten sich mit ihrem Vorhaben an ein Supercomputerzentrum wenden. Mit der Entwicklung der Grids können diese umfangreichen Forschungsvorhaben nun bequem von zu Hause aus durchgeführt werden, ohne dass sich der Forscher für gewisse Zeit in ein Superrechnerzentrum einmieten muss, denn das Grid dient ja nicht nur dem Datenaustausch, sondern bietet zusätzlich auch Rechnerleistung an, die genutzt werden kann. (Prodan, Fahringer, 2007, S. 1f und 5f)

Während die Computer (und damit die Netzwerke und Grids) immer leistungsfähiger wurden, stieg auch die Publikationstätigkeit der Wissenschaftler, ausgelöst durch die Maxime "publish or perish". Es werden immer mehr Daten produziert, die ausgewertet werden müssen, wobei die einzelnen Rechner der Forscher trotz steigender Leistung nicht ausreichen, und somit der Bedarf nach Forschungsnetzwerken und nationaler, wie auch internationaler Zusammenarbeit über die Grenzen der einzelnen Institutionen hinaus immer größer wird. Außerdem nimmt der Wunsch nach einem vernetzten Wissensmanagement zu, um die Unmengen an Daten zu sammeln, zu erschließen und zugänglich zu machen, die Wissenschaft täglich produziert und die als Primär- und Sekundärdaten von Bibliotheken zur Verfügung gestellt werden müssen (Hey, Hey, 2006, S. 516ff., sowie SNCF, 2005)

Heute wird E-Science vor allem in den Naturwissenschaften eingesetzt, wo große Datenmengen verarbeitet werden müssen, wie sie beispielsweise bei physikalischen oder astronomischen Berechnungen, Klimaauswertungen, Simulationen und rechnerintensiven chemischen oder mathematischen Versuchen anfallen. (Hey, Hey, 2006, S. 518)

Aber auch in den Geisteswissenschaften findet E-Science zunehmend Anwendung, wenn es darum geht, Texte zu vergleichen um z. B. eine Originalversion innerhalb zahlreicher Kopien und Abschriften zu identifizieren. (Aschenbrenner et al., 2007) E-Science darf aber nicht nur auf den akademischen Bereich reduziert werden, die Privatwirtschaft profitiert ebenso davon, etwa in der "Systems Biology", der Pharma-, Gießerei oder Automobilindustrie und in all den anderen Gebieten wo umfangreiche Simulationen durchgeführt werden, etwa um die Auswirkungen eines Medikaments oder einer neuen Sicherheitslösung zu testen. (Wiechert et al., 2006, S. 97ff., Jakumeit, 2006, S. 133ff. und Grauer, 2005)

Die Finanzierung von E-Science und Grid-Initiativen erfolgt in der Anschubphase meist über öffentliche Projektförderungen. Göhner und Rückemann (2006) stellen verschiedene Abrechnungssysteme vor, nach denen Grid-Initiativen finanziert und abgerechnet werden können

Enabling Grids for E-sciencE² (EGEE) ist eine europäische E-Science Initiative, es sind jedoch auch Institutionen aus anderen Kontinenten Partner von EGEE und an dessen Weiterentwicklung beteiligt. (EGEE Objectives, 2007 und EGEE - Partners, 2007)

Vorgänger der EGEE-Initiative ist das DataGrid Projekt³ (DGP), welche ebenfalls unter dem Patronat der europäischen Union durchgeführt wurde. Die Infrastruktur und die Technologien des DGP gingen nach Abschluss des Projektes in EGEE über. (The DataGrid Project, 2004, sowie Gagliardi, 2004)

EGEE ist die größte und am weitesten verbreitete E-Science Initiative in Europa. Den Forschern stehen 36'000 CPUs (Central Processing Units) und ca. 5 Petabytes (5 x 10¹⁵ Byte) Speicherplatz zur Verfügung. Durchschnittlich werden im EGEE 30'000 Jobs (Simulationen oder Berechnungen) gleichzeitig ausgeführt. (Welcome to EGEE, 2007)

Ziel ist, eine internationale Grid-Infrastruktur aufzubauen, die die nationalen Grid- Initiativen auf sich vereint (Sawley, 2004) und ihren Benutzern rund um die Uhr zur Verfügung steht. Den Forschern aus akademischen Institutionen oder aus der Industrie wird eine Plattform geboten, auf welcher sie umfangreiche Berechnungen und Simulationen tätigen können, unabhängig von ihrer geografischen Position. Über ein Internetportal wird der Zugriff auf die verteilten Rechner via login gewährt. (EGEE Objectives, 2007)

Die Projektbeteiligten sind vor allem Wissenschaftler aus universitärem Umfeld oder der Industrie aus den Bereichen Physik, Biomedizin, Geowissenschaften, Chemie, sowie Finanz und Wirtschaft. Insgesamt sind über 240 Institutionen aus 45 Ländern in EGEE involviert. (Welcome to EGEE, 2007, sowie EGEE-Grid Applications, 2006). Man kann sich an EGEE als Endnutzer, Manager einer Virtuellen Organisation (VO) oder als Ressource-Provider (Anbieter von Rechnerleistung) beteiligen. (EGEE-Participate, 2006).

Das Projekt wurde am 1. April 2004 gestartet, ist auf 4 Jahre ausgelegt und wird Ende März 2008 abgeschlossen sein. Diese Zeit teilt sich auf in zwei Phasen. In der ersten wurde die Infrastruktur aufgebaut und perfektioniert, in der zweiten, die seit dem 1. April 2006 läuft, wird das EGEE nach und nach für die Industrie geöffnet. Was nach 2008 folgt, ist noch offen (Welcome to EGEE, 2007, sowie FAQ1 - EGEE, 2006)

Enabling Grids for E-sciencE wird von der Europäischen Union finanziert. Die Aufwendungen belaufen sich auf ca. 40 Millionen Euro, die sich auf 4 Jahre verteilen. (FAQ1 - EGEE, 2006)

Obwohl Deutschland relativ spät in E-Science eingestiegen ist, sind die Aktivitäten zwischenzeitlich weit fortgeschritten, Die deutsche Initiative ist langfristig angelegt auf 2, evtl. sogar auch 3 Phasen von je 3 Jahren Dauer. (Schroeder, den Besten, Fry, 2007, S. 2ff.) Sie basiert auf zwei Schwerpunkten: Einerseits auf dem Aufbau des D-Grids und andererseits auf dem "Vernetzten Wissensmanagement". Dabei "geht es um den Übergang von digitalen Bibliotheken und elektronischen Publikationen zu virtuellen Informations- und Arbeitsumgebungen." (Sietmann, 2005)

D-Grid⁴ bildet die Basis der deutschen E-Science Initiative. Mit dem Aufbau eines leistungsfähigen Rechnernetzwerk und schnellerer Kommunikationsinfrastruktur, sowie großer Datenrepositories verfolgt Deutschland ein sehr ehrgeiziges Ziel. (Schroeder, den Besten, Fry, 2007, S. 2ff.)

Die Initiative ist sehr umfassend und langfristig angelegt. Im Rahmen des Projekts werden Verbesserungen vorgenommen, von denen die gesamte Bevölkerung einen Nutzen haben wird (z. B. schnellere Internet-Infrastruktur). (BMBF: Das Netz der Zukunft, 2007)

Das D-Grid Integrationsprojekt ist dafür zuständig, die unterschiedlichen Aktivitäten im E-Sciencebereich auf einer Plattform zu vereinen und diese der deutschen Wissenschaftscommunity anzubieten. Synergie-Effekte zwischen den Unter-Grids können nur genutzt werden, wenn eine stabile und leistungsfähige Grundinfrastruktur besteht und die Zusammenarbeit sämtlicher Grids in Deutschland funktioniert. Dazu müssen die Netz- und Middleware-Infrastruktur organisiert und die systemtechnische Entwicklung vorangetrieben werden, damit die zukünftigen Grid-Ressourcen problemlos angeboten werden können. Die Koordination dieser Bestrebungen übernimmt das genannte Integrationsprojekt und kann damit als "Dach-Organisation" der D-Grid-Initiative betrachtet werden. (D-Grid Integrationsprojekt, 2007) Die einzelnen Sub-Grids sind:

Im Zuge der Auf- und Ausbauarbeiten wird zusätzlich das gesamte Kommunikationsnetz Deutschlands leistungsfähiger gemacht. Dessen Kernstück, das "Efficent Integrated Backbone" (Eibone) verspricht durch verbesserte Signalverarbeitung und neuartige Modulationsverfahren schnellere Übertragungsraten. Somit profitiert die gesamte Bevölkerung vom "Netz der Zukunft". (BMBF: Das Netz der Zukunft, 2007) Zudem wird der Aufbau des eigenen, nationalen Hochleistungsnetzwerks gefördert. Dieses Netzwerk soll zukünftig dem europäischen Superrechner-Konsortium "Partnership for Advanced Computing in Europe" (PACE) angeschlossen werden, damit die Superrechneruser zusätzliche Ressourcen nutzen können. (BMBF: eScience, 2007)

An D-Grid beteiligt sind über 100 deutsche Forschungseinrichtungen, die über Vertreter auch in der Organisation Einsitz nehmen und somit nicht nur operative, sondern zusätzlich strategische Arbeiten ausführen. (Gentzsch, 2005, sowie D-Grid Gremien, 2007)

D-Grid läuft seit Januar 2003, vornehmlich in Form von Vorbereitungsarbeiten. Operativ ist das Grid seit dem 1. September 2005, angelegt ist die Initiative auf mindestens 3 Jahre, wobei eine Verlängerung um weitere 3, evtl. sogar 6 Jahre vorgesehen ist. (Gentzsch, 2005, sowie Schroeder, den Besten, Fry, 2007, S. 6)

Finanziert wird D-Grid durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Budgetiert sind ca. 20 Mio. Euro, die für den Zeitraum von 2005-2008 auf die teilnehmenden Institutionen verteilt werden. (Gentzsch, 2005)

Großbritannien und Nordirland sind Europas unbestrittene E-Science Führer. Bereits 2001 wurden finanzielle Ressourcen bereitgestellt, um im Vereinigten Königreich eine großangelegte E-Science Initiative zu starten. (Schroeder, den Besten, Fry, 2007, S. 1)

Das UK e-Science Programme¹¹ ist eine umfassende, in der Wissenschafts-gemeinschaft breit abgestützte Initiative, die sich auf zahlreiche E-Science Zentren verteilt. (e-Science Centres, 2007)

Bei diesem Projekt handelt es sich um eine der weltweit größten und komplexesten E-Science Initiativen. Es unterstreicht die Bestrebungen des Königreichs, in E-Science führend zu sein, befindet sich mittlerweile in der zweiten Phase und ist schon sehr weit fortgeschritten. (Schroeder, den Besten, Fry, 2007, S. 2ff.)

Die erste Phase der E-Science Initiative umfasst folgende Tätigkeiten: (About the UK e-Science Programme, 2007)

Außerdem ist die Entwicklung einer eigenen Middleware geplant (About the UK e-Science Program, 2007)

Die Initiative besteht aus einem Kernprogramm, das vom Engineering and Physical Sciences Research Council (EPRSC) geleitet wird, und daran angegliederten Partner, welche im ganzen Land verteilt sind. (Redfearn, 2006)

Die Initiative ist relevant für Forscher aus den Bereichen Astronomie, Partikelphysik, Biologie, Chemie, Medizin, Ingenieurs-, Umwelt und Finanzwissenschaften. (About the UK e-Science Program, 2007)

Das UK e-Science Programm wurde 2001 ins Leben gerufen und war zunächst auf 5 Jahre angelegt. 2006 startete die zweite Phase, in welcher die E-Science Technologie einem breiteren Publikum, bestehend aus Forschern und neu der Privatwirtschaft, zugänglich gemacht werden soll. (Redfearn, 2006)

Finanziert wird die Initiative durch das Kernprogramm, den Research Councils und dem Department of Trade and Industry. Für die erste Phase wurden 250 Millionen Pfund budgetiert. (Redfearn, 2006)

Obwohl seit 2001 sämtliche Schweizer Universitäten und Fachhochschulen in einem leistungsfähigen Forschungsnetz zusammengeschlossen sind und im Kanton Tessin ein Supercomputerzentrum betrieben wird, wird diese Infrastruktur nur zögerlich für E-Science genutzt. (Dudler, 2001) Ansätze zu E-Science zeigen sich z. B. in der Planung des E-Science Lab der ETH Zürich. (ETH, 2006) Trotz des Einsatzes von Grids in Forschung und Technik nimmt die Schweiz eher eine defensive Rolle ein. Eine landesweit koordinierte Schweizer E-Science Initiative gibt es noch nicht. (Sawley, 2004) Um nicht völlig von E-Science ausgeschlossen zu sein, ist die Zusammenarbeit mit EGEE äußerst wichtig, damit die Schweiz für die Forschung nicht an Attraktivität verliert. So ist beispielsweise das Swiss National Supercomputing Centre (SCSC) aktiv in der Deutsch-Schweizerischen Föderation des EGEE eingebunden. (DECH, 2007) Auch das CERN kooperiert mit anderen Institutionen und arbeitet in zahlreichen E-Science Projekten mit.

LCG¹², das bereits mehrfach erwähnte EGEE und OpenLab¹³ sind nur einige der Initiativen, die mit Beteiligung der Forschungseinrichtung durchgeführt oder vom CERN gestartet wurden. (LCG - Project Overview, 2007, sowie openlab, 2007)

Italien hat bereits 2001 mit der strategischen Planung der E-Science Initiative Grid.it¹⁴ begonnen. Das Projekt weist, wie alle anderen nationalen und internationalen Initiativen, stark interdisziplinären Charakter auf. Angeschlossen sind die Themenbereiche Erdüberwachung, Geophysik, Astronomie, Biologie und Chemie. An dieser Initiative sind 6 Hochleistungszentren beteiligt. Die Ziele von Grid.it sind auf die Absichten und Ziele der bereits weiter fortgeschrittenen europäischen E-Science Aktivitäten abgestimmt, so dass keine Probleme entstehen, sollte es zu einem Zusammenschluss mehrerer Initiativen kommen. (Grid.it, 2007a, sowie Grid.it, 2007b)

Frankreich hingegen nimmt innerhalb der europäischen E-Science Aktivitäten einen eher passiven Status ein. Ähnlich wie in der Schweiz gibt es innerhalb des Landes kaum Zusammenarbeit. Priol (2005) liefert in seiner Präsentation eine umfassende Übersicht über Frankreichs Aktivitäten im E-Science- und Gridbereich und bemängelt gleichzeitig, dass es in Frankreich keine Hauptinitiative gebe und die vielen kleineren Aktivitäten unkoordiniert abliefen.

Die E-Science Aktivitäten der Niederlande laufen zusammen im Dutch Grid¹⁵, das zugleich als Portal zu den jeweiligen Einzelprojekten fungiert. Neben BIG GRID und VL-e existiert ein Superrechnernetz, das unter dem Namen Distributed ASCI Supercomputer (DAS-3) bekannt ist. (Dutch Grid, 2007) BIG GRID¹⁶ wurde in den letzten Jahren entwickelt und ist Mitte September 2007 gestartet worden. Da die Technologien dem neuesten Stand entsprechen, hegt die Wissenschaft große Erwartungen in das BIG GRIDs und erhofft sich von E-Science einen Entwicklungsschub. (BIG GRID, 2007a und 2007b) Das "Virtual Laboratory E-Science"¹⁷ ist ein nationales Projekt, in dem akademische und Industrieforschung kooperieren (VL-e, 2007a) mit dem Ziel, die Produktivität der niederländischen Wirtschaft zu steigern, indem der Zugang zu Informationen für den wissenschaftlichen und industriellen Gebrauch sowie die öffentlichen und privaten Wissensstrukturen effizienter gestaltet werden. (VL-e, 2007b)

Wissenschaftliche Bibliotheken leisten wissenschaftsnahe Dienstleistungen. Viele Innovationen wie Open Access haben Bibliotheken bereits aktiv mit gestaltet. Es stellt sich nun die Frage, ob sich Bibliotheken auch an den neuen Entwicklungen von E-Science aktiv oder passiv beteiligen und/oder ob sie überhaupt in diese Thematik involviert sind.

In einer europaweiten Umfrage haben wir erstmals erhoben, inwieweit Bibliotheken in E-Science eingebunden sind und ob/wie sich Tätigkeiten für die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von Bibliotheken verändert haben.

In einer telefonischen Umfrage bei europäischen National- und Universitätsbibliotheken wurden folgende Aspekte untersucht:

Die Gestaltung des Fragebogens erfolgte nach Atteslander (2003, S. 43ff.), vor der Umfrage (Juli/August 2007) wurde ein Pretest durchgeführt. Insgesamt wurden 22 Bibliotheken in die Untersuchung eingeschlossen; sie stammen aus Belgien, Bulgarien, Deutschland, Finnland, Holland, Italien, Kroatien, Österreich, Polen, Serbien, der Schweiz und der Türkei.

Die Untersuchung erhebt keinen repräsentativen Charakter, versucht aber einen Querschnitt an Bibliothekstypen, -größen und vertretenen Ländern abzubilden.

Wie bereits Roosendaal (2005) betont, spielen Universitätsbibliotheken eine zentrale Rolle in der Integration von Informationsservices in Forschung und Lehre. Thomas (2005) schließt sich dieser Meinung an und präzisiert, dass digitale Bibliotheken in Zukunft "noch stärker auf die Unterstützung des gesamten wissenschaftlichen Wertschöpfungsprozess - von der originären Forschungstätigkeit, über Kommunikation und Information bis hin zur Publikation - ausgerichtet sein […]" werden. Die erwähnte zentrale Rolle spielen eigentlich alle Bibliotheken, doch sind die Ausprägungen unterschiedlich. Die von Thomas geforderte Digitalisierung kann aufgrund mangelnder Finanzmittel noch nicht flächendeckend eingeführt werden, ist aber trotz Einschränkungen durch ungenügende Ressourcen überall Ziel der bibliothekarischen Tätigkeit.

Entity	Approximate data volume
The Bible	005 Megabytes	(5 x 10⁶ bytes)
Standard hospital X-ray image	005 Megabytes each
Medical imaging (fMRI)	001 Gigabyte per day	(1 x 10⁹ bytes)
Bioinformatics databases	500 Gigabytes each
Refereed journal articles	001 Terabyte per year	(1 x 10¹² bytes)
Satellite world imagery	005 Terabytes per year
Contents US Library of Congress	020 Terabytes
Internet archive 1996-2002	100 Terabytes
Current particle physics	001 Petabyte per year	(1 x 10¹⁵ bytes)
Particle physics in 2007 (LHC)	020 Petabytes per year

Abb. 2: Approximate data volumes. SNCF, 2005, S. 7

Problematisch ist jedoch, dass der Begriff E-Science missverständlich ist und nicht überall gleich definiert wird. Dies bestätigte sich immer wieder, wenn vor den eigentlichen Befragungen eine kurze Umschreibung von E-Science gegeben werden musste, damit beide Interviewpartner von derselben Basis ausgingen und nicht der Eindruck entstand, es gehe beispielsweise lediglich um e-Journals oder e-Books. Zudem konnte ein Unterschied bezüglich der Beteiligung an E-Science zwischen Universitäts- und Nationalbibliotheken festgestellt werden, was sich vor allem mit dem Auftrag der jeweiligen Bibliothek erklären lässt: Nationalbibliotheken haben eher eine archivierende Ausrichtung und befassen sich mit den damit zusammenhängenden Aufgaben und Tätigkeiten (z. B. Langzeitarchivierung). Universitätsbibliotheken hingegen sollen den Uni-Angehörigen Zugang zu den gespeicherten Daten, Informationen und Wissen ermöglichen.

Während die Nationalbibliotheken E-Science noch etwas stiefmütterlich behandeln, ist E-Science in Universitätsbibliotheken durchaus ein Thema, die Ausprägungen der Einbindung sind aber jeweils andere. Weitere Gegensätze ließen sich in den Universitäts- und Nationalbibliotheken sowie den Forschungsbibliotheken erkennen. Für diese Institutionen gehört E-Science meist zum Tagesgeschäft und die Unterstützung der Trägereinrichtung ist vorhanden, während die Universitäts- und Nationalbibliotheken zum Teil einen Mangel an den notwendigen Ressourcen beklagen.

Die Interviews ergaben ein sehr differenziertes Bild über den Kenntnisstand von E-Science. Die Antworten reichten von "Keine Ahnung" über "E-Science ist Open Access" bis hin zu einer ausführlichen und vollständigen Definition des Begriffs. Besonders bekannt waren die E-Science Initiativen D-Grid, UK E-Science Initiativen und jeweils nationale Initiativen aus dem Land der befragten Bibliotheken.

Die Interviews haben gezeigt, dass es große Unterschiede bei der Integration von Bibliotheken in E-Science gibt. Einige Institutionen stehen erst am Anfang der digitalen Informationsvermittlung und somit auch erst am Anfang von E-Science. Andere Bibliotheken hingegen sind bereits in den E-Science Prozess eingebunden, sie engagieren sich mit Open Access Servern und stellen den Benutzern ein breites Angebot digitaler Informationsquellen zur Verfügung.

Dennoch muss man betonen, dass sämtliche befragten Bibliotheken in erster Linie unterstützende Arbeit in Form von Informationsbereitstellung leisten. In dieser Funktion befassen sie sich mit Aspekten des Urheberrechts und Open Access. Es werden Sekundär- sowie vermehrt Primärdaten aufbereitet und zur Verfügung gestellt und Wissensportale aufgebaut. Sehr zentral ist die Berücksichtigung des Begriffs E-Science in der Strategie der Bibliotheken. Ideal ist die Erwähnung des Terminus, denn dies bildet eine Argumentationsbasis für die Bewilligung zusätzlicher Ressourcen. Besonders auffallend ist die Tatsache, dass eine Bibliothek umso stärker in E-Science eingebunden ist, je stärker die entsprechende Trägerorganisation in E-Science aktiv ist.

Um dem Fazit vorzugreifen, handelt es sich bei Bibliotheken also vielfach um eine eher passive Einbindung, indem (Primär- und) Sekundärdaten elektronisch zugänglich gemacht werden.

Die Mehrheit der Bibliotheken befasst sich mit der Bereitstellung von elektronischen Daten (Primär- und Sekundärdaten), dem Aufbau und dem Unterhalt einer entsprechenden Infrastruktur, der Bereitstellung von Open Access Publikationen auf internen Rechnernetzen oder Publikationsservern.

Keine Bibliothek hingegen hostet einen Supercomputer für E-Science in Eigenregie Das Engagement bei und für E-Science bezieht sich also auf eine zuliefernde Funktion für Teilbereiche.

Als Gründe für die Einbindung in E-Science wurden verschiedene Aspekte genannt:

Durch E-Science erhalten die Bibliotheksnutzer Zugriff auf mehr Informationen und Daten, zudem können Synergieeffekte durch die virtuelle Zusammenarbeit der Bibliotheken genutzt werden. Die Kooperation zwischen Bibliothek und Trägereinrichtung verbessert sich ebenfalls, da grundsätzliche Entscheide gemeinsam getroffen werden müssen. Einen Nutzen versprechen sich die Bibliotheken zudem aus den Herausforderungen und Chancen, die die neuen Aufgabenbereiche hervorbringen.

E-Science ist ein Qualitätsausweis für die Bibliothek und das Angebot kann durch Open Access und digitale Medien deutlich verbessert werden, was dazu führt, dass die Benutzer Informationen schneller finden, und so den Wert der Bibliothek höher einstufen (z. B. durch Volltextsuche in Datenbanken, E-Journals und E-Books). Online zugängliche Repositories decken nicht nur den Informationsbedarf, sondern erfüllen zusätzlich einen Werbezweck für die Bibliothek und die übergeordnete Institution.

Die meisten Probleme im Zusammenhang mit einer möglichen Einbindung in E-Science ist der Ressourcenmangel. Entweder fehlt das Personal und mit ihm das nötige Know-how, oder die Infrastruktur reicht nicht aus, um umfassend an E-Science teilzunehmen. Zudem benötigt das Engagement für E-Science neben Technik und Ressourcen viel Überzeugungsarbeit bei den übergeordneten Instanzen. Außerdem besteht eine verständliche Skepsis bei den Wissenschaftlern, die große Vorbehalte haben bezüglich der Offenlegung ihrer (Primär)Daten.

Einige der befragten Bibliotheken gaben an, nicht in E-Science eingebunden zu sein. Als Grund wurden genannt, dass die Institution noch nicht bereit für E-Science (fehlende Ressourcen oder inhaltliche Überforderung) sei. Bei einigen Interview-Partnern ergab sich erst im Laufe des Gesprächs, dass die Bibliothek in E-Science eingebunden war, ohne dass dies vorher so erkannt wurde. Das zeigt, dass der Begriff und das Verständnis von E-Science noch nicht allgegenwärtig sind. Viele der Bibliotheken planen aber zukünftige Aktivitäten auf dem Gebiet E-Science, sobald Struktur- und/oder Ressourcenprobleme überwunden worden sind.

Die Befragung zeigt klar, dass sich die Einbindung der Bibliotheken in E-Science zentral um unterstützende Angebote und Zulieferdienste in Form von digitalen Inhalten dreht. Bisher speist noch keine der interviewten Bibliotheken Informationen direkt in ein Repository ein, das in ein Grid eingebunden ist. Wir gehen jedoch davon aus, dass diese Vorstellung in naher Zukunft realisiert werden wird. Die Informationen werden dann direkt im Grid ohne Medienbruch für den Wissenschaftler verfügbar sein und ein Umweg über separate Wissensportale würde überflüssig. Dies wäre nur die logische Weiterentwicklung der bereits heute von Bibliotheken geleisteten digitalen Informationsarbeit.

Bibliotheken stecken mitten im Wandel von analogen zu digitalen Bibliotheken. Neue digitale Technologien zur Unterstützung der Wissenschaft werden in Bibliotheken längst eingesetzt. Gerade deswegen sollte sich E-Science auch in Bibliotheken besser etablieren. Doch dazu bedarf es eines gemeinsamen umfassenden Verständnisses von E-Science, das auch die bislang eher marginal involvierten Akteure integriert. Fernziel einer idealtypischen Einbindung von Bibliotheken in E-Science ist die internationale Vernetzung und gemeinsame Einspeisung von Informationen aller Art in ein Grid-Datenrepository.

Judith Bailey, Hochschule für Technik und Wirtschaft Chur und Kantonsbibliothek St. Gallen.

Zentralbibliothek des Forschungszentrums J�lich GmbH
D-52425 J�lich
E-Mail: r.ball@fz-juelich.de

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Aschenbrenner, Andreas; Blanke, Tobias; Dunn Stuart; Kerzel, Martina; Rapp, Andrea; Zielinski, Andrea: Von e-Science zu e-Humanities - Digital vernetzte Wissenschaft als neuer Arbeits- und Kreativbereich für Kunst und Kultur. In: BIBLIOTHEK Forschung und Praxis, Ausgabe 1/2007, Seiten 11-21.

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1. Der Beitrag basiert auf der Diplomarbeit von Judith Bailey am Fachbereich Informationswissenschaften der HTW Chur, Schweiz