Kompetenzzentrum für Big Data (2014-2018)

Die Digitalisierung wirkt sich heute auf alle Lebensbereiche aus und erzeugt riesige Datenmengen. Wissenschaft und Forschung tragen durch datenintensive Experimente, komplexe Simulationen und vernetzte Sensornetzwerke, die diese Daten in digitalen Archiven speichern, zunehmend zu dieser Datenflut bei. Darüber hinaus verändert die Digitalisierung als Treiber der Datenerzeugung zunehmend Geschäftsprozesse und beeinflusst viele Aspekte des privaten Lebens. Viele Alltagsgeräte und -gegenstände sind mittlerweile im sogenannten Internet der Dinge vernetzt und intelligente Assistenten sind ständige Begleiter auf dem Smartphone oder im Wohnzimmer.

Auch der effiziente und intelligente Umgang mit sehr großen, oft verteilten und heterogenen Datenbeständen bestimmt zunehmend die Wettbewerbsfähigkeit von Wirtschaft und Wissenschaft. Große Datenmengen aus sozialen Netzwerken, Multimediasammlungen, Sensornetzwerken oder wissenschaftlichen Experimenten und deren Analyse mit innovativen Methoden (z.B. Machine Learning) eröffnen viele neue Möglichkeiten der Wertschöpfung. In vielen Fällen stehen Wissenschaft und Industrie vor noch nie dagewesenen Herausforderungen, die gemeinhin als Big Data bezeichnet werden.

Der daraus resultierende Ressourcenbedarf übersteigt oft die Möglichkeiten der bisher eingesetzten Techniken zur Datenerfassung, -integration, -analyse und -visualisierung. Nur wenn Daten effizient und intelligent verarbeitet werden, können sie die treibende Kraft für den Erkenntnisgewinn durch Analysen sein.

ScaDS Dresden/Leipzig (2014-2018)

Die Bewältigung datengesteuerter Herausforderungen, die sich oft von Anwendung zu Anwendung unterscheiden, erfordert einen intensiven und kooperativen Austausch zwischen Domain-Wissenschaftler:innen und Datenanalyst:innen. Diese Beobachtung war der Ausgangspunkt für die Einrichtung eines Kompetenzzentrums für Big Data. Seit Oktober 2014 arbeiteten die Projektpartner und eine Reihe assoziierter Partner gemeinsam an verschiedenen Themen der Big-Data-Forschung und -Anwendungsentwicklung im deutschen Kompetenzzentrum ScaDS Dresden/Leipzig, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), FKZ. 01IS14014B. Nach erfolgreicher 4-jähriger erster Phase wurde ScaDS Dresden/Leipzig im Oktober 2018 für die zweite Phase von 3 Jahren verlängert (BMBF FKZ 01IS18026B) mit dem Ziel des weiteren Ausbaus und der langfristigen Fortführung.

An den beiden Universitätsstandorten Dresden und Leipzig erforscht das nationale Kompetenzzentrum viele verschiedene Aspekte der Verarbeitung großer Datenmengen in Wissenschaft und Industrie. Es werden neue Methoden und Lösungen entwickelt, um große und komplexe Datensätze aus verschiedenen Anwendungsbereichen zu untersuchen. Innerhalb des Kompetenzzentrums sind sechs Anwendungsbereiche integriert. Sie bringen ihre domänenspezifischen Anforderungen an die Verarbeitung großer Datenmengen ein, treiben aber auch die Forschungsmethoden der Informatik für datenintensive Anwendungen voran. Zu diesen Anwendungen gehören die Lebenswissenschaften, die Medizin, die Material- und Ingenieurwissenschaften, die digitalen Geisteswissenschaften, die Umwelt- und Geowissenschaften, die Chemie, die Physik und die Wirtschaftsdaten.

Unsere Forschung basiert auf der Beobachtung, dass Big-Data-Lösungen nur durch die Anpassung des gesamten Datenlebenszyklus und durch den Zugriff auf moderne Datenverarbeitungs- und Computerarchitekturen entwickelt werden können. Zunächst müssen Daten dabei aus verschiedenen Quellen in hoher Qualität integriert werden. Die Daten müssen erweitert und angereichert werden, und um neue Erkenntnisse zu gewinnen, muss weiteres Wissen extrahiert werden. Schließlich müssen die Benutzer:innen die Daten mit Hilfe visueller Analysemethoden erforschen, um die Domain-Wissenschaftler:innen in den Analyseprozess einzubeziehen.

Servicezentrum

Ein wesentlicher Erfolgsfaktor von ScaDS Dresden/Leipzig ist die Einrichtung eines Servicezentrums und , das neben der fachlichen und informatischen Forschung auch interdisziplinäre Forschungsaktivitäten bündelt. Das Servicezentrum stellt eine zentrale Anlaufstelle für Forschung und Industrie dar und koordiniert sowohl die methodische als auch die angewandte Forschung an beiden Standorten. In den letzten Jahren wurden zahlreiche Kooperationen mit einer Vielzahl von anderen wissenschaftlichen Einrichtungen und Unternehmen aufgebaut. Das Servicezentrum unterstützt ein breites Spektrum von Anwendungsbereichen und vermittelt auch die notwendigen Big-Data-Kompetenzen im Rahmen der Ausbildung oder der universitären Lehre. Oftmals können bestehende und bewährte Lösungen, wie z.B. der effiziente Einsatz von Datenintegrationstechniken oder die Anwendung von High-Performance Computing für große rechenintensive Szenarien, zwischen den Anwendungsgebieten übertragen werden.