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Informationen über Quanten und Teilchen: Die TIB engagiert sich im Konsortium INSPIRE-HEP

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Seit der Frühzeit der Quantenmechanik hat sie eine Vielzahl von Forschungsfeldern hervorgebracht, welche die moderne Physik von den kleinsten (Teilchenphysik) bis zu den größten Skalen (Kosmologie) und von der Grundlagenwissenschaft bis zu sehr anwendungsorientierter Forschung (Quanteninformatik) ausmachen.

Neben der Bedeutung der Quantenphysik haben diese Teildisziplinen der Physik die Gemeinsamkeit, dass die Forschung seit Jahrzehnten schnell voranschreitet und sich verschiedenste Spezialisierungen herausgebildet haben. Kein Wunder also, dass es Forschende der Hochenergiephysik waren, die eine „Abkürzung“ auf dem Weg zu neuen Forschungsergebnissen suchten und als erste auf die Idee kamen, Preprints, also nicht (fertig) begutachtete Artikel zwischen Institutionen zu zirkulieren. Im Laufe der Zeit entwickelte sich so ein offizieller Open-Access-Informationsdienst der Community: Die Fachdatenbank, die heute als INSPIRE-HEP bekannt ist und von einem Konsortium renommierter internationaler Institutionen, allen voran dem CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) getragen wird.

Die Startseite von INSPIRE-HEP

Als aus der Forschungscommunity heraus organisierte Open-Access-Infrastruktur ist INSPIRE-HEP aus der Hochenergiephysik nicht mehr wegzudenken: Mit seiner Literaturdatenbank bietet INSPIRE-HEP den zentralen Einstiegspunkt für fachbezogene Literaturrecherchen. Dabei kommen den Nutzenden die besonderen Features von INSPIRE-HEP zugute: INSPIRE-HEP führt die Datensätze des arXiv-Preprints eines Artikels und der publizierten Version zu einem Werkdatensatz zusammen. Denn es ist in der Community üblich, sie als dieselbe Ressource anzusehen. Damit gehen realistischere Zitationszahlen als auf anderen Plattformen einher, bei denen es oft zu Doppelzählungen von Zitaten kommt.

Zuordnung von Artikeln zu (Groß-)Experimenten und umfangreiche Autor:innenprofile

Weiterhin ermöglicht INSPIRE-HEP die Suche nach fachspezifischen Metadaten: So werden Artikel gut sichtbar einem (Groß-)Experiment bzw. der dahinterstehenden Kollaboration von Forschenden zugeordnet. Denn die Community organisiert sich in diesen Experimenten, die häufig über Jahrzehnte hinweg (mit wechselnder „Besetzung“) bestehen.

Neben der Literatursuche bietet INSPIRE-HEP umfangreiche Profile der Autor:innen (aktuell circa 750.000) sowie Datenbanken von Institutionen und Journalen. Dabei greift INSPIRE-HEP in großem Umfang auf persistente Identifikatoren (PIDs) wie ORCID (Open Researcher and Contributor ID; für Personen) und ROR (Research Organization Registry; für Institutionen) zurück um hohe Qualität der Metadaten zu gewährleisten. So können zum Beispiel verschiedene Namensvarianten auf eine bevorzugte Form zurückgeführt werden.

Beispiel für einen Artikel in INSPIRE-HEP in der Detailansicht, der die Preprint- und Journalversion zusammenführt.

Jobbörse und Veranstaltungskalender

Weitere wichtige Dienste von INSPIRE-HEP sind die Jobbörse sowie Veranstaltungskalender für Konferenzen und Seminare zu Themen der Hochenergiephysik. Eine Datenbank für den Nachweis von Forschungsdatensätzen befindet sich in der Beta-Phase der Entwicklung. Datensätze aus Publikationen, die über das Open-Access-Repositorium HEPdata der britischen Durham University zugänglich sind, konnten so bereits in INSPIRE-HEP integriert werden.

Neuer Schwerpunkt Quanteninformatik

Nicht nur beim Thema Forschungsdaten zeigen sich Neuerungen und Veränderungen in INSPIRE-HEP: Seit 2022 wird die inhaltliche Ausrichtung um den Themenschwerpunkt Quanteninformatik (quantum information science, suchbar als „Subject“-Facette „Quantum Physics“) erweitert. Dabei werden nicht nur neu erscheinende Artikel erfasst, sondern auch sukzessive ein mehrere Jahre in die Vergangenheit reichender Katalog aufgebaut. Indem gezielt Referenzen aus bereits vorhandenen Artikeln überprüft werden, konnte inzwischen ein inhaltlich kohärenter und relevanter Grundstock an Literatur aufgebaut werden, der Ansprüchen an eine Fachdatenbank entspricht.

Eine andere wichtige Änderung ist organisatorischer Natur: Im Jahr 2024 gab das Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) im Zuge einer Hinwendung zur Angewandten Wissenschaft, insbesondere der Materialforschung bekannt, künftig weniger Personal für die INSPIRE-HEP-Kollaboration bereitstellen zu wollen. Damit standen wesentliche Aufgaben in der Kollaboration zur Disposition; zumal solche, welche kein weiterer bisheriger Partner anbietet. Dies betrifft insbesonder die Content Selection, das heißt die Entscheidung, welche neuen Inhalte in die Datenbank aufgenommen werden und welche nicht. Und, damit verbunden, das „Harvesting“ der Inhalte von den eigentlichen Anbietern und die Kuratierung der übermittelten Metadaten.

Automatische Abfrage nach neuen Arikeln bei mehr als 1.000 Zeitschriften

Ein Großteil der Artikel auf INSPIRE-HEP wird über arXiv eingespielt. Darüber hinaus werden aber auch die Websites von über tausend Zeitschriften regelmäßig automatisiert nach neuen Inhalten abgefragt. Weitere Datenquellen sind offene Metadaten von Crossref, aber auch einzelne Nutzende, die Inhalte für die Aufnahme in INSPIRE-HEP vorschlagen können. Dementsprechend heterogen stellen sich die Metadaten der Kandidaten für neue Inhalte dar.

TIB engagiert sich bei INSPIRE-HEP

Um den teilweisen Ausstieg des DESY aus der INSPIRE-HEP-Kollaboration aufzufangen, machte sich das CERN auf die Suche nach Institutionen, die einige der DESY-Aufgaben übernehmen könnten. Im Zuge dessen wurde 2024 auch eine Anfrage an die TIB gestellt. Da die Unterstützung und Pflege offener, forschungsgetriebener Informationsinfrastrukturen uns ein Herzensanliegen sind, war schnell klar, dass die TIB sich engagieren würde. Doch das „wie“ war eine offene Frage, denn leider fehlen uns die Ressourcen, um uns kurzfristig für langfristige Aufgaben verpflichten zu können.

Schließlich wurde eine Lösung gefunden, indem ein interner Antrag für ein auf zwei Jahre befristetes Projekt geplant und auch bewilligt wurde: In dieser Zeit werden wir ausloten, inwieweit sich die Content Selection stärker als bisher automatisieren lässt, indem – qualitätsgesichert – bislang „manuell“ getroffene Auswahl-Entscheidungen an lernende Algorithmen delegiert werden.

Es gibt bereits ein Programm, den „INSPIRE Classifier“, welches die Ähnlichkeit eines Artikels (Titel und Abstract) zum Bestand von INSPIRE-HEP misst und darauf basierend als „core“ (in den Kernbereichen des inhaltlichen Profils), „non-core“ (evtl. für Forschende der Hochenergiephysik bzw. Quanteninformatik interessant, aber eher randständig) oder „reject“ (nicht im inhaltlichen Profil; wird nicht in die Literaturdatenbank aufgenommen) einsortiert. Nur für „core“-Inhalte werden die Metadaten bei der Kuratierung weiter aufbereitet. Zusätzlich werden weitere Kriterien in Betracht gezogen, etwa die Zahl der Referenzen in INSPIRE-HEP oder die Anzahl relevanter Schlagworte. Die letztendliche Entscheidung trifft aber aktuell immer noch ein Mensch; auch in sehr eindeutigen Fällen.

Ein Blick hinter die Kulissen von INSPIRE-HEP: Kandidaten für aufzunehmede Artikel mit Einschätzung durch den INSPIRE-Classifier

Optimierung des INSPIRE Classifiers

Im Rahmen unseres INSPIRE-Projekts planen wir, den INSPIRE Classifier mit einer verbesserten Datengrundlage neu zu trainieren und zu optimieren. Darüber hinaus steht an, die Erfahrung der TIB mit dem offenen Klassifizierungs-Toolkit ANNIF, welches wir bereits erfolgreich für die Zuordnung der Fachfacetten in TIB-Portal nutzen, einzubringen. Passenderweise ist die Zuordnung zu einem Themengebiet eine weitere Aufgabe der Content Selection.

Fachexpertise von Expert:innen unabdingbar

Dabei ist es weder sinnvoll noch machbar, anzustreben, die Arbeit der erfahrenen Expert:innen, die bislang über die Aufnahme der Artikel entscheiden, völlig durch automatisierte Prozesse zu ersetzen. Dafür ist einerseits die Aufgabe zu anspruchsvoll und komplex, andererseits sind die vorhandenen (Meta-)Daten zu heterogen und oft nicht aussagekräftig genug. Denn die richtige Auswahl von INSPIRE-HEP-Inhalten erfordert ein hohes Maß an Fachexpertise, so dass die zuständigen Expert:innen am besten selbst im Fach promoviert und geforscht haben. Und selbst ein Prozent an falsch ausgewählten Inhalten – bei allem Hype um sogenannte „Künstliche Intelligenz“ selbst für die besten Algorithmen ein sehr hochgestecktes Ziel – wäre zu viel und würde die Erwartungen der Community an die Qualität von INSPIRE-HEP enttäuschen.

Stattdessen verfolgen wir in unserem Projekt einen Ansatz der vorsichtigen und qualitätsbewussten Verbesserung und stellen dem bisherigen Ansatz eine stetige Verbesserung der automatischen Klassifizierung der Inhalte an die Seite. Hierbei priorisiert der Mensch die komplizierteren Fälle sowie die Qualitätskontrolle und Verbesserung der Algorithmen, welche die einfacheren Fälle behandeln.

Kuratierung von Metadaten

Auch in der Kuratierung der Metadaten, für welche die TIB ebenfalls Aufgaben vom DESY übernommen hat, möchten wir uns mit Verbesserungsvorschlägen einbringen. So wird die TIB dazu beitragen, den Erfolg von INSPIRE-HEP als vertrauenswürdige Wissenschaftsinfrastruktur fortzuschreiben. Langfristig wird neben den Zukunftsplänen aus der INSPIRE-HEP-Kollaboration aber auch auf eine verlässliche Finanzierung ankommen, um eine Weiterentwicklung von INSPIRE-HEP sicherzustellen, wie jüngst in einem Beitrag zur „European Strategy for Particle Physics – Update 2026“ festgehalten wurde.

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