Frag die Quantenphysik – KI auf der Suche nach Antworten in physikalischer Literatur

Die Quantenphysik ist eines der faszinierendsten Forschungsfelder unserer Zeit. So ist es nicht verwunderlich, dass auch einhundert Jahre nach ihrer Begründung weiter viel publiziert wird. Von Grundlagenforschung bis zur Anwendung, von Quantenverschränkung bis Qbits: Allein im Quantenjahr 2025 verzeichnet arXiv bislang über 6.000 Veröffentlichungen zur Quantenphysik.

Während die Forschung in den letzten hundert Jahren gewaltige Fortschritte gemacht hat, hat sich die Art, neue Erkenntnisse zu kommunizieren kaum verändert. Noch immer wird Wissen in Artikeln festgehalten – eine Kommunikationsform von Menschen für Menschen, die nur wenig Raum für maschinelle Unterstützung lässt. Die Nachteile dieses dokumentenzentrierten Informationsflusses sind deutlich spürbar. Gesucht wird Wissen, gefunden werden Dokumente. Der Open Research Knowledge Graph (ORKG) schafft auf verschiedenen Ebenen Abhilfe.

ORKG Ask – schneller Einstieg in ein neues Forschungsthema

Einen besonders nutzerfreundlichen Zugang ermöglicht der KI-Assistent ORKG Ask. Forschenden können ihre Fragen in natürlicher Sprache stellen und erhalten eine Antwort aus fast 80 Millionen Open-Access-Veröffentlichungen. Zusätzlich zur synthetisierten Kurzzusammenfassung zeigt ORKG Ask eine tabellarische Übersicht der relevantesten Veröffentlichungen an.

Auf die Frage „How can hybrid classical-quantum algorithms be optimized for performance on NISQ devices?“ antwortet Ask beispielsweise folgendermaßen:

Tabellenansicht in ORGK Ask

Die Detailansicht beinhaltet eine Tabelle mit den wichtigsten Veröffentlichungen und deren Inhalten. Anschließend können Forschende nach Erscheinungsjahr, Anzahl der Zitierungen oder nach bestimmten Autor:innen filtern.

Derzeit arbeiten wir an einer mehrsprachlichen Ausgabe sowie an einer Anpassung der Antwort an das Vorwissen der Nutzenden. So können zukünftig nicht nur Forschende, sondern auch die interessierte Öffentlichkeit ihre Fragen an die Quantenphysik und viele weitere wissenschaftliche Themen stellen.

Wissensgraphen – maschinenlesbare Informationen

Während ORKG Ask einen guten Einstieg in ein Forschungsthema darstellt, geht der Wissensgraph den nächsten Schritt. Hier können Forschende das Wissen relevanter Publikationen aus den Artikeln in PDF-Form befreien und in eine maschinenlesbare Form übersetzen. Kernideen, Methoden, Datensätze und Ergebnisse werden dabei nicht nur erfasst, sondern präzise miteinander in Beziehung gesetzt. So wird sichtbar, welche Paper ähnliche Fragestellungen behandeln, wo methodische Unterschiede bestehen oder welche Experimente vergleichbare Resultate erzielt haben.

Der ORKG macht es möglich, komplexe Inhalte semi-automatisch zu vergleichen und anschließend nachzunutzen. Ein Beispiel dafür ist der folgende Vergleich, den ein Nutzer zum Thema „Transition energies of highly charged ions (HCI) produced in an electron beam ion trap (EBIT), for the purpose of Quantum Electrodynamic (QED) studies“ angelegt hat: https://orkg.org/comparison/R221781. Hier wurden insgesamt 13 Forschungsbeiträge verglichen. Die entstandene Tabelle kann nun beispielsweise mit dem ORKG Pythonpaket abgerufen und für eigene Arbeiten verwendet werden.

Die Inhalte des Wissensgraphen werden von Forschenden selbst eingebracht und kollaborativ bearbeitet.

Mithilfe gesucht – Aufbau einer Wissensbasis für die Quantenphysik

Im Quantenjahr 2025 hoffen wir, die Wissensbasis des ORKG auf dem Gebiet der Physik weiter ausbauen zu können. Dafür hoffen wir auf die Mithilfe interessierter Physiker:innen bei der Kuratierung von Inhalten. Wer sich intensiver mit dem ORKG auseinandersetzen möchte, hat derzeit noch bis zum 11. Mai 2025 die Gelegenheit, sich auf unsere Curation Grants zu bewerben. Aber auch darüber hinaus sind wir immer an einer Zusammenarbeit interessiert. Zu erreichen ist das Team des ORKG unter info@orkg.org

Dr. Ricardo Perez-Alvarez über den Einklang von Landwirtschaft und Natur

read this article in English

Ein Landschaftsökologe an der Universität Gießen lässt seine Neugier auf die Natur in seine Forschung einfließen.

„Ich bin fasziniert davon, wie die Natur funktioniert“, sagt Perez-Alvarez. „für mich ist sie eine Art Puzzle, bei dem man versucht, die Teile zusammenzusetzen.“

Derzeit arbeitet Dr. RicardoPerez-Alvarez an der Lösung eines der kniffligsten Rätsel unserer Zeit. Nämlich: Wie können wir genug Lebensmittel produzieren, um eine wachsende Weltbevölkerung zu ernähren, ohne die natürlichen Systeme, die uns erhalten, zu schädigen? Um diese Frage anzugehen, versucht Perez-Alvarez die verschiedenen Rollen zu verstehen, die Insekten auf Farmen spielen. Obwohl sie klein sind, haben sie einen unverhältnismäßig großen Einfluss auf die Lebensmittelproduktion.

„[Insekten] sind von entscheidender Bedeutung, insbesondere in landwirtschaftlichen Systemen, nicht nur als Lieferanten nützlicher Prozesse wie der Bestäubung, sondern auch, weil sie Schädlinge sind“, erklärt Perez-Alvarez. „Und der vielleicht bekannteste Schaden für Landwirt:innen sind Ernteschäden durch Schadinsekten.“

Schädlinge können mehr als ein Drittel der jährlich produzierten Ernte vernichten, und diese Verluste werden voraussichtlich zunehmen, wenn sich unser Klima weiter erwärmt. Insektizide sind der vorherrschende Ansatz zur Bekämpfung dieser Schädlinge, aber sie stellen eine Gefahr für Mensch und Umwelt dar und können mit der Zeit an Wirksamkeit verlieren. Aus diesem Grund erforschen Wissenschaftler:innen wie Perez-Alvarez nachhaltige Strategien zur Insektenbekämpfung, die sowohl den Landwirt:innen als auch der Umwelt zugutekommen.

Das Gesamtbild betrachten

Der Schlüssel zur Entwicklung solcher Strategien liegt darin, über einzelne Felder hinauszuschauen und zu verstehen, wie Agrarlandschaften in einem größeren Maßstab organisiert sind. „Wenn man an ein landwirtschaftliches Feld denkt, ist dieses Feld von anderen Lebensräumen umgeben“, sagt Perez-Alvarez. ”Die verschiedenen Lebensräume, die ein landwirtschaftliches Feld umgeben, beeinflussen in gewisser Weise die Prozesse, die auf diesem Feld ablaufen.“ Sobald wir verstehen, wie Agrarlandschaften Schädlinge in der Landwirtschaft beeinflussen, haben wir die Möglichkeit, sie so zu gestalten, dass die Schädlingspopulationen reduziert werden.

Die Forschung nach Hause bringen

Derzeit bemüht sich Perez-Alvarez um die Finanzierung eines Großprojekts in seinem Heimatland Kolumbien, um diese Fragen in Viehzuchtsystemen zu untersuchen. Um Platz für Nutztiere zu schaffen, werden einheimische Wälder oft in Weideflächen umgewandelt. Dieser Prozess ist einer der Hauptgründe für die Entwaldung in den Tropen, aber die Nutztierhaltung ist auch eine wichtige Lebensgrundlage für viele Kleinbauern und -bäuerinnen in Kolumbien. Um die Viehzucht in Kolumbien nachhaltiger zu gestalten, gibt es eine wachsende Bewegung, Bäume wieder auf Viehweiden einzuführen.

Die Umgestaltung von Weiden mit Bäumen bietet den Rindern dringend benötigten Schatten und kann auch verschiedene Arten von Vegetation für die Beweidung unterstützen. Die Bäume können auch als Trittsteine für die Tierwelt dienen und dabei helfen, verschiedene Lebensräume in einer Landschaft miteinander zu verbinden. Das von Perez-Alvarez vorgeschlagene Projekt soll untersuchen, ob und wie diese verbesserte Vernetzung gesündere Weiden für das Vieh schaffen und gleichzeitig die Biodiversität und natürliche Lebensräume wie Wälder schützen kann. Er hofft, dass seine Forschung Landwirt:innen Mittel an die Hand gibt, um ihre Lebensgrundlagen nachhaltiger und profitabler zu gestalten.

„Meine Forschung ist nicht nur ein Spielplatz für mich, sondern kann auch wirklich dazu beitragen, unsere Welt zu einer besseren Welt zu machen. Natürlich nur im Kleinen. Aber wenn ich meine Zeit und mein Fachwissen einbringen kann, um unsere Welt zu einem besseren Ort zu machen, würde mich das wirklich glücklich machen.“

[Dieser Artikel ist Teil einer gelegentlichen Serie, in der wir Forschende vorstellen, die uns dabei helfen, reborn Artikel zu entwickeln, die wissenschaftliche Erkenntnisse für Menschen und Maschinen nutzbar machen. Hier können Sie den reborn Artikel von Ricardo Perez-Alvarez über die Wiedergeburt einsehen: https://doi.org/10.48366/a8z1y877]

Drei Fragen zu Reborn-Articles

Was hat dich zur Beschäftigung mit Reborn-Artikeln motiviert?

Als ich zum ersten Mal von Reborn Articles hörte, arbeitete ich gerade an einer Metaanalyse. Nachdem ich selbst erlebt hatte, wie schwierig es ist, große Datenmengen zu finden und zu extrahieren, wollte ich unbedingt erfahren, wie dieser Ansatz diese Prozesse optimieren könnte. Außerdem scheint die Idee, einen neuen Standard für wissenschaftliche Veröffentlichungen zu setzen, nicht nur wichtig zu sein, um sicherzustellen, dass die Wissenschaft transparent und reproduzierbar ist, sondern auch in einer Zeit, in der es so viele Informationen und wenig Zeit gibt, all diese Informationen zu verarbeiten und zu verdauen, von entscheidender Bedeutung zu sein.

Wie könnte der Ansatz deine zukünftige Forschung beeinflussen?

Ich sehe zwei Auswirkungen auf meine Arbeit. Erstens kann ich meine eigene Forschung der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung stellen und dazu beitragen, die Wissenschaft transparenter und reproduzierbarer zu machen. Und zweitens, als jemand, der Informationen aus veröffentlichten Artikeln neu analysiert, um allgemeine oder globale Muster zu erforschen, wird mir ein Tool, das die Erfassung dieser Informationen einfacher und zuverlässiger macht, dabei helfen, mich auf die wichtigen ökologischen Fragen zu konzentrieren, anstatt meine Zeit mit der Qualitätskontrolle der von mir gesammelten Informationen zu verbringen.

Wie können wir deiner Meinung nach den „Reborn-Ansatz“ verbessern und die Verbreitung in der Wissenschaftscommunity fördern?

Die Umsetzung dieses Ansatzes erfordert Verhaltensänderungen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, was immer schwer zu erreichen ist. Die wissenschaftliche Gemeinschaft kann überraschend zögerlich sein, wenn es um Veränderungen geht. Ein deutliches Beispiel dafür ist, dass wir Artikel immer noch auf die gleiche Weise veröffentlichen wie vor 200 Jahren. Ich denke jedoch, dass Wissenschaftler:innen immer mehr die Notwendigkeit von Reproduzierbarkeit und Transparenz erkennen.

Daher halte ich es für einen notwendigen ersten Schritt, mehr Beispiele für den Ansatz zu zeigen, der in Artikeln aus verschiedenen Forschungsbereichen umgesetzt wird. Je mehr Reborn-Artikel es gibt, desto nützlicher wird das Tool. Neue Autor:innen davon zu überzeugen, Reborn-Artikel zu veröffentlichen, wird ein wichtiger Schritt in diese Richtung sein. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, mit den Herausgebenden von Fachzeitschriften zusammenzuarbeiten, um die Standards für Veröffentlichungen zu erhöhen. Auch wenn einige Fachzeitschriften bereits von den Autor:innen verlangen, ihre Daten und ihren Code zu veröffentlichen, gibt es immer noch eine beträchtliche Anzahl von Veröffentlichungen ohne Daten oder Code, oder der bereitgestellte Code ist nicht vollständig reproduzierbar.

Quelle

Stocker, M., Snyder, L., Anfuso, M., Ludwig, O., Thießen, F., Farfar, K. E., Haris, M., Oelen, A., & Jaradeh, M. Y. (2024). Rethinking the production and publication of machine-reusable expressions of research findings (Version 1). arXiv. https://doi.org/10.48550/ARXIV.2405.13129 (pre-print)

Dr Ricardo Perez-Alvarez on harmonizing food production and nature

diesen Beitrag auf Deutsch lesen

A landscape ecologist at the University of Giessen in Germany channels his curiosity about nature into his research.

“I’m fascinated by how the natural world works,” Perez-Alvarez says. “To me, it’s kind of a puzzle where you try to put the pieces together.”

Currently, Dr Ricardo Perez-Alvarez is working to solve one of the trickiest puzzles of our time. Namely, how do we produce enough food to support a growing human population without harming the natural systems that sustain us? To tackle this question, Perez-Alvarez seeks to understand the different roles that insects play on farms. Though small in size, they have a disproportionately large impact on food production.

“[Insects] are critical, particularly in agricultural systems, not only as providers of beneficial processes like pollination, but also because they are providers of disservices,” Perez-Alvarez explains. “And perhaps the most well-known disservice for farmers is crop damage.”

Insect pests are capable of devouring more than one-third of crops produced each year and these losses are projected to increase as our climate continues to warm. Insecticides are the mainstream approach for controlling these kinds of pests, but they present dangers to humans and the environment. They can also become less effective over time. This is why scientists like Perez-Alvarez are researching sustainable insect control strategies that support both farmers and the environment.

Considering the bigger picture

The key to developing such strategies requires us to look beyond individual farm fields and understand how agricultural landscapes are organized at a larger scale.

“When you think about an agricultural field, this field is surrounded by other habitats,” says Perez-Alvarez. “The different habitats that surround an agricultural field influence, in a way, the processes that happen in that field.” Once we understand how farming landscapes influence insect crop pests, we have the opportunity to design them in a way that reduces pest populations.

Bringing it home

Currently, Perez-Alvarez is seeking funding to support a large-scale project in Colombia, his home country, to explore these questions in livestock production systems. To make space for livestock, native forests are often converted into grazing pastures. This process is one of the biggest drivers of deforestation in the tropics. However, livestock production is also an important livelihood for many smallholder farmers in Colombia. To make cattle ranching in Colombia more sustainable, there is a growing movement to reintroduce trees into cattle pastures.

Redesigning pastures to include trees provides much-needed shade for cattle and can also support different kinds of vegetation for grazing. The trees can also act like stepping stones for wildlife, helping connect different habitats across a landscape. Perez-Alvarez’s proposed project will explore if and how this increased connectivity can provide healthier pastures for cattle, and also protect biodiversity and natural habitats like forests. He hopes his research will provide farmers with tools to make their livelihoods more sustainable and profitable.

“My research is not only a playground for me, but also really can help our world become a better world. Of course in a small way. But if I can contribute my time and my expertise to make our world a better place, that would make me really happy.”

[This article is part of an occasional series in which we profile researchers who are helping us pioneer reborn articles, which make scientific findings reusable by humans and machines. You can view Ricardo Perez-Alvarez’s reborn article here: https://doi.org/10.48366/a8z1y877]‘

RAPID-FIRE REBORN ARTICLES Q&A

What motivated you to get involved with reborn articles?

When I first heard about reborn articles, I happened to be working on a meta-analysis. After experiencing first-hand the struggle of finding and extracting large amounts of data, I was curious to learn how the approach could streamline those processes. Also, the idea of setting a new standard for scientific publishing is important for ensuring science is transparent and reproducible. It’s also critical in a time when there is so much information and little time to process and digest all that information.

How do you think the approach could impact your future research?

I see it impacting my work in two ways. One, it allows me to make my own research available for the scientific community and to contribute to the open science movement. And second, as someone who reanalyzes information from published articles to explore general or global patterns, having a tool that makes it easier and more reliable to gather that information is going to help me focus on the important ecological questions, rather than spending my time doing quality control of the information I’m collecting.

How do you think we can improve the approach and encourage its adoption within the scientific community?

Implementing this approach requires behavioral changes from the scientific community, which is always hard to achieve. The scientific community can be surprisingly reluctant to change. A clear example is that we are still publishing articles the same way we did 200 years ago. However, I think scientists see more and more the need for reproducibility and transparency, so I think showing more examples of the approach implemented on articles across different research fields is a necessary first step.

The more reborn articles there are, the more useful the tool will become. Convincing new authors to publish reborn articles will be an important step in that direction. I think working alongside journal editors to increase the standards of publication will be key to getting authors on board. Even though some journals already require authors to publish their data and code, you still find a significant number of publications without data or code, or the code that is provided is not completely reproducible. 

References

Stocker, M., Snyder, L., Anfuso, M., Ludwig, O., Thießen, F., Farfar, K. E., Haris, M., Oelen, A., & Jaradeh, M. Y. (2024). Rethinking the production and publication of machine-reusable expressions of research findings (Version 1). arXiv. https://doi.org/10.48550/ARXIV.2405.13129 (pre-print)

Quantenwelten mit der TIB entdecken – Auftakt zum Quantenjahr 2025

„Wer glaubt, die Quantentheorie verstanden zu haben, hat sie nicht verstanden.“

Richard Phillips Feynman (1918–1988), US-amerikanischer theoretischer Physiker

Bereits Anfang Februar wurde von der UNESCO in Paris feierlich das International Year of Quantum Science and Technology (IYQ) eröffnet. Die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) schreibt in ihrem dazu veröffentlichten, instruktiven Newsbeitrag und in Bewerbung der eigenen deutschen Website zum Themenjahr Quantum 2025 direkt zu Beginn:

„Das zweitägige Event markierte den Auftakt eines weltweiten Veranstaltungsprogramms, das die Bedeutung der Quantenwissenschaften für technologische Innovationen und nachhaltige Entwicklung hervorhebt und der breiten Öffentlichkeit näherbringt.“

Das vielfältige Veranstaltungsangebot allein für den deutschsprachigen Raum ist wirklich beeindruckend! Es gibt schier Unmengen an Möglichkeiten in Quantenwelten einzutauchen, um unter anderem dem berühmten Physiker Feynman ein Schnippchen zu schlagen und dem Verständnis der Quantentheorie immer näher zu kommen. Schließlich ist die Begründung der Quantenmechanik um bzw. ab 1925, Anlass dieses Jubiläumsjahres. Die DPG schreibt dazu:

Was geschah 1925?

Hatten die überraschenden Vorschläge von Max Planck (Wirkungsquantum), Albert Einstein (Lichtquanten) und Niels Bohr (Atommodell mit Quantensprüngen) die Notwendigkeit einer Neuformulierung der klassischen Mechanik immer drängender werden lassen. So fand Werner Heisenberg 1925 – in regem Austausch mit Wolfgang Pauli – den entscheidenden Ansatz, aus dem eine Quantenmechanik entwickelt werden konnte. Zusammen mit Max Born und Pascual Jordan gelang es in Göttingen in kürzester Zeit, eine konsistente und anwendbare Theorie zu entwickeln. Ihr stellten sich sogleich die Fassungen von Paul Dirac (Cambridge) und Erwin Schrödinger (Zürich) an die Seite. Die Quantenmechanik ist mittlerweile die experimentell am besten getestete Theorie der Physik.

Um etwas tiefer und gleichzeitig sehr verständlich im Überblick einzusteigen, sei der Wikipedia-Artikel zur Quantenmechanik wärmstens empfohlen. Dieser enthält unter anderem vorbildlich ausführliche Nachweise auf entscheidende Original-Publikationen von Heisenberg/Pauli, Born/Jordan, Dirac und Schrödinger.

TIB auf der DPG-Frühjahrstagung in Regensburg

So trifft sich die Physik-Fachwelt hierzulande traditionell besonders auf den DPG-Frühjahrstagungen, die dieses Jahr unter dem besonderen Quanten-Schwerpunkt stehen. So auch vom 16. bis 21. März 2025 in Regensburg die DPG-Frühjahrstagung der Sektion Kondensierte Materie (SKM). Als weltgrößte Fachbibliothek für Technik und Naturwissenschaften ist dort auch die TIB bei der Fachausstellung vom 18. bis 20. März 2025 dabei. Am Stand (Nummer T16 im Zelt) geht‘s unter anderem darum, wie Literaturbeschaffung aus dem Fachbereich Physik, natürlich auch zu Quantenphysik, über die TIB-Dokumentlieferung sichergestellt werden kann. Außerdem stellt sie weitere Services für Physiker:innen vor:

TIB AV-Portal – die Webplattform für wissenschaftliche Filme, in der Videos recherchiert, nachgenutzt, zitiert und publiziert werden können

TIB ConRec – der flexible, modulare Service für Konferenzaufzeichnung und wissenschaftliche Videoproduktion

Fachinformationsdienst FID Materials Science – die spezialisierte Informations- und Serviceplattform für die Materialwissenschaften

ORKG Ask – das innovative Such- und Erkundungssystem, das auf Grundlage von fast 80 Millionen wissenschaftlichen Publikationen wissenschaftliche Fragen beantwortet

Die Vorstellung und Diskussion der Services mit interessiertem Publikum vor Ort wird mit ziemlicher Sicherheit von „Quantenbeispielen“ geprägt sein. Das Themenfeld ist unerschöpflich und erfahrbar über verschiedenste Such- und Findräume, die nicht nur, aber besonders von der TIB angeboten werden. Allein in der Gemeinsamen Normdatei (GND) finden sich – Stand Mitte März 2025 – unglaubliche 1.559 Entitäten allein mit „Quanten*“, darunter 249 qualifizierte Sachbegriffe und 75 Organisationen, vor allem wissenschaftliche Institute mit Fokus auf Quantenphysik – eine einfache Suche im GND Explorer genügt.

11.000 Treffer im TIB-Portal bei der Suche nach dem Schlagwort „Quanten*“

Entsprechend ergiebig sind explorative oder auch ganz gezielte Suchen im TIB-Portal, unserem „Einfallstor“ zur Literatur- und Medienrecherche, einschließlich eines bequemen Direktzugriffs auf unzählige E-Ressourcen. Beispielsweise ergibt eine – zugegeben sehr grobe – Suche im TIB-Portal nach dem Schlagwort „Quanten*“ beeindruckenderweise weit über 11.000 Treffer – allein für Publikationen der letzten 35 Jahre seit 1990. Besonderes interessant dabei: die sehr ausdifferenzierte Aufteilung in unterschiedlichste Medientypen, unter anderem 4.300 E-Ressourcen …

Tiefer in die Quantenphysik eintauchen: Literatur und Videos für Wissenshungrige

Diese „Adlerperspektive“ ist zu oberflächlich und schwer überschaubar? Hier ein paar Empfehlungen zur Lektüre mit Verlinkung zum bzw. Zugriff vom TIB-Portal:

• Bertlmann, R. A., & Friis, N. (2023). Modern quantum theory: from quantum mechanics to entanglement and quantum information. Oxford University Press – ein schönes aktuelles Lehrbuch von Quantentheorie bis Quanteninformation.
• Di Bartolo, B. (Ed.), Silvestri, L. (Ed.), Cesaria, M. (Ed.), & Collins, J. C. (Ed.). (2018). Quantum Nano-Photonics. In NATO Science for Peace and Security Series B: Physics and Biophysics. Springer Netherlands – eines unserer am stärksten genutzten Springer E-Books.
  
• Diverse Titel zur Geschichte der Quantenphysik sowie Biographisches zu den bekannten Vätern und den vergessenen Müttern der Quantenphysik, wie z.B. Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Max Born, Erwin Schrödinger, Paul Dirac, Wolfgang Pauli oder John von Neumann sowie u.a. Grete Hermann oder Maria Goeppert-Mayer.

Unter anderem auch im bereits erwähnten TIB AV-Portal lassen sich mit gleichem Suchstring nach „Quanten*“ vielfältig historische wie brandaktuelle Videos zum Thema entdecken. Beliebte „Klassiker“ aus der Sammlung des ehemaligen Instituts für Wissenschaftlichen Film (IWF) sind etwa:

• Schroeder, Manfred R.: Rekonstruktion der Quantentheorie und Theorie der Ur-Alternativen – Carl Friedrich von Weizsäcker diskutiert seine Thesen mit Manfred Eigen und Manfred R. Schroeder. IWF (Göttingen), 1988. https://doi.org/10.3203/IWF/G-221
• Reimers, Karl Friedrich: Werner Heisenberg und Carl Friedrich Freiherr von Weizsäcker – Gespräch in München 1966. IWF (Göttingen), 1968. https://doi.org/10.3203/IWF/G-110

Das Feld ist also eröffnet, anhand der TIB und ihrer Services in die verschiedensten Welten und Sphären der Quanten einzutauchen. Seien Sie sehr herzlich eingeladen zu stöbern, zu recherchieren, zu entdecken und sorgen Sie mit unserer Hilfe für ganz eigene Quantensprünge in Ihrem Quantenwissen. In den folgenden Monaten wollen wir das weiter vertiefen – in unserer Blogreihe zum Quantenjahr 2025.

Aktivitäten der TIB in der europäischen Hochschulallianz „EULiST“

read this article in English

Seit 2023 hat sich die Leibniz Universität Hannover (LUH) mit neun Partneruniversitäten in der europäischen Hochschulallianz „EULiST – European Universities Linking Society and Technology“ zusammengeschlossen. Ziel der von der europäischen Kommission ausgeschriebenen Förderlinie ist es, die europäische Idee durch engere institutionelle Zusammenarbeit und verschiedene Austauschprogramme zur Mobilität von Studierenden, Wissenschaftler:innen und weiteren Universitätsangehörigen zu stärken und die Wettbewerbsfähigkeiten europäischer Hochschulen zu verbessern. Neben diesen Zielen bietet die Allianz aber auch die Chance, Formen von Bildung und Forschung, die den Ideen der Open Science Bewegung und damit der Transparenz, Zugänglichkeit und Zusammenarbeit in der Forschung verpflichtet sind zu entwickeln.

Die beteiligten Universitäten sind in Finnland, Frankreich, Griechenland, Italien, Österreich, Schweden, Spanien, der Slowakei und Tschechien angesiedelt. Mit dem Ziel eines integrativen Ansatzes der Gesellschafts-, Natur- und Technikwissenschaften um Lösungen auf gesellschaftliche Herausforderungen zu finden, haben viele von ihnen einen Schwerpunkt in den Technik- und Naturwissenschaften und liegen damit im Kernbereich der Aufgaben der TIB.

Die TIB beteiligt sich an mehreren Punkten in der Allianz. Sie bringt ihr Know-how in offener Softwareentwicklung und zu Fragen des Open Access und damit ihre langjährige Erfahrung mit der strategischen Weiterentwicklung von Open Science ein. Openness, so die Überzeugung, ist zentraler Baustein der infrastrukturellen und kulturellen Kooperation und damit des Zusammenwachsens zu einem europäischen Campus. Openness ist eine Vorrausetzung für die Produktion und Distribution von Wissen ohne Zugangsbarrieren und damit auf demokratische Art und Weise. Sie fördert aber auch ganz praktisch Möglichkeiten der institutionellen Kooperation und für innovative und flexible Lernformate und Curricula.

Entwicklung offener digitaler Infrastrukturen und Beratung zu Publizieren im Open Access

Bei der Zusammenführung digitaler Angebote wurden in einem ersten Schritt die Angebote der Partneruniversitäten gesammelt, um auf Grundlage dieser Dienste ein gemeinsames Angebot in Form eines Knowledge Hub zu entwickeln. Inhaltlich bietet der Knowledge Hub damit perspektivisch die Möglichkeit, unter anderem offene Lehrmaterialien (OER), Forschungsdaten, Publikationen und Kursangebote über einen zentralen Sucheinstieg Institutionsübergreifend auffindbar zu machen. Als technische Grundlage kann die TIB hier auf den Ergebnissen des Open Educational Resources Search Index OERSI aufbauen. Die Nachnutzung der zugrunde liegenden Technologie wurde bereits am Beispiel von Forschungsdaten mit dem Suchindex für Research Software, Data and Terminologies mit ReSoDaTe erfolgreich erprobt.

Aktuell wird auf dieser Basis an einem zentralen Kurskatalog gearbeitet, der die Kursangebote der Partnereinrichtungen an einer zentralen Stelle zusammenführt und gemeinsam durchsuchbar macht. Neben eigens entwickelten Suchumgebungen spielen auch weitere Plattformen wie Open Alex eine wichtige Rolle, die gerade im Bereich Open Access bereits über zahlreiche Integrationen verfügen und möglicherweise weitere Komponenten des Knowledge Hub ausmachen können.

Auch weitere an der TIB entwickelte Dienste, wie der „Open Research Knowledge Graph (ORKG)“ und das AV-Portal werden aktiv und teilweise in Webinars, so wie im April 2024 an der Universidad Rey Juan Carlos in Spanien zur Verfügung gestellt. Ebenfalls in 2024 hat die TIB den einwöchigen Online-Workshop „Wie entsteht eine wissenschaftliche Zeitschrift?“ für EULiST-Studierende und -Promovierende angeboten, in dem durch die fiktive Gründung einer Open Access Zeitschrift alle Akteure, Rollen und wichtigen Themen im wissenschaftlichen Publikationsprozess ganz praktisch erlernt, alle Schritte durchgespielt und anschließend diskutiert wurden.

Openness in der internationalen Hochschullehre

Openness in der Lehre ist das Thema der TIB im Work Package 3 „Learning and Teaching“. Mit dem EULiST Kompatibilitätscheck steht ein konkretes Pilotprojekt in den Startlöchern, dass Lehrende als Hauptakteur:innen der EULiST-Kooperation in der Lehre in den Blick nimmt und unterstützt. In einem von den Lehrenden gesteuerten Beratungsprozess bietet die TIB-Unterstützung bei der offeneren Gestaltung von Seminarplänen an.

Das heißt beispielsweise, dass wir die Nutzungsrechte von Lehrmaterialien, dazu gehört auch Kursliteratur prüfen, offene Alternativen zu derzeit nicht frei lizenzsierten Inhalten recherchieren oder Zweitveröffentlichungsrechte von Materialien, wie verwendeten Zeitschriftenartikeln prüfen. Laut der Open Access Richtlinie der LUH sind Mitglieder der LUH übrigens generell aufgefordert Kopien ihrer Publikationen im Open-Access-Repositorium der LUH einzustellen. Somit gilt dies nicht nur für Literatur, die in Lehrveranstaltungen genutzt wird. Auch Beratung zur Erstellung und Nutzung von Open Educational Ressources (OER) und der Integration von Open-Science-Schulungen in Seminare sind Teil des Portfolios.

Angedacht sind des Weiteren eine Vernetzung von Open-Access-Beauftragten der Partneruniversitäten im Rahmen eines „Staff Exchange“ und die Bündelung von Ressourcen im Bereich der Open Access Beratung durch Schulungsangebote, die in Kooperation zwischen Universitäten entwickelt und angeboten werden. Erste konkrete Schritte in diese Richtung wurden bereits durch die Teilnahme am Arbeitstreffen der Work Packages 2 und 3 an der TU Wien im Februar 2025 getan.

Wir hoffen, mit diesen Aktivitäten Open Science in und mit den beteiligten Einrichtungen zu stärken.

Ein Meeresbiologe richtet seinen Blick gen Himmel

read this article in English

Alberto Piñas Engagement für die Forschung zum Schutz von Seevögeln in seinem Heimatland Mexiko erforderte Durchhaltevermögen. Sein Rat für die nächste Generation von Naturschützenden: „Gebt nicht auf.“

Als Bachelorstudent der Meeresbiologie an der Universidad del Mar in Mexiko war Alberto Piña von Seevögeln fasziniert:

„Ich entdeckte, wie unglaublich vielfältig diese Gruppe ist. Vögel findet man in so vielen Lebensräumen – im Meer, in Küstenregionen, Wüsten, Bergen – und sie unterscheiden sich enorm in Farbe und Größe. Selbst wenn man nur über Seevögel spricht: Sie sind in den Ozeanen von den Polen bis zu den Tropen weltweit verbreitet. Es ist erstaunlich, wie vielfältig und beeindruckend diese Tiere sind.“

Seine akademischen Betreuer teilten seine Begeisterung für Seevögel jedoch nicht und bestanden darauf, dass diese nicht als Meereslebewesen gelten. Doch Piña konnte sich nicht mehr von ihnen lösen.

Obwohl er gerade erst am Anfang seiner wissenschaftlichen Laufbahn stand, war er überzeugt, dass Seevögel eine wichtige Rolle in marinen Ökosystemen spielen, und war fest entschlossen, Forschende zu finden, die seine Sichtweise teilten.

Im Jahr 2010 führte seine Suche ihn zu Professor Guillermo Fernández an der Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), dessen Labor Wasservögel untersucht. Dort traf Piña auf Dr. Alfredo Castillo-Guerrero, einen der wenigen mexikanischen Forscher, die sich mit Seevögeln beschäftigen. „Im Grunde war er wie ein Mentor, den man früh in seiner Karriere findet“, sagt Piña.

Während Piñas Bachelor- und Masterstudium arbeiteten die drei an mehreren Forschungsprojekten zusammen, die sich dem Schutz von Wasservögeln im Nordwesten Mexikos widmeten. Besonders interessierte sich Piña für den Rotschnabel-Tropikvogel, einen beeindruckenden Seevogel, der für seine akrobatischen Flugmanöver bekannt ist. Durch die Untersuchung der genetischen Vielfalt und Bewegungsmuster dieser und anderer Wasservogelarten entlang des mexikanischen Pazifiks wollten die Forschenden bedeutende Meeresschutzgebiete identifizieren. „Wenn man sie schützen will, muss man zunächst wissen, welche Räume oder Gebiete sie nutzen. Wenn Fischerboote oder Schiffe dieselben Gebiete befahren, müssen wir die Bereiche, die [die Boote] nutzen, abgrenzen oder einschränken“, erklärt Piña.

Die Forschung des Teams zeigte, dass die lokale Rotschnabel-Tropikvogel-Population eine geringere genetische Vielfalt aufweist als bisher angenommen. Das bedeutet, dass gezielte Schutzmaßnahmen erforderlich sind, um einen Rückgang der Population zu verhindern. Dr. Castillo-Guerrero bot Piña eine Promotionsstelle an, um diese Fragen weiter zu vertiefen, doch Piña fühlte, dass es an der Zeit war, das Nest zu verlassen. „Ich wollte mich selbst herausfordern und mit den, wie wir im Spanischen sagen, vacas sagradas arbeiten – also mit den Besten der Besten“, sagt Piña.

Piña wusste, dass eine Promotion bei den führenden Seevogel-Forschenden internationale Kontakte erfordern würde, und dass er dafür zunächst sein Englisch verbessern musste. Auf den Rat seiner Eltern, die er als „Vorbilder in seinem Leben“ beschreibt, meldete er sich für Englischkurse in Mexiko an. Doch schnell stellte er fest, dass diese nur begrenzt weiterhelfen würden. „Ich habe die Kurse abgeschlossen und hatte das Gefühl, dass es nicht genug war. Man muss wirklich üben, mit Leuten sprechen“, sagt Piña.

Ein kleiner Umweg

Im Jahr 2018 entschied er sich, nach Irland zu ziehen, einem erschwinglichen, englischsprachigen Land, das Ausländer:innen willkommen heißt. Für anderthalb Jahre legte er seine Forschung auf Eis und arbeitete in der Gastronomie, um seine immersive Englisch-Erfahrung zu finanzieren. „Zuerst ging ich jeden Tag nur zum Englischunterricht, dann begann ich nachmittags und abends, im Restaurant zu arbeiten. Ich habe viele wirklich nette Menschen kennengelernt und habe immer noch Kontakz zu ihnen“, sagt Piña.

Während seine akademischen Mentoren besorgt waren, dass ih das von seiner Forschungskarriere ablenken würde, sah Piña diesen Schritt als strategische, langfristige Investition in seine Ausbildung. Wie er beschreibt: „Meine Eltern haben mir immer gesagt: ‚Unser Erbe für dich wird deine Ausbildung sein. Du musst verstehen, dass Bildung ein mächtiges Werkzeug für dich sein kann.‘“

Mit guten Englischkenntnissen begann Piña, potenzielle PhD-Betreuer zu kontaktieren. Anstatt nach Möglichkeiten zu suchen, in ein bestehendes Projekt einzutreten, präsentierte Piña hartnäckig seine eigene Forschungsagenda, die sich auf den Schutz von Seevögeln in Mexiko konzentrierte. „Ich wollte mein eigenes Projekt machen, weil dies auch mein Beitrag für mein Land ist, würde ich sagen. Ich möchte weiterhin mit Seevögeln in Mexiko arbeiten … Es ist die Art und Weise, wie ich mit meinen Wurzeln und den Menschen dort in Kontakt sein kann. Ich möchte die Brücke sein zwischen dem Ort, an dem ich landen werde, und Mexiko. Ich weiß, wie hart der Weg ist.“

Aller guten Dinge sind drei

Trotz der Begeisterung für seine vorgeschlagene Forschung hatte Professor Quillfeldt keine Mittel für eine Doktorandenstelle. Piña ließ sich jedoch nicht von fehlender Finanzierung abhalten. Seine Antwort war: „Okay, das ist kein Problem. Ich werde mir mein eigenes Stipendium besorgen.“

Er fand ein Förderprogramm – das Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías –, das Stipendien für mexikanische Forscher:innen bietet, um ein PhD-Programm im Ausland zu absolvieren. Leider war eine Bewerbung nur einmal im Jahr möglich und Piñas ersten beiden Bewerbungen waren erfolglos. Doch Piña gab nicht auf und reichte 2021 eine dritte Bewerbung ein, die schließlich erfolgreich war.

Glücklicherweise sprang Dr. Castillo-Guerrero ein, Piñas Seevogel-Mentor, und unterstützte Piña, indem er ihm vorübergehend eine bezahlte Stelle als Forschungstechniker anbot. Dadurch konnte Piña mit seiner Feldforschung beginnen, während er auf eine Förderzusage wartete.

Als Piñas Stipendienbewerbung angenommen wurde, befand er sich bereits mitten in einem vierjährigen deutschen PhD-Programm. Trotz der intensiven Anforderungen, Feldforschung zu betreiben und gleichzeitig als Techniker zu arbeiten, war Piña in seinem Element. „Im Feld bin ich wie ein Hund ohne Leine. Ich laufe einfach herum, entdecke und bin super glücklich“, sagt er.

Piña verteidigte in diesem Jahr seine Doktorarbeit und bewirbt sich nun für mehrere Postdoktorandenprogramme in Europa. Wenn er über seine Motivation spricht, die Biologie des Naturschutzes zu verfolgen, sagt er: „Ich möchte all das Geld und die Mühe, die mein Land in mich investiert hat, zurückzahlen, indem ich mit Forschung und Wissen etwas zurück gebe.

In diesem Fall möchte ich, dass meine Taten dazu beitragen, unsere Biodiversität und Lebensräume zu bewahren und das Bewusstsein unter jungen Menschen für die Verbindungen, die wir mit der Natur haben, zu schärfen.“

Piñas Engagement, die Naturschutzforschung in Mexiko zu stärken, prägt weiterhin seinen Karriereweg. „Pionierforschung zum Thema Seevogelschutz in Mexiko wurde von Menschen aus anderen Ländern gemacht. Die meisten dieser Menschen kamen aus den USA oder aus Deutschland. Das ist nicht schlecht, damit bin ich einverstanden, aber für mich ist es irgendwie traurig, und ich frage mich: Warum müssen Menschen von anderswo kommen und unsere Aufgaben oder Pflichten übernehmen?“

„Gib nicht auf“

Obwohl ihn seine akademische Reise weit von seiner Heimat entfernt hat, bleibt Piñas Forschung fest in Mexiko verwurzelt. Er möchte ein Beispiel setzen, das die mexikanische Jugend dazu motiviert, Hüter:innen ihres Landes zu werden. „Mein Motto, oder ich würde sagen, mein Ziel, ist genau das: Den neuen Generationen die Möglichkeit oder den Raum zu geben, die richtigen Dinge zu tun. Es gibt Möglichkeiten, wenn du Naturschutz betreiben möchtest. Gib nicht auf.“

[Dieser Artikel ist Teil einer gelegentlichen Serie, in der wir Forschende vorstellen, die uns dabei helfen, reborn Artikel1 zu entwickeln, die wissenschaftliche Erkenntnisse für Menschen und Maschinen nutzbar machen.]

Drei Fragen zu „Reborn-Artikeln

Was hat dich zur Beschäftigung mit Reborn-Artikeln motiviert?“

Meine Entscheidung war zunächst durch Neugier motiviert. Ich bin ein überzeugter Befürworter davon, dass Wissenschaft und Forschung für alle zugänglich sein sollten. Als ich von „Reborn-Artikeln“ las und wie sie wissenschaftliche Erkenntnisse maschinenlesbar machen, dachte ich, dass dies ein wichtiger Schritt in diese Richtung sein könnte. Letztlich wollte ich mehr über den Ansatz lernen und die Initiative unterstützen.

Wie könnte der Ansatz deine zukünftige Forschung beeinflussen?

Ich denke, die Anwendung des Ansatzes auf meine wissenschaftlichen Veröffentlichungen könnte die Reichweite meiner Forschung erweitern und sie für andere Forschende nutzbar machen. Und zurück zu meinem Glauben, dass Wissenschaft offen zugänglich und transparent sein sollte: „Reborn-Artikel“ unterstützen diese Prinzipien, indem sie mir ermöglichen, alle Ressourcen, die ich zur Erstellung meiner Veröffentlichungen benutze, miteinander zu verknüpfen. Zum Beispiel die Rohdaten und Skripte, die ich zur Erzeugung meiner veröffentlichten Ergebnisse verwende. Ich hoffe auch, dass wir in der Zukunft viele weitere reborn Artikel haben werden, damit es für mich einfacher wird, Studien und Daten zu finden, die mit meiner Forschung zusammenhängen.

Wie können wir deiner Meinung nach den „Reborn-Ansatz“ verbessern und die Verbreitung in der Wissenschaftscommunity fördern?

Der Publikationsprozess ist bereits mühsam, daher wird es ein wichtiger Schritt sein, den Ansatz so weit wie möglich zu automatisieren, um Forschende zur Nutzung zu ermutigen. Ich denke, die Zusammenarbeit mit Verlagen und Zeitschriften könnte ebenfalls hilfreich sein. Wenn sie Forschende dazu anregen, den Ansatz zu verwenden, könnte dies dazu beitragen, ihn zu einem festen Bestandteil des Publikationsprozesses zu machen. Ich halte es auch für wichtig, zu betonen, dass der Ansatz Forschenden helfen könnte, die Wirkung ihrer Forschung zu erhöhen, weil er ihre Arbeit transparent und reproduzierbar macht. Das könnte ein weiterer wichtiger Anreiz sein, es auszuprobieren.

• Stocker, M., Snyder, L., Anfuso, M., Ludwig, O., Thießen, F., Farfar, K. E., Haris, M., Oelen, A., & Jaradeh, M. Y. (2024). Rethinking the production and publication of machine-reusable expressions of research findings (Version 1). arXiv. https://doi.org/10.48550/ARXIV.2405.13129 (pre-print)
• Castillo-Guerrero, J. A., Piña-Ortiz, A., Enríquez-Paredes L., van der Heiden, A. M., Hernández-Vázquez, S., Saavedra-Sotelo, N. C., & Fernández, G. (2020). Low genetic structure and diversity of Red-billed Tropicbirds in the Mexican Pacific. Journal of Field Ornithology 91(2):142-155. DOI: 10.1111/jofo.12334