Author: Oliver Koepler

Efforts for the development of minimum information standards for research data in chemistry have to be addressed in an international context. Thus, Dr. Johannes Hunold (TIB) presented NFDI4Chem’s vision for terminologies and semantic annotation of research data in the “Gold Book project session” dedicated to the IUPAC Compendium of Chemical Terminology (informally known as “Gold Book”) at the 51st IUPAC General Assembly, from August 9-15. In his talk Dr. Hunold outlined the impact and interdependence of the current development of chemistry terminologies and a terminology service by NFDI4Chem on the latest activities around the Gold Book. Participants of the session thoroughly discussed the results of the “Backup, Maintenance, and Redevelopment of the IUPAC Gold Book website” project and the next steps toward further semantification of the Gold Book and its role in the context of ontology development (see project “Development of an IUPAC Recommended Term Management System for Expansion of the Coverage of the IUPAC Compendium on Chemical Terminology“). The participants agreed that the Gold Book should continue to serve as a “source of truth” and uniform standard for the definition of relevant terms in the field of chemistry to be reused in chemistry ontologies whenever possible.

It was agreed that terminologies in particular play an important role in the implementation of the FAIR data principles and a sustainable RDM. The editing and semantic annotation of research data will be an elementary part of the everyday research process in the future. This will lay the foundation for machine-readable data and the application of methods such as machine learning.

Long-term, well-funded and community-driven infrastructure projects such as NFDI4Chem are important key players to support IUPACs mission in the implementation process of chemical standards in the digital domain.

With Prof. Dr. Christoph Steinbeck joining the CPCDS committee (Committee on Publications and Cheminformatics Data Standards) in January 2022, the NFDI4Chem consortium will be able to contribute even more directly to the standardisation of research data management in the field of chemistry.

NFDI4Chem proudly announces the launch of its Terminology Service for the Chemistry community. 

What is it good for, you ask?

As you probably know, the FAIR data principles play a key role in the development of the NFDI. Specifically, one  of the principles calls  for rich metadata describing data by using a formal, accessible, shared, and broadly applicable language for knowledge representation. The ambiguity of natural language words and phrases used to annotate data with their meaning has been a major obstacle so far. Here we can achieve a significant improvement through the application of domain-specific terminologies which allows us to unambiguously annotate data semantically. Standardised vocabularies mapped across the various disciplines enable real data interoperability, discovery and exploitation beyond our own domain.

Our Terminology Service provides such chemistry specific terminologies or ontologies. This enables researchers, software tools and services of NFDI4Chem to create machine- and human-readable descriptions of research data.

The first release of the Terminology Service facilitates exploration and browsing of existing ontologies in chemistry. You can search for terms and their usage in the different ontologies. Additionally, you can view ontology statistics and associated descriptive metadata or download ontology files. Various visualisation options are available to explore an ontology and the relations of terms. The curation function supports the suggestion of new ontologies or the recommendation of missing terms to the curator.

The Terminology Services further provides an extensive API to be used by other services and software tools. One example is the integration of terminologies when using the chemotion ELN to annotate experimental descriptions with terms of name reactions in organic chemistry from the RXNO ontology. RXNO provides a controlled vocabulary to unambiguously describe applied reactions. The encoded semantics, logic and taxonomy of reaction classes enable semantic queries on annotated data in the future. In the same way data repositories can use the Terminology Service to support the semantic annotation of research data during the upload process.

In the future this approach will enable interoperability of heterogeneous databases and cross-database semantic search. This will allow to overcome the limitation of keyword based searches moving to a search using the meaning of a keyword instead. 

The first release of the Terminology Service provides 18 ontologies identified to be useful for NFDI4Chem. It will be further developed in the future to include more ontologies, extended features, and linking tools for ontology curation and design.

Find out more at https://terminology.nfdi4chem.de 

If you have suggestions for terminologies / ontologies to be added or are interested in joining NFDI4Chem ontology activities, please contact helpdesk@nfdi4chem.de

The Terminology Service is developed and maintained by TIB – Leibniz Information Centre for Science and Technology. As one of the infrastructure partners within NFID4Chem TIB leads the activities of Task Area 6 – Synergies.

NFDI4Chem is among the first funded NFDI consortia, as the Joint Science Conference (GWK) announced on 26 June 2020.

Our successful proposal has been published in RIO Journal and is available Open Access. You can read the article at https://doi.org/10.3897/rio.6.e55852

The NFDI offers the opportunity to establish a science-driven, open, and high-quality national research data infrastructure. In August 2019, members of 11 consortia met to discuss common challenges posed by envisioned interoperability and data sharing across disciplines. As an important structural element for sustainable functionality of the NFDI, Cross-Cutting  Topics and their joint elaboration have been identified. As a first result 21 consortia agreed on a common list of cross-cutting topics, published in the Berlin declaration.

Since then, a number of initiatives have developed which address central issues of infrastructure development and in this way aim to support the discipline-oriented consortia in setting up the NFDI.

In February 2020, members of 14 consortia and 7 cross-cutting initiatives therefore met to discuss opportunities and challenges for a joint development of a national research data infrastructure.

NFDI4Chem welcomes and supports collaborative development of the Cross-Cutting Topics. We have therefore decided in agreement with the DFG to publish the chapter „The Consortium within the NFDI“ on the Cross-Cutting Topics describing our ideas and approach from the NFDI4Chem proposal as a contribution to an open and joint discussion of Cross-Cutting Topics. We hope that other consortia will follow suit and that we can jointly push forward the development of this important structural element of the NFDI.

You can download the PDF from our Downloads page.

On 17. and 18.12.2019, we defended the NFDI4Chem proposal at DFG Head Office, Bonn before an international panel of reviewers, representatives of NFDI expert panel and members of the DFG.

In a stimulating atmosphere we discussed questions of the experts on the strategy and proposed work plan of NFDI4Chem.

We are looking forward to the review results, which will be send out in January 2020.  We will then given an opportunity to respond until February 2020. The final decision for funding will be made on 26 june, 2020.

More and more digital research data are generated. So, new concepts are essential: In which data formats can data be stored in the long term? How and where can data be stored? Which information of the experiment / the simulation should be noted in the metadata? How can these data be made accessible for group members and other researchers? How can these data made findable for researchers and KI algorithms?

NFDI4Chem adresses these challenges of research data management in a user-driven approach. In order to implement the FAIR data priciples (findable, accessible, interoperable and re-usable) and to develop the best-suited infrastructure and services we need your insights!

For further information please refer to the guest editorial  NFDI4Chem: Shaping a Digital and Cultural Change in Chemistry in the Angewandte Chemie International Edition

Am 30. Oktober trafen sich an der TIB über 50 Teilnehmerinnen und Teilnehmer zum Workshop „Nationale Forschungsdateninfrastruktur für die Chemie (NFDI4Chem)“. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus universitärer und außeruniversitären Forschung sowie Vertreterinnen und Vertreter von Infrastruktureinrichtungen und Förderinstitutionen folgten der Einladung von TIB und Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh), um über die Zukunft des Forschungsdatenmanagements in der akademischen, chemischen Forschung zu diskutieren.

Janna Neumann hat in Ihrem Beitrag „Forschungsdaten – Schritt für Schritt. Wohin aber geht die Reise?“ einen Ausblick auf die wissenschaftspolitischen Entwicklungen für das Jahr 2018 gegeben. Der Rat für Informationsinfrastrukturen (RfII) hat im März 2018 mit seinem letzten Diskussionspapier „Zusammenarbeit als Chance – Zweiter Diskussionsimpuls zur Ausgestaltung einer Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) für die Wissenschaft in Deutschland“ seine Ideen und Empfehlungen für eine Nationale Forschungsdateninfrastruktur noch einmal konkretisiert. Die vom RfII formulierte Idee der NFDI  lautet

Die Vorschläge zur NFDI sind mittlerweile von der Gemeinsame Wissenschaftskonferenz (GWK) und zahlreichen Forschungsorganisationen aufgegriffen und kommentiert worden.

Bereits im April 2018 hatten TIB und GDCh zu einem ersten „Fachgespräch Nationale Forschungsdaten in der Chemie (NFDI4Chem)“ eingeladen. Knapp 20 Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus Wissenschaft, Infrastruktureinrichtungen und Förderinstitutionen erörterten den Status Quo des Forschungsdatenmanagements (FDM) in der Chemie an akademischen Forschungseinrichtungen und die Herausforderungen für den Aufbau einer NFDI4Chem.

Die Bestandsaufnahme zeigte ein sehr heterogenes Bild des aktuellen Umgangs mit Forschungsdaten an Forschungsinstituten: Die Dokumentation von chemischen Experimenten erfolgt noch immer überwiegend mit papierenen Laborjournalen, Beobachtungen und Messungen liegen verteilt und analog sowie digital vor, die Auswertung von Daten erfolgt ebenso analog und digital. Auf nationaler Ebene gibt es zudem wenige Daten-Repositorien, in denen Chemikerinnen und Chemiker ihre Daten ablegen können. Offene Datenformate dafür sind teilweise veraltet. Desweiteren ist das Thema Forschungsdatenmanagement bei den Forschenden nur unzureichend präsent. Werkzeuge und Möglichkeiten sind oft unbekannt. Datenpublikationen spielen für die wissenschaftliche Reputation nur eine geringe Rolle.

So ist zentrale These zur NFDI4Chem nichts weniger als ein Aufruf zum digitalen Wandel in der chemischen Forschung, verbunden mit der Forderung Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für das Forschungsdatenmanagement zu sensibilisieren und zu gewinnen. Für ein erfolgreiches Forschungsdatenmanagement im fortschreitenden digitalen Zeitalter ist es notwendig, alle Prozesse zu digitalisieren und zu verzahnen. Das beginnt bei der Datenerhebung und setzt sich fort über die Aufbereitung und Analyse bis zur Publikation. Ein wichtiges Werkzeug kann zukünftig Laborjournal‐Software (ELN) sein, dass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bei der Aufbereitung von Forschungsdaten unterstützt. Die Erkenntnisse dieser Diskussion wurden in dem Thesenpapier NFDI4Chem veröffentlicht.

Am 30. Oktober wurde die Diskussion der NFDI4Chem fortgeführt. Die Teilnahme zahlreicher Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den unterschiedlichsten Fachbereichen der Chemie, Vertreterinnen und Vertreter von Fachgesellschaften wie GDCh und deren Fachgruppen, Deutscher Pharmazeutischer Gesellschaft (DPhG) und Bunsengesellschaft zeigten deutlich, dass sich für die Chemie die „wissenschaftlichen Communities und Fachgemeinschaften, also die forschenden Nutzer, die bestimmte Forschungsdatenmanagementdienste benötigen“ in die Gestaltung  einer NFDI4Chem stark einbringen wollen. Aber auch wichtige Infrastruktureinrichtungen waren durch TIB, FIZ Karlsruhe und Universitätsbibliotheken sowie Rechenzentren vertreten. Nach einer Einleitung in den aktuellen Stand der NFDI und NFDI4Chem Diskussion durch Angelina Kraft und Oliver Koepler wurden die FAIR-Prinzipien noch einmal kurz vorgestellt, bevor am Nachmittag in vier Gruppen die Themenbereiche „Digitaler Wandel“, „Daten-Repositories“, „Tools, Dienste und Vernetzung“ sowie „Einbindung der Community“ diskutiert und mögliche Arbeitsschwerpunkte für eine NFDI4Chem erörtert wurden. Die jeweilige Bedeutung der Themenbereiche und Aktionsfelder für die Fachbereiche der Chemie wurden vertieft.

Digitaler Wandel in der Chemie umfasst eine ganze Reihe von Gesichtspunkten. Da sind die durchgängige Digitalisierung und Verzahnung aller Prozesse, z.B. durch den Einsatz von ELNs und weiteren Tools. Aufgrund der großen Anzahl von Geräte- und Datentypen bedarf es der Entwicklung und Anwendung von offenen Datenformaten zur Interoperabilität einer vernetzten Infrastruktur. Die Annotation und Anreicherung der Daten mit Metadaten muss an allen Stellen der Prozeßkette intuitiv möglich sein und durch Geräte und Software unterstützt werden.

Repositorien mit deutscher Beteiligung wie Chemotion, nmrshiftDB, NOMAD, Göbench oder RADAR wurden als interessante, mögliche Bausteine für den Aufbau einer NFDI4Chem identifizert, wobei internationale Repositorien natürlich ebenso wichtig sind. Lebhaft diskutiert wurde, welche Daten in welchem Umfangen beschrieben und in Daten-Repositorien abgelegt werden sollen. Die Bandbreite kann von Rohdaten bis zu kuratierten Daten reichen. Metadatenstandards, kontrollierte Vokabulare wurden als wichtig erkannt, Minimum Information Standards genannt. Ziele sollten Reproduzierbarkeit, Vergleichbarkeit und gute wissenschaftliche Praxis sein. Was bedeutet es für das FDM, wenn zukünftige Nachnutzung unvorhersehbar ist? Rund um die Diskussion der Datenpublikation in Repositorien wurden wichtige Aspekte zur Lizenzfähigkeit und Lizenzstandards für Forschungsdaten, Rollen- und Rechtemanagement, Qualitätsstandards und Provenance von Forschungsdaten (Hash/Blockchain-Verfahren) identifiziert. 

Für einen besseren Stellenwert des Forschungsdatenmanagement in der Fachcommunity wurde eine Reihe von Aspekten identifiziert. Generell sollte der digitale Umgang mit Daten im Curriculum verankert sein und durch entsprechende Schulungen und klare Regeln im Laboralltag selbstverständlich werden. Mehrwerte wie zum Beispiel die Qualitätsicherung von Forschungsdaten sind hervorzuheben. Im Erfahrungsaustausch mit der Industrie (Industrie 4.0) können die Universitäten Impulse aufnehmen. Bei der Entwicklung von Empfehlungen und Standards in der Ausbildung kommt den die Fachgesellschaften eine wichtige Rolle zu. Auch Forschungsförderer können über Vorgaben zum FDM Impulse setzen, ebenso Verlage bei der Einreichen von Publikationen. Wichtig ist die Ausgewogenheit von Anreizen und Verpflichtungen.

Unabdingbar für eine NFDI4Chem ist die internationale Vernetzung. Die Entwicklung von Datenstandards und Policies sollte im Austausch mit internationalen Initiativen wie der RDA Data Interest Group/Chemistry erfolgen. Sie besteht unter anderem aus Vertreterinnen und Vertretern der International Union of Pure and Applied Chemistry, der Research Data Alliance und des GO FAIR Chemistry Implementation Network. Die Anbindung von internationalen Repositorien ist genauso relevant, wie die Entwicklung neuer Publikationsprozesse mit internationalen Zeitschriften.

Ziel des Workshops war es, die thematische Ausrichtung und Arbeitsfelder für eine Nationale Forschungsdateninfrastruktur zu konkretisieren sowie aktive Mitstreiterinnen und Mitstreiter für die Bildung eines NFDI4Chem-Konsortiums zu gewinnen. Dieses Ziel wurde erreicht, ein Entwurf für einen Strukturplan liegt vor, die Bildung von Arbeitsgruppen und die Abfrage für eine Teilnahme läuft. Neu identifizierte Stakeholder werden angesprochen und für eine Teilnahme eingeladen. Die Erkenntnisse des Workshops werden auch innerhalb der Fachgesellschaften weiter diskutiert werden. Die NFDI4Chem selber und einige ihrer zukünftigen Mitglieder haben Kontakt zu internationalen Initiativen, um die Abstimmung bei Daten-Standards und Policies vorzubereiten. Die übergreifende Rolle von Fachbereichen wie Materialwissenschaften oder Biochemie und die damit notwendige Vernetzung mit der NFDI4Ing oder NFDI4Life wurden identifiziert. Und zu guter Letzt: der nächste Workshop wird voraussichtlich Anfang 2019 stattfinden.

Haben Sie Interesse an der NFDI4Chem und an einer aktiven Mitgestaltung? Kontaktieren Sie uns unter helpdesk@nfdi4chem.de.