Wissenschaft

B3D vernetzt Partner mit unterschiedlichen wissenschaftlichen Interessen und Kompetenzen, mit Zugang zu diversen technologischen und astronomischen Infrastrukturen. Uns eint das Ziel, an der Lösung der spannenden Rätsel des Kosmos mitzuwirken: Was treibt die Entwicklung des Universums, seiner sichtbaren und unsichtbaren Materie und Energie? Was bestimmt die Beziehung zwischen den fundamentalen Wechselwirkungen der Natur. Was sind Raum und Zeit? Welche Einsichten bietet dazu der Blick in den Urknall unseres Universums, oder auf die starken Gravitationsfelder schwarzer Löcher?

Die Astrophysik steht vor einem einzigartigen Umbruch. Ein Verständnis ungeklärter Phänomene wie der Dunklen Energie oder der Dunklen Materie erfordert technologische Entwicklungen, die Datenmengen mit Raten erzeugen, die mit denen des gesamten Internets vergleichbar sind. Der wissenschaftliche Erkenntnisgewinn durch die in Entwicklung befindlichen Instrumente erfordert darum ein interdisziplinäres Vorgehen unter zentraler Einbeziehung der Datenwissenschaften. Vor allem die Entwicklung von integriertem maschinellem Lernen (ML), künstlicher Intelligenz (KI) und nachhaltiger, energieeffizienter Speicherung (Green IT) ist ein wichtiger Bestandteil für die klimaverträgliche Realisierung einer modernen IT-Gesellschaft. Die Astronomie kann hier Innovationstreiber und Vorbild sein.

Infrastruktur

Die mit B3D unmittelbar assoziierten Observatorien garantieren für  unsere Aktivitäten eine langfristige Grundlage als “Datenproduzenten”. Dazu zählen das Effelsberg 100m- Radioteleskop, LOFAR, MeerKAT, SOFIA, IRAM, APEX und ALMA sowie in naher Zukunft FYST/CCAT-prime und SKA, aber auch riesige Mengen synthetischer Daten, die durch HPC-basierte Modellierung in Kombination mit KI- und ML-Analyse gewonnen werden.

Das MPIfR vertritt über die MPG die deutschen Interessen im Rat des SKA Observatoriums. MeerKAT wird durch die MPG und Südafrika als erweitertes MeerKAT+ betrieben, dessen Daten uns damit zugänglich werden. Das FZJ, die RUB, die UBi und das MPIfR arbeiten gemeinsam am Aufbau und Betrieb von LOFAR-Infrastruktur. Insbesondere wurde in einer Kollaboration der UBi und des MPIfR ein deutscher Beobachtungsmodus entwickelt, der die Beobachtung von Pulsaren mit hoher Kadenz ermöglicht. Das MPIfR hat lange Zeit eines der LOFAR Key Science Projekte zum kosmischen Magnetismus geleitet und hat nun die SKA Prototyp-Antenne errichtet.

Im seit 2017 vom BMBF geförderten D-MeerKAT Konsortium kooperieren RUB, TUDo, FZJ und das MPIfR, u.a. am  Aufbau eines prototypischen Datenzentrums am FZJ für MeerKAT, das auch LOFAR-Daten verarbeiten kann. UBo und UzK kooperieren seit über 10 Jahren im Betrieb des ALMA-Observatoriums und am Aufbau des FYST/CCAT-prime Teleskops.

Die HBRS beschäftigt sich mit für die datenintensive Radioastronomie relevanten Methoden. Über das Institut für Visual Computing (IVC) bringt die HBRS Expertise ein im Querschnittsbereich der visuellen Analyse großer Daten, interaktive Systeme (AR/VR), 3D User interfaces und KI-gestützten Visualisierungsmethoden.

Der Verein für datenintensive Radioastronomie e.V., dessen Geschäftsstelle in Bonn aufgebaut wird, erlaubt eine effektive nationale Koordination der erwähnten Interessen und Aktivitäten.

Vernetzung

B3D knüpft auch an die geplanten Aktivitäten in der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) an, wo wir maßgeblich am PUNCH4NFDI Konsortium beteiligt sind. Hier sind die Bonner Partner für den Bereich „Training, Outreach and Citizen Science“ mitverantwortlich, und in den Feldern “Data Management” und “Data Irreversibility” ist unsere Allianz führend vertreten.  Ein ab 2023 geplanter neue Köln-Bonner Sonderforschungsbereich (SFB 956 läuft Ende 2022 nach 12-jähriger Förderung aus) soll durch B3D eine weitere regionale Vernetzung und bezüglich Datenzentrum und Datenwissenschaft ein wichtige fachliche Ergänzung erhalten. Darüber hinaus finden die B3D-Aktivitäten vielfältige Anknüpfungspunkte in etablierten oder im Aufbau befindlichen Querschnittsstrukturen der B3D-Partner, z.B. dem Bielefeld Centre for Data Science (BiCDaS). Mittelfristig wollen wir unser Engagement im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes ausbauen.