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Cloud Resource & Information Management System (CRIMSy)

Die Zeiten, in denen Forschung vorwiegend im kleinen Kämmerlein stattfand, sind seit langem vorbei. Nach wie vor weist der Trend in Richtung immer stärker vernetzter Forschung. Die vernetzte Arbeitsweise – ebenso wie der Megatrend Digitalisierung – erfordern jedoch neue digitale Werkzeuge für die Kollaboration und den effizienten Datenaustausch zwischen einzelnen Arbeitsgruppen. Für Forscher aus den Lebenswissenschaften (Medizin, Pharmazie, Biochemie, Biologie usw.) aber auch vielen anderen Wissenschaftszweigen sind chemische Strukturformeln oder biologische Sequenzinformationen dabei unverzichtbar. Obwohl es eine riesige Auswahl an Kollaborationswerkzeugen und Datenaustauschplattformen gibt, stehen Forscher vor Schwierigkeiten, weil chemische Strukturformeln oder biologische Sequenzinformationen von diesen Werkzeugen und Plattformen nicht adäquat unterstützt werden.

Genau vor dieser Herausforderung standen auch die Wissenschaftler im interdisziplinären Verbund „Autonomie im Alter“. Im Rahmen dieses Verbunds werden zum Beispiel pflanzliche Inhaltsstoffe auf ihr Potential zum Erhalt und zur Steigerung der geistigen Leistungsfähigkeit untersucht. Dies erfordert enge Kooperation zwischen Naturstoffchemikern, Pharmazeuten, Neurowissenschaftlern und Medizinern aus mehreren beteiligten Institutionen. Entsprechend müssen auch regelmäßig Daten getauscht werden. Chemische Strukturformeln stellen dabei einen unverzichtbaren Teilaspekt dar.

Die mangelhafte Softwareunterstützung für vernetzte Forschungsgruppen, insbesondere im chemisch-biologischen Bereich, hat eine Gruppe von Softwareentwicklern und Wissenschaftlern am Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) in Halle zum Anlass genommen, um im Rahmen des AIA-Projekts „ProCognito“ eine dezentral organisierte Plattform für die Erfassung, Verarbeitung, Speicherung und Recherche chemisch-biologischer Daten zu entwickeln. Die Entwickler können hierbei auf der im Rahmen des Leibniz-Forschungsverbunds „Wirkstoffe und Biotechnologie“ (https://www.leibniz-wirkstoffe.de/) entwickelten Software-Plattform „Cloud Resource & Information Management System“ (CRIMSy) aufbauen.

Die dezentrale Organisation der Plattform ermöglicht den Wissenschaftlern, dauerhaft die Hoheit über ihre Daten zu behalten und selbst zu entscheiden, wer Zugriff darauf erhält. Auch wenn die Forschungsergebnisse und Daten im Verlauf eines Forschungsprojekts publiziert werden, besteht häufig der Bedarf, vorab Informationen mit Kooperationspartnern zu tauschen. Die freie Entscheidung, wann wem welche Daten zugänglich gemacht werden, ist für den Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit wissenschaftlicher Institutionen notwendig. CRIMSy ermöglicht diese Festlegung durch feingranulare Rechtekontrolle. Im Kontext von dezentral organisierter Forschung sind zudem Budgetfragen wie auch juristische Fragen, beispielsweise zu Haftung oder Verantwortlichkeit, durch eine dezentral organisierte Plattform leichter zu beantworten.

Die Unterstützung für Strukturformeln und Sequenzinformationen ermöglicht die vereinfachte Beantwortung einer Reihe von Fragestellungen:

  • Arbeitet einer meiner Kooperationspartner mit Substanzen der Klasse x; sind möglicherweise Substanzproben für biologische Tests verfügbar?
  • Gibt es innerhalb der Plattform Dokumente (PDFs) zu einer bestimmten chemischen Struktur oder zu bestimmten Stichworten? Liegen Daten zu Struktur-Wirkungsbeziehungen für ein bestimmtes biologisches Target (z.B. einen Organismus oder ein Enzym) vor?
  • Gibt es homologe Gensequenzen oder Proteine zu der von mir isolierten Probe?

Die Beantwortung dieser Fragen auf traditionelle Weise – das „Abtelefonieren“ aller Kooperationspartner – würde einen ungeheuren Aufwand bedeuten und wahrscheinlich praktisch undurchführbar sein. Mit CRIMSy reduziert sich der Aufwand auf das Eintippen von Stichworten oder das Copy&Paste von Strukturformeln oder Sequenzen. Ebenso ermöglicht CRIMSy die Verwaltung von Proben und experimentellen Daten, ähnlich einem Labor-Informations- und Management-System (LIMS) bzw. einem elektronischen Laborjournal (ELN – für englisch: Electronic Laboratory Notebook).

Die beiden Kriterien „dezentrale Organisation“ und „Verarbeitung chemisch-biologischer Daten“ bilden zusammen ein Alleinstellungsmerkmal von CRIMSy. Die Entwickler verfolgen das Ziel, eine nutzerfreundliche, sichere und ressourcensparende Software zu entwickeln. So ist CRIMSy intuitiv benutzbar, durchgehend internationalisiert (Deutsch und Englisch), auf Basis eines Sicherheitskonzepts durch Verschlüsselung und andere Mechanismen abgesichert und bereits mit geringen Ressourcen (Linux-Server mit 1 CPU-Kern, 2 GByte RAM, 20 GByte Disk und 10 Mbit Netzwerkanbindung) lauffähig. CRIMSy steht kostenlos unter Apache 2.0 Lizenz zur Verfügung. Der Quellcode kann unter https://github.com/ipb-halle/CRIMSy heruntergeladen werden.

Wenn Sie Interesse haben und einen Eindruck von der Bedienung und den Fähigkeiten von CRIMSy erhalten wollen, möchten wir Ihnen unser YouTube-Video empfehlen: https://www.youtube.com/watch?v=PDGm0_Wsly0 (2:46 min).

Wissenschaftler und Institutionen aus dem Verbund AIA sind zudem eingeladen, der Plattform mit einem eigenen Knoten beizutreten. Wenden Sie sich hierfür bitte an Dr. Frank Broda:  Telefon: 0345-55821361 / E-Mail: Frank.Broda@ipb-halle.de

Dr. Frank Broda, Fabian Mauz

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