Technologien & Trends entdecken – das neue Innovationsfelder-Dashboard

Von Jan Dennis Gumz

Welche Themen und Technologien werden in der Wissenschaft derzeit besonders diskutiert - und welche zukünftig? Antworten auf diese Fragen können helfen, gesellschaftliche Veränderungen früh zu erkennen und darauf zu reagieren, Technologien selbst gewinnbringend einzusetzen und Innovationskraft zu fördern. Doch wie lassen sich solche Themen und Technologien identifizieren und analysieren? Mit dem Innovationsfelder-Dashboard hat ÖFIT im Jahr 2021 ein Werkzeug zur Verfügung gestellt, das genau dies vereinfachen soll. Dieses Werkzeug wurde nun umfassend überarbeitet und ausgebaut.

Was das Innovationsfelder-Dashboard kann

Das Innovationsfelder-Dashboard bietet Nutzer:innen einen guten Überblick zu den Themen von jährlich über 100.000 wissenschaftlichen Publikationen. Zu einzelnen Fachbegriffen bietet es verschiedene Relevanzindikatoren sowie Kontextinformationen. Es kann daher ein Werkzeug für ein eigenes Themen- und Technologiemonitoring sein. Zudem stellt es einen Ausgangspunkt für explorative Analysen dar, das heißt, es kann helfen, auf Themen und Technologien aufmerksam zu werden und einen initialen Eindruck ihrer Relevanz und ihrer Verbindungen zu anderen Themen zu gewinnen.

Was das Innovationsfelder-Dashboard nicht kann

Die Datenverarbeitung für das Dashboard ist automatisiert. Dies bedeutet, dass die Daten, bevor sie im Dashboard präsentiert werden, nicht durch Menschen geprüft werden. Da Algorithmen nicht frei von Schwächen sind, kann es vorkommen, dass zum Beispiel ein Begriff wie »remarkable success« im Dashboard zu finden ist, obwohl er nicht für eine Technologie oder ein Thema steht, sondern lediglich im Zusammenhang mit diesen häufig genannt und dadurch fälschlicherweise selbst als relevanter Begriff ausgewiesen wird. Obwohl verschiedene Methoden angewendet wurden, um die Algorithmen so zu gestalten, dass derartige Begriffe ausgeschlossen werden, funktioniert dies nicht immer zuverlässig.

Während das Dashboard ein Werkzeug für die Auseinandersetzung mit relevanten und neuen Themen und Technologien sein kann, ermöglicht es keine detaillierte oder gar vollumfängliche Betrachtung. So kann es keinen Einblick in konkrete Anwendungsfälle, Chancen und Risiken oder die aktuelle Praxistauglichkeit der ausgewiesenen Trends und Technologien bieten.

Ausprobieren

Wir laden zum Ausprobieren des Innovationsfelder-Dashboards ein und freuen uns über Rückfragen oder Rückmeldungen zu Ihren Erfahrungen.

https://innovationsfelder.oeffentliche-it.de/

Wer mehr über den Hintergrund und die Funktionsweise des Dashboards erfahren möchte, kann an dieser Stelle weiterlesen.

Wissenschaftliche Publikationen als Quelle nutzen

Der Ansatz des Werkzeugs fußt auf einer wesentlichen Annahme: Zu vielen Technologien gibt es schon vor einem technologischen Durchbruch und damit unter Umständen auch der Verbreitung in der Praxis wissenschaftliche Publikationen. Doch die Fachliteratur in der Breite zu verfolgen, um die relevantesten Technologien zu identifizieren, gestaltet sich ohne technische Unterstützung für Menschen ausgesprochen schwierig. Die schiere Anzahl an Publikationen und die damit einhergehende Informationsflut können überwältigend sein. Genau deshalb basiert das Innovationsfelder-Dashboard auf einer computergestützten Datenanalyse der Fachliteratur.

Für das Innovationsfelder-Dashboard wird arXiv als Quelle für die ausgewerteten wissenschaftlichen Publikationen genutzt. ArXiv ist ein Dokumentenserver, der von der Cornell University betrieben wird. Als Quelle weist arXiv mehrere Stärken auf:

• Die Metadaten zu allen Publikationen werden regelmäßig in ihrer Gesamtheit veröffentlicht und es gibt Zugriffsmöglichkeiten über eine API.
• Wissenschaftler:innen veröffentlichen oft deutlich früher auf arXiv als in wissenschaftlichen Fachzeitschriften. Das kann bedeuten, dass die Erkenntnisse eher die aktuellen Forschungsarbeiten widerspiegeln.
• Besonders in Fachbereichen wie Informatik, Elektrotechnik, Mathematik und Physik ist arXiv als Publikationsplattform beliebt. Hier ergibt sich eine thematische Schnittmenge mit dem Forschungsschwerpunkt des Kompetenzzentrums Öffentliche IT.

Es existieren auch alternative Quellen für große Mengen wissenschaftlicher Publikationen, beispielsweise Scopus. Letztlich überwogen im Fall von arXiv jedoch die oben genannten Stärken. Das von ÖFIT entwickelte Werkzeug basiert deshalb auf arXiv-Metadaten.

Der Weg von Daten zu Erkenntnissen

Bei den Metadaten handelt es sich größtenteils um Textdaten, eine Ausnahme ist zum Beispiel das Datum einer Publikation. Kritisch ist das Fehlen von Schlüsselbegriffen, wie sie sonst bei wissenschaftlichen Publikationen üblich sind. Bei diesen Begriffen handelt es sich in der Regel um Bezeichnungen für Technologien, Themen und Methoden, die besonders zentral für eine wissenschaftliche Publikation sind. Um trotzdem zu solchen Schlüsselbegriffen zu kommen, werden zunächst alle Wörter innerhalb der Titel- und Abstract-Texte nach Wortart (Nomen, Adjektiv, Partikel etc.) kategorisiert. Anschließend werden Wortfolgen herausgefiltert, die gewissen Mustern entsprechen, etwa:

• Nomen + Nomen, beispielsweise der Fall bei »Object Detection«
• Adjektiv + Adjektiv + Nomen, beispielsweise der Fall bei »Deep neural network«
• Nomen + Präposition + Nomen, beispielsweise der Fall bei »Internet of Things«

Diese Wortfolgen werden dann als Schlüsselbegriffe der Publikationen genutzt

Anschließend wird ausgewertet, wie häufig diese Schlüsselbegriffe innerhalb eines Zeitraums in Publikationen genannt werden. Dabei wird auch zwischen wissenschaftlichen Kategorien unterschieden. Für einen bestimmten Schlüsselbegriff wird zum Beispiel berechnet, in wie vielen Publikationen dieser innerhalb der letzten 12 Monate aufgetreten ist. Dabei werden dann beispielweise nur Publikationen betrachtet, die dem Bereich Computer Science zugeordnet sind. Dieses Vorgehen ermöglicht letztlich das Filtern nach Zeiträumen wie auch nach wissenschaftlichen Fachbereichen.

Die Anzahl der Nennungen von Schlüsselbegriffen in den Titel- und Abstract-Texten von Publikationen dient dann als Basis für eine Rangordnung der Begriffe. Die Rangordnung wird in der Folge für die Unterscheidung in zwei Mengen von Schlüsselbegriffen genutzt:

1. Schlüsselbegriffe, die bei Betrachtung der letzten 12 Monate weit oben in der Rangliste stehen. Die Annahme hierbei ist, dass diese Begriffe Themen und Technologien repräsentieren, die in diesem Zeitraum in der wissenschaftlichen Forschung besonders populär waren.
2. Schlüsselbegriffe, die im Vergleich zum Zeitraum vor den letzten 12 Monaten in der Rangliste besonders viele Plätze aufgestiegen sind und bei denen die Anzahl der Erwähnungen in den Publikationen stark gewachsen ist. Die Annahme hierbei ist, dass diese Begriffe Themen und Technologien repräsentieren, die neue oder in ihrer Bedeutung stark wachsende Forschungsgebiete darstellen.

Das Innovationsfelder-Dashboard bietet die Möglichkeit, sich diese Ranglisten für verschiedene Zeiträume und wissenschaftliche Fachbereiche anzusehen und zu durchsuchen.

Schlüsselbegriffe kontextualisieren

Gerade wenn ein Begriff noch nicht so geläufig ist, ist unter Umständen nicht direkt klar, was sich dahinter verbirgt und in welchen Kontext der Begriff einzuordnen ist. Um hierbei zu unterstützen, werden für das Dashboard verschiedene ergänzende Daten zu den Begriffen analysiert und visualisiert.

Dafür steht ein interaktives Netzwerk zur Verfügung, das zeigt, wie häufig Begriffe gemeinsam auftreten. Mithilfe eines Clustering-Algorithmus wurden zudem kleinere Gruppen von Begriffen identifiziert, deren Vernetzung besonders stark ist. Zusätzlich stehen auch quantitative Daten zur Verfügung, etwa die Anzahl der Autor:innen, die einen Begriff in ihren Publikationen erwähnt haben, oder die Entwicklung der Erwähnungen in Publikationen innerhalb der letzten drei Jahre.

Hier können Sie das überarbeitete Innovationsfelder-Dashboard ausprobieren.

https://innovationsfelder.oeffentliche-it.de/

Weiterführendes von ÖFIT:

Trendschau

Welche Trendthemen bestimmen die Diskussion von morgen? Die ÖFIT-Trendschau analysiert und verortet Digitaltrends und reflektiert deren Potenziale, damit verbundene Risiken und sich öffnende Handlungsräume. Hier finden Sie die wichtigsten Informationen auf einen Blick.

Trendnetzwerk

Wie stehen einzelne Trendthemen zueinander in Beziehung? Im Netzwerk können Sie die Verbindungen erkunden.

Das ÖFIT-Trendsonar Quanten-IKT

Das Trendsonar bietet eine Übersicht und Analyse wichtiger derzeitiger und zukünftiger Quanten-IKT. Für das neue ÖFIT-Trendsonar wurden einem mehrstufigen Prozess 33 Technologien aus dem Forschungsfeld identifiziert und durch qualitative und quantitative Daten ergänzt. Das Trendsonar enthält neben Kurzbeschreibungen der analysierten Technologien Einschätzungen von Expert:innen aus der Quanten-IKT-Forschung und -Entwicklung hinsichtlich Zukunftsfähigkeit, Reife-/Standardisierungsgrad sowie Angebot / Nachfrage. Zu jeder Technologie wurden zudem quantitative Indikatoren zu Forschungsförderprogrammen, wissenschaftlichen Publikationen, Gründungen, Patenten, Suchanfragen sowie Sichtbarkeit in den Medien erhoben. Das neue Trendsonar dient in einem hochkomplexen Themenfeld als Orientierung und kann durch den direkten Technologievergleich bei Entscheidungsprozessen hilfreich sein.

Veröffentlicht: 14.02.2024