Quelloffene Tools für reine Mathematik
Im Feld der reinen Mathematik werden Computer eingesetzt, um Tabellen zu erstellen, Theoreme zu beweisen und neue Theorien zu untersuchen. Dabei zählen rechnergestützte Experimente und Datenbanken, die auf Computerberechnungen basieren, zu den grundlegenden Werkzeugen der reinen Mathematik. Tatsächlich sind diese Mittel so wichtig geworden, dass einige mathematische Bereiche inzwischen vollständig von ihnen abhängig sind. In jüngerer Zeit wurden Computer zunehmend zur Zusammenarbeit genutzt, da heute eine große Auswahl von Open-Source-Tools verfügbar ist, welche die Forschung in der reinen Mathematik unterstützt. Diese Programme umfassen Berechnungssoftware wie GAP, PARI/GP, LinBox, MPIR, Sage und Singular sowie Online-Datenbanken wie LMFDB – und alle diese Tools werden durch die Jupyter-Plattform für interaktive und explorative Berechnungen in den Wissenschaften verbessert. Ein Umfeld für Zusammenarbeit Obwohl solche Open-Source-Programme viele Vorteile bieten, werden sie nur in kleinem Umfang entwickelt, da wenig Geldmittel verfügbar sind und einzelne Programme nicht miteinander verbunden werden können. Daher arbeiten die Mitglieder des EU-geförderten Projekts OPENDREAMKIT daran, ein Ökosystem für mathematische Open-Source-Softwaresysteme zu schaffen. Die Forscher möchten die technologische Entwicklung mathematischer Open-Source-Software ankurbeln, indem sie z. B. Benutzeroberflächen verbessern und Barrieren zwischen verschiedenen Forschungsgemeinschaften abbauen. Außerdem möchten sie den Zugang zu einer weiten Auswahl von Plattformen wie Hochleistungsrechnern und Cloud-Diensten sowie deren Verbreitung und Portabilität optimieren. Die Kernkomponente des Projekts besteht in der Schaffung von „Virtual Research Environments“ (VREs). Dabei handelt es sich um Internetdienste, mit denen große Gruppen von Forschern, die auf der ganzen Welt verteilt sind, an einzelnen Projekten zusammenarbeiten können. Zu diesem Zweck passen die Mitglieder von OPENDREAMKIT gängige softwarebasierte Mathematik-Apps wie MathHub und SageMath für die Anwendung in einem interaktiven, kollaborativen Open-Source-Umfeld an. Das Endergebnis wird in einem flexiblen Toolkit bestehen, mit dem Forscher anpassbare VRE erstellen können, die in allen Phasen der Forschung von Nutzen sind. Zusammenführung der einzelnen Anwendungen Mehr als 50 Personen an 15 europäischen Standorten arbeiten am Toolkit von OPENDREAMKIT, das sich aus offener Software, Datenbanken und Diensten zusammensetzen wird, die von der Community entwickelt wurden. Das Team definierte zunächst eine innovative, komponentenbasierte VRE-Architektur, indem es bereits existierende Software, Datenbanken und UI-Komponenten für eine Anwendung in der Mathematik anpasste. Das Projekt stützt sich zudem auf den Rat von Mathematikern, Simulationswissenschaftlern und Softwareentwicklern, um sicherzustellen, dass diese mit dem Toolkit erhalten, was sie für Ihre Arbeit tatsächlich benötigen. Das Toolkit wird letztendlich einzelne Programme wie LinBox, MPIR, SageMath, GAP, PariGP, LMFDG und Singular verbessern und miteinander verbinden und das Jupyter Notebook mit einer flexibleren Benutzeroberfläche ausstatten. So soll es Forschungsteams jeder Größe so einfach wie möglich gemacht werden, schnell benutzerdefinierte, kollaborative VREs zu erstellen, die genau an ihre Anforderungen, Forschungsarbeiten und Arbeitsabläufe angepasst sind. Die Projektorganisatoren sind zuversichtlich, dass diese VREs dank des OPENDREAMKIT-Toolkits wesentlich dazu beitragen werden, die Produktivität von Anwendungen und Forschern in der reinen Mathematik zu steigern und die Zusammenarbeit in Bezug auf Daten, Kenntnisse und Software zu fördern. Zusammenarbeit an einer umfassenden mathematischen Datenbank Neben dem Kernziel eines Open-Source-Toolkits arbeiten die Forscher von OPENDREAMKIT auch mit anderen verwandten Projekten zusammen. Beispielsweise erstellen sie gemeinsam mit internationalen Mathematikern vom MIT und anderen Einrichtungen eine Online-Ressource, die detaillierte Informationen über bisher schlecht dokumentierte mathematische Gebiete enthält. Das Ergebnis ist die „L-functions and Modular Forms Database“ (LMFDB) – ein ausführlicher Atlas über mathematische Objekte, der Zusammenhänge deutlich macht und über die aktuell in der Physik, Informatik und Mathematik durchgeführte Forschung informiert. Dies wurde mit groß angelegter Zusammenarbeit zwischen Forschern auf der ganzen Welt erreicht. Weitere Informationen finden Sie auf: OPENDREAMKIT-Projektwebsite
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