1. NFDI4Culture Expert:innen-Forum „Nachhaltige Softwareentwicklung“

verfasst von Ulrike Henny-Krahmer (ORCID), Daniel Jettka (ORCID), Lisa Dieckmann (ORCID), und Daniel Röwenstrunk (ORCID)

Nachhaltige Entwicklung von Forschungssoftware

Fächerübergreifend ist Software aus dem Forschungsprozess nicht mehr wegzudenken. Sie erfüllt z. B. wesentliche Funktionen bei der Erhebung von Daten, bei ihrer Weiterverarbeitung und Analyse, ihrer Publikation, Nachnutzung und Archivierung. Software ist daher mit dem gesamten Prozess des Forschungsdatenmanagements eng verknüpft, sie stellt aber auch selbst einen Gegenstand dar, der einem Lebenszyklus unterliegt und „gemanaged“ werden muss. Dies gilt für Software im Allgemeinen, aber auch speziell für Forschungssoftware, die hier zunächst als Software verstanden wird, die in der Forschung eingesetzt wird und Funktionalitäten bereitstellt, die für den jeweiligen Forschungsgegenstand und die Forschungsdaten wesentlich sind.

Wie für Forschungsdaten so ist es auch für Forschungssoftware essentiell, dass sie nachhaltig entwickelt wird, damit sie selbst und die mit ihr produzierten Forschungsergebnisse transparent sind, langfristig verfügbar bleiben und nachgenutzt werden können. Eine nachhaltige Entwicklung von Forschungssoftware unterstützt aber auch den effizienten Einsatz verfügbarer Ressourcen. Sie trägt bei zu Standardisierung und Vernetzung und stellt selbst ein wichtiges Forschungsergebnis dar. Verglichen mit Forschungsdaten hat Forschungssoftware jedoch auch eine Reihe von Eigenschaften, die einen besonderen Umgang mit ihr erfordern. Z. B. macht die dynamische Entwicklung von Software und ihrem technischen Umfeld eine Versionierung von Entwicklungsstufen besonders bedeutsam. Zugleich ist die Sicherung ihrer langfristigen Verfügbarkeit dadurch erschwert bzw. erfordert besondere Maßnahmen.

NFDI4Culture Expert:innen-Forum

Im Konsortium NFDI4Culture steht diejenige Forschungssoftware im Mittelpunkt, die im Bereich des Kulturerbes und der in NFDI4Culture vertretenen Fachbereiche (u.a. Architektur, Kunstgeschichte, Musikwissenschaft, Theater-, Film- und Medienwissenschaften) eingesetzt wird. Ziel ist es, das Bewusstsein für die Bedeutung der Nachhaltigkeit von Forschungssoftware zu stärken, über mögliche Nachhaltigkeitsstrategien zu informieren und entsprechende Infrastrukturangebote zu entwickeln. Damit soll die Nachhaltigkeit von Softwareentwicklung in allen betroffenen Dimensionen (u.a. technisch, organisatorisch, in der Lehre und Ausbildung und wissenschaftspolitisch) verbessert werden.

Vor diesem Hintergrund fand am 20. April 2021 ein erstes virtuelles Treffen des NFDI4Culture Expert:innen-Forums „Nachhaltige Softwareentwicklung“ statt. Das Forum ist eine Gruppe von Softwareentwickler:innen, Fachwissenschaftler:innen und Vertreter:innen von Forschungsorganisationen und Infrastruktureinrichtungen, die zweimal im Jahr zusammentritt, um sich im Kontext von NFDI4Culture zur nachhaltigen Entwicklung von Forschungssoftware auszutauschen und über Strategien zu beraten, wie das Thema im Bereich des Kulturerbes etabliert und vorangebracht werden kann. Das Forum wird von NFDI4Culture-Mitarbeiter:innen organisiert, die Mitglieder des Forums sind jedoch nicht selbst Teil von NFDI4Culture, sondern Vertreter:innen der Community. Gründungsmitglieder des Expert:innen-Forums sind:

Felix Bach (KIT-SCC, Karlsruhe)
Alexander Czmiel (BBAW, Berlin)
Anne Klammt (DFK, Paris)
Claes Neuefeind (CCeH/IDH, Universität zu Köln)
Anne Neovesky (ADW Mainz)
Daniel Nüst (WWU Münster, de-RSE)
Gudrun Oevel (IMT, Universität Paderborn)
Laurent Pugin (RISM CH, Bern)
Matthias Razum (FIZ Karlsruhe)
Torsten Roeder (Leopoldina Akademie, Halle)
Georg Schelbert (Institut für Kunst- und Bildgeschichte, HU Berlin)
Martina Scholger (ZiM/ACDH, Universität Graz)

In NFDI4Culture wird das Forum für nachhaltige Softwareentwicklung vom Arbeitsbereich (Task Area) „Forschungswerkzeuge und Datendienste“ („Research Tools and Data Services“) organisiert, der von Lisa Dieckmann (Universität zu Köln) und Daniel Röwenstrunk (Universität Paderborn) geleitet wird. Teil dieses Bereichs ist eine Beratungsagentur für nachhaltige Softwareentwicklung, in der Ulrike Henny-Krahmer (Universität zu Köln) und Daniel Jettka (Universität Paderborn) tätig sind und an die sich Interessierte bei Fragen zur Planung, Durchführung, Publikation und Sicherung von Softwareentwicklungen wenden können. Der Arbeitsbereich zu Forschungswerkzeugen und Datendiensten umfasst außerdem eine Registry für Forschungssoftware, die von Sven Peter (Universität zu Köln) und Anastasia Wawilow (Universität Paderborn) entwickelt wird. In der Registry kann Forschungssoftware registriert und mit reichhaltigen Metadaten beschrieben werden. Geplant ist auch die Möglichkeit einer Zertifizierung von Software. Zur Koordination der Arbeit in der Task Area „Research Tools and Data Services“ tragen Kristina Richts-Matthaei (Universität Paderborn) und Sabrina Ujkasevic (Universität zu Köln) bei.

Die Mitglieder des Expert:innen-Forums stehen im Austausch mit der NFDI4Culture Task Area, begleiten als externe Berater:innen den Aufbau der genannten Infrastrukturen und bringen auch verschiedene Perspektiven der 4Culture-Community ein.

Erstes Forums-Treffen am 20. April 2021

Beim ersten Treffen am 20. April wurde im Rahmen der Begrüßung zunächst die Task Area „Research Tools and Data Services“ von Lisa Dieckmann und Daniel Röwenstrunk vorgestellt und die grundsätzliche Idee des Forums für nachhaltige Softwareentwicklung erläutert (die Agenda des Forums-Treffens sowie die einführende Präsentation können über die NFDI4Culture-Zotero-Gruppe eingesehen werden; Gedanken zum geplanten Treffen machte sich im Vorfeld bereits das Forums-Mitglied Anna Neovesky mit einem Blog-Post).

Es folgte eine ausführliche Vorstellungsrunde, bei der jede(r) auf die eigenen Erfahrungen mit Softwareentwicklung, Nachhaltigkeitsfragen und auch Herausforderungen einging. Schon bei der Vorstellungsrunde zeigten sich ganz verschiedene Perspektiven auf das Thema nachhaltiger Softwareentwicklung, von einem primär fachwissenschaftlichen Blick über eigene Erfahrungen als Entwickler:innen bis hin zur organisatorischen Verantwortung für die Planung, Finanzierung, langfristige Verfügbarmachung und Sicherung von Forschungssoftware. Mehrfach betont wurde, dass die Entwicklung von Forschungssoftware mehr Anerkennung als wissenschaftliche Leistung bekommen und auch besser gefördert werden muss. Zur „Entwicklung“ zählt neben der initialen Programmierung von Software allerdings auch ihre Konzeption, Dokumentation, Wartung und Weiterentwicklung. Die Entwicklung von Forschungssoftware erfolgt sehr oft in kleinen oder größeren Teams, manchmal auch in Communities. Sie ist jedoch oft an bestimmte Personen gebunden, was es umso wichtiger macht, dass Strukturen entwickelt werden, die nachhaltige Entwicklungen fördern und eine Verfügbarkeit über längere Frist ermöglichen. Zugleich ist es wichtig, dass Softwareentwicklung im wissenschaftlichen Bereich attraktiv ist und zur Qualifikation der Forschenden und Entwickler:innen beiträgt. Für das Management von Software sind lokale Angebote genauso zu schaffen wie nationale und internationale Strukturen. Mehrmals hervorgehoben wurde auch, dass aus zeitlicher Sicht eine frühzeitige Einbindung von Infrastrukturpartnern, Beratung und Planung wichtig ist, um Software schon vor der eigentlichen Entwicklung nachhaltig zu konzipieren. Oft werden Unterstützung und längerfristige Lösungen erst dann gesucht, wenn Entwicklungen bereits stattgefunden haben.

An die Vorstellungsrunde schloss eine Einführung zum Thema „Nachhaltige Softwareentwicklung in NFDI4Culture“ an, die von Ulrike Henny-Krahmer und Daniel Jettka präsentiert wurde (die Folien des Vortrags sind bei Zenodo archiviert). Thema der Einführung waren Gedanken dazu, was unter Nachhaltigkeit für Forschungssoftware verstanden werden kann, auf welchen Ebenen und für welche Akteure sie eine Rolle spielt und inwiefern das Thema für Software im Bereich des Kulturerbes und NFDI4Culture relevant ist. Darüber hinaus wurden die Themen „Dokumentation“, „Versionierung“ und „Zitation“ als Einblicke vertieft und die Maßnahmen genannt, die in der Task Area „Research Tools and Data Services“ zur Förderung nachhaltiger Softwareentwicklung beitragen sollen. Dazu zählen die bereits erwähnte Beratungsagentur und die Software-Registry. Auch ist im NFDI4Culture-Kontext ein neues Rezensionsjournal für Forschungssoftware geplant („Construction Kit“). Die Einführung sollte den Arbeitsstand der Task Area erläutern und als Grundlage für eine anschließende Diskussion im Forum dienen.

Nach einer kurzen Pause folgte die Diskussion verschiedener Themen der nachhaltigen Softwareentwicklung im Forum. Eine Leitfrage war dabei, was von all denjenigen Dingen, die idealerweise für eine nachhaltige Entwicklung von Forschungssoftware zu tun wären, konkret von NFDI4Culture umgesetzt werden könnte bzw. in welchen Bereichen die Forumsmitglieder die größten Bedarfe sehen. Einige zentrale Aufgabenfelder für die Task Area zu „Research Tools and Data Services“ in NFDI4Culture und für das Expert:innen-Forum, die in der Diskussion genannt wurden, waren:

(1) Entwicklung von Kriterien zur Entscheidung darüber, welche Forschungssoftware langfristig gefördert werden soll. Nicht jede Software wird intensiv genutzt. Oft werden Prototypen entwickelt, von denen nur manche zu Standardlösungen werden, die dann auch langfristig aktualisiert werden und lauffähig bleiben sollten. Es muss gute Kriterien geben, um zu entscheiden, auf welche Software das zutrifft. Auf der anderen Seite müssen auch für kleine Skripte, für Prototypen und Software, deren Weiterentwicklung nicht langfristig gefördert werden kann, Lösungen zur Dokumentation und Archivierung gefunden werden.
Überlegungen zu Kriterien für die Bewertung und Auswahl von Software sind z. B. bereits in folgenden Publikationen angestellt worden: Anzt, H., F. Bach, S. Druskat et al. (2021): „An environment for sustainable research software in Germany and beyond: current state, open challenges, and call for action [version 2; peer review: 2 approved].“ F1000Research 9:295. https://doi.org/10.12688/f1000research.23224.2; Homburg, T., A. Klammt, H. Mara et al. (2021): „Diskussionsbeitrag – Handreichung zur Rezension von Forschungssoftware in den Altertumswissenschaften / Impulse – Recommendations for the review of archaeological research software.“) GitHub. https://research-squirrel-engineers.github.io/Impuls_SoftwareRezensionen_DGUF/Draft.html.

(2) Eine Frage, die eng mit derjenigen nach Bewertungs- und Auswahlkriterien zusammenhängt, ist diejenige nach einer Definition von Forschungssoftware. Nicht nur für Förderung, sondern z. B. auch für eine Aufnahme in die von NFDI4Culture geplante Software-Registry muss geklärt werden, welche Arten von Software als relevant angesehen werden. Dabei geht es u.a. um den Entwicklungskontext (Ist Software in Forschungsprojekten entwickelt worden oder außerhalb davon?), um ihren funktionalen Grad der Allgemeinheit (Ist Software spezifisch für Forschung und für einen bestimmten Fachbereich oder sehr generisch?), um Reifegrade (Sollen nur voll ausgereifte Werkzeuge erfasst werden oder auch schon Entwicklungen in einem früheren Stadium?) und um Umfänge (Software kann aus einzelnen Skripten und kleinen, nützlichen „Helferlein“ bestehen, die man sinnvoll nachnutzen könnte – hierfür wurde der Begriff von „minions“ vorgeschlagen – sie kann aber auch ganze, komplexe Software-Systeme wie große Forschungsumgebungen umfassen).

(3) Im Hinblick auf die Beratung für nachhaltige Softwareentwicklung, die NFDI4Culture anbietet, wurde betont, wie wichtig es ist, frühzeitig mit Forscher:innen, Entwickler:innen, Projektleiter:innen und anderen Beteiligten ins Gespräch zu kommen, wenn es z. B. darum geht, ein Projekt zu planen, in dem Forschungssoftware eingesetzt, weiterentwickelt oder neu entwickelt werden soll. Die Frage ist, wie man das Beratungsangebot von NFDI4Culture so gestalten kann, dass es gut sichtbar und frühzeitig und gerne angefragt wird. Hierzu gab es von Seiten der Expert:innen verschiedene Erfahrungen und Meinungen. Ein Vorschlag war, dass man Schulungen anbieten könnte, um allgemein die Code Literacy von Wissenschaftler:innen zu verbessern und die Bedeutung nachhaltiger Forschungssoftware hervorzuheben. Daneben wurde auch angemerkt, dass nur eine Verpflichtung zur Einhaltung bestimmter Standards erfolgversprechend ist und dass NFDI4Culture dazu beitragen kann, Kriterien und Standards für nachhaltige Softwarentwicklung zu definieren, die dann z. B. von Förderinstitutionen aufgegriffen werden können.

(4) Begrüßt wurden die Pläne für konkrete Infrastruktur-Angebote für Forschungssoftware in NFDI4Culture, vor allem für die im Aufbau befindliche Software-Registry. Mit dieser Struktur kann ein wichtiger organisatorischer Beitrag zur Nachhaltigkeit von Softwareentwicklung geleistet werden: (a) Forschungssoftware kann zentral verzeichnet werden und wird so besser auffindbar, womit auch die Chance von Nachnutzung erhöht wird. (b) Die Vergabe von Identifikatoren und stabilen Adressen für Registry-Einträge verbessert die Zitierfähigkeit von Software. (c) Ein Schema für die Metadaten, mit denen die Software in der Registry beschrieben werden soll, trägt zur Standardisierung bei, zur Dokumentation und formalen Erfassung von Informationen über Forschungssoftware.

(5) Schließlich wurde wie in der Vorstellungsrunde auch in der Diskussion noch einmal darauf hingewiesen, dass es einen Wandel in der Wissenschaftskultur braucht, damit die Entwicklung von Forschungssoftware nicht mehr einfach vorausgesetzt wird, ohne gezielt geplant, gefördert und wertgeschätzt zu werden. Software muss wie Daten im engeren Sinne als Gegenstand des Forschungsdatenmanagements (oder eben Forschungssoftwaremanagements) in den Mittelpunkt gestellt werden, damit ihre nachhaltige Entwicklung möglich wird. Dies muss begleitet werden durch eine Aufwertung von Softwareentwicklung als wissenschaftliche Tätigkeit. Wie eine solche bessere Anerkennung erreicht werden kann, dazu gab es verschiedene Positionen. Auf der einen Seite wurde hervorgehoben, dass schon das Produkt der Software selbst zusammen mit einer ordentlichen Dokumentation stärker als Leistung anerkannt werden sollte und Entwickler:innen nicht noch zusätzlich Veröffentlichungen über die Software produzieren müssen, die dann erst den wissenschaftlichen Wert darstellen. Auf der anderen Seite wurden Möglichkeiten besprochen, wie es zu mehr Publikationen über Software kommen kann, z. B. durch spezifische Software-Aufsätze oder Rezensionen von Software. Letztere würden ja nicht von den Entwickler:innen selbst publiziert werden, aber dennoch dazu beitragen, dass Forschungssoftware mehr Aufmerksamkeit bekommt, kritisch diskutiert wird und dadurch auch nachhaltiger werden kann. Auch das Thema Zitation von Software geht in diese Richtung: Wenn Software, die von Forschenden genutzt wird, selbst zitiert wird und z. B. nicht nur ein Paper über die Software, dann drückt das auch aus, dass die Entwicklung des Werkzeugs selbst eine wissenschaftliche Leistung darstellt. Hier zeigte sich, dass es einige Faktoren (wie Anerkennung, Zitation, usw.) gibt, die auf den ersten Blick vielleicht nicht direkt als Aspekte von Nachhaltigkeit in der Entwicklung von Forschungssoftware verstanden werden, aber indirekt damit zusammenhängen und sie fördern können.

Das erste Treffen des NFDI4Culture Expert:innen-Forums für nachhaltige Softwareentwicklung hat gezeigt, dass es viele verschiedene Perspektiven auf „Nachhaltigkeit für Forschungssoftware“ gibt. Das Thema ist umfassend und komplex und wird auch in anderen NFDI-Konsortien und darüber hinaus bereits diskutiert, z. B. auch von den Vereinigungen der Forschungssoftware-Entwickler:innen wie de-RSE. Auf einer theoretischen Ebene ist der Themenkomplex bisher aber in den DH und insbesondere für Software des Kulturerbes noch nicht umfassend reflektiert worden. Es ist zu klären, welche der allgemeinen Überlegungen und Ansätze für den Bereich des Kulturerbes zutreffen und wo es spezifische Konzepte und Empfehlungen braucht. Auf einer praktischen Ebene geht es darum, gezielt sinnvolle Handlungsbereiche für NFDI4Culture zu finden und zu verfolgen sowie konkrete Angebote für die 4Culture-Community zu entwickeln.

Im Nachgang des Treffens hat das Expert:innen-Forum für nachhaltige Softwareentwicklung bereits einen ersten Schritt unternommen, indem ein gemeinsamer Kommentar zur Aktualisierung des DFG-Förderprogramms „Informationsinfrastukturen für Forschungsdaten“ eingereicht und auf die Bedeutung von Software als Gegenstand des Forschungsdatenmanagements hingewiesen wurde. Wir freuen uns über die rege Diskussion beim ersten Forums-Treffen und auf weitere gemeinsame Schritte von NFDI4Culture mit dem Expert:innen-Forum für nachhaltige Softwareentwicklung und mit der Community!