Prof. Jennifer Strunk berichtet

Bericht zur Kooperation mit der Hokkaido University von Frau Prof. Jennifer Strunk

Auf unserer Webseite möchten wir Ihnen gerne die wertvollen Erfahrungen von Frau Prof. Jennifer Strunk vorstellen, die sie während ihrer Zusammenarbeit mit Prof. Keisuke Takahashi in Japan gesammelt hat. Ihre Kooperation mit der renommierten Hokkaido Universität hat einen bedeutenden Beitrag dazu geleistet, die Ziele von NFDI4Cat auch im internationalen Kontext weiterzuentwickeln.

Im Dezember 2022 reisten Prof. Jennifer Strunk und Dr. Abdo Hezam Mohsen für eine Woche nach Sapporo, um die Aktivitäten in NFDI4Cat zu vernetzen mit Prof. Keisuke Takahashi, der zu den international führenden Experten auf dem Gebiet der „Data Science in Catalysis“ zählt.

Visualisierung der Ontologie zur Beschreibung der photokatalytischen Aktivität von halide perovskites

Es war das Ziel des Aufenthalts, am Beispiel der „Halide Perovskites“ in photokatalytischen Anwendungen, die in NFDI4Cat entwickelten und weiter zu entwickelnden Ontologien und Datenbanken zu vergleichen mit den laufenden Datenbanken der Takahashi-Gruppe. Letztere sind aber nicht thematisch weit gefasst, wie es das Ziel in NFDI4Cat ist, sondern sie beziehen sich sehr eng auf das Forschungsthema der heterogen-katalysierten Methanaktivierung. Der Ansatz in NFDI4Cat kann folglich als „top down“ beschrieben werden, während hier eher ein „bottom up“-Ansatz verfolgt wurde.

In Japan wurde folgende Arbeitsteilung verfolgt: Jennifer Strunk arbeitete in Zusammenarbeit mit Dr. Lauren Takahashi als einschlägiger Expertin an der Ontologieentwicklung, während Abdo Mohsen mit Keisuke Takahashi an den Datenbanken arbeitete, bzw. an der Extraktion der Daten aus der Datenbank und der Einbindung in das maschinelle Lernen. Das von deutscher Seite nach Japan mitgebrachte Thema innerhalb der Photokatalyse war für die japanischen Partner neu.

Es konnte ein tiefgreifendes Verständnis der Sichtweise der anderen Seite erreicht werden und die Ontologie wurde visualisiert. Abdo Mohsen lernte den Aufbau der Datenbank, die automatisierte Extraktion der Daten, und er wendete sie an auf eine von ihm mitgebrachte Excel-Tabelle zu literaturbekannten Daten zur photokatalytischen Aktivität der halide perovskites. Das maschinelle Lernen selbst schlug fehl, was aber zu der entscheidenden Erkenntnis führte, dass die heutzutage in wissenschaftlichen Publikationen berichteten Daten nicht ausreichend sind. Es fehlt vor allem an negativen Ergebnissen, und die Detailtiefe in der Berichterstattung der experimentellen Parameter ist unzureichend. Beides sind wichtige Erkenntnisse, um es in NFDI4Cat besser zu machen. Eine Publikation der Ergebnisse in einem kurzen Artikel (bspw. als perspective article) wird angestrebt.

„Das maschinelle Lernen selbst schlug fehl, was aber zu der entscheidenden Erkenntnis führte, dass die heutzutage in wissenschaftlichen Publikationen berichteten Daten nicht ausreichend sind. Es fehlt vor allem an negativen Ergebnissen, und die Detailtiefe in der Berichterstattung der experimentellen Parameter ist unzureichend. Beides sind wichtige Erkenntnisse, um es in NFDI4Cat besser zu machen.“

– Frau Prof. Jennifer Strunk

 

Möglichkeiten zum gezielten internationalen Austausch sind ein Gewinn für NFDI4Cat, und der aktuell vorangetriebene Aufbau der Aktivitäten in diesem Bereich wird sehr positiv bewertet. Der Aufenthalt in Japan wäre ohne die Unterstützung durch NFDI4Cat nicht möglich gewesen. Zwar war die Vermutung, dass maschinelles Auswerten von Literaturdatenbank an den Daten selbst scheitern könnte, bereits vorher vorhanden, aber wir konnte sie in dieser Zusammenarbeit nun verifizieren. Damit wurde der Grundstein gelegt, es in NFDI4Cat besser zu machen. Dazu half auch die Verständigung der Wissenschaftler auf den Gebieten der thermischen Katalyse (Japan) und der Photokatalyse (Deutschland), denn die japanischen Datenbanken beziehe keine photongetriebenen Prozesse mit ein. Die so erreichte Verbreiterung der Wissensbasis auf beiden Seiten bringt auch das Feld der „Data Science“ als solche voran.

Kennenlernen in Japan; von links: Lauren Takahashi, Jennifer Strunk, Abdo Hezam Mohsen, Micke Kuwahara, Keisuke Takahashi