DAPHNE4NFDI - DAten aus PHoton- und Neutronen Experimenten für NFDI

01.10.2021 bis 30.09.2026

Photonen- und Neutronenstreuung wird für sehr viele verschiedene Wissenschaftsfelder angewendet. Diese sehr verschiedenen Nutzer stehen vor gemeinsamen Herausforderung den steigenden Bedarf von schneller Datenanalyse anzugehen, die ein effizientes Forschungsdaten-Management erfordert. Die Komitees Forschung mit Synchrotronstrahlung und Forschung mit Neutronen arbeiten als Repräsentanten dieser Nutzergemeinschaft seit Jahren zusammen und stellen sich hier den Herausforderungen der digitalen Transformation. Das Konsortium DAPHNE4NFDI vertritt das breite Spektrum der Nutzer von Synchrotron- und Neutronen- Techniken mit mehr als 5.500 Wissenschaftler in Deutschland. DAPHNE4NFDI hat außerdem Anknüpfungspunkte mit den Wissenschaftsbereichen Festkörperphysik, Molekül/Atomphysik, Protein Kristallographie, Chemie, Katalyse und anderen (über 50 000). Die Nutzer produzieren mehr als 28 PB Daten pro Jahr. Einzelne Experimente erzeugen dabei Millionen von Dateien, in einigen Fällen bis zu 1 PB pro Woche, je nach der Konfiguration des Experimentes. Die aktuellen technischen Entwicklungen beeinflussen diese Nutzergemeinschaft dabei grundlegend, sowohl hinsichtlich der Bewältigung von rasant steigenden Datenmengen als auch durch die steigenden Datenraten – z.B. in Folge der höheren Brillianz der Quellen (Freie-Elektronen-Laser, neue Speicherringe und Neutronenquellen) oder schnellerer sowie größerer Detektoren modernster Bauart.

DAPHNE4NFDI bringt Universitäten, Nutzer und Betreiber der Großforschungseinrichtungen für Photonen- und Neutronenforschung hier in neuer Weise zusammen: Um den Herausforderungen im Bereich Daten-, Metadatenmanagement und hoher Datenraten zu begegnen, werden Lösungen für herausragende wissenschaftliche Experimente gemeinsam mit der Nutzergemeinde entwickelt. Dafür entwickelt DAPHNE die folgende Infrastruktur:

Verbesserung der Metadatenerfassung durch Nutzer-initiierte Online-Logbücher, welche mit der Datenerfassung vernetzt sind und damit einen deutlich weitreichenderen und nachhaltigeren Informationsgehalt über die Experimente als derzeit ermöglichen;

1. Erstellung von Katalogen/Repositories für die von der Gemeinschaft erzeugten Daten und Analysecodes sowie von neuen Referenzdatenbanken für publizierte Ergebnisse, um eine Nachnutzung von Daten und Auswertungs-Software zu ermöglichen. Wo immer möglich, sollen die Einträge in den Katalogen und Datenbanken mit den Quellen der Roh- bzw. reduzierten Daten verknüpft werden; und
2. Entwicklung, Kuration und Verwendung von nutzerentwickelten Auswertewerkzeugen über die Infrastrukturen der Großforschungszentren, so dass alle Nutzer die Auswertungen, welche von den „Power“-Nutzergruppen durchgeführt wurden, nachvollziehen und von ihnen profitieren können.

DAPHNE4NFDI baut auf der traditionell engen Zusammenarbeit innerhalb der Nutzergemeinschaft auf, die die wissenschaftliche und technische Entwicklung an den Zentren vorantreibt. DAPHNE4NFDI entwickelt diese Kooperation als das Schlüsselelement des Konsortiums weiter und vereint Universitäten, Nutzer und Großforschungseinrichtungen – PETRA III und FLASH an DESY, BESSY II am HZB, European-XFEL, ELBE am HZDR als Photonenquellen, das Heinz Maier-Leibnitz-Zentrum mit seiner Neutronenquelle und Laborinstrumente mit vergleichbaren Daten. Durch die starke internationale Vernetzung werden die Ergebnisse von DAPHNE4NFDI positive Effekte auf die internationalen Einrichtungen mit Deutscher Beteiligung haben, so wie ESRF und ILL (Grenoble, Frankreich) sowie ESS (Lund, Schweden).