Web Sites der Projekte in Math&Industry:
Strukturierung der lokalen Portalkomponenten

1. Anliegen des Projekts

Das Vorhaben Math&Industry will die umfassende Bereitstellung von Informationen im Web über Projekte, die konkrete Anwendungen der Mathematik in Industrie und Dienstleistungen zum Inhalt haben, fördern und einen attraktiven Webzugang zu diesen bieten. Insbesondere Ingenieuren, Managern, Mathematikern und Technikern aus Industrie und Dienstleistungen sollen der Einsatz, der praktische Nutzen und das Potenzial der Mathematik zur Lösung praktischer Probleme, präsentiert werden.

Das Vorhaben ist aus verschiedenen Gründen schwierig und macht die Entwicklung neuer Konzepte und Methoden erforderlich. Schwierigkeiten resultieren unter anderem aus folgenden Aspekten:

• Breites Themenspektrum der Anwendungen und der verwendeten Mathematik
  Mathematische Methoden und Verfahren werden in allen Industriezweigen und Dienstleistungsbranchen genutzt, um neue Produkte zu entwickeln und Herstellungsprozesse und Dienstleistungen effizienter zu machen (der Slogan "Mathematik wird zunehmend auch real zur Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts" wird zunehmend realer).
  Die in den Anwendungen verwendeten mathematischen Modelle, Methoden und Verfahren sind thematisch sehr breit gefächert und umfassen alle mathematischen Gebiete.
• Überlagerung von Anwendungs- und mathematisch-methodischen Aspekten
  Die Überlagerungen von Anwendungs- und mathematisch-methodischen Aspekten in Anwendungsprojekte gehen auf konkrete Fragestellungen aus der Industrie oder dem Dienstleistungsbereich zurück. Diese Fragestellungen werden mit wissenschaftlichen Methoden analysiert und behandelt.
  Die wissenschaftlichen Methoden umfassen die Analyse und wissenschaftlich-mathematische Modellierung (hier überlagern sich sach-wissenschaftliche und mathematische Aspekte), die Lösung des mathematischen Modells und die Interpretation und Anwendung der mathematischen Resultate. Anwendungsapekte überlagern sich also mit sach-wissenschaftlichen und mathematisch-methodischen Aspekten.
  Die Web Präsentation soll aber sowohl die Anwendung, die sach-wissenschaftliche Aspekte als auch die verwendeten mathematischen Methoden und Verfahren zur Lösung der mathematischen Modelle umfassen. Das ist eine der Herausforderungen für die Darstellung und Aufbereitung der Informationen in Math&Industry.
• Fehlen von systematischen und umfassenden Webpräsentationen für Projekte
  Bis heute führen Webpräsentationen zu mathematischen Anwendungsprojekten eher ein Schattendasein, insbesondere die Anwendungsaspekte und die Modellierung des Problems kommen in der Darstellung häufig zu kurz. Ob überhaupt und falls ja, welche Informationen im Web über ein Projekt angeboten wird, liegt im Ermessen des jeweiligen Projekts.
• Fehlen von Standards für die Aufbereitung und Erschließung von Projektinformationen
  Da es kaum eine Koordinierung für die Web Präsentation mathematischer Anwendungsaspekte gibt, ist das Fehlen übergreifender Standards für die Aufbereitung und Erschließung der Projektinformationen logische Konsequenz. Standards sollen nicht nur zu einer umfassenden und besseren Webpräsentation der Projekte führen, sie sind auch eine wichtige Voraussetzung, für die Suche nach und den Zugang zu den Informationen.
• Keine Archivierung relevanter Projektinformationen
  Viele Projektinformationen sind sowohl für Anwender, Fachwissenschaftler als auch Mathematiker über das Projekt hinaus wichtig und wertvoll. Die Web-Sites werden nach Ende der Projekte i.a. jedoch nicht gepflegt, viele werden im Lauf der Zeit vom Netz genommen.

Das Konzept von Math&Industry soll dazu beitragen, die Webpräsentation der Anwendungsprojekte entscheidend zu verbessern. Das Konzept von Math&Industry muss der Heterogenität in den Inhalten und der dezentralen Organisation Rechnung tragen. Deshalb ist Math&Industry als verteiltes Informations- und Kommunikationssystem konzipiert. Das bedeutet:

• dezentrale Aufbereitung und lokale Bereitstellung der Web-Informationen der Projekte, Eigenverantwortlichkeit der Projekte für die Webpräsentation ihres Projekts
• Aufbau eines Portals Math&Industry, das einen zentralen, effizienten und nutzerfreundlichen Zugang zu den dezentral verteilten Informationen der Projekte liefern soll

Die Webpräsentationen der Projekte und das Portal (der "Eingang" ) zu den Informationen, die in Math&Industry bereitgestellt werden, stehen in einer engen Wechselwirkung:

• Quantität und Qualität der Web-Präsentationen der Projekte
  Die lokalen Information sind die Grundlage für das Portal und beeinflussen dessen Qualität und stecken den Rahmen für die Funktionalitäten ab. Deshalb sollen die Strukturierung und die elektronische Aufbereitung der Projektinformationen standardisiert und mit der Strukturierung des Portals kompatibel sein.
• Suche und Zugang zu den Informationen
  Das Portal soll dazu beitragen, die Projekte stärker im Web "sichtbar" zu machen. Es soll dem Nutzer eine effiziente Suche nach und einen schnellen Zugang zu den Projektinformationen bieten.

2. Inhalte der Webpräsentation von Projekten

Mit dem vorliegenden Entwurf wird ein erstes allgemeines Modell für die systematische Bereitstellung von Informationen der Projekte in Math&Industry entwickelt, unabhängig vom spezifischen Anwendungsgebiet.

Die folgende Liste soll möglichst umfassend die Inhalte beschreiben, die für ein Projekt relevant sind:

1. Projektdaten
   1. Titel des Projekts (Titel, Kurztitel)
   2. die beteiligten Personen und Institutionen
      1. Rolle der verantwortlichen Personen und Institutionen, z.B.:
         Projektleiter,Projektmitarbeiter, Ansprechpartner,
      2. strukturierte Informationen über Personen und Institutionen wie Name, Vorname, Akronyme, Adresse, Links auf persönliche Homepages ...
   3. weitere Partner (auch hier weitergehende Strukturierung sinnvoll)
   4. Projektzeitraum (Beginn, Ende)
   5. Projektphasen, Meilensteine
   6. weitergehende Strukturierung, z.B. Teilprojekte
   7. Förderung (Förderkennzeichen, Bestandteil welches Förderprogramms, Fördermittelgeber)
2. Kurzbeschreibung des Projekts
   1. aus Anwendersicht (Problem, Ziel)
   2. aus mathematisch-methodischer Sicht (Lösungsansatz, benutzte Methoden und Verfahren)
3. Darstellung des Sachproblems (thematische Beschreibung)
   1. Ausführliche Beschreibung des Problems
   2. Schlagwörter aus Anwendersicht
   3. Klassifizierung aus Anwendersicht: Anwendungsgebiet, Anwendungsaufgabe, Ziel; Rahmenbedingungen
   4. Strukturiertes Glossar für das Anwendervokabular, (also Anwendervokabular, das in "Kontext" gesetzt wird, d.h. Begriffe werden in den Relationen eines Thesaurus gesetzt)
4. Ansatz und Modellierung
   1. aus Anwendersicht
      1. Ziel der Modellierung
      2. Randbedingungen (etwa technischer, ökonomischer oder rechtlicher Art)
   2. aus wissenschaftlicher Sicht
      1. aus wissenschaftlicher/technischer Sicht (bspw. aus physikalischer, chemischer, biologischer Sicht)
         1. Sach-wissenschaftlich/technische Modellierung: Ansatz
         2. Grenzen und Gültigkeitsbereiche der verwendeten wissenschaftlichen/technischen Modellierung
         3. Schlagwörter aus sach-wissenschaftlich/technischer Sicht
         4. Klassifizierung aus sach-wissenschaftlich/technischer Sicht
         5. Strukturiertes Glossar für ein wissenschaftliches/technisches Vokabular
      2. mathematisches Modell
         1. Inhalt des mathematischen Modells
         2. Mathematisches Modell und Interpretation
         3. Schlagwörter für die mathematische Modellierung
         4. Klassifizierung des mathematischen Modells
         5. Strukturiertes Glossar für das mathematische Modell
5. Mathematische Behandlung:
   1. Lösungsmethoden und -verfahren
   2. Ergebnisse der mathematischen Behandlung und Interpretation
   3. Schlagwörter aus mathematischer Sicht
   4. Klassifizierung aus mathematischer Sicht
   5. Strukturiertes Glossar für das mathematische Vokabular
6. Anwendungen
   1. Reale Anwendungen in Industrie und Dienstleistungen, Vergleich der Ergebnisse mit den Projektaufgaben
   2. Anwendungen in der Mathematik
7. Projektstand
   1. Forschungsberichte
   2. Vorträge
   3. Veranstaltungen (Projekttreffen, Workshops)
8. Anwendungen, Potenzial und Vorteile der eingesetzten mathematischen Verfahren
   1. praktischer Nutzen der eingesetzten mathematischen Methoden und Verfahren
   2. potenzielle Anwendungen
   3. Tragweite und Grenzen der eingesetzten mathematischen Methoden und Verfahren
9. Produkte
   1. Produkte und ihre Verfügbarkeit: Software, Patente, Verfahren, ...
   2. Veröffentlichungen; (kommentierte) Publikationsliste mit Hinweisen auf einführende und weiterführende Literatur
10. Weiteres
    1. Vergleiche und Verweise (z.B. auf Vorgängerprojekte, parallele Projekte)
    2. Visualisierungen, Demos, ....
    3. Vermarktung (z. B. Ausgründungen, kommerziell verfügbare Produkte)
    4. Presseecho

3. Strukturierung der Inhalte, Orientierungshilfen

Eine einheitliche Strukturierung der Web Präsentationen der Projekte ist von Vorteil für den Nutzer: Er kann sich darauf einstellen, welche Inhalte er erwarten kann und wo die Information zu finden sind.

Bei grösseren Web Sites wird für den Nutzer eine einfache und schnelle Orientierung immer wichtiger: Wo befinde ich mich, welche weiteren Informationen kann ich auf der Web Site finden, wie kann ich einfach und schnell zu den anderen Informationsangeboten der Web Site gelangen?

Math&Industry kann auf zwei Konzepte zurückgreifen, um einen nutzerfreundlichen Zugang zu den Projektinformationen unterstützen

1. Math-Net Seite
   Die Math-Net Initiative hat für Web Server der Fachbereiche das Konzept der Math-Net Seite für Institutionen entwickelt. Math-Net Seiten für Institutionen sollen den Nutzer bei der Navigation und der Informationssuche auf den Servern mathematischer Institutionen unterstützen. Math-Net Seiten sind - in Inhalt, Struktur und Layout einheitliche - Homepages für die Web Seiten der Institutionen, also standardisierte Portale zu der lokalen Information. Math-Net Seiten sollen die bisherigen Homepages der Institutionen nicht ersetzen, sondern sind zuätzliche "secondary" Homepages der Web Sites der Institutionen. Die Gestaltungsfreiheit der Fachbereiche wird von der Math-Net Seite nicht eingeschränkt.
   Die Erfahrungen bei der Entwicklung der Math-Net Seite für Institutionen zeigen:
   Math-Net Seiten müssen übersichtlich und klar strukturiert sein, um von den Nutzern akzeptiert zu werden.
   Math-Net Seiten sollten auf einen Blick erfassbar sein (und kein zusätzliches Scrollen erforderlich machen), die Inhalte sollte in einer relativ flachen hierarchischen Struktur erfolgen.
   Aus den Math-Net Erfahrungen empfiehlt sich die Math-Net Seiten in zwei Ebenen zu strukturieren.
   Die Anzahl der Gruppen in der ersten Ebene sollte nicht größer als 6 sein. Jede der Gruppen kann in bis zu 8 Punkte untergliedert werden.
2. Navigationsleisten
   Viele Web Sites bieten Navigationsleisten an, um die Orientierung und die Navigation zu unterstützen. Die Navigationsleisten bilden u.a. die Strukturierung der Web Site ab.
   Die in den Navigationsleisten aufgelisteten Punkte sind i.a. zu den entsprechenden Webseiten gelinkt. Dadurch ist ein Übergang zu den so ausgezeichneten Web Seiten möglich, insbesondere wird die "Rückwärts"-Navigation unterstützt. Zudem wird die Navigationsleiste für den Nutzer zumeist als Orientierungshilfe genutzt, indem die aktuelle Position auf der Web Site hervorgehoben wird.
   Navigationsleisten können in unterschiedlicher Form realisiert werden, z.B. als Spalte / Zeile einer Tabelle. Auch eine Realisierung von Navigationsleisten durch Frames ist denkbar, ist aber mit einigen technischen Nachteilen verbunden.
3. Verwendung von Math-Net Seite und Navigationsleisten innerhalb der Web Site von Projekten
   Beide Techniken sollen in Math&Industry verwendet werden:
   • standardisierte lokale Portalseiten für die Web Sites der Projekte,
   • einheitliche Navigationsleisten auf den Web Seiten der Projekte.
   Bei der Diskussion der Navigationsleisten soll neben der lokalen Navigation auch eine Navigation über alle Projekte des BMBF-Förderprogramms möglich sein: Die einzelnen Projekte sollen also in ein projektübergreifendes zentrales Portal eingebunden werden.
   Die Steuerleiste in Math&Industry wird also - neben der lokalen Navigation über das Projekt - auch einen schnellen Übergang zum zentralen Portal ermöglichen. Hier lässt sich also auch eine Navigation nach verschiedenen Kriterien und die Querschnittssuche über alle Projekte in Math&Industry einbinden.
   Es werden also zwei Navigationsleisten, eine für den lokalen Teil und eine für den zentralen Teil eingeführt.
   
   Die im letzten Abschnitt entwickelten Vorstellungen über mögliche Inhalte der Web Sites von Projekten stellen auch eine mögliche Strukturierung der Informationen von Projekten dar. Um daraus einen Vorschlag für eine Navigationsleiste bzw. eine Math&Industry Seite der Projektpräsentationen zu entwickeln, sollten die im vorhergehenden Abschnitt aufgelisteten Inhalte allerdings anders gruppiert werden. 10 Punkte auf der Top-Ebene sind zu viel.

4. Math&Industry Seite

Die Math&Industry Seite ist ein Portal für die Web Sites der Projekte. Es soll die wichtigsten Informationen eines Projekts auf einen Blick sichtbar machen. Vorgeschlagen wird eine zweistufige Strukturierung. Die Top Ebene soll maximal 6 Punkte umfassen, die in Anlehnung an die Math-Net Seite für Institutionen (siehe http://www.math-net.org/Math-Net_Page_Help.html) im folgenden als Gruppen bezeichnet werden.

Vorschlag für die Gruppen der Portalseite

• Projektübersicht: soll das Projekt vorstellen und einen Überblick über das Projekt geben; wendet sich an das allgemeine Publikum
• Anwendungen/Produkte: beschreibt konkrete Anwendungen der entwickelten Methoden und Verfahren und stellt konkreten Nutzen sowie weitere potentielle Einsatzmöglichkeiten vor; wendet sich an das allgemeine Publikum
• Beteiligte: benennt die am Projekt beteiligten Personen und Institutionen
• Problem der Praxis: stellt das Praxis-Problem im Detail vor
  diese Gruppe soll insbesondere potentielle Anwender ansprechen,
• Ansatz/Modellierung: stellt die wissenschaftliche Modellierung des Problems bis einschliesslich der mathematischen Modelle vor
• Mathematische Behandlung: stellt die Behandlung der mathematischen Modelle, (Methoden, Verfahren und Ergebnisse) vor; wendet sich vor allem an Mathematiker und mathematisch interessierte Anwender

5. Strukturierung der Gruppen der Math&Industry Seite

5.1 Formale Daten

Formale Daten über das Projekt sind wichtig. Die Math&Industry Seite enthält zusätzlich zu den Gruppen und Untergruppen folgende Angaben

• den Projekttitel
• den Projektverantwortlichen
• den Förderzeitraum
• das Förderprogramm und ggf. Förderschwerpunkte
• den Fördermittelgeber
• den Zuwendungsempfänger

5.2 Glossare

Glossare sind ein wichtiges Hilfsintrument in der wissenschaftlichen Literatur. In Math&Industry wird angestrebt, dass die Glossare für das Projekt die zentralen Arbeitsfelder, Begriffe und Methoden aus dem Anwendungsbereich und der wissenschaftlichen Behandlung (Modellbildung und mathematische Behandlung) umfassen.
Das Konzept der Glossare in Math&Industry sieht vor

• die für das Projekt zentralen Begriffe aufzulisten und zu definieren
• die Begriffe dem Anwenderbereich oder dem entsprechenden wissenschaftlichen Umfeld (einer Wissenschaft) zuzuordnen
• die Beziehungen zwischen den Begriffen zu qualifizieren. Um die Beziehungen zwischen den Begriffen eines Glossars zu charakterisieren stehen die verschiedene Relationen zur Verfügung.
  Die Relationen sind ein Mittel, den Zusammenhang zwischen Projekten anhand der zentralen Begriffe eines Projekts automatisch auszuwerten und darzustellen.

Da die Zuordnung der Glossare zu den Gruppen nicht umproblematisch ist, sind die Glossare der Gruppe "Projektübersicht" zugeordnet.

5.3 Gruppen und Untergruppen

In der folgenden Tabelle 1 sind die Namen und die Inhalte der Gruppen und Untergruppen der Math&Industry Seite spezifiziert. Bestimmte Projektinformationen können durchaus in verschiedenen Gruppen und Untergruppen auftreten. Beispielsweise ist Software ein Unterpunkt der Gruppe "Mathematischen Behandlung", wird i.a. aber auch bei Produkten:Software auftreten.

Eine maschinen-verstehbare RDF/XML Version dieses Schemas ist auf dem Server des "Instituts für wissenschaftliche Information Osnabrück" (IWI) unter dem Titel Math&Industry Descriptors zu finden.

6. Navigationsleisten

Die Struktur der eben definierten Projektpräsentatione wird für die Orientierung und Navigation innerhalb der Website des Projekts verwendet.

Zudem wird eine Navigationszeile eingeführt, die zu den Diensten der zentralen Portalkomponente führt und eine Querschnittssuche über alle Projekte von Math&Industry und die Navigation entlang verschiedener Kriterien beinhaltet.

7. Erschließung der Informationen: Metadaten

Die automatische Verarbeitung von Informationen ist eines der Schlüsselprobleme der elektronischen Information und Kommunikation. Um Informationen maschinell interpretieren zu können, müssen die Informationen maschinen-verstehbar gemacht werden. Das kann durch eine zusätzliche automatische Erschließung erfolgen.

Speziell für die Erschließung von Informationen im Web wurden in den letzten Jahren neue Konzepte und Techniken entwickelt: Charakteristische Daten werden als Metadaten für ein elektronisches Dokument hervorgehoben. Mit dem Resource Description Framework (RDF) lassen sich auch komplexe Zusammenhänge und Sachverhalte zwischen Daten modellieren und in XML-kodierter Form darstellen.

Die Auswertung der Informationen erlaubt das Generieren unterschiedlicher Sichten auf die Projekte und die qualifizierte Suche nach augewählten Kriterien. Deshalb sollen im Rahmen möglichst viele Informationen auf den Projektpräsentation durch Metadaten erschlossen werden.

Für die Erschließung verschiedener Dokumenttypen (etwa Preprints oder Personendaten) stehen bereits Metadatenschemas und Erstellungswerkzeuge zur Verfügung, für andere Dokumenttypen (etwa die strukturierten Wörterbücher) sind im Rahmen des Projekts Schemas und Werkzeuge entwickelt worden.

Metadaten können auf verschiedene Weise generiert werden:

• manuell (Eingabe erfolgt durch die Projektmitarbeiter, kann z.T. an die Erstellung der Webseiten der Projektseite gekoppelt werden)
• automatisch (die Strukturinformationen aus der Projektpräsentation stellen wichtige Metadateninformationen dar).

8. Erstellungswerkzeuge

Die Erstellung der Projektpräsentationen (Metadaten und html-Seiten) ist komplex und macht ein Werkzeug erforderlich, das dem Nutzer ein einfaches und korrektes Erzeugen der Websites erlaubt.
Zur Lösung dieser Aufgaben steht das Werkzeug "WebSiteMaker für Projekte" zur Verfügung: http://www.math-net.org/create_website
Ganz allgemein ermöglicht der WebSiteMaker das Erzeugen und Ändern der Web Präsentationen der Projekte. Der WebSiteMaker ist formulargesteuert, d.h. man trägt seine Informationen in Formulare ein. Der WebSiteMaker erstellt dann daraus eine komplette Webpräsentation für das Projekt, also HTML Seiten sowie zugehörige Metadaten Dateien und eine Math&Industry Seite als Portalseite.

Beim Aufruf des WebSiteMakers wird unterschieden, ob man eine neue Web Präsentation erstellen oder eine bestehende editieren will. Bei der Neuerstellung der Projekt Präsentation erscheint ein Formular, in dem die formalen Projektdaten einzugeben sind. Hier ist auch ein Passwort festzulegen, das zusammen mit dem Förderkennzeichen den Nutzer berechtigt, bestehende Web Präsentationen zu verändern.
Nach Eingabe der Daten erhält man ein Auswahlmenü, das die Generierung einzelner Seiten der Projektpräsentation erlaubt.
Die Eingabeseiten zum Erzeugen der Webseiten für die Gruppen und Untergruppen sind ebenfalls wieder Formulare (etwa um Informationen zu den beteiligten Personen und Institutionen einzugeben oder einen Begriff in das Glossar einzutragen). Der WebSiteMaker und die Eingabewerkzeuge für die Untergruppen sind beschrieben in Anleitung / Help File zum WebSiteMaker beziehungsweise in dem Abschnitt Websiteerstellungstools für den Math&Industry WebSiteMaker auf dem Math&Industry-Portal. Die Eingabe der Informationen sollte im XHTML erfolgen. In Zukunft sollte es damit möglich sein, mittels MathML auch direkt mathematische Formeln einzugeben.