Die Platform MaterialDigital Core Ontology (PMDco) ist eine schlanke Mid-Level-Ontologie für die Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (MSE). Die PMDco enthält verknüpfende Mid-Level-Konzepte für die detaillierte Beschreibung von Prozessen, Experimenten und Simulationsworkflows, um die Reproduzierbarkeit von Prozess- und Materialdaten zu ermöglichen. Diese allgemeinen MSE-Konzepte sind so gestaltet, dass sie für spezifische Anwendungen mithilfe von Anwendungsontologien erweitert werden können. Die PMDco wurde in Zusammenarbeit mit der MaterialDigital-Initiative entwickelt und soll von MSE-Fachleuten leicht verwendet werden können
Unter einer Ontologie versteht man in der Informationswissenschaft eine explizite, formelle Strukturierung geteilter Konzepte, die eine Domäne ausmachen. Eine Ontologie enthält dabei entweder deskriptive oder formelle inhaltliche Verknüpfungen. Der Vorteil der Methode ist klar: Wenn man formalisiert definiert, wie sämtliche Konzepte einer Disziplin bezeichnet werden sollen und in welchem Verhältnis diese zueinander stehen ist diese Logik maschinenverständlich objektiv nachvollziehbar. Darauf aufbauend können Daten, die die entsprechende Logik beachten beispielsweise einheitlich abgelegt, kuratiert oder auch ausgewertet werden.
Die Plattform MaterialDigital strebt daher eine ontologische Struktur als Grundlage ihres Informationsökosystems an. Für die Materialwissenschaft und Werkstofftechnik sollte eine Ontologie den skalenübergreifenden Charakter der Disziplin berücksichtigen und muss in sich über eine relationale Beschreibung hinaus einen logischen inhaltlichen Mehrwert bieten.
Eine Ontologie für die Materialwissenschaft gemäß den Prinzipien des Semantic Web soll im Rahmen des Projekts bei der einheitlichen und standardisiert anpassbaren Datenorganisation sowie -Ablage, -Abfrage und -Aggregation helfen. Ein daraus resultierender Wissensgraph soll ermöglichen, erzeugte Datensätze einheitlich zu strukturieren, inhaltlich zu analysieren, sowie neue Erkenntnisse aus den gewonnenen Logiken abzuleiten. Die mittels des Wissensgraphen erreichbare Verknüpfung von Daten kann dann deren komplexe Zusammenhänge erschließbar machen, die in einfacherer Form heute in speziellen Modellen (in Form von Lehrbuchwissen) ausgedrückt werden. Aufgrund ihrer Komplexität kann die Ontologieentwicklung kaum isoliert stattfinden, sondern muss als gemeinsame Anstrengung der materialwissenschaftlichen Community in Angriff genommen werden.
Folgende grundlegenden Prinzipien zur Entwicklung der Ontologie werden verfolgt:
Die Ontologie für die Materialwissenschaft und Werkstofftechnik muss von den Domänenexperten und somit der jeweiligen Community, den Beitragenden und letztlichen Nutzern und Nutzerinnen definiert werden. Sprich, der eigentliche Prozess muss „Bottom-Up“ ablaufen. Die Informationswissenschaften können nur die grundlegende Struktur als Fundament des benötigten Datenraums beitragen.
Die Ontologie für die Materialwissenschaft und Werkstofftechnik muss gemäß geltender Forschungsgrundsätze auf eine Weise entwickelt werden, die niemals Vollständigkeit impliziert, sondern stets Adaptivität und weiteres Wachstum ermöglicht.
Die Ontologie für die Materialwissenschaft und Werkstofftechnik muss anwendungsorientiert innerhalb erster Domänen organisch wachsen und sich erst langfristig zu einer stärker gesamtheitlichen Abbildung der kompletten wissenschaftlichen Disziplin fügen.
Die Leistungsfähigkeit eines Ontologieansatzes muss sich in erster Linie an dessen praktischem Anwendungsnutzen für die Ziele Datenstrukturierung, ‑zugänglichkeit / Datenwiederverwendbarkeit und ‑auswertung bemessen. Eine Ontologie ohne Anwendungsnutzen ist irrelevant. Standardisierung ist dabei nur eine der erwarteten Nutzendimensionen der Ontologie.
Die Plattformverantwortlichen sehen für sich die Aufgabe, eine Infrastruktur zu schaffen an die die Domänenontologien „andocken“ können. Dies betrifft insbesondere die Gewährleistung einheitlicher Schnittstellen sowie die Definition von initialen Begrifflichkeiten und Ansprüchen, auf die die Teilontologien sich beziehen können. Auch eine erste, grundsätzliche Ontologie als Ausgangsschema will die Plattform bereitstellen.
