Das elektronische Laborbuch eLabFTW in der Forschungspraxis

Service Team Forschungsdaten: Wir würden uns freuen, wenn Sie mal kurz zusammenfassen könnten, auf welchem Gebiet und mit welchen Methoden Sie forschen.

Thomas Krawinkel: Wir sind vom Institut für Erdmessung in der Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie, aus der Arbeitsgruppe Positionierung und Navigation. Was wir so machen, ist alles, was statische und kinematische Lokalisierung, Positionsbestimmung, Geschwindigkeit, Orientierung von Personen, Fahrzeugen und so weiter angeht. Von der Methodik her, fängt vieles immer mit einer Simulationsstudie an und mündet dann meistens in praktische Anwendungen.

Tobias Kersten: Unsere Wissenschaft ist keine reine Natur- oder Ingenieurswissenschaft, sondern an der Schnittstelle zwischen Naturwissenschaften, Ingenieurwissenschaften, Geowissenschaften und Informatik integriert. Und deshalb sind meistens die Konzepte auch nicht eins zu eins adaptierbar. Also zum Beispiel Laborbücher, die man aus der Biologie kennt. Die kann man nicht eins zu eins so übernehmen, weil es bei uns viel um angewandte Mathematik und angewandte Systeme geht, und dann auch immer sehr individuell auf die einzelnen Probleme zugeschnitten.

Service Team Forschungsdaten: Sie haben das elektronische Laborbuch eLabFTW in Ihrem Institut eingeführt. Können Sie uns ein bisschen schildern, wie Sie dabei vorgegangen sind und welche Herausforderungen sich da eventuell für Sie ergeben haben?

Tobias Kersten: Ja, fangen wir mit den Herausforderungen an. Wir haben schon längere Zeit nach einem Instrument gesucht, um die Arbeit in der Gruppe effizienter zu gestalten. Wenn wir in Datensätzen suchen, ist oftmals die Frage, wann welcher Datensatz mit welchen bestimmten Parametern aufgenommen wurde, um so eine Art Datenbank aufzubauen.

Das eine ist, Projekte und Experimente zu organisieren. Das andere ist aber auch: Wenn ich jetzt Experimente durchführe, muss ich auch die ganzen Ressourcen im Hintergrund organisieren. Daher wollten wir noch, dass man Geräte buchen muss, sodass man auch weiß, die stehen jetzt zum Beispiel nicht zur Verfügung, oder die Räume stehen nicht zur Verfügung oder die Infrastruktur. So haben wir es dann auch umgesetzt. Auf der anderen Seite wollten wir dokumentieren, welche Geräte wann verwendet wurden, damit man auch so eine Art Backtracing hat. Wenn man jetzt feststellt, auf dem Gerät war eine Zeit lang eine falsche Firmware drauf, kann man zumindest nachvollziehen, welche Datensätze davon beeinflusst sind, damit diese beim Sortieren und Suchen von einer Wiederverwendung ausgeschlossen werden können.

Da sind wir irgendwann auf eLabFTW gekommen - es gibt nämlich nicht viele freie Laborbücher - und fanden das eigentlich schon ganz gut. Dann hatten wir ein bisschen am Institut selbst experimentiert. Das war noch so 2018/19, und da war das auch in der zarten Diskussion am LUIS, dass da eventuell eine zentrale Instanz an der Uni aufgebaut werden soll. Wir hätten die ganze Infrastruktur dahinter nicht allein aufrechterhalten können.

Die größte Herausforderung ist eigentlich, Überzeugungsarbeit zu leisten, sowohl bei den Vorgesetzten als auch bei den Kollegen. Zu sagen, die Art und Weise, wie wir bisher gearbeitet haben, können wir verändern. Das ist aber auch Aufwand, den man da reinstecken muss, und der wird oft gescheut. Und ich muss zum Beispiel auch die Leute, die ihre Promotion in einer relativ kurzen Zeit durchbringen müssen, berücksichtigen. Die haben nicht die Möglichkeiten, viele Sachen groß auszuprobieren, sondern da muss die Sache laufen wie ein Räderwerk.

Und als es dann so weit war, dass man sagen konnte, okay, diese Infrastruktur [die zentrale eLabFTW-Instanz des LUIS] ist jetzt da und sie wird langfristig da sein, haben wir auch schon angefangen, dieses Konzept parallel umzusetzen. Da war die Herausforderung, das Tageswerk umzubrechen in diese Einzelparameter. Was sind Ressourcen? Wie organisiere ich die? Wie gehe ich mit Räumen um? Wir arbeiten nicht mit Petrischalen oder Simulationsstudien von Molekülen, sondern wir arbeiten mit Simulationsstudien, wo Fahrzeuge durch ein Gebäudemodell fahren. Diese Konzepte herunterzubrechen, das war schon eine Herausforderung. Da sind wir dann schnell an Grenzen gestoßen.

Was wichtig war: Es gab ja diesen eLabFTW-Matrix-Channel [für Support durch das LUH-Rechenzentrum]. Den gibt es ja immer noch. Den zu haben, war wichtig, weil man dann auch schnell mit dem LUIS kommunizieren konnte. Und das Webinar [eine eLabFTW-Einführung durch den Hersteller Deltablot] hat auch nochmal ein gutes Gefühl gegeben, zur Frage, wer entwickelt das Programm und wie frei sind sie denn? Ist das ein Unternehmen, das verschlossen wirkt und eher sagt, „das ist das Produkt, nehmt es oder lasst es bleiben“? Oder ist da eine Gruppe dahinter, die sagt, wir können uns dynamisch anpassen? Wenn es spezielle Herausforderungen gibt, könnte man sich denen auch stellen und Adaptionen entwickeln oder APIs bereitstellen.

Und der letzte Punkt für die Umsetzung war dann, dass wir so eine Art Hackathon bei uns in der Gruppe gemacht haben. Dann hatten wir gesagt, wir machen eine Liste mit den Leuten, die mit den Projekten am meisten zu tun hatten. Und die Leute sollten die Projekte dann eben in eLabFTW umsetzen. Da haben wir dann auch gemerkt, eigentlich müssten wir das und das noch machen, oder die und die Ressource fehlt noch und so weiter.

Service Team Forschungsdaten: Da würde ich ganz gerne nochmal nachhaken. Sie haben zu Beginn gesagt, es war nicht so einfach, die KollegInnen zu überzeugen, dieses ELN einzusetzen [Electronic Laboratory Notebook - elektronisches Laborbuch]. Ich habe jetzt ein bisschen herausgehört, dieser Hackathon diente auch dazu, die Vorteile oder die Benutzung eines ELN ganz praxisbezogen zu veranschaulichen. Haben Sie eine Strategie verfolgt, wie Sie Ihre KollegInnen überzeugen, dem ELN doch eine Chance zu geben?

Thomas Krawinkel: Ich weiß nicht, ob man es direkt Strategie nennen kann. Es war viel Eigeninitiative. Also von mir aus war es so, weil ich über die Jahre viel mit den praktischen Experimenten zu tun hatte, selber viele gemacht habe, und mich dann eben auch jüngere Kollegen fragen. Es tauchen dann immer wieder die gleichen Sachen auf. Es ist immer das Thema Dokumentation und Reproduzierbarkeit. Da fragt man sich, okay, wie kann ich das jetzt erstmal auch für mich besser machen? Und dann trägt man das an andere heran, erwähnt das immer mal so in Gesprächen, dass es ja diese Möglichkeit gibt, auch in den Teammeetings. So wissen alle, dass wir da was machen. Und natürlich machen wir auch immer alles mit dem Okay vom Vorgesetzten, weil, wenn da jetzt definitiv gesagt wird, „wir machen das nicht“, dann ist es ja vergebliche Liebesmüh. Und dann ermutigt man einfach mal dazu, diese Hemmschwelle zu überwinden und zu sagen: „Wir machen das einfach mal!“

Für den Hackathon hatten wir schon viel vorbereitet, sodass man im ELN ein Template hatte und sagen konnte, „die Informationen müssen da rein. Denkt dran, wir haben nur eine gewisse Datenmenge, die wir reinpacken können“. Dann wird gesehen, „och, das ist ja doch einfacher, als ich mir das vorgestellt habe. Und auch sogar einfacher als das, was wir vorher gemacht hatten“. Auch dieses initiale „ich-mach-das-jetzt-einfach-mal“, das war gar nicht so schwierig. Man sollte gar nicht so viel reden, sondern muss die Leute eigentlich nur mal machen lassen. Dann können sich alle alles mal angucken und auch all die positiven Effekte sehen.

Tobias Kersten: Ja, das war ein klassischer Button-up-Prozess. Also wir haben den Rücken schon frei bekommen von unserem Vorgesetzten. Aber es war jetzt auch nicht so, dass es unbedingt auf höchster Priorität lanciert wurde. Das entwickelt sich aus dem Team heraus und geht meistens von denen aus, die die langjährigen Erfahrungen aus den Prozessen haben und wie die Projekte bisher gelaufen sind. Das sind in diesem Fall wir beide, auch aufgrund dessen, was wir im Vorfeld schon längst gemacht hatten.

Also wir haben ja schon länger versucht, uns besser zu organisieren. Am Anfang haben wir die Kolleginnen und Kollegen dazu gedrängt, zu jedem Projekt eine Readme-Datei abzulegen, um die Primärdaten zu sammeln und zu wissen, was ist jetzt Inhalt dieses Projektes. Das Problem, was dann aber besteht, ist wenn ich suchen will: Das kann dann nur ein sogenannter Data Steward der wirklich in den Daten drinhängt und ganz genau weiß, okay, wir haben damals die Daten vor zehn Jahren so und so aufgenommen, und da war das und das Problem. Wenn diese Person aber irgendwann nicht mehr da ist, ist das ein Riesenproblem. Aber selbst wenn diese Person mal vielleicht nicht komplett weg ist, sondern nur für einen gewissen Zeitraum, in dem aber diese Frage beantwortet werden muss, wäre es gut, wenn die anderen eine Art Wissensdatenbank haben. Das ist jetzt glücklicherweise diese Plattform eLabFTW.

Man kann dort nach verschiedenen Parametern und Schlüsselwörtern aufgedröselt suchen. Das war auch so eine Herausforderung, und die hat sich auch durch den Hackathon verbessert. Welche Schlüsselwörter nimmt man denn? Wir haben es so gemacht, dass man diese Schlüsselwörter nicht als Nutzer hinzufügen kann, sondern man kann sich nur aus einer Liste vordefinierter Schlüsselwörter etwas aussuchen, um dann eben diese ganze Suche nicht dadurch ad absurdum zu führen, dass dann Schreibweisen unterschiedlich sind oder so etwas. Wenn uns da noch etwas fehlt, können wir es jederzeit hinzufügen. Aber das machen dann eben nur die Admins.

Service Team Forschungsdaten: Und haben Sie sich da an irgendeinem Thesaurus orientiert oder haben Sie selbst ein bisschen Brainstorming betrieben und dann eine Liste von Stichworten erstellt?

Thomas Krawinkel [nickt zustimmend]: Wir haben uns überlegt, wie würde ich rangehen, wenn ich jetzt nach etwas suchen würde? Was würde ich dann für Wörter verwenden? Das ist nicht systematisch. Es war dann nachher eher die Frage, wie man Redundanzen vermeidet.

Service Team Forschungsdaten: Wie und wofür setzen sie eLabFTW in ihren Projekten ein? Sie haben ja schon kurz erzählt, dass Sie zum Beispiel die Kalenderfunktion nutzen, um Ihre Geräte zu organisieren. Wie nutzen Sie eLabFTW noch?

Thomas Krawinkel: Das ist es vielleicht, was man als übergeordnete Strategie bezeichnen könnte, dass der Hintergedanke zu so einem elektronischen Laborbuch immer war, dass es einer von drei Pfeilern ist: Neben dem ELN noch das Wiki und der Server, wo dann die ganzen Daten liegen. Wir erstellen damit auch Verwendungsnachweise für gewisse Projekte. Wenn wir zum Beispiel ein DFG-Forschungsgroßgerät haben, kann man damit dann relativ einfach nachweisen, in welchen Projekten und in welchem zeitlichen Umfang das eingesetzt wurde. Wenn man eine gute Verknüpfung zwischen den drei Säulen hat, hat man Links im Wiki, und man weiß, wo die Daten auf dem Server liegen. Wir haben im ELN primär die ganzen Metadaten für Experimente, Fotos, Skizzen sowie Konfigurationsdateien von den Geräten, die verwendet worden sind.

Service Team Forschungsdaten: Gemessen an Ihren Erwartungen und Ihren Ansprüchen oder Bedürfnissen, wie sind Ihre Erfahrungen bisher mit eLabFTW im Praxiseinsatz?

Tobias Kersten: Wir haben noch nicht viele Erfahrungen und sind noch relativ am Anfang. Wir haben gesagt, ab April oder Mai müssen alle Projekte einen eLabFTW-Eintrag bekommen. Wichtig ist, es gibt ein Datum, ab dem eben nur noch dort die Sachen eingetragen werden sollen. Deshalb war es wirklich wichtig, dass man eben diesen Hackathon vorher hatte. Und aus dem Hackathon selber waren die Rückmeldungen rein positiv, weil eben die Vorteile gesehen werden.

Ich kann mir zum Beispiel so eine Art Report generieren und daraus herauslesen, was sind denn jetzt eigentlich die Schlüsselelemente dieses Projektes, wenn jemand mit den Daten arbeiten möchte? Oder lohnt sich das eigentlich, wenn ich jetzt so eine Art Simulationsstudie mache und verschiedene Datensätze mit bestimmten Parametern brauche? Sowas hatten wir auch schon. Der Kollege, der das gemacht hatte, meinte, es wäre schön gewesen, wenn man das vorher gehabt hätte. Der hat dann nämlich Datensätze der letzten zehn Jahre angucken müssen, um zu entscheiden, passen die Daten für meine Zwecke, ja oder nein? Man hat halt Zeit gewonnen, dadurch, dass man sich auf die wesentlichen Sachen konzentrieren kann. Von daher war es bisher sehr positiv.

Als jemand, der das schon länger im Auge hat und es auch mit eingeführt hat, muss ich sagen: Ich selber persönlich habe schon ab und zu überlegt: Wäre vielleicht noch ein anderes elektronisches Laborbuch sinnvoll oder nicht? Oder was hätte man eigentlich sonst nutzen können? Für unsere Ansprüche haben wir eLabFTW jetzt so geformt und definiert, wie wir es brauchen. Aber ich könnte auch garantieren, dass ein anderer Geodäsie-Standort, der so ein Laborbuch bekommt, bei der Umsetzung andere Prämissen setzen würde. Das ist schade, aber es ist halt so.

Ich war auch auf dem DINI-Workshop [zu Sonderforschungsbereichen mit Teilprojekten für Informationsinfrastruktur] im letzten Jahr im November. Da habe ich mal eine Übersicht bekommen aus den anderen Sonderforschungsbereichen, die in Deutschland so laufen. Und ich muss sagen, das ist schon etwas Besonderes, wenn man mal als Standort eine eLabFTW-Installation hat, die läuft und die man tatsächlich nutzen kann.

Und man kann jetzt hier etwas aufbauen und vielleicht für seinen eigenen Bereich Abläufe generieren, zu denen man zum Beispiel anderen Kollegen an anderen Standorten raten kann: „Pass mal auf, also wir haben das so und so gemacht. Damit haben wir positive Erfahrungen gemacht.“ Oder: „Macht das doch so und so, dann könnt ihr die und die Probleme umgehen.“ Es wäre interessant, unseren Ansatz über die anderen geodätischen Institute vielleicht mal auszubreiten. Es gibt an der LUH ja vier an der Zahl, und tatsächlich sind wir als Institut ja auch nur mit einer Gruppe dabei.

Service Team Forschungsdaten: Ich habe noch eine Rückfrage zu den Rückmeldungen aus dem Institut. Sie hatten vorhin das Beispiel des Kollegen geschildert, der gesagt hat: „Ach Mensch, hätten wir das doch schon früher gehabt, ist ja wunderbar.“ Gibt es auch Leute, die sagen: „Eigentlich brauchen wir das überhaupt nicht“ oder „das, was ich eigentlich bräuchte, das kann es am Ende doch nicht“?

Tobias Kersten: Also aus dem Team von 18 Leuten sind die Meldungen, würde ich mal sagen, zu 90 Prozent: „Tip-top, dass wir es haben“. Manche haben da noch ihre Vorbehalte, überhaupt erstmal was einzutragen. Da sind die Leute, die zum Beispiel sagen: „Ja, ich mache doch nur Simulationsstudien“. Da heißt es dann, „nee, das wäre zu viel Aufwand, da muss ich ja so viel dokumentieren. Das nimmt mir zu viel Zeit weg, die ich brauche, um auf meine Ergebnisse zu kommen und Paper zu schreiben“. Da ist dann immer die Frage: Wo kriege ich mit minimalem Aufwand ein maximales Ergebnis raus? Und da fällt so etwas wie eLabFTW einfach hinten runter, solange nicht tatsächlich eine verbindliche Vorgabe kommt: „Hier, das wird am Institut wirklich eingesetzt!“

Thomas Krawinkel: Es ist halt immer dieser langfristige Gedanke. Häufig ist es ja so, dass sich die Experimente innerhalb eines Projektes oder eines Vorhabens relativ ähnlich sind. Man kann die dann aufeinander aufbauen. Das ist ja nicht so, dass man das alles immer wieder von Neuem macht. Man hat ja Templates, die man verwenden kann. Das grundlegende Problem ist immer, diese erste Hürde zu nehmen. Ja, das führt dann eben zu mehr Arbeit, also kurzfristig. Aber in einem halben Jahr erstellst du dann eben so - zack - etwas Neues mit dem und dem Template, oder du duplizierst irgendetwas und änderst das dann nur. Das ist dann immer so ein bisschen Überzeugungsarbeit.

Dann kommt man noch in einen ganz anderen Bereich, was Administrierung betrifft. Wir haben keine offiziellen Titel oder Befugnisse. Der Einsatz des ELN steht und fällt auch damit, dass alle an einem Strang ziehen. Man muss immer Leute überzeugen, damit dann auch alle mitmachen. Das mit den 90 Prozent positive Rückmeldungen aus der Arbeitsgruppe zu eLabFTW würde ich auch so sehen. Aber der eine oder andere sieht das vielleicht noch nicht so positiv oder sagt nicht viel dazu. Wir haben keine regelmäßige Abfrage oder so. Das ist dann eher eine Evaluierung, die wir wahrscheinlich dann in ein paar Monaten mal durchführen, dass man dann guckt, was ist der Status jetzt? Wie ist es jetzt eigentlich gelaufen? Dass man dann daraus auch lernt, wie man dann weiter verfährt.

Service Team Forschungsdaten: Da würde ich ganz gerne noch mal nachfragen. Aus Ihrer Erfahrung und vielleicht auch der Ihrer Gruppe heraus: Wie gut hat sich die Nutzung des ELN in Ihren Workflow eingegliedert? Mussten Sie sich stark umstellen oder ging das relativ flüssig?

Thomas Krawinkel: Ich kann hauptsächlich nur für mich sprechen. Es ist eigentlich gar nicht so eine große Umstellung, so, wie wir es jetzt einsetzen. Wenn man vorher irgendwo ein Experiment gemacht hat, hat man meistens sowieso erst mal alles lokal dokumentiert. Jetzt bringt man das eben direkt in eLabFTW ein. Man hat das jetzt in einer Plattform, zusammen mit der Buchung der einzelnen Geräte oder Ressourcen, die man verwendet. Vorher hatten wir das in einem extra SoGo-Kalender. Da war dann wieder das Problem: der eine bezeichnet das Gerät so, der andere so. Eine parallele Buchung ist dann halt jederzeit möglich. So habe ich jetzt das eine Gerät, und wenn eine Person das bucht, dann ist es jetzt auch so eingestellt, dass, wenn jemand anderes das in diesem Zeitraum buchen will, er dann halt eine Fehlermeldung bekommt. Man fliegt dann nicht einfach blind aneinander vorbei und merkt womöglich erst einen Tag vor dem Experiment: „Oh, ich kann das ja gar nicht machen, weil das Gerät gar nicht verfügbar ist“. Diese Buchungsfunktion ist schon ganz gut angenommen worden und wird genutzt.

Service Team Forschungsdaten: Gibt es denn auch Funktionen, die Ihnen fehlen, wo Sie sagen, wenn eLabFTW das noch könnte, dann wäre es wirklich perfekt?

Thomas Krawinkel: Der Buchungsplan, oder wie auch immer man es bezeichnen will, ist ja leider immer noch nur ressourcenbezogen und nicht experimentbezogen. Typischerweise haben wir Experimente, bei denen es normal ist, dass ich da zehn oder mehr Geräte oder Ressourcen für buche. Wenn ich das über die Benutzeroberfläche machen will, muss ich jedes der zehn Geräte einzeln buchen, weil jedes Gerät einen eigenen Kalender hat. Ich glaube, die RWTH Aachen hatte schon offiziell vor einem Jahr beim Entwickler einen Request online gestellt, das flexibler zu gestalten. Möglicherweise kommt das ja in der nächsten größeren Version.

Aktuell machen wir als Administratoren das Ganze mit ein paar Python-Skripten über die API, und für die Kollegen haben wir entsprechende Batch-Skripte bereitgestellt. Es wäre aber schön, wenn man in Zukunft eine Buchung nicht für jede Ressource einzeln vornehmen muss, sondern sagen kann, ich lege ein Experiment an, und für den und den Zeitraum buche ich dann eben Ressource 1, 2, 3, 4, 5. Das wäre eine sehr große Hilfe für uns, wenn man das auch über die GUI machen kann.

Service Team Forschungsdaten: Da drücken wir mal die Daumen, dass das kommt. Aber mein Eindruck ist, dass es da auch relativ viel Aktivität gibt, was die Entwicklung solcher Plugins angeht. Ich mal denke mal, die Chancen stehen gar nicht schlecht, dass es da demnächst eine entsprechende Zusatzfunktion gibt. Wir bedanken uns ganz herzlich für das Gespräch!