Licht und Schatten: Software auf dem Prüfstand

21.05.2021

Informatiker an HITS und KIT entwickeln Open-Source-Tool, das Qualitätsstandards für wissenschaftliche Software automatisiert überprüft – 48 Programme bewertet

In fast allen wissenschaftlichen Disziplinen sind digitale Werkzeuge unerlässlich. Besonders dann, wenn große Mengen an Forschungsdaten anfallen und schnell verarbeitet werden müssen, ist zuverlässige, sorgfältig entwickelte Software entscheidend, um die Daten zu analysieren und richtig zu interpretieren – etwa in der Biologie, der Physik oder aktuell auch in der Epidemiologie. Entwicklung und Wartung wissenschaftlicher Software sind jedoch oft von Finanzierungsunsicherheit und Zeitdruck geprägt, was zu Qualitätsmängeln führen kann. Um die Softwarequalität automatisiert zu bewerten, haben Informatiker des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien (HITS) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) das Tool „SoftWipe“ entworfen. Ihre Ergebnisse wurden jetzt im Nature Scientific Reports Journal veröffentlicht.

SoftWipe: Schnell, zuverlässig und kostengünstig

Alexandros Stamatakis (Photo: HITS)

„Das Einhalten von Codierungsstandards wird bei wissenschaftlicher Software viel zu selten berücksichtigt, obwohl das sogar zu falschen wissenschaftlichen Ergebnissen führen kann“, sagt Alexandros Stamatakis, Leiter der Forschungsgruppe Computational Molecular Evolution (CME) am HITS und Professor am Institut für Theoretische Informatik (ITI) des KIT. Das Open-Source-Tool „SoftWipe“ bietet hier einen schnellen, zuverlässigen und kostengünstigen Lösungsansatz, indem es Software-Entwicklungsstandards automatisiert bewertet. Neben dem Tool selbst haben die Informatiker ein Ranking von 48 wissenschaftlichen Softwareprogrammen verschiedenen Forschungsbereichen erstellt, indem sie bewerteten, wie Codierungsstandards eingehalten wurden.

„SoftWipe kann auch im Begutachtungsprozess von wissenschaftlicher Software verwendet werden und den Auswahlprozess unterstützen“, ergänzt Adrian Zapletal. Der Masterstudent und sein Kommilitone Dimitri Höhler haben maßgeblich zur Entwicklung von „SoftWipe“ beigetragen. Bei der Auswahl der Bewertungskriterien orientierten sie sich an bereits bestehenden Standards, die in sicherheitskritischen Bereichen, wie beispielsweise bei der NASA oder am CERN, eingesetzt werden.

„Wir haben enorme Unterschiede in der Softwarequalität festgestellt“, sagt Mitautor Carsten Sinz vom ITI des KIT. Einige Programme wiesen einen niedrigen Score auf und schnitten im Ranking schlecht ab. Die Wissenschaftler empfehlen, dass Programme wie SoftWipe standardmäßig im Auswahl- und Begutachtungsprozess für Software im wissenschaftlichen Bereich eingesetzt werden sollten.

Originalpublikation:

Zapletal, A., Höhler, D., Sinz, C. et al.: The SoftWipe tool and benchmark for assessing coding standards adherence of scientific software. Sci Rep 11, 10015 (2021).

https://doi.org/10.1038/s41598-021-89495-8

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Über das HITS

Das Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) wurde 2010 von dem Physiker und SAP-Mitgründer Klaus Tschira (1940-2015) und der Klaus Tschira Stiftung als private, gemeinnützige Forschungseinrichtung ins Leben gerufen. Das HITS betreibt Grundlagenforschung in den Naturwissenschaften, der Mathematik und der Informatik. Dabei werden große, komplexe Datenmengen verarbeitet, strukturiert und analysiert und computergestützte Methoden und Software entwickelt. Die Forschungsfelder reichen von der Molekularbiologie bis zur Astrophysik. Die HITS Stiftung, eine Tochter der Klaus Tschira Stiftung, stellt die Grundfinanzierung der HITS gGmbH auf Dauer sicher. Die Mittel dafür erhält sie von der Klaus Tschira Stiftung. Gesellschafter des HITS sind neben der HITS Stiftung die Universität Heidelberg und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Das HITS arbeitet außerdem mit weiteren Universitäten und Forschungsinstituten sowie mit industriellen Partnern zusammen. Die wichtigsten externen Mittelgeber sind das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und die Europäische Union.

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