Patents4Science - Aufbau einer Informationsinfrastruktur zur Nutzung von Patentwissen in der Wissenschaft

Ein Großteil des gesamten technischen Wissens der Menschheit ist in Patenten beschrieben. Dieses Wissen, z. B. die Beschreibung von technischen Verfahren, chemischen Substanzen, Methoden und Prozessen, hat eine hohe Bedeutung für die Forschung zu wichtigen technologischen und wissenschaftlichen Fragestellungen und die Entwicklung von innovativen Lösungen. Mehrere Studien zeigen, dass dieses Potenzial gerade im wissenschaftlichen Kontext wenig erkannt und ausgeschöpft wird. Die Gründe liegen zum einen in der Komplexität und Struktur der Patente selbst, und zum anderen in der fehlenden Expertise, diese mit Hilfe bestehender Werkzeuge zu recherchieren und zu analysieren. Unsere Voruntersuchungen im Rahmen der Bedarfsanalyse an sechs Forschungsinstituten lieferten grundlegende Erkenntnisse zu wesentlichen Hürden und Herausforderungen bei Zugriff und Recherche ebenso wie bei der inhaltlichen Verwertung von Patentinformationen.

Kontakt

Dr. Hidir Aras

Projektleitung Patents4Science

Tel.:

+49 7247 808 306

hidir.aras [at] fiz-karlsruhe.de

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Dieser Bedarf soll durch den Aufbau einer innovativen Informationsinfrastruktur – Patents4Science-Informationsinfrastruktur (P4SI), welche auf die Nutzung von Patenten in den Wissenschaften ausgerichtet ist, adressiert werden. Insgesamt soll durch die P4SI ein einfacher, effizienter und nachhaltiger Zugriff auf Patente und das darin enthaltene Wissen ermöglicht werden. Dazu werden die Inhalte von Patenten semantisch erschlossen und mit wissenschaftlicher Literatur und weiteren domänenspezifischen Wissensquellen in einem patentzentrischen Wissensgraphen (Patent Knowledge Graph) interoperabel vernetzt.

Die inhaltliche (semantische) Vernetzung soll mittels der Annotation und Verlinkung von semantischen Entitäten der textuellen Inhalte der für ein Forschungsgebiet relevanten Daten erreicht werden. Das konzeptuelle Wissen, das für die Annotationen benötigt wird, kann dabei aus frei zugänglichen Wissensbasen aus der Linked Open Data (LOD) Cloud und domänenspezifischen Ontologien abgeleitet und integriert werden. Zur Evaluation der geplanten P4SI sollen zunächst Fragestellungen aus den anwendungsorientierten Forschungsgebieten der Plasmatechnologie, der additiven Fertigung und der Batteriematerialien adressiert werden. Hier stellen Patentinformationen neben wissenschaftlicher Literatur und Forschungsdaten eine wesentliche komplementäre Informationsquelle nicht nur für die Grundlagenforschung dar, sondern unterstützen insbesondere die Technologieentwicklung sowie den Technologietransfer. Das vorgesehene Konzept ist neuartig: Es baut auf den Prinzipien von LOD und FAIR Data auf, und es ist auf die nachhaltige Nutzung eines um Patentinformationen erweiterten Datenraumes in den Wissenschaften angelegt. Perspektivisch sollen eine Erweiterung auf andere Domänen ebenso wie ein Anschluss an Initiativen wie NFDI, GAIA-X, EOSC erfolgen.

Ein Anwendungsbeispiel aus dem Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) zeigt eindrucksvoll, wie bedeutsam ein einfacher Zugang zu Patentinformationen für zielgerichtete Forschung und technologische Innovation ist: Am INP wird im Rahmen der gesellschaftlich außerordentlich bedeutsamen Forschung zur Bekämpfung der Corona-Pandemie an Lösungen für eine plasmagestützte Desinfektion der Raumluft gearbeitet. Bei dieser höchst aktuellen Herausforderung konnte auf frühere Arbeiten zur Erforschung der Wirksamkeit von Plasmageneratoren zur Raumluftreinigung und dem Abbau von Viruslasten zurückgegriffen werden, die in den vergangenen Jahren in zahlreichen wissenschaftlichen Publikationen und Patenten veröffentlicht wurden. Diese Recherche und Verknüpfung von Informationen und Daten erforderte einen erheblichen manuellen Aufwand. Der jetzt im Projekt Patents4Science verfolgte Wissensgraph-basierte Ansatz wird es zukünftig ermöglichen, diesen Prozess mittels des Einsatzes künstlicher Intelligenz und Technologien des Semantic Web immens zu beschleunigen. Dazu werden etwa Suchanfragen der Form „Welche Plasmageneratoren können zur Dekontamination von Raumluft eingesetzt werden und erzeugen ein physikalisches Plasma, welches SARS-CoV-2 Viruslast reduziert?“ automatisch verarbeitet und können schließlich in Form von aufbereiteten Suchergebnissen beantwortet werden. Dies ermöglicht nicht nur eine Beschleunigung von Forschungs- und Entwicklungsprozessen, sondern verschafft letztendlich auch eine enorme Einsparung von finanziellen Ressourcen und einen direkten wirtschaftlichen und intellektuellen Wettbewerbsvorteil.

Projektpartner von FIZ Karlsruhe sind neben dem Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. auch das Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien – IWT in Bremen sowie das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken. Im IWT geht es um die Nutzung von Patentwissen für die Erforschung völlig neuartiger Materialkombinationen bei der additiven Fertigung. So werden in den laserbasierten 3D-Druckverfahren Partikel mit speziellen physikalischen Eigenschaften wie z.B. Dauermagnete mit hoher Feldstärke mit eigens im Institut hergestellten legierten Partikeln zusammen verwendet, und für diese Verfahren sind Patentinformation von enormem Wert. Das sich rasant entwickelnde Gebiet neuartiger Batteriematerialien und Energiespeichermedien oder auch Verfahren zu deren Recycling stellt sowohl die Forschungseinrichtungen als auch Industrieunternehmen vor das Problem, sich in einer oftmals an Synonymen reichen Informationsflut orientieren zu müssen. Vor diesem Hintergrund ist es für das INM von hoher Wichtigkeit, möglichst frühzeitig eigene Forschungen gegenüber der Patentlage abgrenzen zu können, um so Doppelforschungen oder das Risiko, bereits geschützte Patentansprüche zu tangieren, zu vermeiden. INM erwartet, mit Hilfe des zu entwickelnden automatisierten Informations- und Recherchetools eine Vereinfachung und Beschleunigung eigener Recherchen im definierten Forschungsumfeld. In diesem Kontext sollen sich frühzeitig neue Aspekte erschließen, die zu einem zeitlichen Vorteil bei der Erforschung neuer Forschungsfelder führen.

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