Wenn Forschung nicht reproduzierbar ist: VolkswagenStif­tung fördert Projekt an der TU Dresden

„PublicationQuality“ soll Reproduzierbarkeit computergestützter Modelle verbessern

Wissenschaftliche Entdeckungen so zu veröffentlichen, dass andere sie nachvollziehen, reproduzieren und weiterentwickeln können, das sollte gerade für theoretische und computergestützte Modelle in der Biologie selbstverständlich sein. Um strukturelle Defizite in diesem Bereich systematisch anzugehen, fördert die VolkswagenStiftung das Pionierprojekt „PublicationQuality“ am ZIH der TU Dresden.

Wie schwer dieses Ideal in der Praxis zu erreichen ist, zeigte sich kürzlich an einem Beispiel am Department für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH): Im Rahmen eines Schülerpraktikums am ZIH versuchten zwei Dresdner Schülerinnen, die Ergebnisse einer hochrangigen wissenschaftlichen Publikation aus dem Forschnungsbereich Computational Biology nachzuvollziehen. Trotz sorgfältiger Arbeit scheiterte die Reproduktion. Erst nach einer vollständig neuen Herleitung des publizierten Modells stellte sich heraus, dass in der Veröffentlichung zwei Parameterwerte vertauscht worden waren. Das publizierte Ergebnis war damit nicht reproduzierbar.

Solche Erfahrungen sind kein Einzelfall. Eine systematische Untersuchung ergab, dass 49% von 455 Publikationen aus der Computational Biology nicht reproduzierbar waren (DOI: 10.15252/msb.20209982). Damit ist selbst dieses hochgradig formalisierte Forschungsfeld Teil der internationalen Reproduzierbarkeitskrise.

Das Team um Dr. Lutz Brusch (ZIH) dokumentiert solche Fälle seit Jahren und veröffentlicht – gemeinsam mit den Originalautor:innen – korrigierte und reproduzierbare Modelle im MorpheusML Model Repository. Auch das von den Schülerinnen untersuchte Modell wurde dort erfolgreich neu publiziert und vollständig reproduziert.

Qualität als Grundlage zukünftiger Wissenschaft von Anfang an sichern

Ursachen für fehlende Reproduzierbarkeit gibt es viele: hoher Publikationsdruck, knappe Deadlines, sich schnell ändernde Softwareumgebungen und komplexe Simulationspipelines. Selbst wenn der Quellcode veröffentlicht wird, ist er oft schon nach wenigen Jahren technisch veraltet und nicht mehr lauffähig. Reproduzierbarkeit ist daher kein triviales Problem, sondern eine strukturelle Herausforderung moderner Wissenschaft.

Die VolkswagenStiftung greift mit ihrem Programm „Impulse für das Wissenschaftssystem – Pioniervorhaben“ derartige Herausforderungen auf und fördert das Projekt „PublicationQuality“ mit 432.080 Euro über drei Jahre. Das Projekt ist zum 1. Dezember 2025 am ZIH der TU Dresden gestartet und wird dort in der Abteilung Innovative Methoden des Computing (IMC) umgesetzt.

Ziel des Projektes ist es, durch bessere Standards, nachhaltige Infrastrukturen und qualitätsgesicherte Wissenschaftskommunikation die Reproduzierbarkeit computergestützter Modelle grundlegend zu verbessern – in der Computational Biology und darüber hinaus. Ein zentraler Ansatz besteht darin, die wissenschaftliche Information eines Modells konsequent von seiner technischen Implementierung zu trennen. Statt fehleranfälliger Tabellen, Gleichungssysteme oder manuell übertragener Parameterlisten sollen standardisierte, maschinenlesbare Modellbeschreibungen genutzt werden, aus denen sowohl Simulationen als auch alle für Publikationen notwendigen Darstellungen automatisiert erzeugt werden können. Auf diese Weise lassen sich zentrale Fehlerquellen der heutigen Publikationspraxis deutlich reduzieren.

PublicationQuality arbeitet hierzu mit einem internationalen Netzwerk aus Forschungseinrichtungen, Modellrepositorien, Softwareentwicklern und wissenschaftlichen Verlagen zusammen, darunter Partner aus Europa, Australien und Nordamerika. Gemeinsam sollen neue Standards für Modellbeschreibung, Metadaten, Begutachtung und Publikation entwickelt, erprobt und etabliert werden.

Erster Impuls: Aktuelle Preisausschreibung „Modell des Jahres“

Als ersten sichtbaren Impuls vergibt das Projekt gemeinsam mit internationalen Partnern den Preis „Model of the Year“ für besonders gut reproduzierbare und FAIR publizierte Computermodelle.
Einreichungsfrist ist der 28. Februar 2026.
Weitere Informationen: https://stura.link/ModelOfTheYear

Die Preisverleihung findet im Rahmen der gemeinsamen Konferenz der Fachgesellschaften ESMTB und SMB vom 13.–17. Juli 2026 in Graz (Österreich) statt.

Über die VolkswagenStiftung
Die VolkswagenStiftung ist Deutschlands größte private, gemeinnützige Wissenschaftsförderin. Sie unterstützt Forschungsvorhaben aus allen Disziplinen, insbesondere in den Natur-, Lebens- und Ingenieurwissenschaften sowie in den Geistes- und Sozialwissenschaften. Ziel der Stiftung ist es, durch die Förderung von exzellenter Forschung und innovativen Ansätzen neue Impulse für Wissenschaft und Gesellschaft zu geben. Die Webseite der Stiftung: https://www.volkswagenstiftung.de/de/foerderung/foerderangebot/impulse-fuer-das-wissenschaftssystem-pioniervorhaben erklärt das Anliegen.

Über die ZIH-Abteilung Innovative Methoden des Computing (IMC)
Die ZIH‑Abteilung IMC entwickelt mathematische Modelle und Simulationstools, um grundlegende Prinzipien zellulärer Systeme zu verstehen. Durch die Verbindung von Modellierung mit biologischen und medizinischen Daten untersucht die Abteilung, wie Zellinteraktionen gesunde und krankhafte Muster formen.
Mit „MorpheusML“ entwickelt IMC zudem eine Umgebung für die Modellierung und Simulation multiskaliger und multizellulärer Systeme.

Zusatzinformation MorpheusML
Die korrigierten und reproduzierbaren Modelle werden im MorpheusML Model Repository veröffentlicht: https://morpheus.gitlab.io/model/published-models/
Das von den Schülerinnen untersuchte und korrigierte Modell ist dort ebenfalls verfügbar, inklusive einer vollständigen Demonstration der erfolgreichen Reproduktion der ursprünglich publizierten Ergebnisse: https://identifiers.org/morpheus/M6767

Kontakt
Dr. Lutz Brusch