Praxis der Forschung

Oct 15, 2018

Überblick

Was ist das?

Wie folgt beschrieben:

“Praxis der Forschung” ist eine neue Art der Lehrveranstaltung am KIT im Masterstudiengang Informatik. Sie haben hier die einzigartige Chance Forschung hautnah im Studium zu erleben. Sie arbeiten mit anderen Studenten und Wissenschaftlern zusammen an einem aktuellen Forschungsprojekt und setzen sich mit einer wissenschaftlichen Fragestellung auseinander. Während ihrer Arbeit werden Sie außerdem von einem Wissenschaftler gecoacht, lernen in Seminaren und begleitenden Lehrveranstaltungen, die teilweise vom House of Competence angeboten werden, wichtige Methodenkompetenzen und in Vorlesungen wichtiges Faktenwissen kennen und setzen diese im praktischen Teil im Team um.

Themenfindung

In den Wochen vor dem Uni-Start sammeln sich Stück für Stück die Themen auf der Internetseite von Praxis der Forschung.

In der ersten Uniwoche findet eine Informationsveranstaltung und ein Pizzaessen bei Plakaten mit den betreuenden Doktoranden statt.

Bis zum 22.10.2018 sollte man sich dann per E-Mail angemeldet haben. Zu dieser Anmeldung muss die Betreuung zustimmen, dann kann man sich in einem Ilias-Kurs anmelden.

Ilias-Kurs

Organisation

Pro Semester umfasst PdF 12 LPs. Darin sind Vorlesungen, Seminare und Praktika enthalten. Die genaue Aufteilung muss zu Beginn des Semesters mit der Betreuung geklärt werden.

ECTS Aufteilung

In Ilias steht:

Die genaue Aufteilung der verschiedenen Punkte ist vom Projekt abhängig und wird zu Beginn der Lehrveranstaltung für jedes Projekt bekannt gegegeben. Geeignet sind diese Module für Master-Studierende vorwiegend im ersten Jahr. Bachelorstudierende im letzten Jahr können ggf. teilnehmen, wenn sie über die erforderlichen Vorkenntnisse verfügen.

Anrechnung

Praxis der Forschung besteht aus 4 Modulen:

2 x Methoden-Modul mit insgesamt 4 LP ÜQ 2 x Projekt-Modul mit insgesamt 20 LP aus VL, P, S

Mind. 5 VL
Mind. 3 P
Mind. 3 S
9 LP aus VL, P, S

Termine

Es gibt drei Typen von Terminen:

Vorlesungen und Workshops (inkl. Hausaufgaben)
Präsentationen von Studierenden
Prüfungen und Abgaben

Erstes Semester

Veranstaltungen

KickOff des 1. Semesters
Literaturrecherche und Zitieren
Präsentation wiss. Arbeiten
Paper Reviews und Ausarbeitungen schreiben
Projektmanagement
Projektanträge schreiben
Experimente - Design und Durchführung

Kick-Off-Veranstaltung

Acht Stundent*innen in einem Raum mit einem Dozenten. 15 Minuten ein paar Folien über PdF. Nichts spezielles, allgemeines über die Module.

Bis zum 13.12.2018 muss man sich angemeldet haben. Davor kann man noch aussteigen, wenn man nach der Literaturrecherche merkt, dass einem das Thema nicht liegt. Das ist 1-2 Wochen nach dem State-of-the-Art-Vortrag.

Wenn man an den Abschlussvorträgen der vorherigen Semester teilnehmen möchte, dann soll man sich vorher anmelden.

Literaturrecherche & Zitieren

Direkter Übergang aus dem Kick-Off. Oberflächliche Folien über das Quellenfinden, Fragenstellen, Literaturlesen, Zitieren, Literaturrechercheprogramme, etc.

Interessant war, dass Doktorarbeiten generell eher keine gute Quelle sind, man sollte ihnen vor allem misstrauen, wenn sie nicht mit einer Veröffentlichung eines Papers oder einem Vortrag zusammenhängen.

In Präsentationen sind numerische Fußnoten nicht zu empfehlen, da man nicht mal schnell nachschauen kann um welche Quelle es sich denn jetzt handelt.

Recherche als zyklischer Prozess aus:

Definieren der Suche
Suche durchführen
Material evaluieren
Review schreiben zu Material

Die BibTeX Einträge bei Google Scholar bedürfen manueller Überprüfung!

Programme zur Literaturrecherche sind:

Mendeley: Collab closed source
Zotero: Collab open source
JabRef: Java-Programm, das auch mal abstürzt

Projektmanagement

Kann man sich sparen. Passt auch nicht wirklich zu PdF.

Präsentationsworkshop

Kann man sich sparen. Wir haben eine Stunde darauf verwendet, Leute auf der Bühne nach ihrem Aussehen und Auftreten zu bewerten. Am Ende fühlt man sich eher noch unsicher.

State of the Art Präsentation

Finden in Kleingruppen mit Betreuung und Professoren statt. Es wird meiner Einschätzung nach sehr viel Wert darauf gelegt, dass du bereits weißt, was du machen willst (-> hat man die Forschungslücke identifiziert)?

Literaturzusammenfassung

Die Abgabe der Literaturzusammenfassung wird von der Betreuung bestimmt. Ich habe einiges an Zeit in dieses Dokument investiert und es wurde am Ende auch ganz anständig. Glücklicherweise hatte ich jede Woche ein Treffen mit meiner Betreuerin.

Hier liegt sehr viel Zeitaufwand begraben. Man sollte sich daher ein Thema aussuchen, in das man sich auch gut einlesen will.

Erkenntnistheorie

Wir haben einen - meiner Meinung nach - sehr guten Vortrag hören dürfen.

Solipsismus, Platonismus, Konstrukte, Rationalismus (Descartes), onthologischer Gottesbeweis, Empirismus Locke, kritischer Idealismus Kant, evolutionäre Erkenntnistheorie, objektiver Idealismus Hegel Dialektiv Weltgeist, Schopenhauer, dialektischer Materialismus Marx (Realität unabhängig von Beobachter), Positivismus Maxwellsche Gleichungen (Elektromagnetismus, Vorhersagen durch Modelle), früjer Wittgenstein, Ockham’s Razor, objektive Realität Problem durch Quantenmechanik, Kopenhagener Deutung der Quantenmechanik: “Überlagerungszustände kalibrieren durch Beobachtung”

Popper kritischer Rationalismus: Korrektheit nicht beweisen, sondern nur falsifizieren. Mathematische Induktion ist Deduktion. Erkenntnistheoretische Induktion gibt es nicht. Beispiel Merkurbahn (Newton-Mechanik -> Einstein) -> trotz richtiger Vorhersage nicht richtig (Michelson-Morley)

Evolutionäre Erkenntnistheorie: homomorphes Bild. Kausalität -> Realität überleben, Farbwahrnehmung ist homomorph von Elektromagnetismus.

Konstruktivismus: keine objektive Wahrheit, nur gesellschaftliche Übereinkünfte, Methodik gibt es nicht (-> Fakepaper). Einer der Mitbegründer war Paul Feierabend: Quarks seien nur Konstrukte, Jahrzehnte später erst bewiesen -> Genderkonstruktivismus sinnvoll?

Popper sagt, alles, was nicht falsifizierbar, ist unwissenschaftlich. -> Stringtheorie? Das fand er trotzdem okay (nicht sehr dogmatisch) -> Problem der Falsifizierbarkeit des LHC (Large Hadron Colliders)

Adorno: Theorie muss keine Voraussage machen (Geisteswissenschaften). Das widerspricht sich mit Naturwissenschaften.

Popper greift wieder die drei Welten von Platon auf:

Physis: Außenwelt
Psyche: Innenwelt
objektive Ideen: platonische, mathematische Ideen

Mathematiker sind demnach Erfinder aus der 3. Welt.

Konstrukte: Erklären auch etwas. Da sie Pseudoerklärungen sind, haben sie jedoch keine “Vorhersagekraft”. Bei Archäologie ist die Vorhersage nicht in der Zukunft, sondern zum Beispiel über fehlende Episoden der Vergangenheit.

Falsifizierbarkeit bei Informatik schwer -> Software-Realität

Korrektheitsbeweise? Dijkstra will Programme verifizieren. notwendig aber hinreichend

Sanders & Wagner: Algorithm engineering -> testen auch wenn NP-vollständig

Wissenschaftstheorie

Früher unter dem Namen Erkenntnistheorie.

Alle Theorien nach drei Dimensionen einteilen:

Rationalismus <-> Relativismus
Erkenntnisorientiert <-> Instrumentalismus (Nutzen)
Subjektivismus <-> Objektivismus

Rationalismus: Popper (streng der Methode folgen) soziologischer Relativismus: Beispiel Mathe. Die Akzeptanz eines Beweises hat sich geändert. Der Satz von Pythagoras wurde initial nur durch Beispiele “bewiesen” -> soziale Akzeptanz war da

Erkenntnisorientierung passiert selten in Ingenieurswissenschaften. Theoretische Informatik ist eher erkenntnisorientiert, nutzt aber die Komplexitätstheorie, welche beim Instrumentalismus zu verordnen ist.

Objektivismus: “Wahrheit” kann nur approximiert werden.

Was ist Wahrheit?

Axiomensystem: Realtive Gültigkeit zu Axiomensystem und Schließsystem Zum Beispiel gibt es in der Mathematik die Konstruktivisten “Gang”, die Widerspruchsbeweise ablehnen. Das kann man auf die doppelte Verneinung in der Logik herunterbrechen.

Für Informatiker gilt auch: Aus Widersprüchen kann kein Programm gebaut werden.

Manche Widerspruchsbeweise wurden auch auf konstruktive Weise durchgeführt und kamen zum selben Ergebnis.

Nach Popper “empirischer Wahrheitsbegriff”:

Jeden Morgen geht die Sonne aufbau
-> Induktionsproblem in der empirischen Welt nicht lösbar
-> in Mathematik schon
In der realen Welt: “Alle Autos sind grün?”: Mit steigender Beobachtungszahl n steigt nicht die W’keit für grüne Autos (relative Häufigkeit $n \over \infty$) bei unendlich vielen Autos.
Aber eine endliche Menge reicht für eine allquantifizierte Theorie
-> Poppers Falsifizierbarkeit ist durch Gegenbeispiel gegeben

In der Physik kann das oft gefunden werden, zum Beispiel Nickelson-Morley-Experiment zur Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Messung mit oder gegen Erddrehung. Nach Newton dürfte sie nicht konstant sein. Bis heute keine Falsifikation der Relativitätstheorie.

Auch Quantenmechanik kam aus der Falsifikation von Newton bei kleinen Entitäten.

Popperianer akzeptieren popperschen Prozess. Man weiß nie, wann die objektive Wahrheit gefunden wurde.

Verblüffend: Bei Problemen außerhalb der Erfahrungswelt in der Physik ist die Mathematik sehr hilfreich. -> Wie passt das zusammen?

Formalisten: Der Brückenschlag zwischen Mathe und Physik hilft nicht.

Platonisten: Von der realen Welt immer nur ein Abbild. Was ist ein Kreis? Im Mittelalter war Pi mit 22/7 ausreichend bestimmt. In der realen Welt Pi=3.14…, aber Abbild war nicht so genau.

Was ist Informatik?

Doppelnatur zwischen Mathe und Ingenieur. Dinge beweisen: Sortieren hat untere Schranke von O(n log n)

Aussagen über die reale Welt kann ich nicht beweisen, sondern nur Experimente. So wie Ärzte und Psychologen. Die Methoden der Softwaretechnik hat man, um der Beschränktheit der menschlichen Natur entgegen zu gehen.

Was heißt das für die Praxis? Nach Popper gute Wissenschaft ist falsifizierbar, gut verständlich und Experimente zum Nachvollziehen.

Popper hat im Gegensatz zu anderen deutschen Philosophen sehr verständlich geschrieben. Beispiel: Kant war Dekan, hatte also keine Zeit und deswegen entstanden seine schwer verständlichen Sätze. Dazu kam dann die Nachfrage nach komplexer Literatur aus Gründen der Eitelkeit der Leser. Bei Hegel war das dann am schlimmsten. -> “Nehmt euch ein Vorbild an den Engländern”, sagte Popper dazu

Durch ihre Schreibart haben sich Kant und Hegel der Nachvollziehbarkeit entzogen. -> Parodie von Popper durch leichte Version ihrer Texte

Sind Informatiker vor soetwas gefeit? Nein. Zum Beispiel durch das Hinzufügen von Formeln, die man noch nicht mal erklärt, Messkurven oder Pseudocode.

Dann gibt es das Problem des “least publishable unit”. Dem wird durch den h-Index entgegengewirkt. Die Abhängigkeit von der Größe der Community verbleibt.

Weitere Gefahr: Plagiate -> Originalität ist die Währung der Wissenschaft

Wann zitiert man Sekundärliteratur? Bei Informatik nicht so schlimm, da der eigene Beitrag selten in Form von Text vorliegt.

Selbstplagiat: Kann man bei Related Work und Foundations nicht so gut verhindern und ergibt ja auch Sinn.

Betrug durch Datenfälschung ist nicht wirklich entdeckbar, daher muss man annehmen, dass das System per se nicht unterwandert wurde (Vertrauen?)

Double blind review: Autoren und Reviewer anonym. Ist das so sinnvoll?

Forum of negative results.

Darf man als Mitglied eines Programmkomitees selbst Paper einreichen?

Anträge Schreiben

Workshop Forschungsfrage

Experiment 1

Zweites Semester

Veranstaltungen

KickOff des 2. Semesters
Fortschrittsberichte
Paper schreiben (Theorie)
Paper schreiben (Praxis I)
Paper schreiben (Praxis II)
Wissenschaftstheorie I+II

Hier war ich nicht mehr dabei.