Theorien im Zeitalter der Daten - Uni ...

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Theorien im Zeitalter der Daten - Uni ...
Forschungsmagazin der         Bielefeld University       Ausgabe 49.2019
Universität Bielefeld         Research News              Issue 49.2019

                                                        Theorien im
                                                        Zeitalter der
                                                        Daten

                                                                    Theories
                                                                      in the
                                                                   Data Age

Vorhersagen mit Algorithmen   Das Leben des Bussards    Altern im Quartier
Predictions with Algorithms   The Life of the Buzzard   Ageing in the Community
Theorien im Zeitalter der Daten - Uni ...
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„Die Digitalisierung bringt
spannende Veränderungen –
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Thomas Rabe, Vorstandsvorsitzender von Bertelsmann

                  Bertelsmann steht für Kreativität und Unternehmertum.
               Wir gestalten den digitalen Wandel, treiben Innovationen –
                                        und leisten damit einen wichtigen
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Editorial

                                                              Liebe
                                                              Leserinnen
                                                              und Leser,
                                                                                                                                       Dear
Foto: Michael Adamski

                                                                                                                                    readers,
                        die Universität Bielefeld richtet zu ihrem 50-jährigen Bestehen       Bielefeld University is hosting a conference to mark its 50th
                        eine Konferenz aus und widmet sich einem zentralen wissen-            anniversary that will be addressing a central academic topic:
                        schaftlichen Thema: der Theorie im Zeitalter der Daten. Im            Theory in the Data Age. In the dossier of this magazine, we first
                        Dossier dieses Magazins gehen wir vorab der zentralen Frage           examine the central question of the conference: have the great
                        der Konferenz nach: Haben sich die großen Theorien überlebt?          theories become obsolete? String theorist Professor Dr Robbert
                        Dazu kommen unter anderem der Stringtheoretiker Professor             Dijkgraaf from the Institute for Advanced Study in Princeton,
                        Dr. Robbert Dijkgraaf vom Institute for Advanced Study in             New Jersey, and philosopher of science Professor Dr Nancy
                        Princeton, New Jersey, und die Wissenschaftsphilosophin Pro-          Cartwright from Durham University and the University of Cali-
                        fessorin Dr. Nancy Cartwright von der Durham University und           fornia, San Diego, are among the speakers. Both keynote spea-
                        der University of California San Diego zu Wort. Beide Keyno-          kers will be sharing their thoughts on the conference theme.
                        te-Sprecher steuern ihre Gedanken zum Konferenzthema bei.
                                                                                              In this issue, we also deal with the question of the future ‘What

                                                                                                                                                                    B I . res e arc h
                        In diesem Heft beschäftigen wir uns außerdem mit der Zu-              happens when algorithms predict the future?’ (page 28). Pro-
                        kunftsfrage „Was passiert, wenn Algorithmen die Zukunft               fessor Dr Elena Eposito from the Faculty of Sociology is conduc-
                        vorhersagen?“ (Seite 28). Dazu forscht Professorin Dr. Elena          ting research on this topic. For her new project ‘Predict’, she
                        Esposito von der Fakultät für Soziologie. Für ihr neues Projekt       has received the ERC Advanced Grant of the European Research
                        „Predict“ hat sie den ERC Advanced Grant des Europäischen             Council.
                        Forschungsrats erhalten.
                                                                                              We feature a study that has been going on for 30 years. In his
                        In unserer Reportage wenden wir uns einer Studie zu, die seit         long-term project, behavioural researcher Professor Dr Oliver
                        30 Jahren andauert. Der Verhaltensforscher Professor Dr. Oli-         Krüger is tracking the common buzzard in East Westphalia. We
                        ver Krüger ist in seinem Langzeitprojekt dem Mäusebussard in          explain what insights he has gained about these birds of prey
                        Ostwestfalen auf der Spur. Wir erklären, welche Erkenntnisse er       in the process (page 36).
                        dabei über die Greifvögel gewonnen hat (Seite 36).
                                                                                              We introduce you to mathematician Professor Dr William Craw-
                        Wir stellen Ihnen den Mathematiker Professor Dr. William              ley-Boevey (page 44). He has now been a Humboldt professor at
                        Crawley-Boevey vor (Seite 44). Er ist seit drei Jahren als Hum-       Bielefeld University for three years and is researching a field of
                        boldt-Professor an der Universität Bielefeld und er forscht in        algebra to which special rules apply.
                        einem Bereich der Algebra, für den besondere Regeln gelten.
                                                                                              Finally, in our section ‘The Big Picture’, we focus on the topic of
                        In unserer Rubrik „The Big Picture“ nehmen wir schließlich das        ageing (page 52). Public health scientist Professor Dr Kerstin
                        Thema Altern in den Blick (Seite 52). Die Gesundheitswissen-          Hämel explains what is needed to ensure modern and innovati-
                        schaftlerin Professorin Dr. Kerstin Hämel erklärt, was wichtig        ve care and the participation of elderly people in need of care
                        ist für eine zeitgemäße sowie innovative Versorgung und Teilha-       within their familiar community.
                        be älterer und pflegebedürftiger Menschen in ihrem gewohnten
                        Quartier.                                                             Have fun reading this issue!

                        Viel Freude beim Lesen wünscht

                        Professor Dr.-Ing. Gerhard Sagerer,                                   Professor Dr.-Ing. Gerhard Sagerer,
                        Rektor der Universität Bielefeld                                      Rector of Bielefeld University

                                                                                          3
Theorien im Zeitalter der Daten - Uni ...
Inhaltsverzeichnis

                    Am Anfang                      Dossier: Theorien im Zeitalter der Daten
                    At the Beginning               Dossier: Theories in the Data Age

                    06                             08                                  16                            20

                    Fünf Meldungen aus der         Die Jubiläumskonferenz              Physiker Robbert Dijkgraaf    Philosophin Nancy Cart-
                    Forschung der Universität      der Universität Bielefeld           über die Stringtheorie und    wright über Erwartungen
                    Bielefeld, darunter: Eine      geht der Frage nach, ob             neue Forschungserkennt-       an große Theorien und die
                    neue ZiF-Forschungsgrup-       die großen Theorien an              nisse dank Big Data.          Notwendigkeit von Inter-
                    pe nimmt ihre Arbeit auf.      Einfluss verlieren.                                               disziplinarität.
                                                                                       Physicist Robbert Dijkgraaf
                    Five news items on re-         Bielefeld University’s              on string theory and new      Philosopher Nancy Cart-
                    search at Bielefeld Univer-    anniversary conference              scientific insights thanks    wright on expectations
                    sity, including one about a    examines the question of            to Big Data.                  for great theories and the
                    new ZiF research group.        whether the great theories                                        need for interdisciplinarity.
B I . res e arc h

                                                   are losing influence.

                    Forschungswelten               Zukunftsfrage                       Bielefelder Ideen             3 Fragen an
                    Research Worlds                The Issue of the Future             Bielefeld Ideas               3 Questions to

                    24                             28                                  32                            34

                    In vier Welten bewegt sich     Soziologin Elena Esposito           Der Jörg Schwarzbich          Christiane Fuchs von der
                    die Forschung der Univer-      untersucht: Was passiert,           Inventor Award ist erst-      Fakultät für Wirtschafts-
                    sität Bielefeld. Was gibt es   wenn Algorithmen die                mals verliehen worden.        wissenschaften über die
                    dort Neues?                    Zukunft vorhersagen?                                              Berechnung von Unsicher-
                                                                                       The Jörg Schwarzbich          heit.
                    Bielefeld University enga-     Sociologist Elena Esposito          Inventor Award has been
                    ges in four research worlds.   analyses: what happens              presented for the first       Christiane Fuchs from the
                    What’s new in each one?        when algorithms predict             time.                         Faculty of Business Admin-
                                                   the future?                                                       istration and Economics on
                                                                                                                     uncertainty quantification.

                                                                                       4
Theorien im Zeitalter der Daten - Uni ...
Table of Contents

Reportage                     Was kann das?                     Köpfe                           Bielefeld in der Welt
Feature                       What's It All About?              People                          Bielefeld in the World

36                            42                                44                              50

Seit 30 Jahren ist Verhal-    Luana Caron von der               Mathematiker William            Informatiker Timo Korthals
tensforscher Oliver Krüger    Fakultät für Physik erklärt       Crawley-Boevey ist seit drei    war als Gastforscher in
dem Mäusebussard in Ost-      Magnetokalorik.                   Jahren Humboldt-Profes-         Australien.
westfalen auf der Spur.                                         sor in Bielefeld.
                              Luana Caron from the                                              Computer scientist Timo
Behavioural researcher        Faculty of Physics explains       Mathematician William           Korthals was a guest
Oliver Krüger has been        magnetocalorics.                  Crawley-Boevey has been         researcher in Australia.
tracking the common                                             a Humboldt professor in
buzzard in East Westphalia                                      Bielefeld for three years.
for 30 years.

                                                                                                                               B I . res e arc h
The Big Picture               Wissenschaft und                  Rückspiegel                     Eins noch
The Big Picture               Gesellschaft                      Rearview                        And One More Thing
                              Science and Society

52                            58                                61                              62

Gesundheitsforscherin         Der Bielefelder Germanist         1974 wurde die Fakultät für     Véronique Zanetti, ge-
Kerstin Hämel über die        Klaus-Michael Bogdal hat          Wirtschaftswissenschaften       schäftsführende Direktorin
Versorgung älterer und        am RomArchive mitge-              gegründet.                      des ZiF, über Interdiszipli-
pflegebedürftiger Men-         wirkt.                                                            narität.
schen in ihrem Quartier.                                        In 1974, the Faculty of Busi-
                              Bielefeld Germanist Klaus-        ness Administration and         Véronique Zanetti, execu-
Health scientist Kerstin      Michael Bogdal has contri-        Economics was founded.          tive director of the ZiF, on
Hämel on care and par-        buted to the RomArchive.                                          interdisciplinarity.
ticipation for the aged and
those in need of care in
their communities.

                                                            5
Theorien im Zeitalter der Daten - Uni ...
Am Anfang

                                                                                                                Menschen, Tiere,
                                                                                                                Maschinen
                                                                                                                               Humans, animals,
                                                                                                                                     machines
                                                                                                                Menschen und Tiere können sich flexibel auf Herausforderun-
                                                                                                                gen einstellen, selbst den intelligentesten Maschinen ist das
                                                                                                                nur sehr eingeschränkt möglich. Wie diese Flexibilität zustande
                                                                                                                kommt – damit befasst sich die neue Forschungsgruppe „Situ-
                                                                                                                ationsmodelle: Neue Perspektiven auf das kognitive Verhalten
                                                                                                                von Menschen, Tieren und Maschinen“ am Zentrum für inter-
                                                                                                                disziplinäre Forschung (ZiF) der Universität Bielefeld. Leiter der
                                                                                                                Gruppe sind der Psychologe Professor Dr. Werner Schneider und
                                                                                                                der Neuroinformatiker Professor Dr. Helge Ritter, beide vom Ins-
                                                                                                                titut CITEC der Universität Bielefeld.
                                                                                                                www.uni-bielefeld.de/(de)/ZiF/FG/2019Behavior ■
                    Foto: Jörg Heeren

                                                                                                                Humans and animals can adapt flexibly to challenges—some-
                                                                                                                thing that even the most intelligent machines can only do to
                                        Werner Schneider, Rebecca Förster und                                   a very limited extent. Where does this flexibility come from?
                                        Helge Ritter organisieren die Gruppe.                                   This is what the new research group ‘Cognitive Behavior of Hu-
                                        Werner Schneider, Rebecca Förster, and                                  mans, Animals, and Machines: Situation Model Perspectives’ is
                                        Helge Ritter organize the group.                                        exploring at Bielefeld University’s Centre for Interdisciplinary
                                                                                                                Research (ZiF). The group is headed by psychologist Professor
                                                                                                                Dr Werner Schneider and neuroinformatician Professor Dr Hel-
                                                                                                                ge Ritter, both from the CITEC Institute at Bielefeld University.
B I . res e arc h

                                                                                                                www.uni-bielefeld.de/(en)/ZiF/FG/2019Behavior ■

                                        Kooperationen vereinbart
                                                    Cooperations agreed
                                        Der Kooperationsvertrag zwischen der Universität Bielefeld,
                                        dem Evangelischen Klinikum Bethel, dem Klinikum Bielefeld
                                        und dem Klinikum Lippe zum Aufbau und Betrieb des Univer-
                                        sitätsklinikums Ostwestfalen-Lippe (OWL) ist unterschrieben.
                                        In diesem Vertrag sind die Grundsätze der Zusammenarbeit im
                                        Bereich der klinischen Forschung und Lehre geregelt. Mit der
                                        Errichtung der Medizinischen Fakultät OWL an der Universität
                                        Bielefeld will die Landesregierung den Hochschulmedizinstand-
                                        ort Nordrhein-Westfalen stärken.
                                        www.uni-bielefeld.de/medizin ■
                                                                                                                                                                                     Foto: Stefan Sättele

                                        Bielefeld University and the three clinical centres Evangelisches
                                        Klinikum Bethel, Klinikum Bielefeld, and Klinikum Lippe have
                                        signed the cooperation agreement on establishing and ope-
                                        rating the University Clinic of East Westphalia-Lippe (OWL).            Medizin: Der Vertrag mit drei Kliniken
                                        This agreement lays down the principles of cooperation in the           ist unterzeichnet.
                                        field of clinical research and teaching. With the establishment         Medicine: The agreement with three
                                        of the Medical Faculty OWL at Bielefeld University, the state           clinical centres is signed.
                                        government aims to strengthen North Rhine-Westphalia as a
                                        location for university medicine.
                                        www.uni-bielefeld.de/(en)/medizin ■

                                                                                                            6
Theorien im Zeitalter der Daten - Uni ...
At the Beginning

                    Angst vor                                                          Für langlebige                                                   Unter den besten
                    Klimawandel                                                        Materialien                                                      Universitäten
                             Anxiety over                                                    Developing long-                                                 One of the best
                          climate change                                                    lasting materials                                                     universities
                    Jugendliche in Deutschland wollen heu-                             Wie können langlebige Materialien ent-                           Von Platz 250 auf Platz 166: Die Uni-
                    te zunehmend mit ihren Bedürfnissen                                wickelt werden, die Ressourcen schonen,                          versität Bielefeld macht einen gro-
                    Gehör finden. Das ist ein Ergebnis der                             und wie sieht eine industrielle Fertigung                        ßen Sprung nach vorn im neuen Times
                    18. Shell Jugendstudie, veröffentlicht im                          aus, die Rohstoffe einspart? Daran                               Higher Education (THE) Ranking. Sie be-
                    Oktober 2019. „Die Jugendlichen hegen                              arbeitet das neue Centrum für interdis-                          legt damit in Deutschland Platz 19 und
                    ausgeprägte Erwartungen an Politik und                             ziplinäre Materialforschung und Techno-                          in Nordrhein-Westfalen Platz 4. Zudem
                    Gesellschaft – und damit auch vor allem                            logieentwicklung (CiMT) der Universität                          ist die Universität Bielefeld eine der 20
                    an die älteren Generationen“, sagt der                             Bielefeld und der Fachhochschule Bie-                            besten jungen Universitäten weltweit.
                    Bielefelder Politikwissenschaftler Pro-                            lefeld. Das Forschungsprojekt wird mit                           Dies geht aus dem THE Young University
                    fessor Dr. Mathias Albert, federführend                            rund drei Millionen Euro je zur Hälfte aus                       Ranking 2019 hervor, für das 350 Univer-
                    für die Studie verantwortlich. Die Unter-                          dem Europäischen Fonds für regionale                             sitäten verglichen wurden, die nicht äl-
                    suchung zeigt: Ängste, insbesondere in                             Entwicklung (EFRE) und aus Mitteln                               ter als 50 Jahre sind. Zum achten Mal in
                    Bezug auf Umweltverschmutzung und                                  des Wettbewerbs „Forschungsinfra-                                Folge ist die Universität Bielefeld bewer-
                    Klimawandel, sind in den letzten vier                              strukturen NRW“ der Landesregierung                              tet worden, die bisher beste Platzierung
                    Jahren deutlich angestiegen. Trotzdem                              gefördert.                                                       war Platz 22 im Jahr 2017.
                    bleibt die gesellschaftliche Zukunfts-                             bit.ly/2XALuor ■                                                 www.timeshighereducation.com ■
                    sicht insgesamt positiv. Mathias Albert
                    im Interview mit research_tv:
                    youtu.be/XDcyYTJ3XZU ■

                                                                                                                                                                                                     B I . res e arc h
                                                                                                                                            Bild: THE
                                                                                                                                                        Aufstieg im Ranking.
                                                                                                                                                        Good placement in the ranking.

                                                                                                                                                        From 250th place to 166th: Bielefeld Uni-
                                                                   Foto: Jörg Heeren

                                                                                                                                                        versity takes a big leap forward in the
Foto: Jörg Heeren

                                                                                                                                                        new Times Higher Education (THE) rank-
                                                                                                                                                        ing. It now ranks 19th in Germany and
                                                                                       CiMT-Sprecher Sonja Schöning (FH Bielefeld) und                  4th in North Rhine-Westphalia. Bielefeld
                    Mathias Albert, Mitautor der Studie.                               Andreas Hütten (Universität Bielefeld).                          University is one of the world’s 20 best
                    Mathias Albert, co-author of the study.                            CiMT spokespersons Sonja Schöning (Bielefeld                     young universities in the Young Univer-
                                                                                       University of Applied Sciences) and Andreas Hütten               sity Rankings 2019 that compared 350
                    Young people in Germany today increas-                             (Bielefeld University).                                          universities not older than 50 years. Bie-
                    ingly want to be heard. This is the result                                                                                          lefeld University has been evaluated for
                    of the 18th Shell Youth Study published                            How can we develop long-lasting ma-                              the eighth time in a row, the best rank-
                    in October 2019. ‘Young people have                                terials that conserve resources, and                             ing so far was 22nd in 2017.
                    high expectations of politics and socie-                           how can industrial production save raw                           www.timeshighereducation.com ■
                    ty—and thus of the older generations in                            materials? The new Centre for Inter-
                    particular,’ says Bielefeld political scien-                       disciplinary Materials Research and
                    tist Professor Dr Mathias Albert, co-aut-                          Technology Development (CiMT) at Bie-
                    hor of the study. Results show that fears,                         lefeld University and Bielefeld University
                    particularly with regard to environmen-                            of Applied Sciences are working on this.
                    tal pollution and climate change, have                             The research project is receiving half of
                    increased significantly over the last four                         its three million euros in funding from
                    years. Nevertheless, young people gene-                            the European Regional Development
                    rally continue to have a positive outlook                          Fund (ERDF) and the other half from the
                    on the future of society. Mathias Albert                           state government’s ‘Research Infras-
                    in an interview with research_tv:                                  tructures NRW’ competition. ■
                    youtu.be/XDcyYTJ3XZU ■

                                                                                                               7
Theorien im Zeitalter der Daten - Uni ...
Dossier: Theorien im Zeitalter der Daten

                    Big Data: Verdränger
                    der großen Theorien?

                      Is Big Data Suppressing
                           the Great Theories?
B I . res e arc h

                    Ob Relativitätstheorie, Systemtheorie oder Spiel-
                    theorie: Große Theorien sind bis heute das Aushän-
                    geschild der Wissenschaft. Lösen Algorithmen sie mit
                    automatisierten Datenanalysen ab?

                    Be it relativity theory, systems theory, or game theory:
                    to this day, great theories are the figureheads of
                    science. But are algorithms replacing them with
                                                 automated data analyses?
                                                                  8
Theorien im Zeitalter der Daten - Uni ...
Dossier: Theories in the Data Age

                    Dossier: Haupttext

                                                             B I . res e arc h
Foto: Daniel Chen

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Theorien im Zeitalter der Daten - Uni ...
Dossier: Theorien im Zeitalter der Daten

                    Text: Jörg Heeren                                                                                       Text: Jörg Heeren

                    Heutige Technologie macht es möglich, riesige Da-              With today’s technology, it is possible to store enor-
                    tenmengen zu speichern und in kurzer Zeit zu ana-              mous amounts of data and analyse them very ra-
                    lysieren. Algorithmen berechnen Muster und Zusam-              pidly. Algorithms work out patterns and relations
B I . res e arc h

                    menhänge automatisiert und liefern Erklärungen                 automatically and deliver explanations and predic-
                    und Prognosen für den jeweiligen Forschungsgegen-              tions on whatever specific object of research. Does
                    stand. Setzen Forschende künftig auf Big Data und              this mean that in future researchers will rely on big
                    Künstliche Intelligenz, um zu wissenschaftlichen               data and artificial intelligence to make their scien-
                    Aussagen zu gelangen? Verzichten sie im Gegenzug               tific statements? And, as a consequence, will they
                    zunehmend auf große Theorien, die beanspruchen,                increasingly move away from the great theories
                    umfassende Erklärungen zu liefern? Damit beschäf-              with their claims of delivering comprehensive ex-
                    tigt sich die Konferenz zum 50-jährigen Bestehen               planations? This will be the topic of the conference
                    der Universität Bielefeld am 14. und 15. November.             celebrating the 50th anniversary of Bielefeld Univer-
                    Ihr Titel: „The Theoretical University in the Data Age.        sity on 14 and 15 November. Its title: ‘The Theoretical
                    Have the great theories become obsolete?“ („Die                University in the Data Age. Have the great theories
                    theoretische Universität im Zeitalter der Daten. Ha-           become obsolete?’
                    ben sich die großen Theorien überlebt?“).                      ‘It is not just the great theories that have always
                    „Großtheorien, aber auch Theorien mittlerer Reich-             been questioned, the same applies to mid-range
                    weite wurden schon immer in Frage gestellt. Die                theories as well. However, nowadays, criticism has
                    Kritik hat nun aber eine ganz andere Qualität                  taken on a completely different quality. Digitaliza-
                    erreicht. Die Digitalisierung kann die Grundlagen              tion has the ability to change the foundations of
                    der Wissenschaften verändern. Daher thematisieren              sciences. That is why we are examining the way big
                    wir, wie sich die Big-Data-Forschung quer durch alle           data research is affecting the practice of theory for-
                    Disziplinen auf die Praxis der Theoriebildung und auf          mulation and the attitude towards theories across
                    die Haltung zu Theorien auswirkt“, sagt Professorin            all disciplines,’ says Professor Dr Angelika Epple. The
                    Dr. Angelika Epple. Die Historikerin ist die Vorsitzen-        historian is chairwoman of the Scientific Board for
                    de des Scientific Board für das wissenschaftliche              the anniversary academic programme.
                    Jubiläumsprogramm.
                                                                                                                Atheoretical but correct
                    Theorielos, aber korrekt                                       For a long time, the only option available to resear-
                    Lange Zeit blieb Forschenden, die etwas vorhersa-              chers who wanted to predict something was to deve-
                    gen wollten, nur die Möglichkeit, ein Modell zu ent-           lop a model. Models often use simplifications to de-
                    wickeln. Modelle verwenden oft Vereinfachungen,                scribe things in the real world. ‘Nowadays, big data
                    um Dinge der realen Welt zu beschreiben. „Big Data             and artificial intelligence offer an alternative to this
                    und Künstliche Intelligenz machen dieser Arbeits-              approach,’ says Professor Dr Armin Gölzhäuser from
                    weise heute Konkurrenz“, sagt Professor Dr. Armin              the Faculty of Physics. ‘They deliver—without using
                    Gölzhäuser von der Fakultät für Physik. „Sie liefern –         concrete models—what are often very accurate pre-

                                                                              10
Dossier: Theories in the Data Age

                                                               „Big-Data-Analysen haben ein
                                                               enormes Potenzial, um komplexe
                                                               Phänomene zu verstehen.“
                                                               Informatikerin Barbara Hammer

                                                                                      ‘Big data analyses offer enormous
                                                                                            potential for understanding
                                                                                                  complex phenomena.’
Foto: Susanne Freitag

                                                                                                                        Computer scientist Barbara Hammer

                        ohne konkrete Modelle – oft sehr zutreffende Vorher-          dictions.’ Computers comb through and analyse
                        sagen.“ Computer durchforsten und analysieren alle            all the available data; algorithms are used to sieve
                        verfügbaren Daten, Algorithmen destillieren daraus            out the most probable result. ‘In the coming years,

                                                                                                                                                            B I . res e arc h
                        das wahrscheinlichste Geschehen. „In den nächsten             they will flood us with many atheoretical but cor-
                        Jahren werden sie uns mit vielen theorielosen, aber           rect statements.’ For Gölzhäuser, big data techno-
                        korrekten Aussagen überschwemmen.“ Gölzhäuser                 logy supplements theory-based research. ‘The great
                        sieht die Big-Data-Technologie als Ergänzung der              theories in the natural sciences retain their predic-
                        theoretisch begründeten Forschung. „Die großen                tive power.’ He points to fundamental theories such
                        Theorien der Naturwissenschaften behalten ihre                as the general theory of relativity on gravitation or
                        Aussagekraft.“ Er verweist auf grundlegende Theo-             quantum theory on matter and light. ‘These gre-
                        rien wie die Allgemeine Relativitätstheorie der Gra-          at theories are widely accepted because they have
                        vitation oder die Quantentheorie zur Beschreibung             been confirmed by so many experiments. They form
                        von Materie und Licht. „Diese großen Theorien sind            the basis for the natural sciences and are in no way
                        allgemein akzeptiert, weil sie durch viele Experi-            obsolete.’ Gölzhäuser is one of the organizers of a
                        mente bestätigt wurden. Sie bilden die Basis der              panel at the anniversary conference that will be loo-
                        Naturwissenschaften und sind keinesfalls überholt.“           king at interdisciplinary models for a complex world.
                        Gölzhäuser ist einer der Organisatoren eines Panels           One topic is the future role of data-driven models.
                        auf der Jubiläumskonferenz, das sich mit interdiszi-
                        plinären Modellen für eine komplexe Welt auseinan-                  Data-driven models are also based on theory
                        dersetzt. Ein Thema ist, welche Rolle künftig daten-          ‘Automated data analysis does not just lead to new
                        getriebene Modelle spielen.                                   models,’ says Professor Dr Barbara Hammer from
                                                                                      the Faculty of Technology where she specializes in
                        Auch hinter datengetriebenen Modellen                         machine learning. ‘Nowadays, with the sheer volu-
                        steckt Theorie                                                me of big data, we can also test more complex re-
                        „Mit automatisierter Datenanalyse kommt man                   lationships empirically. This enables us to optimize
                        nicht nur zu neuen Modellen“, sagt die Professorin            the features of a model and make more precise
                        Dr. Barbara Hammer von der Technischen Fakultät,              statements and predictions than before.’ However,
                        spezialisiert auf maschinelles Lernen. „Mit Big Data          the computer scientist cannot manage this without
                        können wir durch die Menge an Daten heutzutage                theories: ‘My research particularly addresses algo-
                        auch komplexere Zusammenhänge empirisch testen                rithmic learning theory. The aim is to develop da-
                        und so die Merkmale eines Modells so optimieren,              ta-driven models so that they will actually function.’
                        dass wir zu genaueren Aussagen und Voraussagen                Hammer thinks that big data analyses have enor-
                        kommen als zuvor.“ Auf Theorien kann die Informa-             mous potential when it comes to understanding
                        tikerin dafür nicht verzichten: „Ich forsche insbeson-        and predicting such complex phenomena as human
                        dere zu Algorithmischer Lerntheorie, bei der es dar-          behaviour. ‘For the first time, new sensors allow the
                        um geht, datengetriebene Modelle so zu entwickeln,            automated observation of a number of processes.’

                                                                                 11
Dossier: Theorien im Zeitalter der Daten

                    „Forschende müssen sich bewusst machen,
                    wie sich ihre Theorien, Methoden und Prakti-
                    ken durch die Digitalisierung verändern.“
                    Literaturwissenschaftler Carlos Spoerhase

                                       ‘Researchers have to realize how
                              digitalization is changing their theories,
                                               methods, and practices.’

                                                                                                                                                       Foto: Mike-Dennis Müller
                                                                               Literary scholar Carlos Spoerhase

                                 dass sie auch tatsächlich funktionieren.“                     For example, sensors in industry can be used to
                                                                                               record the oscillations of rotating machines
                                 Big-Data-Analysen haben laut Hammer ein enor-                 as a frequency pattern, to automatically ana-
                                 mes Potenzial, um komplexe Phänomene wie das                  lyse whether there are any deviations from the
B I . res e arc h

                                 Verhalten von Menschen zu verstehen und vorherzu-             normal oscillation pattern, and recognize these at
                                 sagen. „Neue Sensoren machen viele Prozesse erst-             an early stage to avoid errors in production. Barbara
                                 mals automatisiert beobachtbar.“ So lassen sich               Hammer is one of the organizers of a panel at the
                                 mit Sensoren in der Industrie die Schwingungen von            anniversary conference that will deliver insights
                                 rotierenden Maschinen in einem Frequenzmuster er-             into research on big data.
                                 fassen und automatisiert analysieren, um bei einer
                                 Abweichung vom üblichen Schwingungsmuster früh-                                   Digitalization is leading to new
                                 zeitig Beschädigungen und Fehler im Ablauf zu er-                                              scientific practices
                                 kennen. Einen Einblick in die Forschung zu Big Data           Today, big data technology is no longer limited
                                 gibt ein Panel der Jubiläumskonferenz, das Barbara            to the natural sciences and engineering. It is im-
                                 Hammer mitorganisiert hat.                                    pacting on all academic disciplines. Although this
                                                                                               technology was first used, for example, to decode
                                 Neue wissenschaftliche Praktiken                              the human genome, nowadays, data mining can
                                 durch Digitalisierung                                         also be applied to automatically analyse literary
                                 Die Big-Data-Technologie beschränkt sich heute                text corpora. ‘The everyday practice in the huma-
                                 nicht mehr auf die Natur- und Technikwissenschaf-             nities continues to be the meticulous reading and
                                 ten, sondern wirkt sich auf alle wissenschaftlichen           critical analysis of texts. Nonetheless, digitaliza-
                                 Disziplinen aus. Wurde die Technologie anfangs zum            tion is extending and changing practices in the hu-
                                 Beispiel für die Entschlüsselung von Erbgut genutzt,          manities,’ says Professor Dr Carlos Spoerhase from
                                 lassen sich mit Data Mining heute etwa auch litera-           the Faculty of Linguistics and Literary Studies.
                                 rische Textkorpora einer automatischen Analyse un-            ‘This means that we also have to take a theoreti-
                                 terziehen. „Die alltägliche Praxis der Geisteswissen-         cal approach to dealing with the new perspectives
                                 schaften besteht zwar weiterhin in der sorgfältigen           and problems that emerge from digitalization in
                                 Lektüre und kritischen Analyse von Texten. Durch              text studies, history, and the social sciences,’ says
                                 die Digitalisierung erweitern und verändern sich die          the literary scholar. In addition, ‘digital media are
                                 Praktiken der Geisteswissenschaften jedoch“, er-              themselves becoming sources of analyses—such as,
                                 klärt Professor Dr. Carlos Spoerhase von der Fakultät         for example, brief texts on Twitter.’ Spoerhase is
                                 für Linguistik und Literaturwissenschaft. „Wir müs-           helping to organize the panel ‘Contemporary Text
                                 sen uns deshalb auch theoretisch damit beschäfti-             Cultures’ at the anniversary conference. The panel
                                 gen, welche neuen Perspektiven und Probleme sich              will address will address how and with which theo-
                                 aus der Digitalisierung in den Text-, Geschichts- und         retical implications digital media are changing the
                                 Sozialwissenschaften ergeben“, sagt der Literatur-            way texts are handled today.
                                 wissenschaftler. Hinzu kommt: „Digitale Medien

                                                                                          12
Dossier: Theories in the Data Age

                                                                                                                   Soziologe Tobias Werron versteht
                                                                                                                   große Theorien als Generatoren
                                                                                                                   von Thesen, die wiederum durch
                                                                                                                   die Erhebung von Daten abge-
Foto: Mike-Dennis Müller

                                                                                                                   sichert werden müssen.

                                                                                                                   Sociologist Tobias Werron views
                                                                                                                   great theories as generators of
                                                                                                                   hypotheses that then have to be
                                                                                                                   backed up by gathering data.

                           werden zu Quellen von Analysen – wie etwa Kurztex-                                       Theories indicate the given
                           te auf Twitter.“ Das Panel „Textkulturen der Gegen-                                             research perspective
                           wart“, zu dessen Organisatoren Spoerhase zählt,                Have the opportunities emerging through digi-

                                                                                                                                                      B I . res e arc h
                           befasst sich auf der Jubiläumskonferenz damit, wie             talization made the great theories unattractive?
                           sich der Umgang mit Texten durch digitale Medien in            ‘Many in the social sciences believe that the end
                           der Gegenwart verändert und welche theoretischen               of the great theories happened many decades ago
                           Implikationen das hat.                                         anyway,’ says Professor Dr Tobias Werron from the
                                                                                          Faculty of Sociology. He is organizing a panel for
                           Mit Theorien die Forschungsperspektive                         the anniversary conference on theorizing contem-
                           kenntlich machen                                               porary society. ‘Great theories such as Marxist so-
                           Sind die großen Theorien angesichts der Möglich-               cial theory or structural functionalism become pro-
                           keiten der Digitalisierung unattraktiv geworden?               blematic when they are applied as self-contained
                           „In den Sozialwissenschaften sind viele der Meinung,           philosophical systems to interpret the world. This is
                           dass das Ende der Großtheorien ohnehin schon viele             when they start aiming towards universality without
                           Jahrzehnte zurückliegt“, sagt Professor Dr. Tobias             being confirmed empirically.’ Werron is convinced
                           Werron von der Fakultät für Soziologie. Er organi-             that ‘science cannot deliver one-hundred per cent
                           siert für die Jubiläumskonferenz ein Panel, auf dem            certainty.’ Theories compete with each other to de-
                           es darum geht, wie sich die Gegenwartsgesellschaft             scribe reality. ‘In science, every statement is provi-
                           theoretisch erfassen lässt. „Große Theorien wie die            sional—this was already the way things were before
                           marxistische Gesellschaftstheorie oder der Struk-              big data, because systematic criticism is simply one
                           turfunktionalismus sind dann problematisch, wenn               of the mechanisms of science.’ If a scientific state-
                           sie als abgeschlossene Gedankensysteme genutzt                 ment has survived criticism, it can be taken to be
                           werden, um die Welt zu deuten. Denn dann verallge-             reliable, but with a caveat: there may come a time
                           meinern sie, ohne empirisch belegt zu sein.“ Werron            when it will be replaced by a more precise state-
                           ist überzeugt: „Wissenschaft kann keine hundertpro-            ment. ‘And one of the reasons why this control func-
                           zentige Sicherheit liefern.“ Theorien stünden unter-           tions is because we currently have a juxtaposition
                           einander in einem Wettbewerb um die Beschreibung               of both great theories and mid-range theories,’
                           der Wirklichkeit. „In der Wissenschaft stehen alle             says Werron. The sociologist sees great theories as
                           Aussagen immer im Zeichen der Vorläufigkeit – das              generators of hypotheses that then have to be ba-
                           war auch schon vor Big Data so. Denn zur Wissen-               cked up and further developed through empirical
                           schaft gehört der Mechanismus der systematischen               research. ‘Even if they work with big data techno-
                           Kritik.“ Eine wissenschaftliche Aussage, die die Kritik        logy, researchers still have to indicate the basis for
                           überstanden hat, kann zwar als verlässlich gelten –            their research and from which perspective they are
                           allerdings unter dem Vorbehalt, dass sie eines Tages           using algorithms. Theories deliver the conceptual
                           durch eine präzisere Aussage abgelöst werden könn-             tools for this and help to formulate open questions
                           te. „Und diese Kontrolle funktioniert auch deshalb,            and focus on individual phenomena.’

                                                                                     13
Dossier: Theorien im Zeitalter der Daten

                                                                                                                                                          Physiker Armin Gölzhäuser stellt
                                                                                                                                                          sich die Frage, wie die Vorteile
                                                                                                                                                          theoretisch begründeter Modelle
                                                                                                                                                          und datengetriebener Modelle
                                                                                                                                                          kombiniert werden können.
                    Foto: Mike-Dennis Müller

                                                                                                                                                          Physicist Armin Gölzhäuser asks
                                                                                                                                                          how the advantages of theoreti-
                                                                                                                                                          cally based models can be com-
                                                                                                                                                          bined with those of data-driven
                                                                                                                                                          models.

                                               weil wir heute ein Nebeneinander von Theorien ha-                         ‘Big data are going to exert an increasing influence
                                               ben, sowohl mit großer als auch mittlerer Reichwei-                       on our lives,’ says Armin Gölzhäuser. Even today, big
B I . res e arc h

                                               te“, sagt Werron. Der Soziologe sieht große Theorien                      data analyses are used to predict share prices and
                                               als Generatoren von Thesen, die durch empirische                          traffic jams. Security authorities apply the techno-
                                               Untersuchungen abgesichert und weiterentwickelt                           logy to search for suspects. Gölzhäuser raises the
                                               werden müssen: „Auch wenn sie mit Big-Data-Tech-                          question: ‘What is the relationship between models
                                               nologie arbeiten, müssen Forschende kenntlich ma-                         based on data that deliver correct predictions and
                                               chen, auf welcher Grundlage sie forschen und mit                          theoretically based models that deliver incorrect
                                               welcher Perspektive die Algorithmen genutzt wer-                          predictions? A question that science would be well
                                               den. Theorien stellen dafür das begriffliche Werk-                        advised to pursue.’ ■
                                               zeug zur Verfügung und helfen, offene Fragen zu
                                               formulieren und auf einzelne Phänomene zu fokus-                              Big data can radically change the work of researchers. The
                                               sieren.“                                                                      university's anniversary is exactly the right occasion to discuss
                                               „Der Einfluss von Big Data auf unser Leben wird zu-                           the future of science, believes Jörg Heeren, author of this ar-
                                                                                                                             ticle and science communication consultant at the university.
                                               nehmen“, so Armin Gölzhäuser. Big-Data-Analysen
                                               dienen schon heute dazu, Aktienkurse und Verkehrs-
                                               staus vorherzusagen. Sicherheitsbehörden nutzen
                                               die Technologie zur Fahndung nach Verdächtigen.
                                               Gölzhäuser stellt sich die Frage: „In welchem Wech-
                                               selspiel stehen auf Daten basierende Modelle, die
                                               korrekte Vorhersagen liefern, und theoretisch be-
                                               gründete Modelle, die falsche Vorhersagen liefern?
                                               Die Wissenschaft wäre gut beraten, dieser Frage
                                               nachzugehen.“ ■

                                                   Big Data kann die Arbeit von Forschenden radikal verändern.
                                                   Das Jubiläum der Universität ist genau der richtige Anlass,
                                                   um über die Zukunft der Wissenschaft zu diskutieren, findet
                                                   Jörg Heeren, Autor dieses Artikels und Referent Wissen-
                                                   schaftskommunikation der Universität.

                                               Über die heutige Bedeutung von Theorien diskutieren Forschende            Researchers from the four panels of the anniversary conference
                                               aus den vier Panels der Jubiläumskonferenz in der Podiumsdiskus-          will be discussing the contemporary role of theories in the panel
                                               sion „The Role of Theory in Different Disciplines“ („Die Rolle der        discussion ‘The Role of Theory in Different Disciplines’.
                                               Theorie in unterschiedlichen Disziplinen“).

                                                                                                                    14
Dossier: Theories in the Data Age

                       Eine Konferenz,                                                                                                A conference
                       die Disziplinen                                                                                                  that unites
                       zusammenbringt                                                                                                the disciplines
                       Text: Jörg Heeren                                                                                                                     Text: Jörg Heeren

                       Verlieren die großen Theorien angesichts von Big Data an Rele-          Are the great theories losing their relevance in the face of Big
                       vanz? Mit dieser Frage greift die Jubiläumskonferenz der Uni-           Data? By asking this question, Bielefeld University’s anniversa-
                       versität Bielefeld gezielt ein Thema auf, das alle wissenschaft-        ry conference specifically addresses a topic that concerns all
                       lichen Disziplinen betrifft.                                            academic disciplines.

                       Der Soziologe Professor Dr. Helmut Schelsky entwickelte vor             More than 50 years ago, Professor Dr Helmut Schelsky, a sociolo-
                       mehr als 50 Jahren den Plan einer „theoretischen Universität“           gist, developed the plan of a ‘theoretical university’ thus laying
                       und legte so den ideellen Grundstein für die Reformuniversität          the intellectual foundation for Bielefeld as a reform university.
                       Bielefeld. „Wir knüpfen an den ursprünglichen Gedanken an, in           ‘We are reconnecting with the original idea of establishing a
                       Bielefeld eine Reform- und Forschungsuniversität zu errichten,          reform and research university in Bielefeld, a university in which
                       in der sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haupt-             academics would focus mainly on theory formation—and that
                       sächlich mit der Theoriebildung befassen – und das interdiszi-          in an interdisciplinary way, in order to answer major questions
                       plinär, um große Fragen aus unterschiedlichen Blickwinkeln zu           from different perspectives,’ says Professor Dr Angelika Epple,
                       beantworten“, sagt Professorin Dr. Angelika Epple, Vorsitzende          chairwoman of the Scientific Board for the anniversary acade-
                       des Scientific Board für das wissenschaftliche Jubiläumspro-            mic programme and Vice-Rector for International Affairs. ‘For
                       gramm und Prorektorin für Internationales. „Interdisziplinari-          our university’s academics, interdisciplinarity is part of their
                       tät gehört zum Selbstverständnis der Wissenschaftlerinnen               identity.’. Bielefeld University’s Center for Interdisciplinary Re-
                       und Wissenschaftler unserer Universität“. Dafür stehe von An-           search (ZiF) has stood for this from the very beginning.
                       fang an das Zentrum für interdisziplinäre Forschung (ZiF) der
                       Universität Bielefeld.                                                  ‘Numerous disciplines at our university are known for genera-

                                                                                                                                                                                 B I . res e arc h
                                                                                               ting new theories and further developing existing ones—from
                       „Zahlreiche Disziplinen unserer Universität sind bekannt dafür,         history and sociology to economics, mathematics, and the na-
                       neue Theorien hervorzubringen und bestehende Theorien wei-              tural sciences,’ says Professor Dr Martin Egelhaaf, Vice-Rector
                       terzuentwickeln – von Geschichte und Soziologie über die Wirt-          for Research. ‘At the same time, our researchers today have the
                       schaftswissenschaften bis hin zu Mathematik und den Naturwis-           potential to acquire and store large amounts of research data,
                       senschaften“, sagt Professor Dr. Martin Egelhaaf, Prorektor für         and this is combined with a broad range of intelligent analysis
                       Forschung. „Zugleich bietet sich unseren Forschenden heute das          tools. It is therefore inevitable that data science will play a pro-
                       Potenzial, große Mengen an Forschungsdaten zu gewinnen und              minent role at Bielefeld University.’
                       zu speichern, verbunden mit einem breiten Spektrum an intelli-
                       genten Analysetools. Datenwissenschaft wird an der Universität          ‘We deliberately chose a topic for the conference that focuses
                       Bielefeld daher zwangsläufig eine prominente Rolle spielen.“            on research itself and the question of how, and under what
                                                                                               conditions, research is conducted,’ explains Angelika Epple;
                       „Für die Konferenz haben wir bewusst ein Thema ausgewählt,              and Martin Egelhaaf adds: ‘With our conference, we are now
                       das die Forschung selbst in den Mittelpunkt rückt und die Fra-          providing impulses for how science can deal with all the new
                       ge, wie und unter welchen Voraussetzungen geforscht wird“, er-          technical possibilities in a responsible fashion.’ ■
                       klärt Angelika Epple und Martin Egelhaaf ergänzt: „Mit unserer
                       Konferenz liefern wir jetzt Impulse dazu, wie die Wissenschaft
                       verantwortungsbewusst mit den neuen technischen Möglich-
                       keiten umgehen kann.“ ■

                                                                                               Prorektorin Angelika Epple und Prorektor Martin Egelhaaf sehen
                                                                                               die Jubiläumskonferenz als Impulsgeber dazu, wie in der
Foto: Stefan Sättele

                                                                                               Forschung künftig mit Big-Data-Technologie umgegangen wird.

                                                                                               Vice-Rector Angelika Epple and Vice-Rector Martin Egelhaaf
                                                                                               see the anniversary conference as a source of inspiration on how
                                                                                               research should deal with big data technology in the future.

                                                                                          15
Dossier: Theorien im Zeitalter der Daten

                    Der mathematische Physiker Robbert Dijkgraaf ist Di-
                    rektor des Institute for Advanced Study in Princeton,
                    New Jersey (USA), und weltweit bekannt für seine Forschung
                    zur Stringtheorie. Er hält den Auftaktvortrag auf der Jubilä-
                    umskonferenz der Universität Bielefeld. BI.research hat ihn
                    vorab zur Bedeutung großer Theorien interviewt.

                    Mathematical physicist Robbert Dijkgraaf is the director of
                    the Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey,
                    and is renowned for his research on string theory. He is
                    giving the opening speech of Bielefeld University’s anniver-
                    sary conference. BI.research interviewed him first about the
                                                     meaning of great theories.
B I . res e arc h

                    »Uns könnte ein Zeitalter
                    bevorstehen, in dem Theorie sich
                    aus Daten entwickelt«

                                   ‘We might be entering
                            an era where theory emerges
                                             from data’
                                                                16
Dossier:
                                                                                                      5 0 J a hre U ni B i elTheories
                                                                                                                              efel d in5 the
                                                                                                                                         0 yeData
                                                                                                                                              ar s Age
                                                                                                                                                   U n i B i el efel d

                                                                                                                                                                                                                                  B I . res e arc h
Foto: Andrea Kane, Institute for Advanced Study

                                                  Robbert Dijkgraaf vom Institute for Advanced Study in New Jersey ist Keynote-           Robbert Dijkgraaf from the Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey,
                                                  Sprecher auf der Jubiläumskonferenz der Universität Bielefeld. In seinem Vortrag        is is a keynote speaker at Bielefeld University’s anniversary conference. In his talk
                                                  geht es um die Nützlichkeit unnützen Wissen.                                            he deals with the usefulness of useless knowledge.

                                                                                                                                     17
Dossier: Theorien im Zeitalter der Daten

                    Interview: Jörg Heeren                                                                          Interview: Jörg Heeren

                    Professor Dijkgraaf, haben sich die großen Theo-                    Professor Dijkgraaf, have the great theories
                    rien überlebt? Das ist eine zentrale Frage, mit                      become obsolete? This is one of the central
                    der sich die Jubiläumskonferenz der Universität                  questions being raised at Bielefeld University’s
                    Bielefeld befasst.                                                                        anniversary conference.
                    Im Allgemeinen ist es riskant, in wissenschaftlichen        In general, it’s dangerous to search for grand theo-
                    Disziplinen nach großen Theorien zu suchen. Es gibt         ries in any field of science. There is no guarantee
                    keine Garantie, dass menschliches Verhalten, natür-         that there are simple and universal answers underly-
                    liche Ökosysteme, das Klima oder andere Bereiche            ing fields of great complexity such as human behav-
                    großer Komplexität mit einfachen und grundlegen-            iour, natural ecosystems, or the Earth’s climate. How-
                    den Antworten erklärt werden können. In der Ver-            ever, a search for the fundamental laws of nature
                    gangenheit hat sich die Suche nach fundamentalen            has been extremely successful and encouraging in
                    Gesetzen der Natur allerdings als äußerst erfolg-           the past. Both at the smallest and largest scales of
                    reich und vielversprechend entpuppt. Sowohl auf             the universe, current physics is described in terms of
                    der kleinsten als auch auf der größten Skala des            elegant mathematical equations with just a hand-
                    Universums wird die gegenwärtige Physik durch ele-          ful of particles and forces. So, in this area we have
                    gante mathematische Gleichungen beschrieben,                moved from great complexity to great simplicity,
                    die mit nur einer Handvoll Teilchen und Kräften aus-        although at the cost of introducing very advanced
                    kommen. In diesem Gebiet sind wir also von großer           theoretical concepts such as quantum theory and
                    Komplexität zu großartiger Einfachheit gelangt,             curved space-time. It would be a cruel joke, if at an
                    gleichwohl der Preis dafür darin besteht, sehr fort-        even deeper level nature turned out to be intracta-
                    geschrittene theoretische Konzepte wie Quanten-             ble again.
                    theorie und gekrümmte Raumzeit einführen zu                 But in some sense the grandest of grand theories is
                    müssen. Es wäre ein grausamer Scherz, wenn die              still doing very well. That’s Newton’s formulation of
                    Natur sich auf einer noch tieferen Ebene erneut als         modern science. He discovered there is a system of
                    widerspenstig erweist.                                      laws describing nature. That reality is, in principle,
                    Aber: In einem gewissen Sinn macht die größte aller         deterministic, and knowledgeable.
                    großen Theorien ihre Sache noch immer sehr gut –
                    Newtons Konzept der modernen Naturwissenschaft.                   Researchers formulate theories and test them
B I . res e arc h

                    Er hat ein System von Grundsätzen zur Beschreibung               with experiments—this is how science has been
                    der Natur entdeckt – eine Wirklichkeit, die determinis-          perceived for a long time. How is this changing
                    tisch ist und über die wir Wissen erlangen können.                 due to ever better information technologies?
                                                                                I think we now see a complementary approach. Cor-
                    Forschende stellen Theorien auf und überprüfen              relations, connections, and theories can “emerge”
                    sie mit Experimenten – so hat man sich lange                out of great data sets. Such patterns only become
                    Wissenschaft vorgestellt. Wie verändert sich das            apparent when the scale is really massive, which is
                    durch immer bessere Informationstechnologien?               facilitated by modern storage and computing ca-
                    Ich denke, dass wir es heute mit einem ergänzenden          pabilities. The latest artificial intelligence methods,
                    Ansatz zu tun haben. Korrelationen, Verbindungen            such as deep learning and neural nets, enable one to
                    und Theorien können aus großen Datensätzen quasi            surface these relations. For example, it was a surpri-
                    auftauchen und solche Muster werden nur bei wirklich        se to many that machine translation from one lan-
                    gewaltigen Maßstäben fassbar. Begünstigt wird das           guage to another follows deep patterns that were
                    durch moderne Speicher- und Verarbeitungsressour-           not at all obvious. So, we might be entering an era
                    cen. Die neuesten Methoden der künstlichen Intelli-         where theory emerges from data, instead of from
                    genz, etwa Deep Learning oder Künstliche neuronale          human thought. Of course, our own brains have
                    Netze, ermöglichen, diese Beziehungen an die Oberflä-       been very good at detecting patterns in massive
                    che zu holen. Es war zum Beispiel eine Überraschung,        data sets. One could even argue that’s how modern
                    dass die maschinelle Übersetzung von einer Sprache          science was born.
                    zur anderen tief liegenden, nicht offensichtlichen
                    Mustern folgt. Uns könnte also ein Zeitalter bevor-            String theory is often described as revolutionary
                    stehen, in dem Theorie sich aus Daten entwickelt                          and a candidate for universal theory.
                    statt aus menschlichen Gedanken. Natürlich sind                     What hopes do you attach to string theory?
                    auch unsere Gehirne sehr gut darin, Muster in gro-          There is a famous saying by one of the great pio-
                    ßen Datensätzen zu erkennen. Man könnte sogar               neers of string theory, my colleague Edward Witten
                    behaupten, dass dadurch die moderne Wissenschaft            at the Institute for Advanced Study in Princeton,
                    geboren wurde.                                              that if string theory is not describing our univer-
                                                                                se, we should ask ourselves who is living in the uni-
                    Die Stringtheorie wird oft als revolutionär und als         verse described by string theory. It is quite remarka-
                    Kandidat für die universelle Theorie bezeichnet.            ble how this theory is able to bring all the big ideas
                    Welche Hoffnungen verbinden Sie mit der String-             from modern physics together. But, we have to be
                    theorie?                                                    honest. We still lack a deep understanding of the

                                                                                        18
Dossier: Theories in the Data Age
Foto: Dan Komoda, Institute for Advanced Study

                                                                                                                                                                                  Physiker Robbert Dijkgraaf forscht zu
                                                                                                                                                                                  Stringtheorie, nach der jede Materie aus
                                                                                                                                                                                  eindimensionalen, schwingenden Saiten
                                                                                                                                                                                  besteht.

                                                                                                                                                                                  Physicist Robbert Dijkgraaf is research-
                                                                                                                                                                                  ing string theory, which assumes that
                                                                                                                                                                                  all matter consists of one-dimensional
                                                                                                                                                                                  oscillating threads.

                                                 Einer der großen Vorreiter der Stringtheorie, mein                         fundamental concepts underlying string theory. So,
                                                 Kollege Edward Witten vom Institute for Advanced                           we are not at all close to the state of, say, Einstein’s
                                                 Study in Princeton, hat den berühmten Satz ge-                             theory of general relativity, which was built on very

                                                                                                                                                                                                                             B I . res e arc h
                                                 sagt: „Wenn die Stringtheorie nicht unser Univer-                          clear conceptual foundations. I’m very aware of
                                                 sum beschreibt, sollten wir uns fragen, wer in dem                         how much we don’t understand. Although I think we
                                                 Universum lebt, das von der Stringtheorie beschrie-                        are most likely moving in the right direction, there
                                                 ben wird.“ Es ist ausgesprochen bemerkenswert,                             might still be a long way to go. ■
                                                 wie es diese Theorie schafft, alle großen Ideen der
                                                 modernen Physik zusammenzuführen. Wir müssen
                                                 allerdings ehrlich feststellen: Uns fehlt das tiefe Ver-
                                                 ständnis für die grundlegenden Konzepte, die der
                                                 Stringtheorie zugrunde liegen. Wir sind weit ent-
                                                 fernt von einem Zustand wie zum Beispiel bei Ein-
                                                 steins Theorie der Allgemeinen Relativität, die auf
                                                 sehr klaren konzeptionellen Grundlagen aufbaut.
                                                 Mir ist sehr bewusst, wie viel wir nicht verstehen. Ich
                                                 denke aber, dass wir uns in die richtige Richtung be-
                                                 wegen, auch wenn womöglich noch ein sehr weiter
                                                 Weg vor uns liegt. ■

                                                 Professor Dr. Robbert Dijkgraaf vom Institute for Advanced Study           Professor Dr Robbert Dijkgraaf from the Institute for Advanced
                                                 in Princeton und der Universiteit van Amsterdam gehört zu den              Study in Princeton and the University of Amsterdam is one of
                                                 führenden Stringtheorie-Forschern. Der Schwerpunkt seiner                  today’s leading string theory researchers. His research focuses
                                                 Forschung liegt auf der Verbindung von Mathematik und Teil-                on the interface between mathematics and particle physics.
                                                 chenphysik. Dijkgraaf hat präzise Formeln entwickelt, die helfen,          Dijkgraaf has developed precise formulas that help explain the
                                                 das Verhalten von Teilchen in bestimmten schwarzen Löchern zu              behaviour of particles in certain black holes. He is keynote spea-
                                                 erklären. Auf der Jubiläumskonferenz der Universität Bielefeld             ker on 14 November at the anniversary conference ‘The Theoretical
                                                 – „Die Theoretische Universität im Zeitalter der Daten“ – ist er           University in the Data Age’. His talk ‘The Usefulness of Useless
                                                 Keynote-Sprecher am 14. November. Sein Vortrag „The Usefulness             Knowledge and the Importance of Basic Research’ will start at 6.15
                                                 of Useless Knowledge and the Importance of Basic Research“ („Die           pm in the Audimax.
                                                 Nützlichkeit unnützen Wissens und die Wichtigkeit von Grundla-
                                                 genforschung“) beginnt um 18.15 Uhr im Audimax.

                                                                                                                                     19
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                                                                                                  Dossier: Theorien im Zeitalter der Daten

     Foto: Farshid Bazmandegan/UC San Diego Division of Arts and Humanities
Dossier:
           5 0 J a hre U ni B i elTheories
                                   efel d in5 the
                                              0 yeData
                                                   ar s Age
                                                        U n i B i el efel d

       Die Philosophin Nancy Cartwright erforscht, welche
       Rolle Theorien in der Wissenschaft spielen. Auf der
       Jubiläumskonferenz ist sie Keynote-Sprecherin – und
       hat vorab einige Fragen beantwortet.
       Philosopher Nancy Cartwright is investigating the role
       of theories in science. She is a keynote speaker at the
       anniversary conference — and has agreed to answer
                                   a few questions in advance.

                                                                              B I . res e arc h
»Es gibt keine umfassenden
Antworten, nur viele kleine
schwere Aufgaben«

               ‘There are no big
     sweeping answers, but lots
           of small hard tasks’
                                         21
Dossier: Theorien im Zeitalter der Daten

                    Interview: Hanna Metzen                                                                   Interview: Hanna Metzen

                    Professorin Cartwright, sind die großen Theorien               Professor Cartwright, have the great theories
                    überholt? Diese Frage stellt sich auch die                                become obsolete? This is one of the
                    Jubiläumskonferenz der Universität Bielefeld.                 questions being raised at Bielefeld University’s
                    Ich denke nicht. Das hängt allerdings davon ab, was                                   anniversary conference.
                    man von ihnen erwartet. Sie liefern keine fundamen-      I don’t think so. But that depends on what you ex-
                    talen Wahrheiten über Natur und Gesellschaft. Sie        pect of them. They do not, and never have, laid
                    dienen meiner Ansicht nach vielmehr als allgemei-        down fundamental truths about nature and society.
                    ne Denkgerüste: Solch ein Gerüst versorgt uns mit        They serve, I believe, rather, as general frameworks
                    starken positiven Heuristiken sowie Beschränkun-         within which to think, frameworks that provide us
                    gen, mit Werkzeugen, Ideen und Prinzipien, um kon-       with strong positive heuristics and with constraints,
                    krete Theorien und Modelle zu entwickeln. Darüber        with sets of tools, ideas and principles for develo-
                    können wir dann beschreiben, erklären und vorher-        ping concrete theories and models that then can be
                    sagen, was in der empirischen Welt passiert. Man         used to describe, explain, and predict what happens
                    denke etwa an die Bedeutung, die die Allgemeine          in the empirical world. Think of the importance of
                    Relativitätstheorie für die Untersuchung von Gra-        the whole framework of general theory of relativity
                    vitationswellen hat, oder daran, wie Judith Butlers      for the study of gravity waves; or of how Judith But-
                    Konzept der Gender-Performativität die Gender und        ler’s framework of gender as performativity trans-
                    Queer Studies transformiert hat.                         formed studies in gender and queer scholarship.

                    Welche alternativen Möglichkeiten hat die                       What alternative possibilities does science
                    Wissenschaft, um Herausforderungen unserer                        have to meet the challenges of our time?
                    heutigen Zeit zu bewältigen?                             For problems where grand general theories offer us
                    Bei Problemen, für die uns die großen Theorien keine     no leads, we can go for middle-level theories direct-
                    Hinweise liefern, können wir auf Theorien der mitt-      ly—theories that make no claim to wide generality.
                    leren Ebene zurückgreifen – Theorien, die keinen An-     These are the familiar theories we use all the time to
                    spruch auf Allgemeingültigkeit erheben. Dies sind        get around in the world, theories that are local, ce-
                    geläufige Theorien, die wir eigentlich immer benut-      teris paribus, subject-specific, often using concepts,
                    zen, um uns zurechtzufinden. Sie sind lokal sowie        measures, techniques, and methodologies specific
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                    fachspezifisch und gelten nur unter sonst gleichen       to the problem area or subject matter, like the theo-
                    Bedingungen. Oft verwenden sie Begriffe, Maßstäbe,       ry of the laser or of democratic peace.
                    Techniken und Methodologien, die spezifisch für den      With or without the guidance of grand theory re-
                    Problembereich oder das Sachgebiet sind. Beispiele       commending where and where not to go and bro-
                    sind die Theorie des Lasers oder des Demokratischen      ad indicators of how to get there, we have to get
                    Friedens.                                                down to the nitty-gritty details, getting on with the
                    Ob mit oder ohne Anleitung durch große Theorien,         tasks of everyday science. There are no big sweeping
                    die die Richtung vorgeben und grobe Indikatoren lie-     answers, but lots of small hard tasks, many of which
                    fern, wie man dort hinkommt: Wir müssen uns auf          will accomplish little that holds over great sweeps
                    das Wesentliche konzentrieren und die Aufgaben der       of nature or society but without which solutions will
                    alltäglichen Wissenschaft bewältigen. Es gibt keine      not be found.
                    umfassenden Antworten, nur viele kleine schwere
                    Aufgaben. Die meisten von ihnen leisten wenig, aber             Bielefeld University has been committed to
                    ohne sie können keine Lösungen gefunden werden.            interdisciplinary research since its foundation.
                                                                                     What can interdisciplinarity achieve when
                    Die Universität Bielefeld setzt seit ihrer Gründung                                     it comes to theories?
                    auf interdisziplinäre Forschung. Was kann Inter-         I have mostly been involved not with theory testing
                    disziplinarität leisten, wenn es um Theorien geht?       or development but with the use of theory. This in-
                    In meiner Arbeit beschäftige ich mich weniger mit        evitably calls for a host of disciplines. No problems
                    der Überprüfung oder der Entwicklung von Theo-           in the real world lie snugly within any single theore-
                    rien, sondern vor allem mit ihrer Verwendung. Dies       tical domain, nor usually even in a handful.
                    verlangt zwangsläufig nach mehreren Disziplinen.         I first cottoned on to this when I was working at
                    Probleme der realen Welt passen fast nie in einen        Stanford as a philosopher of physics with a love of
                    einzigen Theoriebereich und üblicherweise auch           quantum theory. I wanted to learn in detail how it
                    nicht in eine Handvoll Theorien.                         was put to use, for instance in designing lasers. It
                    Das habe ich begriffen, als ich als Physikphiloso-       turns out I couldn’t do this in the physics depart-
                    phin mit einer Vorliebe für Quantentheorie in Stan-      ment; I had to go to the engineering department.
                    ford gearbeitet habe. Ich wollte genau verstehen,        And there I found I knew virtually nothing already
                    wie diese genutzt werden kann, zum Beispiel für          that could help in understanding lasers.
                    die Entwicklung von Lasern. Wie sich herausgestellt      Now I look at theories for social interventions, like
                    hat, war dies in der Physikfakultät nicht möglich,       the use of mobile phones with special apps to im-
                    also musste ich mich an die Fakultät für Ingenieur-      prove childhood nutrition. There is a middle-level
                    wesen wenden. Dort habe ich gemerkt, dass fast           theory about how this intervention is supposed to

                                                                                     22
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