Open-Source-Software in der Wissenschaft –

– Technotopia Teil 2

Warum gibt es überhaupt Open-Source-Software? Schließlich hat niemand etwas zu verschenken, oder? Und außerdem, „… was nix kosch’d, des isch au‘ nix“ – stimmt das?

Auf der früheren Beschreibungsseite von JChemPaint fand sich einst eine gute Erklärung für das Phänomen. Die Entwickler meinen, dass ihre Arbeit, da von öffentlichen Geldern finanziert (es handelte sich um eine universitäre Arbeitsgruppe), auch der Öffentlichkeit zur Verfügung stehen sollte. Und die Free Software Foundation, Hauptsponsor der Open-Source-Alternative für UNIX GNU, drückt es so aus: „Bei freier Software geht es um Freiheit, nicht um den Preis. Um das Konzept freier Software zu verstehen, denken Sie an Redefreiheit, nicht an Freibier.“

Dem ist nichts mehr hinzuzufügen, auch wenn die genaue Definition der GNU-Lizenz mehrere Seiten umfasst. Nicht alle Software, auf die hier gezeigt wird, ist aber „echte“ Open-Source-Software im Sinne der GNU-Lizenz. Manches ist eher als Werbegeschenk oder als Demo zu verstehen.

1. Mathematik-Freeware
2. Editoren, Visualisierungssoftware und Gemischtes für Chemie
3. Linkseiten und Verzeichnisse zu weiterer wissenschaftlicher Software

1. Mathematik-Software

Über verschiedene frei erhältliche Mathematikprogramme wurde schon ausführlich in der 29. Ausgabe des Newsletters berichtet. Folgende Programme können noch empohlen werden:

• gnuplot – für unsere heutigen Arbeitsgewohnheiten wirkt dieser Plotter mit seiner Kommandozeile recht altertümlich. Das Erlernen der Befehle ist jedoch nicht schwer, und irgendwelche Beschränkungen im Hinblick auf Plattform, Funktion und Ausgabeformat scheint die Software nicht zu kennnen (ich bin zumindest noch nicht an die Grenzen gestoßen). gnuplot zeichnet 2D- und 3D-Funktionen, Oberflächen, Vektorfelder, stellt Daten ähnlich wie Excel dar etc. Die Ausgabemöglichkeiten reichen von Monitor über Postscript und Drucker bis hin zu echten Plottern (da zeigt sich das würdige Alter des Programms – es ist immerhin seit 1986 dabei).
• LABPLOT ist ein Datenauswertungs- und Visualisierungstool speziell für KDE (es gibt keine Windows-Variante).
• QtiPlot (siehe Abbildung oben) hat ebenfalls sehr viele Fähigkeiten gerade zum Auswerten von Messungen und zur Erstellung von Abbildungen für Publikationen. Wer sich auskennt, erhält den Quelltext und darf ihn selbst für sein Betriebssystem kompilieren. Alle anderen erhalten ein fertig kompiliertes Installationspaket für 20,- EUR (Einzelplatz).

Chemie-Software

Über Freeware für Chemische Kinetik wurde an dieser Stelle schon geschrieben. Ansonsten teilt sich die verfügbare Software hauptsächlich auf in Visualisierungstools für Moleküle und Orbitale, Editoren für Molekülstrukturen sowie Auswertung und Vorhersage von Spektren.

3D-Editoren für Moleküle

Will man nur eine Präsentation mit Abbildungen kleiner Moleküle versehen, genügt im Grunde ein einfacher 2D/3D-Editor wie ChemSketch. Der Vorteil ist, dass auch diejenigen, die Chemie nach der 11. Klasse abgewählt haben, damit etwas anfangen können. Der Nachteil sind die geringen Möglichkeiten der Software und dass die dreidimensionalen Strukturen nicht unbedingt stimmen.

Bessere Möglichkeiten und genauere Strukturen bieten z. B.

• Avogadro für Strukturen und Orbitale – nach Aussage der Benutzer immer noch recht intuitiv zu bedienen. Es gibt auch ein Avogadro-Wiki (eine Art offenes Lexikon).
• Molekel für Moleküloberflächen (Download und Dokumentation auf der Entwicklerseite, auf die verwiesen wird)
• Arguslab (siehe Bild) wurde speziell für Dockingberechnungen entwickelt, um z. B. den „Sitz“ eines Wirkstoffmoleküls an einem Enzymmolekül zu überprüfen. Es eignet sich selbstverständlich auch für einfachere Moleküle und ist, zumindest in den Grundlagen, sehr einfach zu bedienen. Allerdings scheint es hier und da ein paar Stabilitätsprobleme zu geben.
• Das Java-basierte Jmol bietet sich speziell an, wenn interaktive Darstellungen in Webseiten eingebunden werden sollen, so wie es im OpenScience Project für das Koffein-Molekül gezeigt wird (packen Sie das Molekül mit der Maus und drehen Sie es, oder zoomen Sie es mit dem Scrollrad).

Die Berechnungszeiten sind für größere Molekülgebilde manchmal schon fühlbar (mehrere Sekunden).

Auffallend ist, dass es kaum 3D-Editoren für kristallographische Anwendungen gibt – wer einen kennt, möge ihn doch bitte posten.

2D-Editoren

Diese zeichnen Strukturformeln, hauptsächlich für Publikationen. Neben dem oben schon erwähnten ChemSketch bietet sich auch JChemPaint an (die Homepage ist zur Zeit anscheinend nicht zu erreichen, die Software kann jedoch bei Sourceforge heruntergeladen werden).

Weitere Software

Natürlich schaut jeder, der auf der Suche nach Open-Source-Software ist, zunächst bei Sourceforge nach. Es gibt außer den „Quelltextschmiede“ aber noch weitere Zusammenstellungen von Downloads, wie z. B. die folgenden:

• Für Anfänger und Nebenfächler gibt es auf der Seite Chemistry Freeware Links eine bunte Mischung an Chemie-Tools.
• iMechanica  bietet eine lange Linkliste zu Programmen für die Erstellung vn Gitternetzen, Finite-Elemente-Berchnungen, mechanischen und fluiddynamischen Berechnungen und und und… Viele dieser Programe liegen allerdings nur als Quellcode vor. Ganz klar, dass Ingenieuren mehr Computerwissen zugetraut wird als Chemikern („Wozu denn kompilieren?“) …
• Literaturverwaltung braucht jeder (sic), Dr. Hendrik Bunke stellt auf seiner Website einige der wichtigsten vor.
• The OpenScience Project sammelt beständig neue Links zu Open-Source-Software (Natur- und Geisteswissenschaften) und kommentiert diese auch im zugehörigen Blog.
• Nachtrag vom 12. März 2012: Die Seite ICEP: Indiana Chemoinformatics Education Project bietet eine kommentierte Übersicht über einige Tools, die z. T. auch für den Proteinbereich geeignet sind.

Die italienische Beratungsfirma Conecta hat sich auf das Sammeln von Wissen rund um Open-Source-Software spezialisiert. Auf der Website gibt es zwei englischsprachige E-Bücher mit Beschreibungen von Open-Source-Software (dort als FLOSS bezeichnet) kostenlos herunterzuladen. Diese enthalten nicht nur wissenschaftliche, sondern auch Office-, ERP- und andere Programme, außerdem eine Menge Philosophie und Anleitungen zum Umstieg.