Data Science

Data Science (von englisch data „Daten“ und science „Wissenschaft“, im Deutschen auch Datenwissenschaft) bezeichnet generell die Extraktion von Wissen aus Daten, um daraus zu lernen.^[1][2]

Data Science ist ein interdisziplinäres Wissenschaftsfeld, welches wissenschaftlich fundierte Methoden, Prozesse, Algorithmen und Systeme zur Extraktion von Erkenntnissen, Mustern und Schlüssen sowohl aus strukturierten als auch unstrukturierten Daten ermöglicht.^[3][4]

Erweitert um die zentrale Bedeutung der Datenerfassung unserer Welt (siehe auch DIKW-Pyramide nach Kellerhey und Tierney^[5]) und die Visualisierung gewonnener Informationen^[6] beschäftigt sich Data Science mit der „exakten digitalen Erfassung, Analyse und Visualisierung vergangener, aktueller sowie zukünftiger Phänomene unserer realen Welt, um datengetrieben den Prozess der Wissensgenerierung als bestmögliche Entscheidungsbasis für menschliches Handeln zu optimieren.“^[7]

Geschichte

Der Begriff „Data Science“ existiert seit über 40 Jahren und wurde ursprünglich als Ersatz für den Begriff „Informatik“ von Peter Naur im Jahr 1960 verwendet. 1974 veröffentlichte Naur in der Concise Survey of Computer Methods eine Umfrage über die zeitgenössische Datenverarbeitung, in welcher der Begriff „Data Science“ frei verwendet wurde.

1996 trafen sich die Mitglieder der International Federation of Classification Societies (IFCS) in Kobe für ihre zweijährliche Konferenz. Bei dieser Konferenz war zum ersten Mal der Begriff „Data Science“ im Titel der Konferenz enthalten.^[8]

Die moderne Definition von Data Science wurde erstmals im Rahmen des zweiten japanisch-französischen Statistiksymposiums an der Universität Montpellier II (Frankreich) im Jahr 1992 entworfen.^[9] Die Teilnehmer würdigten die Entstehung einer neuen Disziplin mit einem besonderen Fokus auf Daten aus verschiedenen Herkünften, Dimensionen, Typen und Strukturen. Sie prägten die Kontur dieser neuen Wissenschaft, die auf etablierten Konzepten und Prinzipien der Statistik und Datenanalyse basiert, unter weitgehender Nutzung der zunehmenden Macht der Computerwerkzeuge.

Im November 1997 gab C. F. Jeff Wu den Eröffnungsvortrag mit dem Titel „Statistik = Datenwissenschaft?“^[10] für seine Ernennung zum H. C. Carver Professor of Statistics an der University of Michigan.^[11] In diesem Vortrag charakterisierte er die statistische Arbeit als eine Trilogie von Datenerfassung, Datenmodellierung und -analyse und die Entscheidungsfindung. Abschließend rief er den Begriff „Datenwissenschaft“ ins Leben und befürwortete, dass die Statistik in „Datenwissenschaft“ und Statistiker in „Datenwissenschaftler“ umbenannt werden.^[10] Später präsentierte er einen Vortrag mit dem Titel „Statistik = Datenwissenschaft?“, als ersten von seinen Mahalanobis-Memorial-Vorträgen.^[12] Diese Vorträge ehren Prasanta Chandra Mahalanobis, einen indischen Wissenschaftler, Statistiker und Gründer des „Indian Statistical Instituts“.

2001 führte William S. Cleveland die Datenwissenschaft als eigenständige Disziplin in seinem Artikel „Data Science: An Action Plan for Expanding the Technical Areas of the Field of Statistics“ ein. In seinem Bericht stellte Cleveland sechs für ihn umfassende Gebiete der Datenwissenschaft vor: multidisziplinäre Untersuchungen, Modelle und Methoden für Daten, Rechnen mit Daten, Pädagogik, Werkzeug-Bewertung und Theorie.

Im April 2002 veröffentlichte der internationale Rat für Wissenschaft: Ausschuss für die Daten für Wissenschaft und Theorie, das Data Science Journal,^[13] welche sich auf die Problematik, wie die Beschreibung von Datensystemen, ihre Veröffentlichung im Internet, Anwendungen und gesetzlichen Problemen konzentrierte.^[14]

Kurz darauf begann die Columbia University 2003 die Zeitschrift „The Journal of Data Science“^[15] zu veröffentlichen, welche eine Plattform für alle Datenanbieter zur Verfügung stellte, um ihre Ansichten und Ideen zum Austausch zu präsentieren. Die Zeitschrift wurde größtenteils der Anwendung von statistischen Methoden und der quantitativen Forschung gewidmet.

2005 veröffentlichte das National Science Board den Bericht „Long-lived Digital Data Collections: Enabling Research and Education in the 21st Century“, in welchem unter dem Begriff Data Scientists verschiedene Experten aufgeführt werden, die von entscheidender Bedeutung für das erfolgreiche Management digitalen Daten sind. Genannt werden unter anderem Informatiker, Datenbankexperten, Programmierer, Domänenexperten, Bibliothekare, Archivare sowie Experten im Bereich Software Engineering. Als Teil der Verantwortlichkeiten von Data Scientists wird insbesondere die Entwicklung innovativer Konzepte in den Bereichen Datenbanktechnologie und Informationswissenschaft betont. Hierunter fallen auch Methoden der Informationsvisualisierung, Datenanalyse und Wissensentdeckung in Datenbanken.^[16]

Ausbildung

Der Studiengang Data Science verwendet Techniken und Theorien aus den Fächern Mathematik, Statistik und Informationstechnologie, einschließlich der Signalverarbeitung, verwendet Wahrscheinlichkeitsmodelle des maschinellen Lernens, des statistischen Lernens, der Programmierung, der Datentechnik, der Mustererkennung, der Prognostik, der Modellierung von Unsicherheiten und der Datenlagerung.

Ausbildungsmöglichkeiten

Im deutschen Sprachraum bieten verschiedene Hochschulen auf Data Science spezialisierte Studiengänge an. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Masterstudiengängen, inzwischen werden aber auch Bachelorstudiengänge angeboten. Darüber hinaus gibt es spezialisierte Weiterbildungsangebote sowie berufsbegleitende Studiengänge.

Bachelorstudiengänge: Die Technische Universität Dortmund bietet seit dem Wintersemester 2002/2003 den Bachelorstudiengang Datenanalyse und Datenmanagement an.^[17] Die Philipps-Universität Marburg und die Universität Stuttgart bieten ab dem Wintersemester 2016/2017 die deutschlandweit ersten Bachelorstudiengänge mit dem Namen Data Science an.^[18][19] Die Hochschule für angewandte Wissenschaften Neu-Ulm bietet den Studiengang Künstliche Intelligenz und Informationsmanagement (früherer Name: Data Science Management) an. Die Technische Hochschule OWL in Lemgo bietet den Bachelorstudiengang Data Science an, der auch als Duales Studium absolviert werden kann.^[20] Die University of Applied Sciences Europe -BiTS und BTK bietet den Bachelor-Studiengang Digital Business & Data Science an.^[21] Die Georg-August-Universität Göttingen bietet ab dem Wintersemester 2018/2019 die Bachelorstudiengänge Angewandte Data Science und Mathematical Data Science an.^[22][23] An der Westsächsischen Hochschule Zwickau wird ab dem Wintersemester 2018/2019 erstmals in den neuen Bundesländern ein Bachelorstudiengang Data Science angeboten. Die ebenfalls in Sachsen gelegene Hochschule Mittweida hat zeitgleich eine gleichnamige Vertiefungsrichtung in ihrem Bachelorstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen eingeführt.^[24] An der Hochschule Stralsund ist Data Science seit 2015 ein wesentlicher Bestandteil der Lehre im Studiengang Wirtschaftsinformatik.^[25] Die Wirtschaftshochschule DBU Digital Business University of Applied Sciences bietet seit 2018 den Bachelorstudiengang Data Science & Business Analytics an.^[26] Die Hochschule Hannover bietet ab Wintersemester 2021/22 den Studiengang Angewandte Mathematik und Data Science an.^[27] Die Technische Hochschule Augsburg bietet seit dem Wintersemester 2022/2023 den Bachelorstudiengang Data Science an.^[28] Ebenso bietet die Katholische Universität Eichstätt-Ingolstadt den Bachelorstudiengang Data Science ab dem Wintersemester 2022/2023 an.^[29] Die Universität Regensburg bietet ab dem Wintersemester 2023/2024 den Bachelorstudiengang Data Science an.^[30] Verschiedene Universitäten im nicht deutschsprachigen Raum bieten auch online Data Science Courses an.^[31]

Masterstudiengänge: Ab dem Wintersemester 2024/2025 bietet die Hochschule Fulda den englischsprachigen Masterstudiengang Data Science^[32] an. Die Hochschule Coburg bietet einen Masterstudiengang Data Science für Ingenieure, Naturwissenschaftler, Informatiker und Kaufleute an.^[33] Die Philipps-Universität Marburg bietet neben dem Bachelorstudiengang auch einen Masterstudiengang Data Science an.^[19] Ebenso bietet die Georg-August-Universität Göttingen neben ihren Bachelorstudiengängen einen Masterstudiengang Angewandte Data Science an.^[34] An der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin wird ab dem Wintersemester 2016/17 ein Studiengang angeboten, der sich gemeinsam mit dem Projekt Management diesem Schwerpunkt widmet.^[35] Die Hochschule Darmstadt bietet ab dem Wintersemester 2016/2017 einen Masterstudiengang Data Science an, der gemeinsam von den Fachbereichen Informatik sowie Mathematik und Naturwissenschaften betrieben wird.^[36] An der Ludwig-Maximilians-Universität München wird ein Masterstudiengang Data Science angeboten,^[37] der vom Elitenetzwerk Bayern gefördert wird.^[38] An der Leuphana Universität Lüneburg wird der Masterstudiengang Management & Data Science angeboten.^[39] Die Universität Linz bietet ein Wirtschaftsinformatikstudium mit Schwerpunkt auf Business Intelligence & Data Science an.^[40] An der Technischen Universität Dortmund wurde seit dem Wintersemester 2002/2003 das Masterstudium Datenwissenschaft angeboten,^[41] und mit Auslaufen dieses Studienganges ein Masterstudium Data Science eingerichtet. An der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg gibt es das Masterstudium Data and Knowledge Engineering.^[42] An der Friedrich-Schiller-Universität Jena wird das Masterstudium Computational and Data Science gelehrt.^[43] An der Berliner Hochschule für Technik (ehemalige Beuth Hochschule für Technik Berlin) gibt es den englischsprachigen Master in Data Science mit dem Ausbildungsziel Data Science bzw. Data Engineering.^[44] Die Paris Lodron Universität Salzburg bietet als erste österreichische Universität ab Wintersemester 2016 das viersemestrige Masterstudium Data Science an.^[45][46] 2016 präsentierte die Universität Mannheim den Studiengang Data Science als ihren neuesten Zuwachs. Seit dem Wintersemester 2017/2018 wird an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Medien Offenburg im Masterstudiengang Informatik der Schwerpunkt Data Science & Analytics angeboten.^[47] Seit 2018 bietet die DBU Digital Business University of Applied Sciences den Masterstudiengang Data Science & Management an.^[48] Die TU Chemnitz bietet seit dem Wintersemester 2018/19 einen Masterstudiengang Data Science an, getragen von den Fakultäten Mathematik und Informatik, mit Schwerpunkt auf den mathematischen Grundlagen von Big Data und statistischem Lernen.^[49] Die RWTH Aachen bietet einen englischsprachigen Masterstudiengang Data Science an.^[50] Die NORDAKADEMIE bietet ab April 2021 einen Masterstudiengang Applied Data Science an.^[51] An der Universität Leipzig wird seit dem Sommersemester 2020 der Studiengang Data Science angeboten.^[52] In der Deutschschweiz bietet das IBAW die Ausbildung als Nachdiplomkurs an, der Abschluss «Data Science NDK HF» kann berufsbegleitend erworben werden.^[53] Die Jacobs University, Bremen bietet ab dem Herbstsemester 2021/21 einen englischsprachigen Studiengang „Data Science for Society and Business“ an.^[54] Einen weiteren berufsbegleitenden Masterstudiengang in Data Science and Business Analytics bietet die Hochschule der Medien Stuttgart an.^[55] Außerdem bietet das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme (IAIS) Schulungen für Data Scientists an.^[56] Die EMC Academic Alliance bietet ein Curriculum Data Science and Big Data Analytics an. Die Technische Hochschule Brandenburg bietet gemeinsam mit dem AWW e. V. einen weiterbildenden Zertifikatskurs „Data Science“ an.^[57] Die Fachhochschule Südwestfalen bietet den berufsbegleitenden Masterstudiengang Studiengang Data Science an.^[58] Die International University of Applied Sciences bietet einen Masterstudiengang Data Science an.^[59] Das Institut Wirtschaftsinformatik und Data Science der FH Joanneum in Graz bietet den Masterstudiengang „Data Science and Artificial Intelligence“ an.^[60] Die Universität Regensburg plant spätestens zum Wintersemester 2026/2027 den Masterstudiengang Data Science einzurichten.^[61]

Berufsfeld

Personen, die im Bereich Data Science arbeiten, werden als Data Scientist bzw. Datenwissenschaftler bezeichnet, wobei meist speziellere oder Spezialisierungen anderer, übergeordneter Berufsbezeichnungen üblich sind (z. B. Statistiker, Informatiker).

Weltweit besteht ein Mangel an Experten in dem Bereich der Data Science.^[62][63]

Anforderungen

Ein Data Scientist sollte überzeugend und kreativ sein, aber auch ein gewisses Kommunikationstalent mitbringen, um sich mit verschiedenen Ebenen einer Organisation austauschen zu können. Er ist das Bindeglied und der Vermittler zwischen allen Ebenen eines Unternehmens und nimmt somit die Rolle des „Übersetzers“ ein, indem er die Ergebnisse für die einzelnen Fachabteilungen genauso verständlich aufbereitet wie für das Top Management. Zudem sollte ein Data Scientist aufgeschlossen genug sein, um neue Analysetools und innovative Analyseverfahren zu erforschen und zu nutzen. Unvoreingenommen sollte ein Data Scientist nach anderen Ansätzen suchen wollen und immer neue Fragen stellen. Zusätzlich setzt dieser Beruf ein gewisses Koordinationstalent voraus, nicht zuletzt weil bestimmte Aufgaben, wie zum Beispiel die Beschaffung der Daten, an andere Mitarbeiter delegiert werden können. Kontrolle und Steuerung sollten jedoch immer in der Hand des Data Scientisten bleiben.^[64]

Aufgabenbereich

Die Aufgabe eines Data Scientist ist es, aus großen Datenmengen Informationen zu generieren und Handlungsempfehlungen abzuleiten, die das Unternehmen befähigen, effizienter zu arbeiten. Dazu bedient er sich innovativer Analysetools und entwickelt Abfragen, die aus unübersichtlichen Datenmengen wertvolle Informationen destillieren. Anschließend werden Hypothesen abgeleitet, welche statistisch überprüft und für das Management als Entscheidungsgrundlage aufbereitet werden.

Wirtschaft

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In allen Wirtschaftszweigen werden heute große Datenmengen ausgewertet. Der Mangel an Data Scientists macht es für Unternehmen schwierig, die Daten richtig zu nutzen und konkret Erkenntnisse daraus zu ziehen. Daten werden als das „neue Gold“ gehandelt. Zudem ist der Markt an Spezialisten, die mit Datenarchitekturen und Datenmodellen umgehen können, fast nicht existent.^[65]

Auch in der Logistikbranche werden zukünftig immer mehr Data Scientists gesucht.

Eine weitere Branche ist die Gesundheitsbranche. Durch die genaue Analyse von Daten aus einem Krankenhausaufenthalt könnten individualisierte Behandlungen (Personalisierte Medizin) durch Ähnlichkeitsanalysen von Patientendaten abgeleitet und Medikationspläne optimiert werden.

In der Handelsbranche kann das Kaufverhalten der Menschen analysiert werden, um im weiteren Verlauf die Ursachen für Retouren herauszuarbeiten. So kann die Anzahl an Warenrücksendungen reduziert werden.

Siehe auch

• Datenethik
• Datenkompetenz bzw. Data Literacy
• Datenvisualisierung, siehe Visualisierung
• Informationswissenschaft
• Datenmanagement

Literatur

• Cathy O’Neil, Rachel Schutt: Doing Data Science: Straight Talk from the Frontline. O’Reilly 2013. ISBN 1-4493-5865-9.
• Dr. Barbara Wawrzyniak und Michael Herter (Hrsg.): Neue Dimensionen in Data Science. VDE Verlag 2022. ISBN 978-3-87907-721-2.
• John W. Tukey: The future of data analysis. In: Annals of Mathematical Statistics, Bd. 33, 1962, S. 1–67.
• John D. Kelleher, Brendan Tierney: Data Science (= The MIT Press Essential Knowledge Series), The MIT Press 2018, ISBN 978-0-262-53543-4
• Johannes Kröckel: Data Analytics in Produktion und Logistik. Vogel Communications Group 2019. ISBN 978-3-8343-3419-0.
• Matthias Plaue: Data Science. Springer Spektrum, 2021, ISBN 978-3-662-63488-2.

Weblinks

• Was ist Data Science?
• Data Science: An Introduction