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Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen

Seit rund 20 Jahren betreibt die Universität Heidelberg ein Zentrum für die neue Forschungsrichtung „Wissenschaftliches Rechnen“. Ziel ist es, mathematische Modellierung und Computer in Wissenschaft und Technologie verstärkt einzusetzen.

Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen
Neueste Forschungsergebnisse kombiniert mit moderner, leistungsfähiger Hard- und Software ermöglichen es, Aufgaben anzugehen und zu lösen, die bisher nicht behandelt werden konnten. Die Mathematisierung in Naturwissenschaft, Technik, Medizin und Wirtschaft wird weiter zunehmen, das Wissenschaftliche Rechnen weiter an Bedeutung gewinnen. Das Interdisziplinäre Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (IWR) hat Modellcharakter. Der zukunftsorientierte Ansatz und der Wille, auch komplexe Probleme in Forschung und Anwendung in Angriff zu nehmen, wird neue interdisziplinäre Gebiete erschließen und so auch vielfältige Arbeitsplatzchancen für IWR-Absolventen in Industrie und Wissenschaft eröffnen.

Simulation einer Kanalströmung
Simulation einer von unten nach oben gerichteten turbulenten Kanalströmung. Der farbige Bereich stellt die Verwirbelung von Teilchen dar, die mit der Strömung transportiert wurden. Viele naturwissenschaftliche und technische Vorgänge werden heute am Computer simuliert, um sie besser zu verstehen oder ihre Folgen genauer abschätzen zu können.

Ressourcenbasis

Die Ziele des IWR lassen sich nur in interdisziplinärer Zusammenarbeit erreichen. Mathematiker, Informatiker, Chemiker, Physiker, Biologen und Mediziner arbeiten zusammen, wobei jeder in seiner Fakultät verankert bleibt. Das IWR verbindet sie im Rahmen von Forschungsprojekten und stellt Ressourcen für die wissenschaftliche Arbeit und die Lehre bereit. Mehrere Forschergruppen sind direkt am IWR angesiedelt, aber mit den jeweiligen Fakultäten verbunden.

Das Interdisziplinäre Zentrum für Wissen-
schaftliches Rechnen im Internet:
www.iwr.uni-
heidelberg.de

Lehre und Fortbildung im Wissenschaftlichen Rechnen gehören zu den zentralen Aufgaben. Angeboten werden Lehrveranstaltungen und Praktika zu Modellbildung und -analyse, Algorithmenentwicklung, Simulation, Optimierung, Visualisierung und Bildverarbeitung. Außerdem beteiligt sich das IWR an der Ausbildung in anwendungsorientierter Informatik. Besondere Beachtung wird der Benutzung von Computern geschenkt, wobei vor allem ein Netzwerk von Arbeitsplatzrechnern für die Lehre verfügbar ist. Weiterhin tragen Workshops und spezielle Kurse zur kontinuierlichen Weiterbildung der Interessenten aus Schulen, Hochschulen und der Industrie bei.

Rekonstruktion islamischer Architektur
Die Rekonstruktion islamischer Architektur ist ein spezielles, vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördertes Einzelprojekt, in dem Geistes- und Naturwissenschaften sich ergänzen. Dreidimensionale geometrische Anordnungen werden algorithmisch aus den Grundrissen erzeugt und nach mathematischen und kunsthistorischen Kriterien ausgewertet.

Forschungsnahe Lehre

Beispiele von komplexen Problemkreisen, die am IWR bearbeitet werden, sind turbulente Strömungen (um Autos und Flugzeuge), Verbrennung und Schadstoffbildung in Motoren und Kraftwerken, industrielle Katalyse, Strömung und Stofftransport im Boden und in Gewässern, Bioreaktoren, optimale Regelung in der Verfahrenstechnik, Robotersteuerung, Dynamik von Biomolekülen und computergestützte Medizin. Es werden einerseits Verfahren zur Simulation des Transports von Strahlung durch Galaxien entwickelt, andererseits zur Berechnung der Diffusion von Medikamenten durch die Haut.

PC-Cluster HELICS
Schon mit dem PC-Cluster HELICS stand dem IWR ein leistungsstarker Parallelrechner zur Verfügung. Naturwissenschaftler verschiedener Disziplinen nutzten den Cluster zum Vergleich von Gensequenzen sowie zur Berechnung komplexer Simulationen – wie beispielsweise der direkten numerischen Strömungssimulation oder des astrophysikalischen Strahlungstransports.

Mit dem Sonderforschungsbereich „Reaktive Strömung, Diffusion und Transport“ und dem Graduiertenkolleg „Komplexe Prozesse: Modellierung, Simulation und Optimierung“ wurde und wird die Grundlagenforschung und die Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses durch die DFG gefördert. Das Forschungsprogramm des IWR wird durch erhebliche Drittmittel ermöglicht. Im Schnitt fließen pro Jahr etwa sechs Millionen Euro in zahlreiche Projekte, die im Rahmen des IWR durchgeführt werden. Dessen Forscher wurden in der Vergangenheit mehrfach mit Preisen geehrt, darunter befanden sich der Leibniz-Preis, mehrere Max-Planck-Preise und der Landesforschungspreis Baden-Württemberg. Das Interdisziplinäre Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen kooperiert mit zahlreichen Forschungsstätten aus dem In- und Ausland und hat sich als Kompetenzzentrum im Wissenschaftlichen Rechnen inzwischen einen internationalen Ruf erworben.

Bacteriorhodopsin-Trimer
Biophysikalische Vorgänge werden auf molekularer Ebene simuliert, um die Vorgänge im Körper zu analysieren und später steuern zu können. Das Computermodell zeigt Bacteriorhodopsin-Trimer und basiert auf Röntgenmessungen.


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Letzte Änderung: 23.05.2018
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