Heidelberger Institut für Theoretische Studien

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Das Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS gGmbH) wurde 2010 von SAP-Mitbegründer Klaus Tschira und der Klaus Tschira Stiftung als private, gemeinnützige Forschungseinrichtung ins Leben gerufen. Das HITS betreibt Grundlagenforschung in den Naturwissenschaften, der Mathematik und der Informatik zur Verarbeitung und Strukturierung großer Datenmengen. Die Forschungsfelder reichen dabei von der Molekularbiologie bis zur Astrophysik. Die Gesellschafter der HITS sind die HITS-Stiftung, die Universität Heidelberg und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Das HITS arbeitet außerdem mit weiteren Universitäten und Forschungsinstituten sowie mit industriellen Partnern zusammen. Die größte Unterstützung erhält das HITS über die HITS-Stiftung von der Klaus Tschira Stiftung, die wichtigsten externen Mittelgeber sind das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und die Europäische Union.[1]

Forschungsgruppen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Derzeit gibt es folgende Forschungsgruppen am HITS:[2]

Astroinformatics (AIN)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Astroinformatics arbeitet seit 2013 am HITS, um neue Ansätze zur Analyse und Verarbeitung der zunehmenden Datenmengen im Bereich der Astronomie zu entwickeln. Die Ansätze dieser Gruppe basieren auf maschinellem/statistischem Lernen und unterstützen die Forscher dabei, die nötigen Analysen durchzuführen.[3]

Computational Carbon Chemistry (CCC)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Computational Carbon Chemistry wurde 2019 am HITS eingerichtet. Die Gruppe arbeitet mit den neuesten Methoden der Computerchemie, um organische Materialien zu erforschen und auf ihre praktische Anwendung hin zu untersuchen. Sie konzentriert sich dabei auf Materialien, die auf Graphen basieren.[4]

Computational Molecular Evolution (CME)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Computational Molecular Evolution arbeitet an Methoden zur Berechnung evolutionärer Bäume und an der Entwicklung neuer Software und Rechnerarchitekturen zur Stammbaumberechnung. Sie stellt außerdem den anderen Forschungsgruppen ihre Expertise in parallelen Rechnerarchitekturen und parallelen Programmierung zur Verfügung und betreibt den Forschungsrechnercluster und die IT-Infrastruktur.[5]

Computational Statistics (CST)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Computational Statistics beschäftigt sich mit mathematischen Grundlagen und statistischer Methodik für Vorhersagen. Ziel ist die Entwicklung von Methoden, die probabilistische Vorhersagen, d. h., Wahrscheinlichkeitsaussagen für zukünftige Ereignisse und Größen, treffen können. Dies kommt beispielsweise bei Wettervorhersagen, aber auch bei Prognosemodellen für konjunkturelle Entwicklungen zum Tragen. Der zweite Forschungsschwerpunkt ist die räumliche Statistik, in der es um die Analyse und Interpretation von raumgebundenen Daten geht.[6]

Data Mining and Uncertainty Quantification (DMQ)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Data Mining and Uncertainty Quantification nutzt modernste Technik der Bereiche High Performance Computing und Uncertainty Quantification, um Unsicherheiten in großen Datensätzen zu quantifizieren und damit neue Erkenntnisse im Bereich Data Mining zu ermöglichen.[7]

Groups and Geometry (GRG)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Groups and Geometry beschäftigt sich mit verschiedenen mathematischen Problemen aus dem Gebiet der Geometrie und Topologie, in denen das Zusammenspiel zwischen geometrischen Räumen, wie etwa Riemannschen Mannigfaltigkeiten oder metrischen Räumen, und Gruppen, zum Beispiel Symmetriegruppen, die auf diesen wirken, eine wichtige Rolle spielt.[8]

Molecular Biomechanics (MBM)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Molecular Biomechanics entwickelt Simulationstechniken und Modelle der Kontinuumsmechanik und verwendet diese dazu, die krafttragenden Strukturelemente in komplexen biologischen Materialien zu identifizieren und gezielt umzugestalten. Ziel ist es zu erforschen, wie und warum Proteine auf mechanische Kräfte reagieren.[9]

Molecular and Cellular Modeling (MCM)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Molecular and Cellular Modeling simuliert mit computergestützten Methoden und Softwarewerkzeugen das Verhalten von Molekülen. Darüber hinaus werden interaktive, internetbasierte Visualisierungswerkzeuge und Programme für die Durchführung von komplexen molekularen Simulationen entwickelt.[10]

Natural Language Processing (NLP)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Natural Language Processing befasst sich mit Semantik und Diskurspragmatik. Sie entwickelt Software, die den multimodalen Dialog zwischen Mensch und Maschine erleichtern soll. Ziel ist es, den Computer zum Verstehen und Erzeugen von Sprache und Texten einzusetzen und langfristig einen „natürlichen“ Umgang mit dem Computer für jeden zu ermöglichen.[11]

Physics of Stellar Objects (PSO)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Physik of Stellar Objects befasst sich mit der Untersuchung von Sternen in unserem Universum. Ein Hauptziel der Gruppe ist die Modellierung von thermonuklearen Explosionen weißer Zwergsterne, die zum astronomischen Phänomen der Supernovae vom Typ Ia führen.[12]

Scientific Databases and Visualization (SDBV)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Scientific Databases and Visualization beschäftigt sich mit wissenschaftlichen Datenbanken und der Visualisierung von Daten. Ziel ist es, weltweit verstreutes Wissen zu bündeln und Forschern leichter zugänglich zu machen.[13]

Ehemalige Forschungsgruppen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Folgende Gruppen haben am HITS geforscht:

Computational Biology (CBI)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Computational Biology wurde 2013 am HITS eingerichtet mit dem Ziel die genetischen Codes von einigen Plattwurm-Arten zu entziffern und miteinander zu vergleichen. Die Kernprojekte der Gruppe waren die Entschlüsselung des Genoms des Plattwurms Schmidtea mediterranea sowie des Axolotl.[14][15] Nach fünf Jahren Forschung am HITS und erfolgreicher Projektbeendigung, ging die Arbeit für die Juniorgruppe Anfang 2018 zu Ende. Gruppenleiter Siegfried Schloissnig forscht seit 2018 in Wien weiter.[16]

High-Energy Astrophysics and Cosmology (HAC)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe High-Energy Astrophysics and Cosmology wurde 2016 eingerichtet. Gruppenleiter Christoph Pfrommer forschte seit 2010 am HITS, habilitierte sich dort und erhielt einen ERC Consolidator Grant, mit dem er eine eigene Juniorgruppe am HITS aufbaute. Christoph Pfrommer wurde zum Sommersemester 2017 neuer Abteilungsleiter für Kosmologie und großräumige Strukturen am Leibniz-Institut für Astrophysik sowie Professor für Astrophysik an der Universität Potsdam. Seine Gruppe folgte ihm zum 1. August 2017 nach Potsdam.[17]

Theoretical Astrophysics (TAP)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Forschungsgruppe Theoretical Astrophysics wurde 2010 am HITS eingerichtet. Gruppenleiter war der Astrophysiker Volker Springel. Springel hat die bislang größten und umfassendsten Computersimulationen des Universums konzipiert und durchgeführt: die Millennium-Simulation 2005, die „Illustris“-Simulation 2014[18] und die „Illustris TNG“-Simulation 2018.[19] Am HITS verfeinerte er unter anderem den von ihm entwickelten „Arepo“-Code und ermöglichte es dadurch, die vielfältigen Formen und Größen von Galaxien mit Supercomputern zu simulieren. Bis heute wurde der Code in mehr als 750 Publikationen genutzt oder zitiert. 2012 erhielt Springel einen ERC Starting Grant, seit 2014 zählt er zu den „Highly Cited Researchers“[20] 2017 wurde er Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina[21]. Nach mehr als acht Jahren hat Springel das HITS verlassen und trat am 1. August 2018 seine Stelle als Direktor am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching. Springel war bereits 2017 als Max-Planck-Direktor berufen worden, arbeitete aber bis Ende Juli 2018 weiter am HITS und der Universität Heidelberg.[22]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Vgl. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: The Institute, abgerufen am 27. Februar 2019.
  2. Vgl. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Research at HITS, abgerufen am 27. Februar 2019.
  3. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Astroinformatics (AIN), abgerufen am 27. Februar 2019.
  4. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Computational Carbon Chemistry (CCC), abgerufen am 3. April 2019.
  5. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Computational Molecular Evolution (CME), abgerufen am 27. Februar 2019.
  6. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Computational Statistics (CST), abgerufen am 27. Februar 2019.
  7. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Data Mining and Uncertainty Quantification (DMQ), abgerufen am 27. Februar 2019.
  8. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Groups and Geometry (GRG), abgerufen am 27. Februar 2019.
  9. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Molecular Biomechanics (MBM), abgerufen am 27. Februar 2019.
  10. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Molecular and Cellular Modeling (MCM), abgerufen am 27. Februar 2019.
  11. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Natural Language Processing (NLP), abgerufen am 27. Februar 2019.
  12. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Physics of Stellar Objects (PSO), abgerufen am 27. Februar 2019.
  13. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Scientific Databases and Visualization (SDBV), abgerufen am 27. Februar 2019.
  14. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Ein neues Genom für die Regenerationsforschung, vom 24. Januar 2018, abgerufen am 27. Februar 2019.
  15. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Gigantisches Genom des Axolotl entschlüsselt, vom 24. Januar 2018, abgerufen am 27. Februar 2019.
  16. Riemer, Sebastian: Ein normaler Computer bräuchte 17 Jahre, Rhein-Neckar-Zeitung, vom 26. Januar 2018, abgerufen am 27. Februar 2019.
  17. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: HITS-Forscher Christoph Pfrommer erhält Professur in Potsdam, vom 3. April 2017, abgerufen am 27. Februar 2019.
  18. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: In „Nature“: Galaxien aus dem Großrechner, vom 8. Mai 2014, abgerufen am 27. Februar 2019.
  19. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Wie schwarze Löcher den Kosmos formen, vom 1. Februar 2018, abgerufen am 27. Februar 2019.
  20. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Mathematische Methoden, astrophysikalische Simulationen, vom 27. Juni 2014, abgerufen am 27. Februar 2019.
  21. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Simulierte Universen, vom 20. März 2017, abgerufen am 27. Februar 2019.
  22. Heidelberger Institut für Theoretische Studien: Zum Abschied eine Auszeichnung, vom 1. August 2018, abgerufen am 27. Februar 2019.