Computational Modeling and Simulation (CoMoS)

Rechnergestützte Modellierung und Simulation

Das derzeit in Gründung befindliche Department Computational Modeling and Simulation (CoMoS) wird die Aktivitäten im Bereich der Methoden-, Theorie- und Softwareentwicklung zur rechnergestützten Modellierung und numerischen Simulation in unterschiedlichen Anwendungsgebieten bündeln. Es soll zu einem Zentrum für rechnergestützte Modellierung und Simulation an der TU Dresden werden.

Forschung

Ausgehend von bestehenden Forschungsprojekten der TU Dresden schafft das Zentrum eine Plattform für innovative Simulationstechnik und generiert durch die Interaktion seiner Mitglieder Synergien und Optionen für neue interdisziplinäre Forschungsfelder. Dabei deckt CoMoS die Forschung zu den Methoden, der Theorie, den Algorithmen und den Software-Frameworks für die rechnergestützte Modellierung und Simulation ab. „Advanced“ bedeutet hierbei, dass Ansätze, die bereits routinemäßig in Anwendungs­domänen oder in der Industrie eingesetzt werden, nicht im Fokus von CoMoS stehen. Stattdessen konzentriert sich das Zentrum auf die Neugier-getriebene Erforschung unkonventioneller, disruptiver und manchmal vielleicht auch „verrückter“ neuer Ansätze für computer­gestützte Modellierungs- und Simulations­methoden, die innerhalb einer bestehenden Anwendungsgruppe nicht den Freiraum, den kreativen Anreiz oder die Wertschätzung erhalten könnten, um entwickelt zu werden. CoMoS ist damit ein Think-Tank für die methodischen Grundlagen der Modellierung und Simulation, die aus dem CoMoS heraus in die durch seine Mitgliedsgruppen vertretenen interdisziplinären Anwendungsdomänen hineingetragen werden. Die Themen umfassen sowohl Modellierung (d.h. theoretisch fundierte Methoden zur Modellbildung, Modellinferenz, Modellherleitung oder Modelllernen aus Daten) als auch Simulation (d.h. numerische Methoden, Simulationsalgorithmen, Simulationsplattformen und -sprachen).

Beispiele für Themen

• Automatisiertes Lernen von physikalisch konsistenten Modellen aus Daten
• Modellinferenz aus kleinen und verrauschten Datensätzen
• Mehrskalige Simulationsmethoden
• Quantifizierung von Simulationsunsicherheit
• Modellierung und Simulation von Nicht-Gleichgewichts- und nichtlinearen Systemen
• Coarse-Graining und Multi-Scaling
• Programmiersprachen und Software-Frameworks für die Computersimulation
• Performance-Portabilität auf heterogenen Computerarchitekturen
• Beweisbar optimale Algorithmen für Modellierung und Simulation
• Verwaltung von Simulationsdaten, automatisierte Protokollierung und semantische Abfrage
• Reproduzierbarkeit in der Computational Science und Forschungsdaten­management
• Numerische Methoden für gekrümmte Räume, Mannigfaltigkeiten und topologische Räume
• Effiziente Algorithmen für Mehrkörper-Simulationen und Partikelmethoden
• Datengetriebene Ersatzmodelle für beschleunigte Simulationen
• Interaktive Berechnungssteuerung (computational steering)
• Transparentes Hochleistungsrechnen und Benutzerfreundlichkeit von Simula­tionen
• Simulationen in hochdimensionalen Räumen
• Immersive In-Situ-Visualisierung von Simulationen mittels AR/VR

Es ist absehbar, dass CoMoS eng mit dem DLR-Institut für Softwaremethoden zur Produktvirtualisierung, dem Zentrum für Systembiologie Dresden, dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und dem Center for Advanced Systems Understanding (CASUS) in Görlitz zusammenarbeiten wird.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Ivo F. Sbalzarini

Ivo Sbalzarini ist Inhaber der Professur für Wissenschaftliches Rechnen in der Systembiologie an der Fakultät Informatik und leitet die universitäre Abteilung im Zentrum für Systembiologie Dresden (CSBD). Er ist zudem Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik und zugewähltes Mitglied der Fakultät Mathematik.