Mathematik, Modellierung und Simulation komplexer Systeme

Ein Forschungsschwerpunkt der Universität Bonn sind komplexe Systeme, die aus vielen Komponenten bestehen und gegenseitig wechselwirken. Zu verstehen wie sie funktionieren, ist für viele Gebiete in Wissenschaft und Technik eine der großen Herausforderungen unserer Zeit.

Im Mittelpunkt dieses Profilbereichs steht die Mathematik. Sie dient als universelles Werkzeug und als Sprache für die quantitativen Wissenschaften wie Physik und Chemie. Ihre Fragestellungen entwickelt die Mathematik nicht nur anhand von Beobachtungen und dem Wissensdrang aus dem eigenen Fachbereich, sondern nimmt sich auch Problemstellungen aus Wissenschaft und Technik an.

An der Universität Bonn hat die Mathematik eine lange Tradition. Ihre vier Bereiche decken Reine Mathematik, Angewandte Mathematik, Numerische Simulation und Diskrete Mathematik ab. Das Hausdorff Center for Mathematics und die integrierte Graduiertenschule bilden das einzige mathematische Exzellenzcluster Deutschlands und haben dafür gesorgt, dass die Universität Bonn zur weltweiten Forschungselite in der Mathematik zählt. Das zeigen auch die vielen hochrangigen Preise, die Bonner Wissenschaftler immer wieder gewinnen: dazu zählen neben dem Nobelpreis der Mathematik, der Fields-Medaille, auch sieben Gottfried Wilhelm Leibniz-Preise, unter ihnen der jüngste Gewinner dieser Auszeichnung aller Zeiten. Außerdem bildet Bonn gemeinsam mit anderen Spitzenuniversitäten in der Mathematik das internationale GlobalMathNetwork.

Modelle sind das Herzstück vieler quantitativer Wissenschaften. Heutzutage können Computer immer größere Datensätze berechnen, um Modelle zu kreieren, mit denen sich wissenschaftliche Voraussagen treffen lassen. Diese Modelle sind jedoch simpel im Vergleich zu denen, die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler benötigen, um an komplexen Systemen zu arbeiten. In einer Kombination aus klassischen Beobachtungsmethoden, rechnergestützten Simulationen und kreativem Geist schaffen Forschende aus vielen Fachbereichen Modelle, die komplexe Systeme nicht nur beschreiben, sondern auch analysieren können.

Für die Informatik liegt die besondere Herausforderung darin, datengestützte Methoden für intelligente Modelle komplexer Systeme zu verbessern. Die Kombination solcher datengetriebener Modelle mit klassischer mathematischer Modellierung wird den Fortschritt in der Berechnung vorantreiben.