UPD 160/19 - 10.12.2019

Neue mathematische Methoden für komplexe Computersimulationen

Der Europäische Forschungsrat (ERC) fördert ein auf fünf Jahre angelegtes Projekt des Augsburger Mathematikers Daniel Peterseim mit einem ERC Consolidator Grant

Augsburg/MH – Komplexe Computersimulationen z.B. von physikalischen Phänomenen basieren auf mathematischen Modellen, die durch mehrere unterschiedliche Längen- und Zeitskalen gekennzeichnet sind. Zur Entwicklung neuer Algorithmen für solche Mehrskalenprobleme hat der Augsburger Mathematiker Prof. Dr. Daniel Peterseim einen ERC Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrats im Umfang von rund 1,8 Mio. Euro eingeworben.

Computersimulationen spielen längst eine zentrale Rolle für den wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt. Sie sind nicht nur die Grundlage für die Weiterentwicklung von Hochleistungsmaterialien (bspw. Faserverbundwerkstoffe, die herkömmliche Werkstoffe in weiten Teilen der Produktentwicklung ersetzen), sie gestatten auch die Erkundung neuer physikalischer Phänomene für Hightech-Produkte der Zukunft (bspw. eigentümliche Aggregatzustände wie Bose-Einstein-Kondensate mit Anwendungen in futuristischen Technologien wie Atomlasern oder Quantencomputern). Allerdings sind die der Simulation zugrunde liegenden mathematischen Modelle, wie auch die physikalischen Prozesse selbst, durch komplexe Effekte auf einer Vielzahl von Längen- und Zeitskalen gekennzeichnet. Der Versuch, diese inhärente Mehrskaligkeit in Standard-Computermodellen abzubilden, führt selbst modernste Supercomputer an ihre Grenzen. Die Simulation solcher Phänomene erfordert daher eine neue Generation von Algorithmen, die mit hierarchischen und adaptiven Lösungsstrategien die komplexen mathematischen Modelle auf ein berechenbares und wirtschaftliches Maß reduzieren, ohne ihre Aussagekraft wesentlich zu beeinträchtigen.

Der ERC Consolidator Grant ermöglicht es dem Augsburger Mathematiker Peterseim in den  kommenden fünf Jahren mit seiner Arbeitsgruppe intensiv an seinem Projekt „Computational Random Multiscale Problems“ zu arbeiten, das sich dem Design solcher Algorithmen und ihrer mathematischen Erforschung widmet. „Zu den Zielen zählen beispielsweise die Entwicklung effizienter und zuverlässiger Simulationsmethoden für Wellenphänomene in zufälligen und ungeordneten Medien, sowie die Beantwortung damit einhergehender fundamentaler mathematischer und algorithmischer Fragen an den Schnittstellen von Numerischer Mathematik, Unsicherheitsquantifizierung und Numerischer Physik“, sagt Peterseim, der seit 2017 Lehrstuhlinhaber für Numerische Mathematik an der Universität Augsburg ist.

Mit dem ERC Consolidator Grant werden herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für die Dauer von fünf Jahren vom Europäischen Forschungsrat gefördert. Das in den geförderten Projekten entwickelte Wissen werde es ermöglichen, die uns bevorstehenden Herausforderungen auf einer grundsätzlichen Basis zu verstehen, so die EU-Forschungskommissarin Mariya Gabriel. Insgesamt 301 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus ganz Europa werden dieses Jahr mit dem ERC Consolidator Grant ausgezeichnet. Der ERC hat 2454 Anträge erhalten, von denen zwölf Prozent ausgewählt wurden. Durch die Förderung in dieser Runde entstehen rund 2000 Arbeitsplätze für Postdocs, Doktorandinnen und Doktoranden und weitere Beschäftigte in den jeweiligen Forschungsprojekten.

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