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12.05.2009 10:29

Zu komplex? Gibt's nicht!

Dr. Christian Jung Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
VolkswagenStiftung

    Die VolkswagenStiftung unterstützt drei Nachwuchswissenschaftler bei eigenen Projekten zur Modellierung und Simulation komplexer Systeme

    Computersimulationen sind heute in der Wissenschaft unerlässlich, wenn es darum geht, komplexe Systeme zu verstehen. Ob Transport- oder soziale Netzwerke, ob große Moleküle oder Vorgänge in der Natur: Die Modellierung und Simulation am Rechner kann helfen, das "Chaos" zu begreifen und Komplexität zu erfassen. Davon überzeugt sind auch Dr. Nadia Elghobashi-Meinhardt, Dr. Michael Gastner und Dr. Jörg Reichardt. Alle drei haben nun die Chance, eine eigene Projektidee zum Thema "Computational Sciences" am Institut ihrer Wahl zu verwirklichen. Die VolkswagenStiftung fördert die Postdoktoranden über ein Fellowship mit insgesamt rund 550.000 Euro.

    1.) 201.000 Euro für Dr. Michael Gastner, Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres, Mathematische Modellierung, für sein Projekt "Modeling the importance of intermittent links in complex transportation networks";
    2.) 199.500 Euro für Dr. Nadia Elghobashi-Meinhardt, Technische Universität Braunschweig, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, für ihr Vorhaben "Tackling the reconciliation problem: A quantum mechanical/molecular mechanical (QM/MM) "learn on the fly" study of the effect of aqueous solvent on peptide conformations.";
    3.) 152.300 Euro für Dr. Jörg Reichardt, Universität Würzburg, Institut für Theoretische Physik III, für sein Vorhaben "The structure of interactions in complex systems".

    Zu 1: Komplexe Transportwege voraussagen
    Kreuz und quer überspannt ein Verkehrsnetz den Globus - ob Flugzeuge, Autos, Bahnen oder Schiffe, die Menschen und mit ihnen auch viele Krankheitserreger sind auf diesen Wegen unterwegs, und so manche Epidemie breitet sich schnell weltweit aus. Ganz aktuell erleben wir solch eine Situation mit der in Mexiko ausgebrochenen "Schweinegrippe". Mathematische Modelle können Netzwerke berechenbar machen, doch für das Studium dynamischer Netzwerke wie Flüge oder Zugverbindungen - bei denen die Verbindungen nur innerhalb gewisser Zeiträume existieren - werden neuartige rechnerische Ansätze benötigt. Sie zu entwickeln ist Ziel von Dr. Michael Gastner, der sich im Hinblick auf Reisenetzwerke gut auskennt und wahrscheinlich auch die Tücken von komplexen Fahrplänen am eigenen Leib erfahren hat. Nach einem Vordiplom in Physik an der Universität Freiburg zog es ihn in die USA, wo er 2005 an der University of Michigan promovierte und die Folgejahre in Albuquerque, New Mexico, wissenschaftlich arbeitete.

    2008 nutzte Gastner eine der vielen Fluglinien, um nach Deutschland zurückzukehren. Sein Projekt im Rahmen des Fellowships zielt darauf ab, bei der Analyse komplexer Netzwerke verstärkt auf zeitabhängige Aspekte zu achten. Dabei plant er auch, neue Ansätze zur Simulation von Epidemien und "reisenden" Pflanzen und Tieren in dynamischen Netzwerken zu erarbeiten.

    Kontakt:
    Universität Oldenburg
    Institut für Chemie und Biologie des Meeres
    Dr. Michael Gastner
    Telefon: 0441 798-5230
    E-Mail: m.gastner@icmb.de

    Zu 2: Wenn Peptidketten die Form nicht wahren
    Lange Peptidketten können ihre Struktur verändern. Je nach Lösungsmittel kommt es zu Wechselwirkungen an den Grenzflächen und damit zu verschiedenen Formen oder Konformationen, also der räumlichen Struktur. Dies theoretisch zu beschreiben und vorherzusagen, ist schwierig. Forscher sprechen vom sogenannten reconciliation problem, wenn es um widersprüchliche Befunde bezüglich der Konformation von langen Peptidketten geht. Dieses Problem möchte Dr. Nadia Elghobashi-Meinhardt lösen. Die junge Wissenschaftlerin (Jahrgang 1977) machte 1999 ihren Bachelor in Chemie an der Stanford University, USA, und promovierte 2005 an der Freien Universität Berlin, wo sie sich auf Theoretische Chemie spezialisierte.

    Das Problem der wandelbaren Strukturen von Peptidketten will die Chemikerin angehen, indem sie sich zunächst auf ein einzelnes Peptid konzentriert - XAO, bestehend aus Diaminobuttersäure, Alanin und Ornithin - und hier beispielhaft den Einfluss einer wässrigen Lösung auf die Peptidkonformation untersucht. Sie plant Simulationen der Molekulardynamik, in denen sowohl unterschiedliche Alanin-Peptide als auch XAO und deren erste Wasserschicht quantenmechanisch und die restlichen Wassermoleküle molekularmechanisch beschrieben werden. Dabei werden die Bewegungen aller Atome, ihre Wechselwirkungen und Energien berechnet. Vergleiche mit theoretischen und experimentellen Werten sollen helfen, die Peptid-Wasser-Wechselwirkungen besser zu verstehen.

    Kontakt:
    zurzeit noch Universität Heidelberg
    Dr. Nadia Elghobashi-Meinhardt
    Telefon: 06221 54 8805
    E-Mail: nadia.elghobashi@iwr.uni-heidelberg.de

    Zu 3: Wie Wechselwirkungen eine eigene Dynamik entwickeln
    Komplexe Netzwerke zeichnen sich dadurch aus, dass vielfältige Wechselwirkungen die Funktion beeinflussen und eine Dynamik entwickeln, die nicht immer vorhersagbar ist. Der theoretische Physiker Dr. Jörg Reichardt will nun dieser Unberechenbarkeit Analysemethoden und Modelle entgegensetzen, mit denen sich überprüfbare Vorhersagen über die Entwicklung komplexer Systeme machen lassen. Dazu will er neue Algorithmen zur Struktur- und Mustererkennung in den Wechselwirkungsnetzwerken komplexer Systeme entwickeln und analysieren.

    Bereits in seiner Doktorarbeit 2006 in Bremen beschäftigte sich der Physiker mit komplexen Strukturen und Funktionen. Nach Stationen in Berlin und Salamanca, Spanien, sowie Bremen und Würzburg wird Reichardt nun mit dem Fellowship für zwei Jahre an die UC Davis in Kalifornien, USA, wechseln, und sein Projekt dann in Deutschland abschließen.

    Kontakt
    Universität Würzburg
    Institut für Theoretische Physik III
    Dr. Jörg Reichardt
    Telefon: 0931 888 5733
    E-Mail: reichardt@physik.uni-wuerzburg.de

    Kontakt
    VolkswagenStiftung
    Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
    Dr. Christian Jung
    Telefon: 0511 8381 - 380
    E-Mail: jung@volkswagenstiftung.de

    Förderinitiative
    VolkswagenStiftung
    Dr. Ulrike Bischler
    Telefon: 0511 8381 - 350
    E-Mail: bischler@volkswagenstiftung.de

    Der Text der Presseinformation steht im Internet zur Verfügung unter <http://www.volkswagenstiftung. de/service/presse.html?datum=20090512>


    Bilder

    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Biologie, Chemie, Informationstechnik, Mathematik, Physik / Astronomie
    überregional
    Forschungsprojekte, Personalia
    Deutsch


     

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