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Computational Physics und Künstliche Intelligenz

Stable Diffusion

Von neuronalen Netzwerken im Gehirn bis zur Verteilung von Galaxien im Universum: Viele der komplexesten Phänomene in Natur und Technik lassen sich heute nur mit Hilfe moderner Rechenmethoden verstehen.

Wir entwickeln und nutzen leistungsfähige numerische Algorithmen, um Prozesse auf ganz unterschiedlichen Skalen zu modellieren – von der Dynamik von Galaxien und dunkler Materie über quantenmechanische Vielteilchensysteme und biologische Musterbildung bis hin zu den mikroskopischen Mechanismen elektrochemischer Systeme.

Ein wachsender Fokus liegt dabei auf künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen. Wir untersuchen, wie neuronale Netze funktionieren, nicht nur als technische Werkzeuge, sondern auch als Modelle für biologisches Lernen und Denken. Gleichzeitig fließen KI-Methoden in physikalische Simulationen ein, um komplexe Systeme effizienter zu analysieren - etwa in der Simulation von Quantenmaterialien oder bei der automatisierten Auswertung elektronenmikroskopischer Bilddaten.

So entstehen enge methodische Verbindungen zu den Forschungsfeldern Nachhaltige Technologien und Quantenmaterialien. Unser gemeinsames Ziel: High-Performance-Computing um die Natur zu verstehen – vom kleinsten Quantensystem bis zur großräumigen Struktur des Kosmos.

Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschafler mit Forschungsthemen

  • Frank Bremmer, AG Neurophysik
    Neuronale Netze; Zusammenspiel visueller, auditorischer und taktiler Sinneseindrücke in der Wahrnehmung
  • Peter Lenz, AG Komplexe Systeme/Biophysik
    Entstehung von Ordnung in biologischer und weicher Materie, KI für medizinische Daten, z. B. zur Krebsdiagnose
  • Reinhard Noack, AG Vielteilchennumerik
    Dichte-Matrix-Renormierungsgruppe für korrelierte Elektronensysteme; Quanten-Computing
  • Mark Vogelsberger, AG Astrophysik (LOEWE Spitzenprofessur)
    Höchstleistungsrechnungen zur Kosmologie (Illustris Projekt)
  • Stefan Wippermann, AG Ab initio Energiematerialien
    Entwicklung von Simulationsalgorithmen (Nanomaterialien, Elektrochemie)

Verbundprojekte

Zugeordnete Studiengänge