Computermodelle in der Wissenschaft – zwischen Analyse, Vorhersage und Suggestion

Die Möglichkeiten der digitalen Informationstechnik haben nicht nur unseren Alltag allgemein, sondern vor allem auch die Wissenschaften revolutioniert. Standen früher Wissenschaften auf den fundamentalen Säulen Theoriebildung und Experiment, so hat sich in den letzten Jahrzehnten eine dritte gleichberechtigte Komponente herausgebildet, eben die der digitalen Modellierung, Simulation und Visualisierung von Strukturen und Prozessen. Diese dritte Säule ermöglicht Zugang zu Aspekten des Untersuchungsgegenstandes, die weder dem Experiment noch der Theoriebildung zugänglich sind. So wird eine Modellierung auf Raum- und Zeitskalen ermöglicht, die sich der allgemeinen Beobachtung entziehen. Im Raum reichen die Skalen von den Nanoskalen atomarer Vorgänge bis zu kosmologischen Dimensionen. In der Zeit ist die Spanne der überdeckten Skalen ebenso groß.

Geeignete Visualisierung hebt die für die Untersuchung wichtigen Dinge vor einer oft unüberschaubaren Fülle von Details hervor oder projiziert in hochdimensionalen Räumen angesiedelte Strukturen oder Prozesse in die Welt unserer Anschauung. Der Blick in die Zukunft ist dabei ein ganz wesentliches Merkmal von Modellierung: Man möchte mit möglichst hoher Sicherheit vorhersagen, wie sich der Untersuchungsgegenstand verhält, sei es das Protein, das an einen Wirkstoff binden soll, ein Stern im Zerfallsprozess oder die ökonomischen Parameter einer Volkswirtschaft in Abhängigkeit von wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Variablen. Die Möglichkeit der Optimierung von Entwürfen ohne die Notwendigkeiten der Realisierung der einzelnen Entwurfsalternativen spielt in den Ingenieurwissenschaften eine zentrale Rolle. Aber nicht nur die Technik- und Naturwissenschaften, sondern auch die Lebens-, die Sozial- und Kognitionswissenschaften, ja sogar Kunst und Archäologie sind immer stärker durch eine Informatisierung gekennzeichnet, welche als eine wesentliche Komponente die digitale Simulation hat.

Die Vorträge beleuchten das Thema der Tagung aus der Sicht vieler Wissenschaftsdisziplinen. Vorträge aus den methodischen Disziplinen beschreiben die unterliegenden Methoden und diskutieren, wozu sie uns befähigen und wo ihre Grenzen liegen. Vorträge aus Wissenschaftsdisziplinen, die die neue Technologie intensiv verwenden, berichten über die benutzten Methoden, die mit ihnen erzielten Resultate sowie ihre Möglichkeiten und Grenzen. Reflektierende Vorträge stellen die Technologie in einen größeren Zusammenhang. Wie ist sie entstanden? Auf welche Weise ergänzt sie die klassischen Säulen der Wissenschaft – Theorie und Experiment? Wie suggestiv sind die erzeugten Modelle und wie verändern sie die Sicht der Wissenschaftler auf die Welt? Wo liegen die Unterschied zwischen Modell und Wirklichkeit und welchen Risiken entstehen aus einer Verwechslung zwischen beiden?

Sprecher

• Axel Börsch-Supan
• Martin Claußen
• Els Goetghebeur
• Martin Grötschel
• Michael Hecker
• Ulrich Konrad
• Sybille Krämer
• Thomas Lengauer
• Stefan Müller
• Klaus-Robert Müller
• Heinz-Otto Peitgen
• Ernst Pöppel
• Hanns Ruder
• Joachim Sauer
• Wolf Singer
• Peter Schuster
• Wolfgang Wahlster

Die Vorträge der Jahresversammlung 2009 sind 2011 in den Nova Acta Leopoldina erschienen.