EXC 2181 STRUKTUREN: Emergente Phänomene verstehen und nutzen
Coordinator
Professor Ralf Klessen Ph.D. ; Professorin Dr. Anna Marciniak-Czochra ; Professor Dr. Markus Kurt Oberthaler ; Professor Dr. Manfred Salmhofer ; Professorin Dr. Anna Wienhard ; Professor Dr. Peter Albers ; Professor Dr. Markus Banagl ; Professor Dr. Matthias Bartelmann ; Professor Dr. Peter Bastian ; Professor Dr. Tristan Bereau ; Professor Dr. Jürgen Berges ; Professorin Lauriane Chomaz Ph.D. ; Professor Dr. Andreas Dreuw ; Professor Dr. Cornelis Petrus Dullemond ; Professor Dr. Daniel Durstewitz ; Professorin Dr. Astrid Eichhorn ; Professor Dr. Razvan-Gheorghe Gurau ; Professor Dr. Fred A. Hamprecht ; Professor Dr. Maurits Haverkort ; Professor Dr. Dieter W. Heermann ; Professor Dr. Thomas Henning ; Professor Dr. Selim Jochim ; Professor Dr. Felix Joos ; Professor Dr. Guido Kanschat ; Professor Dr. H. Hubertus Klahr ; Professor Ralf Klessen Ph.D. ; Professorin Dr. Michela Mapelli ; Professorin Dr. Anna Marciniak-Czochra ; Professor Dr. Karlheinz Meier ; Professor Dr. Björn Ommer ; Professor Dr. Wolfram Hans Peter Pernice ; Professor Dr. Thomas Pfeifer ; Professor Dr. Carsten Rother ; Professor Dr. Robert Scheichl ; Professor Dr. Richard Schmidt ; Professor Dr. Christoph Schnörr ; Professor Dr. Ulrich Schwarz ; Professor Dr. Johannes Walcher ; Professor Dr. Matthias Weidemüller ; Dr. Dominika Wylezalek ; Professor Dr. Jakob Zech
Grant period
2019 - 2027
Funding body
Deutsche Forschungsgemeinschaft
DFG
Identifier
G:(GEPRIS)390900948
Note: Die große Vielfalt von Struktur in der Welt steht in scheinbarem Gegensatz zur kargen Schönheit der grundlegenden Naturgesetze. Herauszufinden, was beide verbindet, also Emergenz zu verstehen, bleibt eine der tiefsten Aufgaben der Naturwissenschaft. Sie wirft viele Fragen auf, von erkenntnistheoretischen - in welchem Sinn kann man komplexe Vorgänge auf einfache unterliegende Gesetzen zurückführen - bis zu praktischen - wie ergeben sich makroskopische Eigenschaften der Materie aus den Bausteinen und Gesetzen auf der atomaren Skala. Die Mathematik spielt eine zentrale Rolle in der Formulierung der Naturgesetze, und sie ist der Schlüssel zu einem tiefergehenden Verständnis von Emergenz, das die Vielzahl der Einzelfälle ordnet und einheitlich erklärt. Erstaunliche Emergenzphänomene treten auch in tiefen Netzwerkarchitekturen der modernen Datenanalyse auf. Diese und andere emergente Phänomene ermöglichen – wenn gut genug kontrolliert und verstanden – auch neue Rechenmethoden. Im Exzellenzcluster STRUCTURES untersuchen wir, wie Strukturen entstehen, wie man sie in großen Datensätzen finden kann, und welchen Nutzen wir in Wissenschaft und Technik daraus ziehen können. Unser Leitgedanke ist, dass hinter jeder physischen eine mathematische Struktur steht, wodurch unverbunden erscheinende Phänomene einheitlich erklärt werden. Unsere Vision ist ein übergreifendes Verständnis von Struktur aus physikalischen Gesetzen heraus. Methodisch kombinieren wir mathematische Theorie, wissenschaftliches Rechnen, Präzisionsexperimente und Beobachtung, um eine Reihe von schwierigen, aktuellen Fragen in der Astro-, Bio- und Atomphysik und der Physik der kondensierten Materie, anzugehen, und parallel dazu relevante mathematische Fragen und Aufgaben zu Datenverarbeitung und Algorithmen. Dieses breite Spektrum von Methoden und Anwendungen ermöglicht es uns, Fortschritt zu konkreten Fragestellungen und allgemeinen Konzepten der Emergenz zu machen. In der zweiten Förderphase liegt unser Fokus auf der Struktur skalenabhängiger effektiver Theorien, der Theorie des Lernens und der Geometrie von hoch- und unendlichdimensionalen Räumen, mathematischen Methoden in der Datenanalyse, Quantensimulation und Rechnen mit Licht, und der Kombination von Simulationen und aktuellen Beobachtungsmethoden in der Astrophysik. STRUCTURES bündelt wissenschaftliche Forschung, die von der Experimentalphysik bis zur reinen Mathematik reicht, und eröffnet auf diese Weise neue Perspektiven für die Disziplinen Physik, Mathematik und Informatik. Die Arbeit an anspruchsvollen Fragestellungen und die Anreize unserer wissenschaftlich sehr diversen Gemeinschaft bereiten die junge Generation darauf vor, Wissenschaft, sowie Forschung und Entwicklung in Zukunft kompetent mitzugestalten.
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