Kontakt

Porträt Prof. Dr. Dr. h.c. Sauerbrey, Roland; FWU

Prof. Dr. Dr. h.c. Roland Sauerbrey

Helmholtz-Professor, Gründungs­direktor von CASUS
r.sauerbreyAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 2744
+49 3581 37523 12

Porträt Dr. Bussmann, Michael; FWU

Dr. Michael Bussmann

Gründungs­beauftrag­ter CASUS
Cen­ter for Advanced Systems Understanding
m.bussmannAthzdr.de
Tel.: +49 3581 37523 11

Philipp von Haymerle

Projekt­manage­ment
CASUS
p.haymerleAthzdr.de
Tel.: +49 3581 37523 21
+49 171 3650878

Eye catcher

CASUS - Center for Advanced Systems Understanding


Vision

Das Verständnis komplexer, vernetzter Systeme wird in Zukunft entscheidend dazu beitragen, die wichtigen Herausforderungen der Gesellschaft zu meistern. Zum ersten Mal in der Menschheitsgeschichte haben wir durch neuartige digitale Methoden die Möglichkeit, diese Komplexität zu verstehen und durch die Vernetzung verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen zu meistern.

Mission

Das CASUS - Center for Advanced Systems Understanding ist als Zentrum für digitale interdisziplinäre Systemforschung einmalig in Deutschland und soll international einen Spitzenplatz in diesem aufstrebenden Forschungsfeld einnehmen.

Die digitale interdisziplinären Systemforschung erforscht und entwickelt die neuesten und innovativen Methoden aus Mathematik, Modellierung, Simulation, Daten- und Computerwissenschaft zur Lösung von Fragen aus so unterschiedlichen Bereichen der Systemforschung wie der Erdsystemforschung, der Systembiologie, der digitalen Gesundheit oder der Materialforschung.

Das CASUS bringt die besten Wissenschaftler aus diesen Gebieten an einem gemeinsamen Institut zusammen, um in interdisziplinären Teams visionäre Ideen zu entwickeln, wie die komplexen Herausforderungen der Zukunft mit digitalen Methoden zu meistern sind.

Zusammenfassung

Das CASUS soll das Zentrum für digitale interdisziplinäre Systemforschung in Deutschland werden. Es will digitale, dynamische „Weltbilder“ komplexer Systeme erschaffen, die große Mengen an Daten über diese Systeme in Verbindung bringen mit neuartigen Methoden der Modellierung solcher Systeme, um ein digitales Abbild der komplexen Wirklichkeit aufgrund von Systemen und ihrer Wechselwirkung zu erschaffen und so Vorhersagen treffen zu können. Das Verständnis und die Vorhersagbarkeit der Entwicklung komplexer Systeme wird in den nächsten Jahren immens an Bedeutung gewinnen, z.B. zum besseren Verständnis der Entwicklung komplexer Organismen, der langfristigen Entwicklung des Systems Erde und der Entwicklung neuartiger Materialien und somit immer wichtiger werden für die Forschung sowie für Wirtschaft und Entscheidungsträger.

Die dem CASUS zugrundeliegende Annahme ist, dass in Zukunft dieses Wissen und Verständnis der Komplexität und Vielfalt der Welt durch den Einsatz neuartiger digitaler Methoden aus Big Data und großskaligen Simulationen einen disruptiven Wandel erleben wird. Die Systemforschung wird dabei eine zentrale Rolle spielen, um über wissenschaftliche Disziplinen hinweg gemeinsame Methodenforschung zu betreiben. Am CASUS soll der Einsatz modernster Technologien und Methoden neu gedacht werden. Diese sollen die vorhandenen Technologien möglichst optimal nutzen, mit neuartigen Algorithmen entscheidend die Systemforschung voranbringen und diese Methoden so gestalten, dass sie ohne Spezialwissen einem möglichst breiten Kreis an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zur Verfügung stehen.

Ein Institut mit dieser Ausrichtung gibt es bisher nicht, daher soll das CASUS ein attraktiver Ort für international führende Fachleute werden, die aus den verschiedenen Disziplinen der Systemforschung und deren Anwendungen, der Methodenforschung zu Modellierung und Datenanalyse sowie der Mathematik kommen und in interdisziplinären Teams zusammenarbeiten. Das CASUS will die besten Köpfe für Spitzenforschung in der digitalen Systemwissenschaft an einem Ort zusammenbringen. Dabei wird hoher Wert auf innovative und unorthodoxe Forschungsansätze gelegt, um historisch gewachsene Strukturen einzelner Disziplinen zu überwinden und interdisziplinäre Lösungen zu fördern. Wesentlicher Teil des CASUS-Konzepts ist ein attraktives internationales Fellowship- und Workshop-Programm für internationale Spitzenwissenschaftler.

Schwerpunkt: Materie unter extremen Bedingungen 

Zwei Zellen der DFT-MD-Simulationen aus Aluminium, die eine auf der Rückseite ist für fcc-Aluminium bei T=300K in einem perfekten fcc-Gitter. Die vordere Darstellung zeigt Flüssigaluminium oberhalb des Schmelzpunktes. Eine ähnliche Situation kann bei der Laserstoß-Kompression von Materie auftreten. Die blauen (roten) Kugeln stellen die Position der Aluminiumkerne dar, die blauen (roten) Oberflächen sind Isoflächen der elektronischen Dichte. Weitere Informationen unter: www.hzdr.de/db/Cms?pOid=45635&pNid=2097&pLang=de ©Copyright: Vorberger, Jan

Am CASUS untersuchen Wissenschaftler das Nichtgleichgewichtsverhalten von Materie unter dem Einfluss extremer elektromagnetischer Felder, Temperaturen und Drücke. Die Erforschung dieser exotischen Materiezustände wird dazu beitragen:

  • das grundlegende Verständnis von stark korrelierten Quantensystemen zu verbessern,

  • unsere Kenntnisse über den Aufbau von Planeten und Sternen zu erweitern,

  • extreme astrophysikalische Prozesse studieren zu können und

  • kompakte plasmabasierte Teilchenbeschleuniger für Anwendungen wie z.B. die Bestrahlung von Tumoren oder kompakte Röntgenlichtquellen weiterzuentwickeln.

Schwerpunkt: Erdsystemforschung

Erdsystemforschung ©Copyright: UFZ

Am CASUS werden daten- und rechenintensive Computermodelle entwickelt, die es ermöglichen, ökologische, hydrologische und sozioökonomische Auswirkungen des globalen Wandels in bisher unerreichter räumlicher und zeitlicher Auflösung und in ihren komplexen Wechselwirkungen zu untersuchen. Das CASUS wird Prognosen für ganze Ökosysteme und ihre Ökosystemfunktionen für die nächsten 50 bis 100 Jahre liefern, einschließlich ihrer:

  • biogeochemischen Kreisläufe,

  • Wasserqualität und -quantität,

  • Biomasseproduktion und landwirtschaftlichen Erträge sowie

  • Biodiversität.

Schwerpunkt: Systembiologie

Systembiologie ©Copyright: MPI-CBG

Das CASUS erweitert unser Verständnis des Lebens und die Organisation der lebenden Materie. Zukünftige Durchbrüche in den Lebenswissenschaften werden durch algorithmische Entwicklungen gefördert. Das CASUS betreibt Grundlagenforschung, um das mechanistische Verständnis der Biologie und die Kontrolle lebender Systeme zu ermöglichen. Dazu gehören:

  • virtuelle und erweiterte Realität für das Labor der Zukunft,
  • rechnerische Vorhersage und Kontrolle biologischer Prozesse und
  • Lernen und Inferenz von berechenbaren Modellen aus Mikroskopiedaten.

Schwerpunkt: Digitale Gesundheit

Systembiologie ©Copyright: MPI-CBG

Das CASUS konzentriert sich auf Technologien und Lösungen für ein sicheres, intelligentes und nachhaltiges Datenmanagement im Bereich der digitalen Gesundheit. Im Rahmen des ersten bearbeiteten Anwendungsszenarios sollen Medizinerinnen und Medizinern dabei unterstützt werden, bei der Krebsbehandlung die optimalen Entscheidungen zu treffen. Dabei wird die Idee verfolgt, maschinelles Lernen im Bereich der digitalen Gesundheit über einen föderierten und skalierbaren Ansatz möglich zu machen. So können Analyse, Modellbildung und Wissensextraktion nah an den Patientendaten verwirklicht werden. Das CASUS hat die Führung bei der Entwicklung einer quelloffenen Lösung für föderiertes maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz im Bereich der digitalen Gesundheit übernommen. Dieser Ansatz soll es ermöglichen, Modelle der künstlichen Intelligenz auf Patientendaten verschiedener Standorte zu trainieren und die Ergebnisse in einem einzigen Modell zusammenzuführen.

Schwerpunkt: Autonome Systeme

Autonome Fahrzeuge ©Copyright: Uni Wroclaw

Automatische Entscheidungen autonomer Fahrzeuge werden in der Zukunft die Vernetzung mit der umgebenden Infrastruktur sowie anderen Verkehrsteilnehmern nötig machen. Am CASUS entwickelte Methoden des maschinellen Lernens mit Verhaltensmodellen und sensorischen Daten werden ein digitales Abbild der aktuellen Umgebungssituation liefern, um:

  • das Fahrzeug zu steuern,

  • Entscheidungen über das Verhalten anderer Verkehrsteilnehmer zu treffen,

  • mit anderen Verkehrsteilnehmern und der umgebenden Infrastruktur zu kommunizieren und

  • den Verbrauch des Fahrzeugs zu optimieren.

Stellenausschreibungen

Unsere aktuellen Ausschreibungen finden Sie hier.

Gerne können Sie sich auch initiativ bewerben

CASUS-Partner:

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)

Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG)

Technische Universität Dresden und Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH)

Uniwersytet Wrocławski

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Förderquellen:

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