Wissenschaftliches Rechnen

Das Wissenschaftliche Rechnen ist heute neben Theorie und Experiment ein dritter metho­di­scher Ansatz der Wissenschaft. Seine Methoden – mathematische Modellierung, Simu­lation und Optimierung, Bild- und Da­ten­verarbeitung, Visualisierung – haben sich zu einer Schlüsseltechnologie zur Lösung wissen­schaftlich-technischer Probleme entwickelt. Ihr Einsatzbereich reicht vom Entwurf von Brenn­stoff­zellen über die optimale Steuerung von Chemieanlagen bis hin zur Tumordiagnostik.
 
Mit der Gründung des „Interdisziplinären Zentrums für Wissenschaftliches Rechnen“ (IWR) im Jahr 1987 hat die Universität Heidelberg diese Entwicklung frühzeitig gesehen und die Methoden kontinuierlich gefördert. In Mathematik, Physik, Chemie und Informatik sowie in den Lebenswissenschaften, auf die sich das IWR zunächst stützte, sind die Methoden des Wissenschaftlichen Rechnens längst unverzichtbar. In den letzten Jahren sind sie aber auch für die Wirtschafts- und Sozialwissenschaften, die Psychologie und Kognitionswissenschaften sowie in jüngster Zeit für die Geistes- und Kulturwissenschaften zunehmend bedeutsam geworden. Damit bildet das Wissenschaftliche Rechnen einen starken Forschungsrahmen und ein Methodenportfolio, das vier Fields of Focus miteinander vernetzt.
 
Aktuelle Beispiele für solche übergreifenden Forschungsthemen des Wissenschaftlichen Rechnens sind:

• Entwicklung von zwei- und dreidimensionalen Analysemethoden zur virtuellen Rekonstruktion von Artefakten in den Geisteswissenschaften (Computational Humanities);
• Optimierungsmethoden für die Analyse menschlichen Entscheidungsverhaltens in der Psychologie;
• Wissenschaftliches Rechnen in den Umweltwissenschaften unter anderem zur Erforschung von hochgradig nichtlinearer Dynamik, unsicheren, heterogenen Multiskalen-Parametern oder stochastischen Antrieben;
• Modellierung und Simulation von Multiskalen-Prozessen in der organischen Elektronik.

Mit den Mitteln des Zukunftskonzepts werden fachübergreifende Kooperationsprojekte gefördert: In sogenannten „Twinning Projects“ arbeiten Wissenschaftler aus mindestens zwei unterschiedlichen Disziplinen zusammen. So sollen neue Anwendungsgebiete erschlossen und die fachübergreifende Kooperation innerhalb der Universität angeregt werden. Über die Projektförderung entscheidet eine Lenkungskommission, in der neben Experten des Wissenschaftlichen Rechnens auch Repräsentanten aller Fields of Focus vertreten sind.
 
Seit der ersten Förderphase der Exzellenzinitiative ist auch die „Heidelberger Graduiertenschule der mathematischen und computergestützten Methoden für die Wissenschaften“ am IWR angesiedelt.