Modellierung und Simulation komplexer Ratenprozesse

Mit über 415.000 Euro von der Volkswagenstiftung untersuchen Arbeitsgruppen in Augsburg (Prof. Dr. Peter Hänggi) und Berlin (Prof. Dr. Lutz Schimansky-Geier) die Signalverarbeitung in anregbaren Neuronen und Transportprozesse in Biomolekülen

Im Zuge einer neuen Förderinitiative zur Erforschung komplexer Systeme hat die VolkswagenStiftung unlängst die Unterstützung von insgesamt 13 einschlägigen Projekten mit einer Gesamtsumme von 3,8 Millionen Euro bekanntgegeben. Mit 415.300 Euro geht die höchste Einzelfördersumme an das Projekt „Rate theory for driven complex biosystems: stochastic modeling and computer simulations“, für das Prof. Dr. Peter Hänggi (Lehrstuhl für Theoretische Physik I am Institut für Physik der Universität Augsburg) gemeinsam mit seinem Kollegen Prof. Dr. Lutz Schimansky-Geier vom Institut für Physik der Humboldt-Universität zu Berlin verantwortlich zeichnet.

Die Förderinitiative „Neue konzeptionelle Ansätze zur Modellierung und Simulation komplexer Systeme“ der VolkswagenStiftung ist allgemein auf die Unterstützung wissenschaftlicher Ansätze ausgerichtet, die helfen können, komplexe Systeme besser zu verstehen. Motivation für diese Initiative ist die Einsicht, dass die Wissenschaft zwar immer weiter in die komplexen Vorgänge der Welt vordringt, dabei jedoch deutlich wird, dass etablierte Forschungsmethoden und Theorien nicht ausreichen, um die Zusammenhänge und Abhängigkeiten zwischen den beteiligten Faktoren zu erfassen oder gar vorherzusagen, da das alleinige Studium der Bausteine nicht ausreicht, um das gesamte System zu begreifen. So lässt sich z. B. aus der Abfolge der Aminosäure-Bausteine eines Proteins noch nicht auf dessen Eigenschaften und Wirkungsweise schließen, da diese auch von der räumlichen Struktur des Moleküls und den biochemischen Wechselwirkungen abhängen.

Anregungen für neue Experimente in der physikalischen Biologie

Die erste Ausschreibung der Förderinitiative, in deren Rahmen von 81 Anträgen nun 13 Bewilligungen erfolgten, bezog sich, thematisch enger gefasst, auf Projekte, die auf die „Computersimulation molekularer und zellulärer Biosysteme sowie komplexer weicher Materie“ abheben. Innerhalb dieses Rahmens konzentrieren sich die Arbeitsgruppen von Peter Hänggi und Lutz Schimansky-Geier auf die analytische und numerische Untersuchung neuer physikalischer Situationen, um daraus Vorschläge sowie Anregungen zu neuen Experimenten in der physikalischen Biologie abzuleiten. Konkret sollen dabei neue Ansätzen der Modellierung und Simulation in zwei interdisziplinären Bereichen komplexer Ratenprozesse entwickelt werden, nämlich zum einen auf dem Gebiet der Signalverarbeitung in einzelnen erregbaren Neuronen oder in Ensembles solcher Neuronen und zum anderen auf dem Gebiet von Transportprozessen von Biomolekülen durch zeitlich und räumlich wirkende Engpässe, z. B. durch winzige Poren, Röhren oder Ionenkanäle etc.

Kontakt:

Prof. Dr. Peter Hänggi
Lehrstuhl für Theoretische Physik I
Universität Augsburg
86135 Augsburg
Telefon 0821/598-3250
peter.hanggi@physik.uni-augsburg.de