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Dr. Dirk Witthaut

Institut für Energie- und Klimaforschung, Forschungszentrum Jülich

Prof. Dr. Marc Timme

Forschungsgruppe Netzwerkdynamik, Max-Planck-Institut für Dynamik und

Selbstorganisation, Göttingen

Arbeitsgruppe

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Physik komplexer Netzwerke

„I think the next century will be the century of complexity.“ Stephen Hawking (2000)

Komplexes Verhalten entsteht aus dem Zusammenspiel vieler einzelner Einheiten. Moleküle

wirken zusammen, um die Entwicklung von Zellen zu regulieren; Nervenzellen feuern syn-

chron, um Informationen zu übermitteln; Menschen handeln und erzeugen Blasen und Bör-

sencrashs; Generatoren in einem Stromnetz rotieren perfekt synchron.

Die Organisation der einzelnen Einheiten ist dabei in der Regel weder zufällig noch vollkom-

men regulär. Vielmehr findet man ein komplexes Netzwerk von Wechselwirkungen, dessen

Struktur das Verhalten des Gesamtsystems bestimmt. Immer mehr Daten über technische,

biologische, ökonomische und soziale Netzwerke werden verfügbar und bilden die Grundla-

ge für ein theoretisches Verständnis vernetzter Systeme.

Die Netzwerkwissenschaft (Network Science) untersucht die Organisationsprinzipien kom-

plexer Netzwerke auf verschiedenen Skalen und versucht zu verstehen, wie die Struktur

die Funktion, Dynamik und Robustheit bestimmt. Dies erfordert eine starke interdisziplinä-

re Zusammenarbeit: Quantitative Methoden aus Physik, Mathematik und Informatik werden

kombiniert mit Modellen und Daten aus verschiedenen natur- und geisteswissenschaftlichen

Disziplinen.

In den ersten zwei Kollegphasen werden wir die Grundlagen der Physik komplexer Netzwer-

ke aus Graphentheorie, statistischer Physik und nicht-linearer Dynamik in Form von Vorle-

sungen, Vorträgen und Programmierübungen erarbeiten. In den folgenden beiden Phasen

wollen wir dann eigene kleine Forschungsprojekte definieren und durchführen.

Kollegs

Natur- und Ingenieurwissenschaftliches Kolleg VII

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