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Schnelle Algorithmen – Schnelle Rechner | Zuse-Institut Berlin (ZIB)

ICE-Fahrzeugumläufe über vier Wochen

ICE-Fahrzeugumläufe über vier Wochen
Bildquelle: Visualisierung und Daten: MODAL-RailLab (ZIB)

Konni, der kleine, RaspberryPi-basierte Bruder des HLRN-Supercomputers Konrad

Konni, der kleine, RaspberryPi-basierte Bruder des HLRN-Supercomputers Konrad
Bildquelle: Christian Schimmel (ZIB)

Besichtigen Sie am ZIB den leistungsfähigsten Rechner Berlins, tauchen Sie in virtuelle 3D-Projekte ein und lassen Sie ihr Gesicht in die Wissenschaft eingehen. Lernen Sie, wie Computer am Tatort helfen, wie sie den öffentlichen Nahverkehr optimieren oder Operationen planen. Erkennen Sie die Kultur hinter den Flippern, den Algorithmus hinter dem Schiebepuzzle, das Spiel der Hormone und die Moleküle der Medikamente. Das ZIB präsentiert über ein breites Anwendungsspektrum seine aktuelle interdisziplinäre Forschung. Vergleichen Sie die frühen Computer mit denen von heute. Eine Kinder-Science-Rallye bindet die Nachwuchswissenschaftler/innen auch mit ein.

PROGRAMM (viele Programme sind für Kinder geeignet) 17.00−0.00 Uhr Experimente, Demonstrationen, Präsentationen
  • Was hat Arnold Schwarzenegger mit IHRER Zukunft zu tun? (jeweils 15 Min.) (Bibliothek):
    Im Zuge der zunehmenden Digitalisierung von Kulturgut entsteht vermehrt der Wunsch, dreidimensionale Objekte zu digitalisieren. Mag man sich das für statische Objekte, wie etwa Büsten oder Saurierknochen, noch vorstellen können, so wird es bei funktionalen Objekten schwierig. Eine bislang ungelöste Herausforderung ist der Bereich der interaktiven Kunst oder der historischen Mechanik. Zur Auseinandersetzung mit diesem Themenbereich stellt das ZIB zwei Flipperautomaten gegeneinander: zum einen den originalen Terminator II von Williams, Bj. 1991, und zum anderen die digitalisierte Variante.
  • Das kann man ja auch mal virtuell sehen (jeweils 10 Min.) (Bibliothek):
    Erleben sie aktuelle Forschungsprojekte am ZIB aus einer völlig neuen Perspektive! Mithilfe einer VR-Brille können Sie im virtuellen Raum hautnah dreidimensionale Forschungsdatensätze betrachten, anatomische 3D-Puzzles lösen oder mit Molekülen in Lebensgröße interagieren.
  • Kann Mathematik Gesichter malen? (jeweils 20 Min.) (Foyer)
    Wir demonstrieren zwei verschiedene Varianten mit Ihrem Foto. Zunächst zeichnen wir das Gesicht in nur einem Zug, ohne den Stift abzusetzen. Dazu wird das Foto auf wenige Tausend Punkte reduziert, für die dann eine kürzeste Rundreise berechnet wird. Dieses Problem des Handlungsreisenden ist ein Klassiker der diskreten Mathematik. Als Alternative verwenden wir ein zunächst grobes Gitter, um das Gesicht darzustellen. Dieses wird dann durch geeignete Unterteilung dem Bild immer besser angepasst. Techniken der problemangepassten Gitterverfeinerung bilden einen wichtigen Baustein bei der Lösung von Differentialgleichungen.
  • Hormone, Pillen und Mathematik (jeweils 10 Min.) (Foyer):
    Trotz seiner Komplexität lässt sich der weibliche Hormonzyklus mit mathematischen Formeln beschreiben. Wir simulieren ihn am Computer und verabreichen virtuell Medikamente (z. B. die Antibabypille). Der Effekt einer mal vergessenen Pille lässt sich so eindrucksvoll zeigen. Schließlich versuchen wir eine Therapie gegen bestimmte Regelstörungen zu finden.
  • Camera Facialis − ein 3D-Portrait-Studio (jeweils 10 Min.) (Foyer/Bibliothek):
    Unser Multi-Kamera-Setup in Aktion! Gesichter werden in 3D aufgenommen. Mittels Stereophotogrammetrie werden Gesichter binnen Millisekunden hochgenau vermessen. Die Algorithmen erzeugen dabei neben der 3D-Oberflächengeometrie auch eine hochaufgelöste Fototextur. So entsteht ein digitales Mimik-Archiv, mit dem Gesichtsausdrücke durch statistische Methoden analysiert werden. Die Ergebnisse finden Anwendung in Bereichen wie der Psychologie und Medizin. Sie helfen, Gemeinsamkeiten und Unterschiede menschlicher Gesichtsausdrücke besser zu verstehen.
Vorträge
  • 18.30−19.00 Uhr Mathematische Analyse von Metronetzen (Hörsaal):
    Konrad Zuse erfand nicht nur den Computer, sondern hatte auch ein künstlerisches Talent. Schon als Schüler entwarf er die Planstadt Metropolis, deren Straßengrundriss heute als Logo des Zuse-Instituts dient. Ein ähnliches 60-Grad-Muster findet man auch in mehreren Metronetzen weltweit, unter anderem in Moskau. Lässt sich mathematisch analysieren, ob Zuses Muster verkehrsplanerisch optimal ist?
  • Stündlich von 19.00−22.00 Uhr (jeweils 40 Min.) Die Geschichte der Computer (Seminarraum):
    Konrad Zuse wird heute fast einhellig als Konstrukteur des ersten funktionsfähigen programmierbaren Rechners (Z3, 1941) anerkannt. Prof. Dr. Horst Zuse, sein ältester Sohn, präsentiert 76 Jahre später das Werk Zuses mit einmaligen Fotos und Videos. Vergleichen Sie die Leistungsfähigkeit von Zuses Rechnern mit der moderner Computer und besuchen Sie im Anschluss den HLRN-Supercomputer des ZIB.
  • 19.30−20.00 Uhr Können mathematische Ideen zu besseren Medikamenten führen? (Hörsaal)
    Auf den ersten Blick hat Mathematik vielleicht nichts mit der Einnahme von Medikamenten zu tun. Kurz nachgedacht: Klar wirkt sich die Häufigkeit und die Menge an Tabletten, die ich zu mir nehme, darauf aus, wieviel von dem Medikament in meinem Körper ist. Das könnte Anlass zu einer mathematischen Optimierung sein. Aber Mathematik kann noch viel mehr. Mit ihrer Hilfe lässt sich sogar berechnen, welches die neuen Wirkstoffe der Zukunft sind.
  • 20.30−21.00 UhrTatort trifft Mathematik (Hörsaal):
    Die Kenntnis des genauen Todeszeitpunkts ist entscheidend für die Aufklärung von Morden. Eine Methode zu dessen Schätzung beruht auf einer Temperaturmessung. Mathematische Methoden erlauben einerseits eine genauere Schätzung aus den üblichen Messungen, andererseits die Entwicklung neuer Messverfahren. Der Einfluss verschiedener, thermisch relevanter Parameter wie Leichenanatomie und postmortale Abkühlung kann beurteilt werden und trägt zur Methodenverbesserung und zur Genauigkeit der Schätzung bei.
  • 21.30−22.00 Uhr Der OP(timale)-Plan − Mathematik für die Operationsplanung in Krankenhäusern (Hörsaal):
    Täglich stehen Krankenhäuser vor der Planungsaufgabe, zukünftige OPs festen Zeitpunkten, OP-Sälen und Chirurgen zuzuordnen. Oftmals jedoch erfordern akute Notfälle und Verzögerungen unverhoffte manuelle Umplanungen, oft zu Kosten der Effizienz. Wir zeigen, wie durch Mathematik optimierte OP-Pläne berechnet werden können, so dass unter Berücksichtigung von Unsicherheiten Kosten, Überstunden und Wartezeiten minimiert werden.
  • 22.30−23.00 Uhr Was haben Hormone mit Mathematik zu tun? (Hörsaal)
    Welche biologischen Vorgänge stecken hinter dem weiblichen Hormonzyklus? Wie lassen sie sich mathematisch beschreiben? Und wie kann man diese Vorgänge am Computer simulieren? Der Vortrag gibt einen Einblick in die systembiologische Arbeitsweise und zeigt, wie mathematische Modelle für den Zyklus konstruiert werden können. Solche in der Medizin nützlichen Modelle erweitern auch unser Verständnis über Zyklusstörungen. Am Mitmachstand können Sie dann mit diesen Modellen selbst experimentieren.
Vortrag (mit Präsentation)
  • 17.30, ab 18.30−23.00 Uhr (alle 45 Min., jeweils 30 Min.) 3D-Wissenschaftskino (Studio da Vinci):
    Ein 2 m großes Wassermolekül? Eine Klimasimulation der gesamten Erde auf einer Leinwand? Durch aktuelle Forschung entstehen riesige Mengen an Daten, die sich nur mit schnellen Rechnern und modernen Visualisierungsverfahren darstellen lassen. In einem 3D-Studio zeigen wir auf der großen Leinwand, wie man mit schnellen Rechnern Forschungsdaten zum Leben erweckt. Ob winzige Moleküle, Aufnahmen vom Inneren unseres Körpers oder globale Klimasimulationen: Überzeugen Sie sich selbst, wie interaktive Visualisierung helfen kann, selbst komplexe Forschungsdaten besser zu verstehen.
17.00−0.00 Uhr (jeweils 20 Min.) Mitmachkurs (Foyer)
  • Schiebepuzzle − Computer vs. Mensch:
    Anhand eines einfachen Beispiels zeigen wir, wie sich Computer und Menschen beim Lösen von Problemen unterscheiden. Schiebepuzzle kennt jedes Kind − aber wissen Sie auch, dass maximal 81 Züge zur Lösung nötig sind? Während wir Menschen froh sind, wenn wir überhaupt eine Lösung haben, ist es unheimlich schwer, die beste zu finden. Der Computer kann das viel besser als wir − braucht aber auch einen komplizierten Algorithmus und sehr viel Speicher dafür.
17.00−0.00 Uhr (jeweils 15 Min.) Informationen (Foyer)
  • Supercomputing und Algorithmen:
    Ein Fokus unserer Forschung liegt auf der Entwicklung von Methoden und Algorithmen für parallele Supercomputer mit Millionen Rechenkernen. Das ZIB betreibt ergänzend dazu den Berliner Teil des HLRN. Die wissenschaftlichen Nutzer/innen des Supercomputers kommen aus den verschiedensten Anwendungsgebieten, von Quantenchemie, Erdsystemwissenschaften, Strömungsdynamik bis hin zur Teilchenphysik.
  • Omas (digitales) Fotoalbum retten − Strategien für die persönliche digitale Archivierung:
    Während Bücher oder Fotos nur sehr langsam altern, haben digitale Daten die unangenehme Eigenschaft, von jetzt auf gleich unlesbar zu werden, wenn der Datenträger oder die Datei beschädigt sind. Zudem gibt es alle paar Jahre neue Speichertechniken und Datenformate, die eine laufende Aktualisierung notwendig machen. Wer persönliche Erinnerungen oder wichtige Unterlagen nur noch digital speichert, sollte langfristige Maßnahmen gegen Datenverlust kennen. Das Team Digitale Langzeitarchivierung gibt Tipps zur persönlichen Archivierungsstrategie und erklärt, warum Glas-DVDs und Cloud-Dienste nicht die Rettung sind.
Stündlich von 18.00−23.00 Uhr (jeweils 40 Min.) Führung (Hörsaal)
  • Supercomputer − heute und gestern:
    Supercomputer sind heute ein unverzichtbares Instrument in Forschung und industrieller Produktentwicklung. Am ZIB wird der Supercomputer Konrad betrieben, der zusammen mit seinem Partnersystem Gottfried in Hannover den Hochleistungsrechner HLRN-III bildet. Das HLRN-III-System zählt zu den schnellsten Rechnern in Deutschland und wird durch die norddeutsche Wissenschaftsgemeinschaft zur Lösung vielfältiger Fragestellungen genutzt. In der Rechnerführung wird neben einem historischen Rückblick auf ehemals am ZIB betriebene Supercomputer auch ein von der Zuse KG gebauter Rechner Z25 gezeigt. 
17.00−0.00 Uhr Science Rallye für Kinder und Jugendliche bis 14 Jahre  (hier finden Sie das Programm)

Ort: Takustraße 7, 14195 Berlin
Hausnr. 16 auf Lageplan
Buslinie: blau
Zeit: 17.00−0.00 Uhr
Infos: www.zib.de/langenacht