Computational Sciences

• Computational Sciences

  0496aA1.1
  • 19202301 Vorlesung
    Computational Sciences (Sebastian Matera)
    Zeit: Mo 10:00-12:00, Mi 10:00-12:00 (Erster Termin: 07.04.2025)
    Ort: A3/SR 120 (Arnimallee 3-5)
    

    Kommentar

    Hauptinhalt dieses Moduls ist das Erlernen von Arbeitsmethoden. Es werden 1-3 Probleme von disziplinübergreifender Relevanz ausgewählt, und an diesen Beispielen naturwissenschaftliche Theorie, Algorithmik, Numerik und Effizienz durchexerziert. In den Computerübungen werden Implementierungen der entsprechenden Probleme in Teamarbeit entwickelt, getestet und optimiert. Beispiele für geeignete Probleme sind u.a.:

    • Schwingungsphänomene und Spektralanalyseverfahren: Wellen und Schwingungen in der Physik, Fourier- und Laplacetransformation, Diskretisierung, DFT, FFT, Implementierung, Stabilitätsanalyse, Laufzeitanalyse, Code-Optimierung, Hardwarebeschleunigung.

    • Gravitation, Elektrostatik und Berechnungsverfahren: Gravitationsproblem und Coulomb-Gesetz, Periodische Systeme und Konvergenz, Ewald-Summierung, Fehleranalyse, Particle-Mesh-Ewald, Effiziente Implementierung, Hardwarebeschleunigung.

    • Wärmeleitungsgleichung, Poissongleichung und Lösungsverfahren: Wärmeleitungsgleichung, Poissongleichung, parabolische PDEs, PDE, Analytische Lösungen für Spezialfälle, Gebietszerlegung / Finite- Elemente Approximation, Lösung mit algebraischen Methoden, Implementierung, Konvergenzanalyse, Code- Optimierung, Hardwarebeschleunigung.

    • Datenanalyse und Dimensionsreduktion: Beispiele korrelierter, hochdimensionaler Signale, Hauptkomponentenanalyse, Rayleigh-Koeffizient und Optimalitätsprinzip, Eigenwertproblem, Singulärwertzerlegung und herkömmliche Lösungsverfahren, Nyström-Approximation und sparse sampling, effiziente Implementierung.

  • 19202312 Projektseminar
    Projektseminar: Computational Sciences (Sebastian Matera)
    Zeit: Mo 16:00-18:00, Mi 16:00-18:00 (Erster Termin: 07.04.2025)
    Ort: A6/030 Rechnerpoolraum (Arnimallee 6)
    

• Quantenmechanische Beschreibung von Atomen und chemischer Bindung

  0496aA2.3
  • 21302a Vorlesung
    Atombau und chemische Bindung (Beata Paulus)
    Zeit: zusätzlicher Termin am 17.04.2025 im Hörsaal der Thielallee 63 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: Hs A (Raum B.006, 200 Pl.) (Arnimallee 22)
    
  • 21302b Übung
    Übungen Atombau und chemische Bindung (Beata Paulus u. Mitarb.)
    Zeit: s. LV-Details (Erster Termin: 17.04.2025)
    Ort: s. LV-Details
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Weitere Information siehe unter 21302a

  • 21302ak Klausur
    Prüfung: Atombau und chemische Bindung (Beata Paulus)
    Zeit: Do 24.07. 09:00-12:00, Do 18.09. 09:00-12:00 (Erster Termin: 24.07.2025)
    Ort: Gr. Hörsaal (Raum B.001) (Arnimallee 22)
    

• Grundlagen von geographischen Informationssystemen

  0496aA3.3
  • 24206501 Vorlesung
    V - Geographische Informationssysteme I: Grundlagen (Fabian Faßnacht)
    Zeit: Do 14:00-16:00 (Erster Termin: 17.04.2025)
    Ort: G 202 Hörsaal Geographie (Malteserstr. 74-100 G)
    

    Kommentar

    Die Studierenden verfügen über kartographisches Basiswissen insbesondere im Hinblick auf verschiedene Karten-
    typen, die Projektionen, Koordinatensysteme, den Kartenaufbau sowie Kartenwerke und sind in der Lage, Karten
    zu interpretieren. Sie besitzen die Fähigkeit, geowissenschaftliche Fragestellungen eigenständig mittels Geogra-
    phischen Informationssystemen computergestützt zu bearbeiten und Ergebnisse zu präsentieren.
    Inhalte:
    Die Studierenden erhalten eine Einführung in die Kartographie mit den Themenbereichen allgemeine Grundlagen der
    Kartographie, thematische/topographische Karten, Kartennetzentwürfe und Koordinatensysteme, Partizipative Geogra-
    phische Informationssystems (PGIS), Generalisierung sowie Karteninterpretation. Anhand ausgewählter Anwendungs-
    beispiele werden grundlegende Konzepte von Geographischen Informationssystemen und der Geoinformationsverar-
    beitung computergestützt vermittelt: Struktur und Anwendungen von Geoinformationssystemen, grundlegende Konzepte
    wie Datenmodelle, Erfassung von Geodaten, Methoden und Probleme der Abbildung des Georaumes, Georeferenzie-
    rung, Extraktion und Verarbeitung räumlicher Daten, Methoden der räumlichen und geostatistischen Analyse und Inter-
    polationsverfahren, Erstellung und Analyse digitaler Geländemodelle, Visualisierung von Geodaten einschließlich Karten.

  • 24206604 Seminar am PC
    PC-S - Geographische Informationssysteme I: Grundlagen (Anika Sieber)
    Zeit: Mi 08:00-10:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: G 108 CIP-Pool (Malteserstr. 74-100 G)
    

    Kommentar

    Die Studierenden verfügen über kartographisches Basiswissen insbesondere im Hinblick auf verschiedene Karten-
    typen, die Projektionen, Koordinatensysteme, den Kartenaufbau sowie Kartenwerke und sind in der Lage, Karten
    zu interpretieren. Sie besitzen die Fähigkeit, geowissenschaftliche Fragestellungen eigenständig mittels Geogra-
    phischen Informationssystemen computergestützt zu bearbeiten und Ergebnisse zu präsentieren.
    Inhalte:
    Die Studierenden erhalten eine Einführung in die Kartographie mit den Themenbereichen allgemeine Grundlagen der
    Kartographie, thematische/topographische Karten, Kartennetzentwürfe und Koordinatensysteme, Partizipative Geogra-
    phische Informationssystems (PGIS), Generalisierung sowie Karteninterpretation. Anhand ausgewählter Anwendungs-
    beispiele werden grundlegende Konzepte von Geographischen Informationssystemen und der Geoinformationsverar-
    beitung computergestützt vermittelt: Struktur und Anwendungen von Geoinformationssystemen, grundlegende Konzepte
    wie Datenmodelle, Erfassung von Geodaten, Methoden und Probleme der Abbildung des Georaumes, Georeferenzie-
    rung, Extraktion und Verarbeitung räumlicher Daten, Methoden der räumlichen und geostatistischen Analyse und Inter-
    polationsverfahren, Erstellung und Analyse digitaler Geländemodelle, Visualisierung von Geodaten einschließlich Karten.

  • 24206704 Seminar am PC
    PC-S - Geographische Informationssysteme I: Grundlagen (Anika Sieber)
    Zeit: Mi 10:00-12:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: G 108 CIP-Pool (Malteserstr. 74-100 G)
    

    Kommentar

    Die Studierenden verfügen über kartographisches Basiswissen insbesondere im Hinblick auf verschiedene Karten-
    typen, die Projektionen, Koordinatensysteme, den Kartenaufbau sowie Kartenwerke und sind in der Lage, Karten
    zu interpretieren. Sie besitzen die Fähigkeit, geowissenschaftliche Fragestellungen eigenständig mittels Geogra-
    phischen Informationssystemen computergestützt zu bearbeiten und Ergebnisse zu präsentieren.
    Inhalte:
    Die Studierenden erhalten eine Einführung in die Kartographie mit den Themenbereichen allgemeine Grundlagen der
    Kartographie, thematische/topographische Karten, Kartennetzentwürfe und Koordinatensysteme, Partizipative Geogra-
    phische Informationssystems (PGIS), Generalisierung sowie Karteninterpretation. Anhand ausgewählter Anwendungs-
    beispiele werden grundlegende Konzepte von Geographischen Informationssystemen und der Geoinformationsverar-
    beitung computergestützt vermittelt: Struktur und Anwendungen von Geoinformationssystemen, grundlegende Konzepte
    wie Datenmodelle, Erfassung von Geodaten, Methoden und Probleme der Abbildung des Georaumes, Georeferenzie-
    rung, Extraktion und Verarbeitung räumlicher Daten, Methoden der räumlichen und geostatistischen Analyse und Inter-
    polationsverfahren, Erstellung und Analyse digitaler Geländemodelle, Visualisierung von Geodaten einschließlich Karten.

  • 24206804 Seminar am PC
    PC-S - Geographische Informationssysteme I: Grundlagen (Anika Sieber)
    Zeit: Mi 12:00-14:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: G 108 CIP-Pool (Malteserstr. 74-100 G)
    

    Kommentar

    Die Studierenden verfügen über kartographisches Basiswissen insbesondere im Hinblick auf verschiedene Karten-
    typen, die Projektionen, Koordinatensysteme, den Kartenaufbau sowie Kartenwerke und sind in der Lage, Karten
    zu interpretieren. Sie besitzen die Fähigkeit, geowissenschaftliche Fragestellungen eigenständig mittels Geogra-
    phischen Informationssystemen computergestützt zu bearbeiten und Ergebnisse zu präsentieren.
    Inhalte:
    Die Studierenden erhalten eine Einführung in die Kartographie mit den Themenbereichen allgemeine Grundlagen der
    Kartographie, thematische/topographische Karten, Kartennetzentwürfe und Koordinatensysteme, Partizipative Geogra-
    phische Informationssystems (PGIS), Generalisierung sowie Karteninterpretation. Anhand ausgewählter Anwendungs-
    beispiele werden grundlegende Konzepte von Geographischen Informationssystemen und der Geoinformationsverar-
    beitung computergestützt vermittelt: Struktur und Anwendungen von Geoinformationssystemen, grundlegende Konzepte
    wie Datenmodelle, Erfassung von Geodaten, Methoden und Probleme der Abbildung des Georaumes, Georeferenzie-
    rung, Extraktion und Verarbeitung räumlicher Daten, Methoden der räumlichen und geostatistischen Analyse und Inter-
    polationsverfahren, Erstellung und Analyse digitaler Geländemodelle, Visualisierung von Geodaten einschließlich Karten.

  • 24206904 Seminar am PC
    PC-S - Geographische Informationssysteme I: Grundlagen (Anika Sieber)
    Zeit: Do 10:00-12:00 (Erster Termin: 17.04.2025)
    Ort: G 107 CIP-Pool (Malteserstr. 74-100 G)
    

    Kommentar

    Die Studierenden verfügen über kartographisches Basiswissen insbesondere im Hinblick auf verschiedene Karten-
    typen, die Projektionen, Koordinatensysteme, den Kartenaufbau sowie Kartenwerke und sind in der Lage, Karten
    zu interpretieren. Sie besitzen die Fähigkeit, geowissenschaftliche Fragestellungen eigenständig mittels Geogra-
    phischen Informationssystemen computergestützt zu bearbeiten und Ergebnisse zu präsentieren.
    Inhalte:
    Die Studierenden erhalten eine Einführung in die Kartographie mit den Themenbereichen allgemeine Grundlagen der
    Kartographie, thematische/topographische Karten, Kartennetzentwürfe und Koordinatensysteme, Partizipative Geogra-
    phische Informationssystems (PGIS), Generalisierung sowie Karteninterpretation. Anhand ausgewählter Anwendungs-
    beispiele werden grundlegende Konzepte von Geographischen Informationssystemen und der Geoinformationsverar-
    beitung computergestützt vermittelt: Struktur und Anwendungen von Geoinformationssystemen, grundlegende Konzepte
    wie Datenmodelle, Erfassung von Geodaten, Methoden und Probleme der Abbildung des Georaumes, Georeferenzie-
    rung, Extraktion und Verarbeitung räumlicher Daten, Methoden der räumlichen und geostatistischen Analyse und Inter-
    polationsverfahren, Erstellung und Analyse digitaler Geländemodelle, Visualisierung von Geodaten einschließlich Karten.

• Complex Algorithms A

  0496aA5.1
  • 19306711 Seminar
    Seminar über Algorithmen (László Kozma)
    Zeit: Do 14:00-16:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 17.04.2025)
    Ort: T9/049 Seminarraum (Takustr. 9)
    

    Kommentar

    Inhalt

    Fortgeschrittene Themen des Algorithmenentwurfs mit wechselnden Schwerpunkten.

    Im Sommersemester 2025: Neue Ergebnisse bei Algorithmen für kürzeste Wege.

    Zielgruppe

    Master-Studierende der Informatik oder Mathematik

    Empfohlene Vorkenntnisse

    Vorlesung "Höhere Algorithmik" oder vergleichbare Veranstaltung

     

    Literaturhinweise

    Spezialliteratur aus Zeitschriften

• Computer Science and Data Structures A

  0496aA5.2
  • 19300101 Vorlesung
    Algorithmen und Datenstrukturen (Wolfgang Mulzer)
    Zeit: Di 16:00-18:00, Fr 12:00-14:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: Gr. Hörsaal (Raum B.001) (Arnimallee 22)
    

    Kommentar

    Qualifikationsziele

    Die Studierenden analysieren⁴ Algorithmen und Datenstrukturen und ihre Implementierungen bezüglich Laufzeit, Speicherbedarf und Korrektheit und beschreiben² verschiedene Algorithmen und Datenstrukturen für typische Anwendungen und wenden³ diese auf konkrete Beispiele an. Sie können passende Algorithmen und Datenstrukturen für gegebene Aufgaben auswählen⁴ und passen⁵ diese entsprechend an. Sie erklären², identifizieren⁴ und verwenden⁵ verschiedene Entwurfsparadigmen für Algorithmen.

    Inhalte

    Studierende lernen das Maschinenmodell, sowie verschiedene algorithmische Probleme kennen. Sie erarbeiten und üben die Berechnung von Laufzeit, Korrektheit und Speicherbedarf dieser Algorithmen und lernen die asymptotische worst-case Analyse kennen. Darüber hinaus diskutieren sie die Rolle des Zufalls im Kontext des Entwurfs von Algorithmen. Des Weiteren erlernen und üben sie Entwurfsparadigmen für Algorithmen wie Teile und Herrsche, gierige Algorithmen, Dynamische Programmierung und Erschöpfende Suche. Sie lernen Prioritätswarteschlangen und effiziente Datenstrukturen für geordnete und ungeordnete Wörterbücher (z.B. ausgeglichene Suchbäume, Streuspeicher, Skiplisten) kennen und üben den Umgang mit ihnen. Zudem lernen sie Algorithmen für Zeichenketten (digitale Suchbäume und Suchen in Zeichenketten) und Graphenalgorithmen kennen, diskutieren deren Anwendung und üben den Umgang mit ihnen.

     

    Literaturhinweise

    • P. Morin: Open Data Structures, an open content textboox.
    • T. H. Cormen, C. Leiserson, R. Rivest, C. Stein: Introduction to Algorithms, MIT Press, 2022.
    • R. Sedgewick, K. Wayne: Algorithms, Addison-Wesley, 2011.
    • M. Dietzfelbinger, K. Mehlhorn, P. Sanders. Algorithmen und Datenstrukturen: Die Grundwerkzeuge, Springer, 2014.
    • J. Erickson. Algorithms, 2019
    • T. Roughgarden. Algorithms Illuminated. Cambridge University Press, 2022.

  • 19300102 Übung
    Übung zu Algorithmen und Datenstrukturen (Wolfgang Mulzer)
    Zeit: Mo 14:00-16:00, Mo 16:00-18:00, Di 12:00-14:00, Mi 12:00-14:00, Mi 14:00-16:00, Mi 16:00-18:00, Do 16:00-18:00, Fr 14:00-16:00, Fr 16:00-18:00 (Erster Termin: 14.04.2025)
    Ort: T9/051 Seminarraum (Takustr. 9)
    
  • 19306711 Seminar
    Seminar über Algorithmen (László Kozma)
    Zeit: Do 14:00-16:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 17.04.2025)
    Ort: T9/049 Seminarraum (Takustr. 9)
    

    Kommentar

    Inhalt

    Fortgeschrittene Themen des Algorithmenentwurfs mit wechselnden Schwerpunkten.

    Im Sommersemester 2025: Neue Ergebnisse bei Algorithmen für kürzeste Wege.

    Zielgruppe

    Master-Studierende der Informatik oder Mathematik

    Empfohlene Vorkenntnisse

    Vorlesung "Höhere Algorithmik" oder vergleichbare Veranstaltung

     

    Literaturhinweise

    Spezialliteratur aus Zeitschriften

• Computer Science and Object-Oriented Programming A

  0496aA5.4
  • 19303811 Seminar
    Projektseminar: Datenverwaltung (Muhammed-Ugur Karagülle)
    Zeit: Do 12:00-14:00 (Erster Termin: 17.04.2025)
    Ort: T9/137 Konferenzraum (Takustr. 9)
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Voraussetzungen

    • ALP I
    • ALP II
    • Datenbanksysteme

    Kommentar

    Inhalt

    Ein Projektseminar dient als Vorbereitung für eine Bachelor- oder Masterarbeit in der AGDB. Im Rahmen des Projektseminars beschäftigen wir uns mit der Analyse und Visualisierung medizinischer Daten. Studierende lernen in einem iterativen Verfahren das Verfassen von wissenschaftlichen Dokumenten. Zusätzlich werden wir ein kleines praktisches Projekt realisieren.

    Literaturhinweise

    Wird bekannt gegeben.

• Introduction to Numerical Mathematics A

  0496aA6.1
  • 19212001 Vorlesung
    Numerik I (Claudia Schillings)
    Zeit: Mo 10:00-12:00, Mi 10:00-12:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 14.04.2025)
    Ort: KöLu24-26/SR 006 Neuro/Mathe (Königin-Luise-Str. 24 / 26)
    

    Kommentar

    Inhalt

    Die Numerik entwickelt und analysiert Methoden zur konstruktiven, letztlich zahlenmäßigen Lösung mathematischer Probleme. Angesichts der wachsenden Rechenleistung moderner Computer wächst die praktische Bedeutung numerischer Methoden bei der Simulation praktisch relevanter Phänomene.

    Aufbauend auf den Grundvorlesungen in Analysis und Linearer Algebra sowie auf CoMa I und II geht es in der Numerik I um folgende grundlegenden Fragestellungen: nichtlineare Gleichungssysteme, Bestapproximation, lineare Ausgleichsprobleme, Hermite-Interpolation, Numerische Quadratur und schließlich Anfangswertprobleme für gewöhnliche Differentialgleichungen.

    Als Motivation und Qualitätskriterium für die betrachteten Verfahren dienen, wie im wirklichen Leben, sowohl theoretische Analyse als auch numerische Experimente. Dementsprechend werden in den Übungen zur Vorlesung sowohl theoretische als auch praktische Aufgaben (mit Hilfe von Matlab) zu lösen sein.

    Literaturhinweise

    Stoer, Josef und Roland Bulirsch: Numerische Mathematik - eine Einführung, Band 1. Springer, Berlin, 2005.

    Aus dem FU-Netz auch online verfügbar.

    Link

  • 19212002 Übung
    Übung zu Numerik I (N.N.)
    Zeit: Di 08:00-10:00, Di 12:00-14:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: T9/049 Seminarraum (Takustr. 9)
    
  • 19226511 Seminar
    Seminar Mehrskalenmethoden in molekularen Simulationen (Luigi Delle Site)
    Zeit: Fr 12:00-14:00 (Erster Termin: 25.04.2025)
    Ort: Die Veranstaltung findet in der Arnimallee 9 statt (Seminarraum).
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Audience: At least 6th semester with a background in statistical and quantum mechanics, Master students and PhD students (even postdocs) are welcome.

    Das Seminar findet Freitags von 12-14 Uhr in der Arnimallee 9 statt.

    Kommentar

    Content: The seminar will concern the discussion of state-of-art techniques in molecular simulation which allow for a simulation of several space (especially) and time scale within one computational approach.

    The discussion will concerns both, specific computational coding and conceptual developments.

    Literaturhinweise

    Related Basic Literature:

    (1) M.Praprotnik, L.Delle Site and K.Kremer, Ann.Rev.Phys.Chem.59, 545-571 (2008)

    (2) C.Peter, L.Delle Site and K.Kremer, Soft Matter 4, 859-869 (2008).

    (3) M.Praprotnik and L.Delle Site, in "Biomolecular Simulations: Methods and Protocols" L.Monticelli and E.Salonen Eds. Vol.924, 567-583 (2012) Methods Mol. Biol. Springer-Science

  • 19227611 Seminar
    Seminar Uncertainty Quantification & Inverse Problems (Claudia Schillings)
    Zeit: Do 10:00-12:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 24.04.2025)
    Ort: A3/SR 115 (Arnimallee 3-5)
    

    Kommentar

    Das Seminar behandelt fortgeschrittene Themen der Uncertainty Quantification and inversen Problemen.

• Numerics of ODEs and numerical linear algebra A

  0496aA6.2
  • 19226511 Seminar
    Seminar Mehrskalenmethoden in molekularen Simulationen (Luigi Delle Site)
    Zeit: Fr 12:00-14:00 (Erster Termin: 25.04.2025)
    Ort: Die Veranstaltung findet in der Arnimallee 9 statt (Seminarraum).
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Audience: At least 6th semester with a background in statistical and quantum mechanics, Master students and PhD students (even postdocs) are welcome.

    Das Seminar findet Freitags von 12-14 Uhr in der Arnimallee 9 statt.

    Kommentar

    Content: The seminar will concern the discussion of state-of-art techniques in molecular simulation which allow for a simulation of several space (especially) and time scale within one computational approach.

    The discussion will concerns both, specific computational coding and conceptual developments.

    Literaturhinweise

    Related Basic Literature:

    (1) M.Praprotnik, L.Delle Site and K.Kremer, Ann.Rev.Phys.Chem.59, 545-571 (2008)

    (2) C.Peter, L.Delle Site and K.Kremer, Soft Matter 4, 859-869 (2008).

    (3) M.Praprotnik and L.Delle Site, in "Biomolecular Simulations: Methods and Protocols" L.Monticelli and E.Salonen Eds. Vol.924, 567-583 (2012) Methods Mol. Biol. Springer-Science

  • 19227611 Seminar
    Seminar Uncertainty Quantification & Inverse Problems (Claudia Schillings)
    Zeit: Do 10:00-12:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 24.04.2025)
    Ort: A3/SR 115 (Arnimallee 3-5)
    

    Kommentar

    Das Seminar behandelt fortgeschrittene Themen der Uncertainty Quantification and inversen Problemen.

• Numerics of partial differential equations A

  0496aA6.3
  • 19215201 Vorlesung
    Basismodul: Numerik III (Volker John)
    Zeit: Mo 10:00-12:00, Mo 14:00-16:00 (Erster Termin: 28.04.2025)
    Ort: A6/SR 031 Seminarraum (Arnimallee 6)
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Voraussetzungen

    Voraussetzungen für diesen Kurs sind Grundkenntnisse in Mathematik (Analysis I-III) und Numerische Analysis (Numerik I). Etwas Wissen in der Funktionsanalyse hilft viel.

    Kommentar

    Die mathematische Modellierung vieler Prozesse in Natur und Industrie führt auf partielle Differentialgleichungen. Diese können im Allgemeinen nicht analytisch gelöst werden. Man ist darauf angewiesen, numerische Approximationen der Lösung mit Hilfe diskretisierter Gleichungen zu berechnen. Dieser Kurs behandelt Diskretisierungen für elliptische Differentialgleichungen. Schwerpunkte sind Finite-Differenzen-Methoden und die Methode der Finiten Elemente.

    Literaturhinweise

    • D. Braess: Finite Elemente. Springer, 3. Auflage (2002)
    • A. Ern, J.-L. Guermond: Theory and Practice of Finite Elements (2004)

  • 19215202 Übung
    Übung zu Basismodul: Numerik III (André-Alexander Zepernick)
    Zeit: Fr 08:00-10:00 (Erster Termin: 25.04.2025)
    Ort: A6/SR 025/026 Seminarraum (Arnimallee 6)
    

    Kommentar

    Homepage:Wiki der Numerik II

  • 19226511 Seminar
    Seminar Mehrskalenmethoden in molekularen Simulationen (Luigi Delle Site)
    Zeit: Fr 12:00-14:00 (Erster Termin: 25.04.2025)
    Ort: Die Veranstaltung findet in der Arnimallee 9 statt (Seminarraum).
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Audience: At least 6th semester with a background in statistical and quantum mechanics, Master students and PhD students (even postdocs) are welcome.

    Das Seminar findet Freitags von 12-14 Uhr in der Arnimallee 9 statt.

    Kommentar

    Content: The seminar will concern the discussion of state-of-art techniques in molecular simulation which allow for a simulation of several space (especially) and time scale within one computational approach.

    The discussion will concerns both, specific computational coding and conceptual developments.

    Literaturhinweise

    Related Basic Literature:

    (1) M.Praprotnik, L.Delle Site and K.Kremer, Ann.Rev.Phys.Chem.59, 545-571 (2008)

    (2) C.Peter, L.Delle Site and K.Kremer, Soft Matter 4, 859-869 (2008).

    (3) M.Praprotnik and L.Delle Site, in "Biomolecular Simulations: Methods and Protocols" L.Monticelli and E.Salonen Eds. Vol.924, 567-583 (2012) Methods Mol. Biol. Springer-Science

  • 19227611 Seminar
    Seminar Uncertainty Quantification & Inverse Problems (Claudia Schillings)
    Zeit: Do 10:00-12:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 24.04.2025)
    Ort: A3/SR 115 (Arnimallee 3-5)
    

    Kommentar

    Das Seminar behandelt fortgeschrittene Themen der Uncertainty Quantification and inversen Problemen.

• Synchronisierung Mathematik

  0496aA6.4
  • 19201401 Vorlesung
    Lineare Algebra I Sommer (Niels Lindner)
    Zeit: Di 12:00-14:00, Fr 10:00-12:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: A3/Hs 001 Hörsaal (Arnimallee 3-5)
    

    Kommentar

    Inhalt

    • Grundbegriffe: Mengen, Abbildungen, Äquivalenzrelationen, Gruppen, Ringe, Körper
    • Lineare Gleichungssysteme: Lösbarkeitskriterien, Gauß-Algorithmus
    • Vektorräume: Lineare Unabhängigkeit, Erzeugendensysteme und Basen, Dimension, Unterräume, Faktorräume, Vektorprodukt im R3
    • Lineare Abbildungen: Bild und Rang, Zusammenhang mit Matrizen, Verhalten bei Basiswechsel
    • Dualer Vektorraum: Multilinearformen, alternierende und symmetrische Bilinearformen, Zusammenhang mit Matrizen, Basiswechsel
    • Determinanten: Cramersche Regel, Eigenwerte und -vektoren

    Voraussetzungen

    • Der Brückenkurs Mathematik ist zum Einstieg sehr zu empfehlen!

    Literaturhinweise

    • Siegfried Bosch, Lineare Algebra, 4. Auflage, Springer-Verlag, 2008;
    • Gerd Fischer, Lernbuch Lineare Algebra und Analytische Geometrie, Springer-Verlag, 2017;
    • Bartel Leendert van der Waerden, Algebra Volume I, 9th Edition, Springer 1993;

    Zu den Grundlagen

    • Kevin Houston, Wie man mathematisch denkt: Eine Einführung in die mathematische Arbeitstechnik für Studienanfänger, Spektrum Akademischer Verlag, 2012

  • 19201402 Übung
    Übung zu Lineare Algebra I (Niels Lindner)
    Zeit: Di 14:00-16:00, Mi 12:00-14:00, Do 12:00-14:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: 1.1.26 Seminarraum E1 (Arnimallee 14)
    

• Einführung in die Dynamik der Atmosphäre

  0496aA7.2
  • 24301301 Vorlesung
    V - Dynamik der Atmosphäre 1 (Stephan Pfahl, Lisa Degenhardt)
    Zeit: Dienstag und Donnerstag je 10-12 Uhr (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: 189 Neuer Hörsaal (Carl-Heinr.Becker Weg 6-10)
    

    Kommentar

    - Modulbeauftragter Prof. Stephan Pfahl: stephan.pfahl@met.fu-berlin.de

    Zugangsvoraussetzungen: Erfolgreiche Absolvierung des Moduls Synoptische Meteorologie sowie des Moduls Analysis.

    Qualifikationsziele: Die Studierenden sind mit der angewandten Hydrodynamik und Thermodynamik in der Meteorologie vertraut. Sie verstehen das meteorologische Grundgleichungssystem und können die Begriffe der Skalen, Erhaltungsgrößen und Windapproximationen im meteorologischen Kontext anwenden.

    Inhalte: Atmosphärische Thermodynamik, Zustandsänderungen atmosphärischer Luft, Statik der Atmosphäre, polytrope Atmosphären, Wasserdampf und latente Wärmen, Grundlagen der Kinematik, Herleitung der prognostischen Grundgleichungen der Meteorologie aus der klassischen Hydrodynamik und Thermodynamik, Skalenbegriffe in der Meteorologie, Lagrangesche und Eulersche Darstellung, natürliche Koordinaten, grundlegende Gleichgewichte (geostrophischer Wind, zyklostrophischer Wind, Gradientwind).

• Computational Statistical Physics I A

  0496aA8.1
  • 20104401 Vorlesung
    Statistical Physics and Thermodynamics (Cecilia Clementi)
    Zeit: Di 10:00-12:00, Fr 10:00-12:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: Di 0.1.01 Hörsaal B (Arnimallee 14), Fr 0.1.01 Hörsaal B (Arnimallee 14)
    

    Kommentar

    Inhalt:

    • equilibrium ensembles
    • thermodynamics: thermodynamic potentials, laws of thermodynamics, thermodynamic cycles
    • ideal quantum gases
    • phase transitions
    • interacting systems
    • introduction to non-equilibrium statistical mechanics

    Literaturhinweise

    • R.K. Pathria, Statistical Mechanics (Butterworth Heinemann 1996)
    • F. Schwabl, Statistical Mechanics (2n ed., Springer 2006)
    • F. Reif, Fundamentals of statistical and thermal physics (McGraw-Hill 1965)
    • W. Nolting, Grundkurs theoretische Physik 6: Statistische Physik (Springer 2005)

  • 20104402 Übung
    Statistical Physics and Thermodynamics (Cecilia Clementi)
    Zeit: Di 16:00-18:00, Fr 12:00-14:00 (Erster Termin: 22.04.2025)
    Ort: Di 1.1.26 Seminarraum E1 (Arnimallee 14), Di 1.4.03 Seminarraum T2 (Arnimallee 14), Fr 1.1.26 Seminarraum E1 (Arnimallee 14)
    
  • 19226511 Seminar
    Seminar Mehrskalenmethoden in molekularen Simulationen (Luigi Delle Site)
    Zeit: Fr 12:00-14:00 (Erster Termin: 25.04.2025)
    Ort: Die Veranstaltung findet in der Arnimallee 9 statt (Seminarraum).
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Audience: At least 6th semester with a background in statistical and quantum mechanics, Master students and PhD students (even postdocs) are welcome.

    Das Seminar findet Freitags von 12-14 Uhr in der Arnimallee 9 statt.

    Kommentar

    Content: The seminar will concern the discussion of state-of-art techniques in molecular simulation which allow for a simulation of several space (especially) and time scale within one computational approach.

    The discussion will concerns both, specific computational coding and conceptual developments.

    Literaturhinweise

    Related Basic Literature:

    (1) M.Praprotnik, L.Delle Site and K.Kremer, Ann.Rev.Phys.Chem.59, 545-571 (2008)

    (2) C.Peter, L.Delle Site and K.Kremer, Soft Matter 4, 859-869 (2008).

    (3) M.Praprotnik and L.Delle Site, in "Biomolecular Simulations: Methods and Protocols" L.Monticelli and E.Salonen Eds. Vol.924, 567-583 (2012) Methods Mol. Biol. Springer-Science

• Computational Statistical Physics II A

  0496aA8.2
  • 20125811 Seminar
    Advanced Statistical and Stochastic Physics of Equilibrium and Non-Equilibrium Many-Body Systems (Roland Netz)
    Zeit: Di 16:00-18:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: 1.3.21 Seminarraum T1 (Arnimallee 14)
    

    Kommentar

    Seminar presentations of seminal publications on various topics related to the statistical mechanics and stochastic description of many-body systems with a focus on biological and soft systems. 

    Examples of seminar topics are:

    • Onsager relations
    • renormalization group theory 
    • field-theoretic description of two-component plasmas, mean-field versus strong-coupling limit
    • phase transitions on lattices
    • projection techniques and coarse-graining
    • classical density functional theory, liquid state theory
    • de Gennes´ reptation theory for the dynamics of polymer melts
    • Parisi´s replica method for the description of quenched random systems
    • non-equilibrium steady state systems
    • self-organization in non-equilibrium systems, reaction-diffusion equation  
    • fluctuations theorems for non-equilibrium reactions
    • non-linear spectroscopy
    • statistical interference, principal component analysis, clustering
    • hydrodynamic instabilities : Serrin´s Theorem 

    Literature

    • Nonequilibrium statistical mechanics, Robert Zwanzig
    • Non-equilibrium thermodynamics, S.R. de Groot and P. Mazur
    • The Fokker-Planck equation, H. Risken
    • Stochastic processes in physics and chemistry, N.G. van Kampen
    • Elementary fluid dynamics, D.J. Acheson
    • Self-organization in non equilibrium systems, G. Nicolis and I. Prigogine

• Complex Algorithms B

  0496aB1.2
  • 19306711 Seminar
    Seminar über Algorithmen (László Kozma)
    Zeit: Do 14:00-16:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 17.04.2025)
    Ort: T9/049 Seminarraum (Takustr. 9)
    

    Kommentar

    Inhalt

    Fortgeschrittene Themen des Algorithmenentwurfs mit wechselnden Schwerpunkten.

    Im Sommersemester 2025: Neue Ergebnisse bei Algorithmen für kürzeste Wege.

    Zielgruppe

    Master-Studierende der Informatik oder Mathematik

    Empfohlene Vorkenntnisse

    Vorlesung "Höhere Algorithmik" oder vergleichbare Veranstaltung

     

    Literaturhinweise

    Spezialliteratur aus Zeitschriften

• Computer Science and Data Structures B

  0496aB1.4
  • 19300101 Vorlesung
    Algorithmen und Datenstrukturen (Wolfgang Mulzer)
    Zeit: Di 16:00-18:00, Fr 12:00-14:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: Gr. Hörsaal (Raum B.001) (Arnimallee 22)
    

    Kommentar

    Qualifikationsziele

    Die Studierenden analysieren⁴ Algorithmen und Datenstrukturen und ihre Implementierungen bezüglich Laufzeit, Speicherbedarf und Korrektheit und beschreiben² verschiedene Algorithmen und Datenstrukturen für typische Anwendungen und wenden³ diese auf konkrete Beispiele an. Sie können passende Algorithmen und Datenstrukturen für gegebene Aufgaben auswählen⁴ und passen⁵ diese entsprechend an. Sie erklären², identifizieren⁴ und verwenden⁵ verschiedene Entwurfsparadigmen für Algorithmen.

    Inhalte

    Studierende lernen das Maschinenmodell, sowie verschiedene algorithmische Probleme kennen. Sie erarbeiten und üben die Berechnung von Laufzeit, Korrektheit und Speicherbedarf dieser Algorithmen und lernen die asymptotische worst-case Analyse kennen. Darüber hinaus diskutieren sie die Rolle des Zufalls im Kontext des Entwurfs von Algorithmen. Des Weiteren erlernen und üben sie Entwurfsparadigmen für Algorithmen wie Teile und Herrsche, gierige Algorithmen, Dynamische Programmierung und Erschöpfende Suche. Sie lernen Prioritätswarteschlangen und effiziente Datenstrukturen für geordnete und ungeordnete Wörterbücher (z.B. ausgeglichene Suchbäume, Streuspeicher, Skiplisten) kennen und üben den Umgang mit ihnen. Zudem lernen sie Algorithmen für Zeichenketten (digitale Suchbäume und Suchen in Zeichenketten) und Graphenalgorithmen kennen, diskutieren deren Anwendung und üben den Umgang mit ihnen.

     

    Literaturhinweise

    • P. Morin: Open Data Structures, an open content textboox.
    • T. H. Cormen, C. Leiserson, R. Rivest, C. Stein: Introduction to Algorithms, MIT Press, 2022.
    • R. Sedgewick, K. Wayne: Algorithms, Addison-Wesley, 2011.
    • M. Dietzfelbinger, K. Mehlhorn, P. Sanders. Algorithmen und Datenstrukturen: Die Grundwerkzeuge, Springer, 2014.
    • J. Erickson. Algorithms, 2019
    • T. Roughgarden. Algorithms Illuminated. Cambridge University Press, 2022.

  • 19300102 Übung
    Übung zu Algorithmen und Datenstrukturen (Wolfgang Mulzer)
    Zeit: Mo 14:00-16:00, Mo 16:00-18:00, Di 12:00-14:00, Mi 12:00-14:00, Mi 14:00-16:00, Mi 16:00-18:00, Do 16:00-18:00, Fr 14:00-16:00, Fr 16:00-18:00 (Erster Termin: 14.04.2025)
    Ort: T9/051 Seminarraum (Takustr. 9)
    
  • 19306711 Seminar
    Seminar über Algorithmen (László Kozma)
    Zeit: Do 14:00-16:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 17.04.2025)
    Ort: T9/049 Seminarraum (Takustr. 9)
    

    Kommentar

    Inhalt

    Fortgeschrittene Themen des Algorithmenentwurfs mit wechselnden Schwerpunkten.

    Im Sommersemester 2025: Neue Ergebnisse bei Algorithmen für kürzeste Wege.

    Zielgruppe

    Master-Studierende der Informatik oder Mathematik

    Empfohlene Vorkenntnisse

    Vorlesung "Höhere Algorithmik" oder vergleichbare Veranstaltung

     

    Literaturhinweise

    Spezialliteratur aus Zeitschriften

• Computer Science and Object-Oriented Programming B

  0496aB1.8
  • 19303811 Seminar
    Projektseminar: Datenverwaltung (Muhammed-Ugur Karagülle)
    Zeit: Do 12:00-14:00 (Erster Termin: 17.04.2025)
    Ort: T9/137 Konferenzraum (Takustr. 9)
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Voraussetzungen

    • ALP I
    • ALP II
    • Datenbanksysteme

    Kommentar

    Inhalt

    Ein Projektseminar dient als Vorbereitung für eine Bachelor- oder Masterarbeit in der AGDB. Im Rahmen des Projektseminars beschäftigen wir uns mit der Analyse und Visualisierung medizinischer Daten. Studierende lernen in einem iterativen Verfahren das Verfassen von wissenschaftlichen Dokumenten. Zusätzlich werden wir ein kleines praktisches Projekt realisieren.

    Literaturhinweise

    Wird bekannt gegeben.

• Introduction to Numerical Mathematics B

  0496aB2.2
  • 19212001 Vorlesung
    Numerik I (Claudia Schillings)
    Zeit: Mo 10:00-12:00, Mi 10:00-12:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 14.04.2025)
    Ort: KöLu24-26/SR 006 Neuro/Mathe (Königin-Luise-Str. 24 / 26)
    

    Kommentar

    Inhalt

    Die Numerik entwickelt und analysiert Methoden zur konstruktiven, letztlich zahlenmäßigen Lösung mathematischer Probleme. Angesichts der wachsenden Rechenleistung moderner Computer wächst die praktische Bedeutung numerischer Methoden bei der Simulation praktisch relevanter Phänomene.

    Aufbauend auf den Grundvorlesungen in Analysis und Linearer Algebra sowie auf CoMa I und II geht es in der Numerik I um folgende grundlegenden Fragestellungen: nichtlineare Gleichungssysteme, Bestapproximation, lineare Ausgleichsprobleme, Hermite-Interpolation, Numerische Quadratur und schließlich Anfangswertprobleme für gewöhnliche Differentialgleichungen.

    Als Motivation und Qualitätskriterium für die betrachteten Verfahren dienen, wie im wirklichen Leben, sowohl theoretische Analyse als auch numerische Experimente. Dementsprechend werden in den Übungen zur Vorlesung sowohl theoretische als auch praktische Aufgaben (mit Hilfe von Matlab) zu lösen sein.

    Literaturhinweise

    Stoer, Josef und Roland Bulirsch: Numerische Mathematik - eine Einführung, Band 1. Springer, Berlin, 2005.

    Aus dem FU-Netz auch online verfügbar.

    Link

  • 19212002 Übung
    Übung zu Numerik I (N.N.)
    Zeit: Di 08:00-10:00, Di 12:00-14:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: T9/049 Seminarraum (Takustr. 9)
    
  • 19226511 Seminar
    Seminar Mehrskalenmethoden in molekularen Simulationen (Luigi Delle Site)
    Zeit: Fr 12:00-14:00 (Erster Termin: 25.04.2025)
    Ort: Die Veranstaltung findet in der Arnimallee 9 statt (Seminarraum).
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Audience: At least 6th semester with a background in statistical and quantum mechanics, Master students and PhD students (even postdocs) are welcome.

    Das Seminar findet Freitags von 12-14 Uhr in der Arnimallee 9 statt.

    Kommentar

    Content: The seminar will concern the discussion of state-of-art techniques in molecular simulation which allow for a simulation of several space (especially) and time scale within one computational approach.

    The discussion will concerns both, specific computational coding and conceptual developments.

    Literaturhinweise

    Related Basic Literature:

    (1) M.Praprotnik, L.Delle Site and K.Kremer, Ann.Rev.Phys.Chem.59, 545-571 (2008)

    (2) C.Peter, L.Delle Site and K.Kremer, Soft Matter 4, 859-869 (2008).

    (3) M.Praprotnik and L.Delle Site, in "Biomolecular Simulations: Methods and Protocols" L.Monticelli and E.Salonen Eds. Vol.924, 567-583 (2012) Methods Mol. Biol. Springer-Science

  • 19227611 Seminar
    Seminar Uncertainty Quantification & Inverse Problems (Claudia Schillings)
    Zeit: Do 10:00-12:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 24.04.2025)
    Ort: A3/SR 115 (Arnimallee 3-5)
    

    Kommentar

    Das Seminar behandelt fortgeschrittene Themen der Uncertainty Quantification and inversen Problemen.

• Numerics of ODEs and numerical linear algebra B

  0496aB2.4
  • 19226511 Seminar
    Seminar Mehrskalenmethoden in molekularen Simulationen (Luigi Delle Site)
    Zeit: Fr 12:00-14:00 (Erster Termin: 25.04.2025)
    Ort: Die Veranstaltung findet in der Arnimallee 9 statt (Seminarraum).
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Audience: At least 6th semester with a background in statistical and quantum mechanics, Master students and PhD students (even postdocs) are welcome.

    Das Seminar findet Freitags von 12-14 Uhr in der Arnimallee 9 statt.

    Kommentar

    Content: The seminar will concern the discussion of state-of-art techniques in molecular simulation which allow for a simulation of several space (especially) and time scale within one computational approach.

    The discussion will concerns both, specific computational coding and conceptual developments.

    Literaturhinweise

    Related Basic Literature:

    (1) M.Praprotnik, L.Delle Site and K.Kremer, Ann.Rev.Phys.Chem.59, 545-571 (2008)

    (2) C.Peter, L.Delle Site and K.Kremer, Soft Matter 4, 859-869 (2008).

    (3) M.Praprotnik and L.Delle Site, in "Biomolecular Simulations: Methods and Protocols" L.Monticelli and E.Salonen Eds. Vol.924, 567-583 (2012) Methods Mol. Biol. Springer-Science

  • 19227611 Seminar
    Seminar Uncertainty Quantification & Inverse Problems (Claudia Schillings)
    Zeit: Do 10:00-12:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 24.04.2025)
    Ort: A3/SR 115 (Arnimallee 3-5)
    

    Kommentar

    Das Seminar behandelt fortgeschrittene Themen der Uncertainty Quantification and inversen Problemen.

• Numerics of partial differential equations B

  0496aB2.6
  • 19215201 Vorlesung
    Basismodul: Numerik III (Volker John)
    Zeit: Mo 10:00-12:00, Mo 14:00-16:00 (Erster Termin: 28.04.2025)
    Ort: A6/SR 031 Seminarraum (Arnimallee 6)
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Voraussetzungen

    Voraussetzungen für diesen Kurs sind Grundkenntnisse in Mathematik (Analysis I-III) und Numerische Analysis (Numerik I). Etwas Wissen in der Funktionsanalyse hilft viel.

    Kommentar

    Die mathematische Modellierung vieler Prozesse in Natur und Industrie führt auf partielle Differentialgleichungen. Diese können im Allgemeinen nicht analytisch gelöst werden. Man ist darauf angewiesen, numerische Approximationen der Lösung mit Hilfe diskretisierter Gleichungen zu berechnen. Dieser Kurs behandelt Diskretisierungen für elliptische Differentialgleichungen. Schwerpunkte sind Finite-Differenzen-Methoden und die Methode der Finiten Elemente.

    Literaturhinweise

    • D. Braess: Finite Elemente. Springer, 3. Auflage (2002)
    • A. Ern, J.-L. Guermond: Theory and Practice of Finite Elements (2004)

  • 19215202 Übung
    Übung zu Basismodul: Numerik III (André-Alexander Zepernick)
    Zeit: Fr 08:00-10:00 (Erster Termin: 25.04.2025)
    Ort: A6/SR 025/026 Seminarraum (Arnimallee 6)
    

    Kommentar

    Homepage:Wiki der Numerik II

  • 19226511 Seminar
    Seminar Mehrskalenmethoden in molekularen Simulationen (Luigi Delle Site)
    Zeit: Fr 12:00-14:00 (Erster Termin: 25.04.2025)
    Ort: Die Veranstaltung findet in der Arnimallee 9 statt (Seminarraum).
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Audience: At least 6th semester with a background in statistical and quantum mechanics, Master students and PhD students (even postdocs) are welcome.

    Das Seminar findet Freitags von 12-14 Uhr in der Arnimallee 9 statt.

    Kommentar

    Content: The seminar will concern the discussion of state-of-art techniques in molecular simulation which allow for a simulation of several space (especially) and time scale within one computational approach.

    The discussion will concerns both, specific computational coding and conceptual developments.

    Literaturhinweise

    Related Basic Literature:

    (1) M.Praprotnik, L.Delle Site and K.Kremer, Ann.Rev.Phys.Chem.59, 545-571 (2008)

    (2) C.Peter, L.Delle Site and K.Kremer, Soft Matter 4, 859-869 (2008).

    (3) M.Praprotnik and L.Delle Site, in "Biomolecular Simulations: Methods and Protocols" L.Monticelli and E.Salonen Eds. Vol.924, 567-583 (2012) Methods Mol. Biol. Springer-Science

  • 19227611 Seminar
    Seminar Uncertainty Quantification & Inverse Problems (Claudia Schillings)
    Zeit: Do 10:00-12:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 24.04.2025)
    Ort: A3/SR 115 (Arnimallee 3-5)
    

    Kommentar

    Das Seminar behandelt fortgeschrittene Themen der Uncertainty Quantification and inversen Problemen.

• Computational Statistical Physics I B

  0496aB3.2
  • 20104401 Vorlesung
    Statistical Physics and Thermodynamics (Cecilia Clementi)
    Zeit: Di 10:00-12:00, Fr 10:00-12:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: Di 0.1.01 Hörsaal B (Arnimallee 14), Fr 0.1.01 Hörsaal B (Arnimallee 14)
    

    Kommentar

    Inhalt:

    • equilibrium ensembles
    • thermodynamics: thermodynamic potentials, laws of thermodynamics, thermodynamic cycles
    • ideal quantum gases
    • phase transitions
    • interacting systems
    • introduction to non-equilibrium statistical mechanics

    Literaturhinweise

    • R.K. Pathria, Statistical Mechanics (Butterworth Heinemann 1996)
    • F. Schwabl, Statistical Mechanics (2n ed., Springer 2006)
    • F. Reif, Fundamentals of statistical and thermal physics (McGraw-Hill 1965)
    • W. Nolting, Grundkurs theoretische Physik 6: Statistische Physik (Springer 2005)

  • 20104402 Übung
    Statistical Physics and Thermodynamics (Cecilia Clementi)
    Zeit: Di 16:00-18:00, Fr 12:00-14:00 (Erster Termin: 22.04.2025)
    Ort: Di 1.1.26 Seminarraum E1 (Arnimallee 14), Di 1.4.03 Seminarraum T2 (Arnimallee 14), Fr 1.1.26 Seminarraum E1 (Arnimallee 14)
    

• Computational Statistical Physics II B

  0496aB3.4
  • 20125811 Seminar
    Advanced Statistical and Stochastic Physics of Equilibrium and Non-Equilibrium Many-Body Systems (Roland Netz)
    Zeit: Di 16:00-18:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: 1.3.21 Seminarraum T1 (Arnimallee 14)
    

    Kommentar

    Seminar presentations of seminal publications on various topics related to the statistical mechanics and stochastic description of many-body systems with a focus on biological and soft systems. 

    Examples of seminar topics are:

    • Onsager relations
    • renormalization group theory 
    • field-theoretic description of two-component plasmas, mean-field versus strong-coupling limit
    • phase transitions on lattices
    • projection techniques and coarse-graining
    • classical density functional theory, liquid state theory
    • de Gennes´ reptation theory for the dynamics of polymer melts
    • Parisi´s replica method for the description of quenched random systems
    • non-equilibrium steady state systems
    • self-organization in non-equilibrium systems, reaction-diffusion equation  
    • fluctuations theorems for non-equilibrium reactions
    • non-linear spectroscopy
    • statistical interference, principal component analysis, clustering
    • hydrodynamic instabilities : Serrin´s Theorem 

    Literature

    • Nonequilibrium statistical mechanics, Robert Zwanzig
    • Non-equilibrium thermodynamics, S.R. de Groot and P. Mazur
    • The Fokker-Planck equation, H. Risken
    • Stochastic processes in physics and chemistry, N.G. van Kampen
    • Elementary fluid dynamics, D.J. Acheson
    • Self-organization in non equilibrium systems, G. Nicolis and I. Prigogine

• Molecular simulation I

  0496aC1.1
  • 19244601 Vorlesung
    Methods of Molecular Simulations (Felix Höfling)
    Zeit: Di 12:00-14:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: A6/SR 025/026 Seminarraum (Arnimallee 6)
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Exercises will be computer based

    Kommentar

    This course teaches molecular simulation algorithms and techniques, in particular:

    • Molecular dynamics algorithm and integrators
    • Monte Carlo sampling
    • Thermostats and barostats
    • Electrostatic treatment
    • Implicit vs. explicit solvent methods

    Literaturhinweise

    It is recommended to get access to or a hard copy of at least one of the following books:

    • Allen & Tildesley: Computer simulation of liquids, 2nd ed. (Oxford Univ. Press, 2017)
    • Frenkel & Smit: Understanding molecular simulation, 2nd ed. (Acad. Press, London, 2002)
    • Tuckerman: Statistical Mechanics: Theory and Molecular Simulation (Oxford Univ. Press, 2010)
    • Rapaport: The art of molecular dynamics simulations, 2nd ed. (Cambridge Univ. Press, 2004)

  • 19244602 Übung
    Übung zu Methods of Molecular Simulations (Felix Höfling)
    Zeit: Do 10:00-12:00 (Erster Termin: 24.04.2025)
    Ort: A3/SR 120 (Arnimallee 3-5)
    

• Selected topics in theoretical computational sciences

  0496aC1.11
  • 19207101 Vorlesung
    Partielle Differentialgleichungen mit multiplen Skalen: Theorie und Numerik (Rupert Klein)
    Zeit: Mi 10:00-12:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: 1.3.14 Hörsaal A (Arnimallee 14)
    

    Kommentar

    Viele Probleme in den Naturwissenschaften werden durch Prozesse bestimmt, die auf verschiedenen Skalen ablaufen. Solche Probleme werden als Mehrskalenprobleme bezeichnet. Ein Beispiel für ein Mehrskalenproblem sind die partiellen Differentialgleichungen, die in der geophysikalischen Fluiddynamik Anwendung finden. Für die analytische Beschreibung der langsamen Skalen können Mittelungsmethoden verwendet werden. Diese Beschreibungen sind vorteilhaft bei der Anwendung numerischer Zeitschrittverfahren, da die gemittelten Gleichungen auf gröberen Zeitgittern gelöst werden können als die nicht gemittelten Gleichungen. Das Hauptaugenmerk dieses Kurses liegt auf Mittelungsverfahren für partielle Differentialgleichungen, die Fluide beschreiben, und dem Design von parallelisierbaren, numerischen Zeitschrittverfahren, die auf dem Parareellen Verfahren basieren und die Mittelungsverfahren einbinden.

    Anforderungen: Grundvorlesungen in Analysis, Grundvorlesungen Numerik

    Literatur:

    Wingate, B.A.; Rosemeier, J.; Haut, T., Mean Flow from Phase Averages in the 2D Boussinesq Equations. Atmosphere 2023, 14, 1523.
    https://doi.org/10.3390/atmos14101523

    T. Haut, B. Wingate,  An asymptotic parallel-in-time method for highly oscillatory pde's, SIAM Journal on Scientific Computing, 36 (2014), pp. A693-A713

    J.-L. Lions, G. Turinici, A "parareal" in time discretization of PDE's, Comptes Rendus de l'Academie des Sciences - Series I - Mathematics, 332 (2001), pp. 661-668

    Sanders, F. Verhulst, J. Murdock,  Averaging Methods in Nonlinear Dynamical Systems, Springer New York, NY, 2ed., 2000

  • 19215301 Vorlesung
    Mathematische Modellierung in der Klimaforschung (Rupert Klein)
    Zeit: Di 14:00-16:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: KöLu24-26/SR 006 Neuro/Mathe (Königin-Luise-Str. 24 / 26)
    

    Kommentar

    Inhalt:

    Die Mathematik spielt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung und Analyse von Modellen zur Wettervorhersage. Kontrollierte physikalische Experimente kommen nicht in Frage, und die einzige Möglichkeit, das Wetter- und Klimasystem der Erde zu untersuchen, sind mathematische Modelle, Computerexperimente und Datenanalysen.

    Schwankungen im täglichen Wetter sind eng mit Turbulenzen verbunden, und Turbulenzen stellen eine Herausforderung für die Vorhersagbarkeit des Wetters dar. Es ist keine generelle Lösung für die Gleichungen der Fluidbewegung bekannt, und folglich gibt es auch keine generelle Lösung für Probleme in turbulenten Strömungen. Stattdessen verlassen sich die Wissenschaftler auf konzeptionelle Modelle und statistische Beschreibungen, um die Essenz des täglichen Wetters zu verstehen und zu verstehen, wie sich dies auf das Klimaverhalten auswirkt.

    
    Dieser Kurs/Seminar konzentriert sich auf Techniken der mathematischen Modellierung, die Wissenschaftler dabei unterstützen, die aufgeführten Themen systematisch zu erforschen.

    Der Kurs umfasst eine Auswahl aus folgenden Themenbereichen

    1. Konservierungsgesetze und geltende Gleichungen,

    2. Numerische Methoden für geophysikalische Strömungssimulationen,

    3. Dynamische Systeme und Bifurkationstheorie,

    4. Datenbasierte Charakterisierung atmosphärischer Strömungen

     

    Die Lehrveranstaltung kann an der FU Berlin als zweiter Teil eines zweisemestrigen BMS Basic Courses "Mathematical Modeling with PDEs" besucht werden. Der erste Teil wird durch die Lehrveranstaltung 19235701 + 19235702 "Einführung in die mathematische Modellierung mit partiellen Differentialgleichungen" abgedeckt, welche an der FU Berlin in Wintersemestern angeboten wird. 

    Literaturhinweise

    Literaturhinweise werden anfangs des Semesters in Abhängigkeit von der Themenauswahl gegeben. Interessante Startpunkte, die einen ersten Einstieg in obige drei Hauptpunkte erlauben, sind Klein R., Scale-Dependent Asymptotic Models for Atmospheric Flows, Ann. Rev. Fluid Mech., vol. 42, 249-274 (2010) D. Durran, Numerical Methods for Fluid Dynamics with Applications to Geophysics, Springer, Computational Science and Engineering Series, (2010) Metzner Ph., Putzig L., Horenko I., Analysis of persistent nonstationary time series and applications Comm. Appl. Math. & Comput. Sci., vol. 7, 175-229 (2012)

    Tennekes and Lumley, A first course in Turbulence, MIT Press (1974)

     

  • 19229601 Vorlesung Abgesagt
    Stochastische Dynamik in Flüssigkeiten (Felix Höfling)
    Zeit: Do 12:00-14:00 (Erster Termin: 17.04.2025)
    Ort: A3/ 024 Seminarraum (Arnimallee 3-5)
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Target audience: M.Sc. Mathematik/Physik/Computational Sciences

    Requirements: either Stochastics III (Stochastic differential equations) or Advanced Statistical Physics

    Kommentar

    Der flüssige Zustand umfasst eine große Klasse von Materialien, die von einfachen Flüssigkeiten (Argon, Methan) und molekularen Flüssigkeiten (Wasser) bis hin zu Systemen weicher Materie wie Polymerlösungen (Ketchup), kolloidalen Suspensionen (Wandfarbe) und heterogenen Medien (Zellzytoplasma) reichen. Der grundlegende Transportmodus in Flüssigkeiten ist die Diffusion aufgrund thermischer Fluktuationen, aber schon die einfachsten Flüssigkeiten weisen nicht-triviales dynamisches Verhalten auf, das weit über die mathematische Brownsche Bewegung hinausgeht. Seit den Anfängen dieses Forschungsgebiets haben Computersimulationen eine zentrale Rolle bei der Identifizierung komplexer Dynamiken und der Überprüfung von Näherungen in theoretischen Beschreibungen gespielt. Auf der anderen Seite erlegt die Theorie der Analyse von experimentellen oder Simulationsdaten Beschränkungen auf.

    Die Vorlesung ist an der Schnittstelle von Stochastik und statistischer Mechanik angesiedelt. Flüssigkeiten stellen hochdimensionale stochastische Prozesse dar, und ich werde eine Einführung in die Prinzipien der Theorie der Flüssigkeiten geben, und wir werden die mathematische Struktur der relevanten Korrelationsfunktionen erarbeiten. Der zweite Teil stellt eine Verbindung zur aktuellen Forschung her und gibt einen Überblick zu ausgewählten Themen. Die Übungen gliedern sich in einen theoretischen Teil, der im zweiwöchentlichen Rhythmus behandelt wird, und einen praktischen Teil in Form eines kleinen Simulationsprojektes, das während einer Blockübung (2 Tage) direkt nach der Vorlesungszeit durchgeführt wird.

    Stichwörter:

    •     Brownsche Bewegung, Diffusion und stochastische Prozesse in Flüssigkeiten
    •     harmonische Analyse von Korrelationsfunktionen
    •     Zwanzig-Mori-Projektionsoperator-Formalismus
    •     Moden-Kopplungs-Näherungen, Langzeitanomalien
    •     kritische Dynamik und Transportanomalien

     

    Literaturhinweise

    • Hansen and McDonald: Theory of simple liquids (Academic Press, 2006).
    • Höfling and Franosch, Anomalous transport in the crowded world of biological cells, Rep. Prog. Phys. 76, 046602 (2013).

    Further literature will be given during the course.

  • 19234501 Vorlesung
    Mathematische Strategien für komplexe stochastische Dynamik (Wei Zhang)
    Zeit: Mi 14:00-16:00 (Erster Termin: 23.04.2025)
    Ort: T9/053 Seminarraum (Takustr. 9)
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Voraussetzungen: Grundkenntnisse in Stochastik und numerischen Methoden

    Kommentar

    Inhalt:

    Stochastische Dynamiken werden in wissenschaftlichen Bereichen wie Physik, Biologie und Klima umfassend untersucht. Das Verständnis dieser Dynamiken ist aufgrund ihrer hohen Dimensionalität und Multiskaleneigenschaften oft eine Herausforderung. Diese Vorlesung bietet eine Einführung in theoretische und numerische Techniken (einschließlich Techniken des maschinellen Lernens) zum Studium solch komplexer stochastischer Dynamiken. Die folgenden Themen werden behandelt.

    - Grundlagen stochastischer Prozesse

    - Modellreduktionstechniken für stochastische Dynamik

    - Techniken des maschinellen Lernens

    Literaturhinweise

    1) Bernt Øksendal. Stochastic Differential Equations: An Introduction with Applications. 5th. Springer, 2000

    2) Kevin P. Murphy. Probabilistic Machine Learning: An introduction. MIT Press, 2022. url: probml.ai

    3) J.-H. Prinz et al. “Markov models of molecular kinetics: Generation and validation”. In: J. Chem. Phys. 134.17, 174105 (2011), p. 174105

    4) W. Zhang, C. Hartmann, and C. Schütte. “Effective dynamics along given reaction coordinates and reaction rate theory”. In: Faraday Discuss. 195 (2016), pp. 365–394

    5) Mardt, A., Pasquali, L., Wu, H. et al. VAMPnets for deep learning of molecular kinetics. Nat Commun 9, 5 (2018).

    6)  Score-Based Generative Modeling through Stochastic Differential Equations, Yang Song, Jascha Sohl-Dickstein, Diederik P Kingma, Abhishek Kumar, Stefano Ermon, Ben Poole, ICLR 2021.

  • 19240701 Vorlesung
    Functional Analysis Applied to Modeling of Molecular Systems (Luigi Delle Site)
    Zeit: Di 14:00-16:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: Die Veranstaltung findet in der Arnimallee 9 statt (Seminarraum).
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Die Vorlesung findet Dienstags von 14-16 Uhr in der Arnimallee 9 statt.

    Die Übung findet Montags von von 14-16 Uhr in der Arnimallee 9 statt.

  • 19207102 Übung
    Übung zu Partielle Differentialgleichungen mit multiplen Skalen: Theorie und Numerik (Rupert Klein)
    Zeit: Mi 14:00-16:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: A6/SR 009 Seminarraum (Arnimallee 6)
    
  • 19215302 Übung
    Übung zu Mathematische Modellierung in der Klimaforschung (Rupert Klein)
    Zeit: Di 16:00-18:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: KöLu24-26/SR 006 Neuro/Mathe (Königin-Luise-Str. 24 / 26)
    
  • 19229602 Übung Abgesagt
    Übung zu Stochastische Prozessen in Flüssigkeiten (Felix Höfling)
    Zeit: Di 14:00-16:00 (Erster Termin: 29.04.2025)
    Ort: A6/SR 025/026 Seminarraum (Arnimallee 6)
    
  • 19234502 Übung
    Ü: Mathem. Strategien für komplexe stoch. Dynamik (Wei Zhang)
    Zeit: Fr 10:00-12:00 (Erster Termin: 25.04.2025)
    Ort: T9/046 Seminarraum (Takustr. 9)
    

    Kommentar

    Concrete and simple stochastic dynamics will be studied to illustrate analytical and numerical techniques. Numerical methods will be demonstrated using Jupyter Notebook.

  • 19240702 Übung
    Übung zu Functional Analysis applied to modeling of molecular systems (Luigi Delle Site)
    Zeit: Mo 14:00-16:00 (Erster Termin: 14.04.2025)
    Ort: Die Veranstaltung findet in der Arnimallee 9 statt (Seminarraum).
    

• Selected topics in applied computational sciences

  0496aC1.12
  • 19207101 Vorlesung
    Partielle Differentialgleichungen mit multiplen Skalen: Theorie und Numerik (Rupert Klein)
    Zeit: Mi 10:00-12:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: 1.3.14 Hörsaal A (Arnimallee 14)
    

    Kommentar

    Viele Probleme in den Naturwissenschaften werden durch Prozesse bestimmt, die auf verschiedenen Skalen ablaufen. Solche Probleme werden als Mehrskalenprobleme bezeichnet. Ein Beispiel für ein Mehrskalenproblem sind die partiellen Differentialgleichungen, die in der geophysikalischen Fluiddynamik Anwendung finden. Für die analytische Beschreibung der langsamen Skalen können Mittelungsmethoden verwendet werden. Diese Beschreibungen sind vorteilhaft bei der Anwendung numerischer Zeitschrittverfahren, da die gemittelten Gleichungen auf gröberen Zeitgittern gelöst werden können als die nicht gemittelten Gleichungen. Das Hauptaugenmerk dieses Kurses liegt auf Mittelungsverfahren für partielle Differentialgleichungen, die Fluide beschreiben, und dem Design von parallelisierbaren, numerischen Zeitschrittverfahren, die auf dem Parareellen Verfahren basieren und die Mittelungsverfahren einbinden.

    Anforderungen: Grundvorlesungen in Analysis, Grundvorlesungen Numerik

    Literatur:

    Wingate, B.A.; Rosemeier, J.; Haut, T., Mean Flow from Phase Averages in the 2D Boussinesq Equations. Atmosphere 2023, 14, 1523.
    https://doi.org/10.3390/atmos14101523

    T. Haut, B. Wingate,  An asymptotic parallel-in-time method for highly oscillatory pde's, SIAM Journal on Scientific Computing, 36 (2014), pp. A693-A713

    J.-L. Lions, G. Turinici, A "parareal" in time discretization of PDE's, Comptes Rendus de l'Academie des Sciences - Series I - Mathematics, 332 (2001), pp. 661-668

    Sanders, F. Verhulst, J. Murdock,  Averaging Methods in Nonlinear Dynamical Systems, Springer New York, NY, 2ed., 2000

  • 19215301 Vorlesung
    Mathematische Modellierung in der Klimaforschung (Rupert Klein)
    Zeit: Di 14:00-16:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: KöLu24-26/SR 006 Neuro/Mathe (Königin-Luise-Str. 24 / 26)
    

    Kommentar

    Inhalt:

    Die Mathematik spielt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung und Analyse von Modellen zur Wettervorhersage. Kontrollierte physikalische Experimente kommen nicht in Frage, und die einzige Möglichkeit, das Wetter- und Klimasystem der Erde zu untersuchen, sind mathematische Modelle, Computerexperimente und Datenanalysen.

    Schwankungen im täglichen Wetter sind eng mit Turbulenzen verbunden, und Turbulenzen stellen eine Herausforderung für die Vorhersagbarkeit des Wetters dar. Es ist keine generelle Lösung für die Gleichungen der Fluidbewegung bekannt, und folglich gibt es auch keine generelle Lösung für Probleme in turbulenten Strömungen. Stattdessen verlassen sich die Wissenschaftler auf konzeptionelle Modelle und statistische Beschreibungen, um die Essenz des täglichen Wetters zu verstehen und zu verstehen, wie sich dies auf das Klimaverhalten auswirkt.

    
    Dieser Kurs/Seminar konzentriert sich auf Techniken der mathematischen Modellierung, die Wissenschaftler dabei unterstützen, die aufgeführten Themen systematisch zu erforschen.

    Der Kurs umfasst eine Auswahl aus folgenden Themenbereichen

    1. Konservierungsgesetze und geltende Gleichungen,

    2. Numerische Methoden für geophysikalische Strömungssimulationen,

    3. Dynamische Systeme und Bifurkationstheorie,

    4. Datenbasierte Charakterisierung atmosphärischer Strömungen

     

    Die Lehrveranstaltung kann an der FU Berlin als zweiter Teil eines zweisemestrigen BMS Basic Courses "Mathematical Modeling with PDEs" besucht werden. Der erste Teil wird durch die Lehrveranstaltung 19235701 + 19235702 "Einführung in die mathematische Modellierung mit partiellen Differentialgleichungen" abgedeckt, welche an der FU Berlin in Wintersemestern angeboten wird. 

    Literaturhinweise

    Literaturhinweise werden anfangs des Semesters in Abhängigkeit von der Themenauswahl gegeben. Interessante Startpunkte, die einen ersten Einstieg in obige drei Hauptpunkte erlauben, sind Klein R., Scale-Dependent Asymptotic Models for Atmospheric Flows, Ann. Rev. Fluid Mech., vol. 42, 249-274 (2010) D. Durran, Numerical Methods for Fluid Dynamics with Applications to Geophysics, Springer, Computational Science and Engineering Series, (2010) Metzner Ph., Putzig L., Horenko I., Analysis of persistent nonstationary time series and applications Comm. Appl. Math. & Comput. Sci., vol. 7, 175-229 (2012)

    Tennekes and Lumley, A first course in Turbulence, MIT Press (1974)

     

  • 19207102 Übung
    Übung zu Partielle Differentialgleichungen mit multiplen Skalen: Theorie und Numerik (Rupert Klein)
    Zeit: Mi 14:00-16:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: A6/SR 009 Seminarraum (Arnimallee 6)
    
  • 19215302 Übung
    Übung zu Mathematische Modellierung in der Klimaforschung (Rupert Klein)
    Zeit: Di 16:00-18:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: KöLu24-26/SR 006 Neuro/Mathe (Königin-Luise-Str. 24 / 26)
    

• Dichtefunktionaltheorie

  0496aC1.3
  • 21342a Vorlesung
    Density functional theory (Beata Paulus)
    Zeit: Mi 08:00-10:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: SR PTC (Raum A.006, EG) (Arnimallee 22)
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    In case you cannot sign into the course via Campus Management, send an email to b.paulus@fu-berlin.de till 15.04.2025

  • 21342b Übung
    Tutorial Density functional theory (Beata Paulus u. Mitarb.)
    Zeit: Do 16:00-18:00 (Erster Termin: 17.04.2025)
    Ort: PC-Pool Chemie (Raum A.-106, U
    

    Hinweise für Studierende

    Details see 21342a

• Forschungsseminar computational sciences

  0496aC1.6
  • 19226511 Seminar
    Seminar Mehrskalenmethoden in molekularen Simulationen (Luigi Delle Site)
    Zeit: Fr 12:00-14:00 (Erster Termin: 25.04.2025)
    Ort: Die Veranstaltung findet in der Arnimallee 9 statt (Seminarraum).
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Audience: At least 6th semester with a background in statistical and quantum mechanics, Master students and PhD students (even postdocs) are welcome.

    Das Seminar findet Freitags von 12-14 Uhr in der Arnimallee 9 statt.

    Kommentar

    Content: The seminar will concern the discussion of state-of-art techniques in molecular simulation which allow for a simulation of several space (especially) and time scale within one computational approach.

    The discussion will concerns both, specific computational coding and conceptual developments.

    Literaturhinweise

    Related Basic Literature:

    (1) M.Praprotnik, L.Delle Site and K.Kremer, Ann.Rev.Phys.Chem.59, 545-571 (2008)

    (2) C.Peter, L.Delle Site and K.Kremer, Soft Matter 4, 859-869 (2008).

    (3) M.Praprotnik and L.Delle Site, in "Biomolecular Simulations: Methods and Protocols" L.Monticelli and E.Salonen Eds. Vol.924, 567-583 (2012) Methods Mol. Biol. Springer-Science

  • 19226611 Seminar
    Seminar Quantum Computational Methods (Luigi Delle Site)
    Zeit: Mi 12:00-14:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: Die Veranstaltung findet in der Arnimallee 9 statt (Seminarraum).
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    At least 6th semester with a background in statistical and quantum mechanics, Master students and PhD students (even postdocs) are welcome.

    Die Veranstaltung findet Mittwochs von 12-14 Uhr in der Arnimallee 9 statt.

    Kommentar

    The seminar will focus on the literature related to the most popular molecular simulation methods for quantum mechanical systems.
    In particular we will read and discuss the paper at the foundation of Path Integral Molecular Dynamics, Quantum Monte Carlo techniques and Density Functional Theory. A new development became relevant in the last yeras, i.e. quantum calculations on quantum computers, part of the seminar will treat also such novel aspects.
    Moreover the reading and the discussion will be complemented by paper about the latest developments and applications of the methods.

    Literaturhinweise

    Related Basic Literature:
    (1) David M.Ceperley, Reviews of Modern Physics 67 279 (1995)
    (2) Miguel A. Morales, Raymond Clay, Carlo Pierleoni, and David M. Ceperley, Entropy 2014, 16(1), 287-321
    (3) P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev. 136 (1964) B864-B871

  • 19227611 Seminar
    Seminar Uncertainty Quantification & Inverse Problems (Claudia Schillings)
    Zeit: Do 10:00-12:00, zusätzliche Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 24.04.2025)
    Ort: A3/SR 115 (Arnimallee 3-5)
    

    Kommentar

    Das Seminar behandelt fortgeschrittene Themen der Uncertainty Quantification and inversen Problemen.

• Markov modeling

  0496aC1.7
  • 19216201 Vorlesung
    Markov chains and markov models (Marcus Weber)
    Zeit: Mi 14:00-16:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: A3/SR 119 (Arnimallee 3-5)
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Master students of Mathematics and Physics

    Kommentar

    Markov chains are a universal tool to model real-world processes, including financial markets, reaction kinetics and molecular dynamics.
    
    Topics:

    • Introduction to the theory of Markov chains
    • Estimation of Markov chains from data
    • Estimation uncertainty
    • Transition path theory
    • Analysis of Markov chains
    • Spectral analysis
    • Discretization of continuous Markov processes

  • 19216202 Übung
    Übung zu Markov chains and markov models (Marcus Weber)
    Zeit: Di 12:00-14:00 (Erster Termin: 22.04.2025)
    Ort: A7/SR 140 Seminarraum (Hinterhaus) (Arnimallee 7)
    

    Kommentar

    Markov chains are a universal tool to model real-world processes, including financial markets, reaction kinetics and molecular dynamics.
    
    Topics:

    • Introduction to the theory of Markov chains
    • Estimation of Markov chains from data
    • Estimation uncertainty
    • Transition path theory
    • Analysis of Markov chains
    • Spectral analysis
    • Discretization of continuous Markov processes

• Molecular simulation II

  0496aC1.8
  • 19244601 Vorlesung
    Methods of Molecular Simulations (Felix Höfling)
    Zeit: Di 12:00-14:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: A6/SR 025/026 Seminarraum (Arnimallee 6)
    

    Zusätzl. Angaben / Voraussetzungen

    Exercises will be computer based

    Kommentar

    This course teaches molecular simulation algorithms and techniques, in particular:

    • Molecular dynamics algorithm and integrators
    • Monte Carlo sampling
    • Thermostats and barostats
    • Electrostatic treatment
    • Implicit vs. explicit solvent methods

    Literaturhinweise

    It is recommended to get access to or a hard copy of at least one of the following books:

    • Allen & Tildesley: Computer simulation of liquids, 2nd ed. (Oxford Univ. Press, 2017)
    • Frenkel & Smit: Understanding molecular simulation, 2nd ed. (Acad. Press, London, 2002)
    • Tuckerman: Statistical Mechanics: Theory and Molecular Simulation (Oxford Univ. Press, 2010)
    • Rapaport: The art of molecular dynamics simulations, 2nd ed. (Cambridge Univ. Press, 2004)

  • 19244602 Übung
    Übung zu Methods of Molecular Simulations (Felix Höfling)
    Zeit: Do 10:00-12:00 (Erster Termin: 24.04.2025)
    Ort: A3/SR 120 (Arnimallee 3-5)
    

• Seismik II

  0496aC2.2
  • 24122301 Vorlesung
    MSc-GP006: V - Seismik II: Theorie seismischer Wellen (Serge Shapiro)
    Zeit: Di 10:00-12:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: D 144 Seminarraum Geophysik (Malteserstr. 74-100 D)
    

    Kommentar

    Inhalt:
    Der Kurs beginnt mit einer systematischen Erörterung der Wellenausbreitung ausgehend von der Kontinuumsmechanik. Für den Fall homogener isotroper Medien wird die elastodynamische Greensche Funktion vorgestellt. Anschließend wird die Wellenausbreitung in heterogenen und anisotropen Medien in folgender Reihenfolge behandelt: ebene und sphärische Wellen in geschichteten Medien; Born Approximationen, Rytov Approximationen; geometrische Optik; Wellen in Zufallsmedien.

    Literaturhinweise

    Aki and Richards: Quantitative Seismology, 1980
    Sherif and Geldart: Exploration Seismology, 1995

  • 24122302 Übung
    MSc-GP006: Ü - Seismik II: Theorie seismischer Wellen (Serge Shapiro)
    Zeit: Di 12:00-14:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: D 144 Seminarraum Geophysik (Malteserstr. 74-100 D)
    

    Kommentar

    Die Übungen sollen als praktische Ergänzung zur Vorlesung dienen (s.oben). Neben Programmierungen in Matlab sind auch theoretischeÜbungsaufgaben zum Vorlesungsstoff vorgesehen.

• Dynamik der Erde

  0496aC2.3
  • 24153101 Vorlesung
    V - Geophysical Modeling of Planets and Moons (Lena Noack, Oliver Henke-Seemann, Ana-Catalina Plesa)
    Zeit: Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 24.07.2025)
    Ort: G 108 CIP-Pool (Malteserstr. 74-100 G)
    

    Kommentar

    Qualifikationsziele: Die Studierenden sind mit den Grundkenntnissen in der Ausführung und Entwicklung numerischer Modelle vertraut, welche in der praktischen Anwendung in der Geophysik und Planetologie benötigt werden. Sie sind in der Lage, verschiedene innere Strukturen von planetaren Körpern auf Basis ihrer Kenntnisse des inneren Sonnensystems abzuleiten. Sie verstehen die physikalischen Gleichungen für die thermische Entwicklung eines planetaren Körpers und können diese mit parametrisierten, eindimensionalen Modellen umsetzen. Sie sind in der Lage mithilfe von zweidimensionalen numerischen Codes die Konvektion des Gesteinsmantels zu modellieren und deren Einfluss auf die Evolution der planetaren Körper zu beurteilen und die Ergebnisse wissenschaftlich fundiert zu diskutieren.

    Inhalte: Die Studierenden lernen die elementaren physikalischen Gleichungen für den Wärmetransport durch Konvektion und Konduktion, die Rheologie des Mantels, die Materialeigenschaften des und die Innere-Struktur Modelle für verschiedene Planeten und Monde kennen. In Übungen befassen sie sich ergänzend mit den Grundlagen der Numerik. Darüber hinaus werden mathematische und physikalische Grundlagen angewendet, einfache 1D Konduktionsmodelle entwickelt, Materialeigenschaften für verschiedene Erdmineralien hergeleitet, ein Modell der inneren Struktur für erdähnliche Planeten ausgeführt und angepasst und Konvektions-Codes ausgeführt

  • 24153104 Seminar am PC
    PC-S - Geophysical Modeling of Planets and Moons (Lena Noack, Oliver Henke-Seemann, Ana-Catalina Plesa)
    Zeit: Termine siehe LV-Details (Erster Termin: 25.07.2025)
    Ort: G 108 CIP-Pool (Malteserstr. 74-100 G)
    

• Physik der Erde II

  0496aC2.7
  • 24121901 Vorlesung
    MSc-GP003: V - Physik der Erde II - Eiszeiten als geodynamisches Werkzeug (Georg Kaufmann)
    Zeit: Mi 10:00-12:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: D 215 Seminarraum Planetologie/Geophysik (Malteserstr. 74-100 D)
    

    Kommentar

    Qualifikationsziele: Die Studentinnen und Studenten verfügen über grundlegende Kenntnisse der Phänomene und Mechanismen, die die quartären Eiszeiten charakterisieren, sowie der mathematischen Grundlagen zur Beschreibung der relevanten Prozesse. Sie besitzen die methodische Fertigkeit zum Verständnis der Kopplung von Klima, Eisbildung, Deformation der Erdkruste und des Erdmantels sowie die fachliche Fähigkeit, selbstständig weiterführende Fragestellungen zu lösen. Inhalte: Vorlesung: Eiszeiten als ein Phänomen, das u.a. Auskunft über den inneren Aufbau der Erde geben kann. Ursachen und Wirkungen der globalen Vereisungszyklen und numerische Rekonstruktion von Eisschilden. Beobachtungsdaten (z.B. Landhebungen, rezente Änderungen in der Hebung und des Schwerefeldes), die das dynamische Bild der Vereisungen unterstützen, sowie physikalische Modellvorstellungen zur Isostasie zwecks Interpretation der Dynamik der Erde. Seminar: Theoretisches Seminar zur Vorlesung: Diskussion von Datensätzen und Literatur.

  • 24121911 Seminar
    MSc-GP003: S - Physik der Erde II - Eiszeiten als geodynamisches Werkzeug (Georg Kaufmann)
    Zeit: Mi 08:00-10:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: D 215 Seminarraum Planetologie/Geophysik (Malteserstr. 74-100 D)
    

    Kommentar

    Qualifikationsziele: Die Studentinnen und Studenten verfügen über grundlegende Kenntnisse der Phänomene und Mechanismen, die die quartären Eiszeiten charakterisieren, sowie der mathematischen Grundlagen zur Beschreibung der relevanten Prozesse. Sie besitzen die methodische Fertigkeit zum Verständnis der Kopplung von Klima, Eisbildung, Deformation der Erdkruste und des Erdmantels sowie die fachliche Fähigkeit, selbstständig weiterführende Fragestellungen zu lösen. Inhalte: Vorlesung: Eiszeiten als ein Phänomen, das u.a. Auskunft über den inneren Aufbau der Erde geben kann. Ursachen und Wirkungen der globalen Vereisungszyklen und numerische Rekonstruktion von Eisschilden. Beobachtungsdaten (z.B. Landhebungen, rezente Änderungen in der Hebung und des Schwerefeldes), die das dynamische Bild der Vereisungen unterstützen, sowie physikalische Modellvorstellungen zur Isostasie zwecks Interpretation der Dynamik der Erde. Seminar: Theoretisches Seminar zur Vorlesung: Diskussion von Datensätzen und Literatur.

• Theoretische Meteorologie II

  0496aC3.11
  • 24303201 Vorlesung
    V - Theoretische Meteorologie 2 (Franziska Kappenberger)
    Zeit: Dienstag und Donnerstag je 8-10 Uhr (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: 189 Neuer Hörsaal (Carl-Heinr.Becker Weg 6-10)
    

    Kommentar

    - Modulbeauftragter Prof. Dr. Stephan Pfahl: stephan.pfahl@met.fu-berlin.de

    Zugangsvoraussetzungen: keine.

    Qualifikationsziele: Die Studierenden verstehen die komplexen nichtlinearen Skalenwechselwirkungen in der Atmosphäre. Sie sind mit dem Problem der Parametrisierung subskaliger Phänomene am Beispiel der wichtigen Turbulenz- und Reibungsprozesse vertraut und können die Technik der Parametrisierung selbstständig für die Modellierung anwenden.

    Inhalte: Diskussion der nichtgeostrophisch balancierten internen und externen Schwerewellen und ihrer Bedeutung für die Wettervorhersage und Klimadynamik. Ableitung des Spektrums der internen Schwerewellen, Einführung in die Theorie der atmosphärischen Grenzschicht und der Energetik der subsynoptischen turbulenten Prozesse. Diskussion der Mittelbildungsmethoden, der Ähnlichkeitstheorie und des Problems der Parametrisierung, Ableitung des logarithmischen Windprofils und dessen diabatischer Verallgemeinerung in der Prandtl-Schicht, Herleitung der Ekman-Spirale und der reibungsbedingten Sekundärzirkulation.

  • 24303202 Übung
    Ü - Theoretische Meteorologie 2 (Daniel Kruppke-Hansen)
    Zeit: Fr 10:00-12:00 (Erster Termin: 25.04.2025)
    Ort: 189 Neuer Hörsaal (Carl-Heinr.Becker Weg 6-10)
    

    Kommentar

    Zugangsvoraussetzungen: keine.

    Qualifikationsziele: Die Studierenden verstehen die komplexen nichtlinearen Skalenwechselwirkungen in der Atmosphäre. Sie sind mit dem Problem der Parametrisierung subskaliger Phänomene am Beispiel der wichtigen Turbulenz- und Reibungsprozesse vertraut und können die Technik der Parametrisierung selbstständig für die Modellierung anwenden.

    Inhalte: Diskussion der nichtgeostrophisch balancierten internen und externen Schwerewellen und ihrer Bedeutung für die Wettervorhersage und Klimadynamik. Ableitung des Spektrums der internen Schwerewellen, Einführung in die Theorie der atmosphärischen Grenzschicht und der Energetik der subsynoptischen turbulenten Prozesse. Diskussion der Mittelbildungsmethoden, der Ähnlichkeitstheorie und des Problems der Parametrisierung, Ableitung des logarithmischen Windprofils und dessen diabatischer Verallgemeinerung in der Prandtl-Schicht, Herleitung der Ekman-Spirale und der reibungsbedingten Sekundärzirkulation.

• Modelle für Wetter und Umwelt

  0496aC3.6
  • 24303301 Vorlesung
    V - Modelle für Wetter und Umwelt (Stephan Pfahl, Timothy Butler, Martijn Schaap)
    Zeit: Mi 08:00-10:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: 189 Neuer Hörsaal (Carl-Heinr.Becker Weg 6-10)
    

    Kommentar

    - Modulbeauftragter Prof. Dr. Stephan Pfahl: stephan.pfahl@met.fu-berlin.de

    Zugangsvoraussetzungen: keine.

    Qualifikationsziele: Die Studierenden verfügen über einen Einblick in den Aufbau und die Konzeption von numerischen Modellen sowie deren Anwendung. Sie sind mit der Funktionsweise, der skalenabhängigen Parametrisierungen subskaliger Prozesse und der Diskretisierung von Modellen vertraut. Die Studierenden kennen die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der in der Praxis eingesetzten numerischen Modelle.

    Inhalte: Numerische Modelle der Wettervorhersage, regionale und lokale Modelle für die Beurteilung der meteorologischen und luftchemischen Umwelt, z. B. Ozon und Feinstaub, regionale Klimasimulation, nichthydrostatische Modelle: Modellaufbau, Parametrisierungen auf verschiedenen Skalen, Datenassimilation, Ensemble-Vorhersagen.

  • 24303302 Übung
    Ü - Modelle für Wetter und Umwelt (Ingo Kirchner)
    Zeit: Di 16:00-18:00 (Erster Termin: 15.04.2025)
    Ort: 059 PC-Pool 1 (Carl-Heinr.Becker Weg 6-10)
    

    Kommentar

    - Modulbeauftragter Prof. Dr. Stephan Pfahl: stephan.pfahl@met.fu-berlin.de, Dozierender Dr. Ingo Kirchner: ingo.kirchner@fu-berlin.de.

    Qualifikationsziele: Die Studierenden verfügen über einen Einblick in den Aufbau und die Konzeption von numerischen Modellen sowie deren Anwendung. Sie sind mit der Funktionsweise, der skalenabhängigen Parametrisierungen subskaliger Prozesse und der Diskretisierung von Modellen vertraut. Die Studierenden kennen die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der in der Praxis eingesetzten numerischen Modelle.

    Inhalte: Numerische Modelle der Wettervorhersage, regionale und lokale Modelle für die Beurteilung der meteorologischen und luftchemischen Umwelt, z. B. Ozon und Feinstaub, regionale Klimasimulation, nichthydrostatische Modelle: Modellaufbau, Parametrisierungen auf verschiedenen Skalen, Datenassimilation, Ensemble-Vorhersagen.

  • 24303311 Seminar
    S - Modelle für Wetter und Umwelt (Stephan Pfahl)
    Zeit: Mi 10:00-12:00 (Erster Termin: 16.04.2025)
    Ort: 189 Neuer Hörsaal (Carl-Heinr.Becker Weg 6-10)
    

    Kommentar

    Qualifikationsziele: Die Studierenden verfügen über einen Einblick in den Aufbau und die Konzeption von numerischen Modellen sowie deren Anwendung. Sie sind mit der Funktionsweise, der skalenabhängigen Parametrisierungen subskaliger Prozesse und der Diskretisierung von Modellen vertraut. Die Studierenden kennen die Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der in der Praxis eingesetzten numerischen Modelle.

    Inhalte: Numerische Modelle der Wettervorhersage, regionale und lokale Modelle für die Beurteilung der meteorologischen und luftchemischen Umwelt, z. B. Ozon und Feinstaub, regionale Klimasimulation, nichthydrostatische Modelle: Modellaufbau, Parametrisierungen auf verschiedenen Skalen, Datenassimilation, Ensemble-Vorhersagen.

• Module ohne Lehrangebot in diesem Semester

  24 Module
  • Einführung in die Molekülspektroskopie 0496aA2.1
  • Einführung in die Theoretische Chemie 0496aA2.2
  • Grundlagen der Fernerkundung und digitalen Bildverarbeitung 0496aA3.1
  • Grundlagen der Hydro- und Klimageographie 0496aA3.2
  • Synchronisierung Erde 0496aA4.1
  • Computer Science and Functional Programming A 0496aA5.3
  • Dynamik der Atmosphäre 0496aA7.1
  • Grundlagen der Synoptischen Meteorologie 0496aA7.3
  • Einführung in die Quantenmechanik 0496aA8.3
  • Computer Science and Functional Programming B 0496aB1.6
  • Quantenreaktionsdynamik 0496aC1.10
  • Quantenchemie 0496aC1.2
  • Forschungsprojekt A 0496aC1.4
  • Forschungsprojekt E 0496aC1.5
  • Quantenchemische Korrelationsmethoden 0496aC1.9
  • Physik der Erde I 0496aC2.1
  • Thermodynamik und Kinetik von geologischen Prozessen 0496aC2.10
  • Forschungsprojekt C 0496aC2.5
  • Wetter- und Klimadiagnose 0496aC3.1
  • Theoretische Meteorologie I 0496aC3.10
  • Forschungsprojekt B 0496aC3.2
  • Forschungsprojekt D 0496aC3.3
  • Klimavariabilität und -modelle 0496aC3.5
  • Satellitenmeteorologie 0496aC3.7