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Zahlen, Daten und Modelle..

Supercomputer auf dem Vormarsch

Computer sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Vom kleinsten Chip in Telefon- oder Kreditkarte bis zum PC auf dem Schreibtisch oder der Computerkasse bei Aldi – Rechner in allen Größen, Formen und Stärken übernehmen längst wesentliche Funktionen.

Doch nicht nur im Alltag, auch und gerade in der Wissenschaft hat die „digitale Revolution“ einiges verändert. Spätestens seit Newton und Galilei beschreiben Forscher die Natur mithilfe von abstrakten Formeln und mathematischen Zusammenhängen. Einsteins Formel E=mc2 als Beschreibung für den Zusammenhang von Energie, Masse und Lichtgeschwindigkeit – die Relativitätstheorie – ging in die Geschichte ein.

Supercomputer © FZ Jülich

Bis heute beruht unser wissenschaftliches Weltbild auf mathematischen Gleichungen, mit deren Hilfe die Gesetze der Natur fassbar gemacht werden sollen. Doch was für die universellen Gesetzmäßigkeiten noch einigermaßen möglich ist – die Reduktion auf einige wenige mehr oder weniger elegante Formeln und Werte – ist für die komplexen Mechanismen und Abläufe in der uns umgebenden Natur nahezu unmöglich. Schon bei der Beschreibung eines scheinbar so einfachen und alltäglichen Wetterereignisses wie ein Platzregen oder Gewitter stoßen Wissenschaftler an ihre Grenzen. Zu viele kleine und kleinste Prozesse laufen dabei gleichzeitig ab, zu viele Einflussfaktoren in Raum und Zeit bestimmen das letzendliche Ergebnis.

Einen ersten bedeutenden Schritt zur Enträtselung der Natur brachte der Einzug der modernen Computertechnik in die Institute und Laboratorien der Techniker, Ingenieure und Naturwissenschaftler. Mithilfe der Supercomputer können in wenigen Minuten oder Tagen Rechenoperationen bewältigt werden, die vorher Monate oder sogar Jahre gebraucht hätten. Cray und Co. lösen Milliarden von Gleichungen in nur einer Sekunde – Tendenz steigend. Doch die eigentliche Revolution ist nicht die Rechenleistung allein.

Denn auch wenn die Großrechner Unmengen von Beobachtungsdaten verarbeiten können, die Ergebnisse dieser Berechnungen sind wieder neue Zahlen – und dies in rauhen Mengen. Allein der Ausdruck der Ergebnisse von nur einer Sekunde Rechenzeit eines Supercomputers würde einen Papierstapel von mehr als 100 Kilometern Höhe ergeben. Auf den ersten Blick verrät dieser Wust von abstrakten Datenreihen gar nichts, das eigentliche Ergebnis muss erst mühevoll extrahiert werden. Auch Forscher stossen bei dieser Aufgabe an ihre Grenzen.

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Doch es gibt einen Ausweg aus diesem Dilemma – Computermodelle. Sie wandeln die scheinbar so nichtsagenden Zahlenkolonnen in Bilder um, die für das „Augentier“ Mensch intuitiv und auf einen Blick erfassbar sind.

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Stand: 27.01.2001

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Simulierte Welten
Modelle der Natur im Computer

Zahlen, Daten und Modelle..
Supercomputer auf dem Vormarsch

Die dritte Säule der Forschung
Die digitale Revolution in der Wissenschaft

Vom Schnittbild zur Virtual Reality in 4-D
Entwicklung und Einsatzgebiete der Computersimulation

Wirbelnde Winde in 3-D
Hurrikanvorhersage aus dem Computer

Sturm auf dem Bildschirm
Simulationen von Unwettern und Blizzards

"Impact"
Simulation eines Meteoriteneinschlags im Atlantik

Auf den Spuren von Jules Verne
Der virtuelle Blick in das Innere der Erde

Verkehrte Welt im Ostpazifik
El Nino-Vorhersage aus dem Computer

Lawinen auf der Spur
Computersimulationen in der Lawinenforschung

Die Bausteine des Lebens in 3-D
Moleküle aus dem Computer

Die Galerie der 64.000 Wetterfrösche
Computer und die Anfänge der Wettervorhersage

Die Wettermaschinen
Wie funktioniert die Wettervorhersage?

Virtueller Regen...
Lokalen Wetterereignissen auf der Spur

Diaschauen zum Thema

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