Bund und Land Sachsen investieren in die Gestaltung des Strukturwandels in der Lausitz
Mit dem CASUS – Center for Advanced Systems Understanding (Zentrum für fortgeschrittenes Systemverständnis) erhält die Lausitz ein neues Wissenschaftszentrum. Die Vision: ein systematisches Verständnis der komplexen Phänomene unserer Umwelt mit neuen digitalen Methoden zu entwickeln. Fachleute aus so unterschiedlichen Disziplinen wie Klima- und Umweltforschung, Systembiologie oder Astrophysik sollen dort gemeinsam an umfassenden digitalen Lösungen arbeiten – damit nimmt das CASUS eine Vorreiterrolle in Deutschland ein. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat vor kurzem Mittel in Höhe von rund zehn Millionen Euro für die nächsten drei Jahre in Aussicht gestellt; der Freistaat Sachsen übernimmt im Rahmen dieses Projektes zusätzlich rund eine Million Euro.
Wie viele Forschungsgruppen weltweit werden sich die CASUS-Forschenden auf den Einsatz von Hochleistungsrechnern und auf Methoden des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz (KI) konzentrieren, um große Datenmengen zu bewältigen. Wichtige Fragen, wie die aus der Klima- und Umweltforschung, können jedoch mit den bestehenden Methoden noch nicht zufriedenstellend beantwortet werden, insbesondere wenn enorme Mengen komplexer Daten generiert werden. Das CASUS möchte diese Lücke schließen.
Medienkontakt:
Dr. Martin Laqua
Referent Kommunikation, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)
Am Untermarkt 20 in Görlitz (1. Gebäude v.l.) findet das CASUS sein Domizil. Bild: Sabine Wenzel / Europastadt GörlitzZgorzelec GmbH
Komplexe Systeme: mehr als die Summe der Einzelteile
Das CASUS soll sich zu einem international sichtbaren Institut für datenintensive Systemforschung entwickeln. Teams von Wissenschaftlern aus verschiedenen Disziplinen sowie Mathematikerinnen, Experten für Hochleistungsrechnen und KI-Expertinnen werden zusammenarbeiten, um die Komplexität der realen Welt abzubilden und zu verstehen. Dies kann erreicht werden, indem die Teams bisher isolierte Phänomene als Teil größerer Systeme betrachten. Darüber hinaus werden die neu entwickelten Methoden die Grundlage für verlässliche Vorhersagen für komplexe Systeme bilden. Auf diese Weise könnten konkrete Zahlen genutzt werden, um beispielsweise die sozioökonomischen Auswirkungen des globalen Klimawandels auf Deutschland oder Sachsen zu untersuchen.
Der sächsische Ministerpräsident Michael Kretschmer betont die Bedeutung des CASUS für die Region: „Görlitz liegt zentral an der Nahtstelle der Wissenschafts- und Technologieregionen Sachsen und Niederschlesien. Als gemeinsamer Standort für grenzübergreifende Forschung wird das CASUS neue Möglichkeiten für Studenten und Arbeitskräfte im Bereich digitaler Technologien schaffen und so die Attraktivität des Forschungsstandorts Görlitz stärken. Mit der CASUS-Ansiedlung in der Lausitz will Sachsen auch gezielt die Attraktivität und Wirtschaftskraft der Region fördern.“
Sachsens Wissenschaftsministerin Dr. Eva-Maria Stange erklärt: „Wegweisend sind beim CASUS der interdisziplinäre Ansatz der Forschung und die sich daraus ergebende, systemische Kooperation diverser Fachrichtungen. Ich bin sehr froh, dass die Initiative für dieses Vorhaben aus renommierten sächsischen Einrichtungen selbst hervorgegangen ist, die sich bewusst abseits der sogenannten großen Zentren zusammenfinden wollten. Wissenschaftler brauchen solche Orte des Austauschs, der Begegnung, aber auch des Rückzugs.“
„Wir unterstützen den Strukturwandel in der Region. Deshalb gründen wir – gemeinsam mit dem Land Sachsen – in Görlitz die Forschungseinrichtung CASUS. Es soll ein Leuchtturm der interdisziplinären Forschung im Bereich Digitalisierung werden. Mit neuen digitalen Methoden werden dort Fragestellungen zu komplexen Themen wie der Energiewende oder dem Klimawandel bearbeitet. Denn nur, wenn wir die komplexen Zusammenhänge besser verstehen, können wir nachhaltige Lösungen entwickeln. Görlitz soll so zu einem Magneten für Wissenschaftler aus aller Welt werden“, so die Bundesforschungsministerin Anja Karliczek.
Die Gestaltung der Zukunft der deutschen Braunkohlereviere ist ein zentrales Anliegen der Bundesregierung. Dies spiegelt sich in den am 22. Mai 2019 vom Bundeskabinett verabschiedeten Eckpunkten zur Strukturförderung der Kohleregionen wider. Ein Baustein dieser Strukturförderung sind die Forschungsinitiativen im Sofortprogramm, zu denen auch das Projekt CASUS gehört.
Start der Aufbauphase
Der offizielle Start der dreijährigen Aufbauphase des CASUS ist für den 27. August 2019 geplant. Initiiert wurde das Institut von den vier sächsischen Forschungseinrichtungen Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ in Leipzig, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) und der Technischen Universität Dresden. Einer der wichtigsten Partner auf polnischer Seite ist die Universität Breslau. Dr. Michael Bussmann,
Dazu gehört die Erforschung der Auswirkungen klimatischer Veränderungen auf die Umwelt. Mithilfe großer Simulatoren und datenwissenschaftlicher Methoden analysieren Wissenschaftler am UFZ die gesamte Vielfalt von Ereignisketten und möglichen Rückkopplungen in Umweltsystemen, einschließlich gesamtwirtschaftlicher Kosten und ökologischer Folgen. Nur so lassen sich unter Berücksichtigung der systemischen Unsicherheiten geeignete Vermeidungs- und Anpassungsmaßnahmen für die kommenden Jahre und Jahrzehnte entwickeln und optimieren.
Das HZDR steuert einen zweiten Schwerpunkt bei: das Verhalten von Materie unter extremen Bedingungen, das vor allem Plasmaphysikerinnen und Astrophysiker untersuchen. Sie interessieren sich für die exotischen Materiezustände, die vermutlich im Inneren ferner Planeten und Sterne vorkommen oder die durch die Beschleunigung von Teilchen mit Hilfe von Hochleistungslasern am HZDR erzeugt werden. Plasmaphysikalische Fragestellungen sind auch für die Energieforschung relevant.
Das MPI-CBG in Dresden bringt das Thema Systembiologie in das CASUS ein. Schon heute ist es möglich, die Entwicklung eines gesamten Organismus aus einer einzelnen Zelle mit höchster räumlicher und zeitlicher Auflösung zu verfolgen und gleichzeitig mit den ablaufenden elementaren biochemischen Prozessen in Beziehung zu setzen. Wenn Nerven-, Muskel- und Sinneszellen zusammenkommen, entstehen funktionelle Gewebe und Organe, die in ihrem Zusammenspiel den lebenden Organismus bilden. „Auf diese Weise kann der Organismus als Gesamtsystem auf vielen verschiedenen Ebenen auf Basis der Interaktionen seiner Komponenten untersucht werden“, erklärt Dr. Bussmann.
Schließlich will die Universität Breslau am CASUS das Zusammenspiel autonomer Fahrzeuge mit ihrer Umwelt untersuchen, beispielsweise die Vernetzung des Fahrzeugs mit der Umgebung oder die Vorhersage des Verhaltens anderer Verkehrsteilnehmer. Neue Algorithmen und KI-Methoden werden dabei helfen.
Unsere komplexe Welt mit digitalen Zwillingen verstehen
Ziel des CASUS-Teams ist es, digitale Zwillinge komplexer Umgebungen umfassender und realistischer zu erstellen, als dies bisher möglich war. Mit den digitalen Zwillingen kann dann tief in die Systeme hineingeschaut und deren Struktur sowie das Zusammenspiel verschiedener Bereiche des Gesamtsystems untersucht werden. Gleichzeitig können die Wissenschaftler die zeitliche Entwicklung der Systeme erfassen und untersuchen – der digitale Zwilling wird dynamisch und erlaubt Vorhersagen für die Zukunft.
Digitale Zwillinge bestehen aus Beobachtungsdaten der realen Systeme und deren Simulationen. Daher sind mit der Erstellung digitaler Zwillinge extrem große Datenmengen und ein enormer Bedarf an Rechenleistung verbunden. Dr. Bussmann erklärt: „Mit herkömmlichen Rechenmethoden und den verfügbaren Rechenkapazitäten sind diese Datenmengen derzeit kaum zu bewältigen. Das CASUS wird Methoden aus dem datenintensiven Hochleistungsrechnen und dem maschinellen Lernen zusammenführen und zudem das Potenzial verschiedener Disziplinen bündeln, um effiziente Lösungen zu entwickeln, die in der Praxis angewendet werden können“. Nicht zuletzt will das CASUS die neu geschaffenen Methoden und Technologien der Gesellschaft und der Industrie so direkt wie möglich zur Verfügung stellen.
Finanziert wird das CASUS in der dreijährigen Aufbauphase zu 90 Prozent aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und zu 10 Prozent aus Mitteln des Sächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kunst (SMWK). Bisher wurde eine Fördersumme von insgesamt rund elf Millionen Euro für die Aufbauphase eingeplant. Mit dem vor kurzem genehmigten, vorzeitigen Maßnahmenbeginn durch das BMBF und das SMWK können nun die ersten Forschungsgruppen in dem eigens angemieteten Gebäude in Görlitz (Untermarkt 20) aufgebaut werden.
Medienkontakt:
Dr. Martin Laqua
Referent Kommunikation, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)
