Rząd Federalny Niemiec i Wolny Kraj Związkowy Saksonia inwestują w kształtowanie zmian strukturalnych na granicy niemiecko-polskiej
Dzięki CASUS – Center for Advanced Systems Understanding – najbardziej wysunięte na wschód niemieckie miasto Görlitz zyskuje nowe centrum naukowe. Jego wizją jest rozwój systematycznego rozumienia złożonych zjawisk naszego środowiska przy użyciu nowych metod cyfrowych. Eksperci z tak różnorodnych dyscyplin, jak badania klimatu i środowiska, biologia systemów i astrofizyka, mają współpracować nad kompleksowymi rozwiązaniami cyfrowymi – tym samym CASUS odegra pionierską rolę w Niemczech. Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań Naukowych Niemiec (BMBF) zatwierdziło niedawno finansowanie w wysokości około dziesięciu milionów euro na kolejne trzy lata; Wolny Kraj Związkowy Saksonia zapewni dodatkowy milion euro w ramach tego projektu.
Podobnie jak wiele grup badawczych na całym świecie, naukowcy z CASUS skupią się na wykorzystaniu komputerów o wysokiej wydajności oraz na metodach uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji (SI), aby radzić sobie z dużymi ilościami danych. Jednak ważne pytania, takie jak te z zakresu badań klimatu i środowiska, nie mogą jeszcze zostać zadowalająco rozwiązane za pomocą istniejących metod, zwłaszcza gdy generowane są ogromne ilości złożonych danych. CASUS chce wypełnić tę lukę.
Kontakt dla mediów:
dr Martin Laqua
Menedżer Komunikacja, Prasa i Public Relations
Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)
CASUS ma swoją siedzibę przy Untermarkt 20 w Görlitz (pierwszy budynek od lewej). Zdjęcie: Sabine Wenzel / Europastadt GörlitzZgorzelec GmbH
Złożone systemy: więcej niż suma poszczególnych części
CASUS ma rozwinąć się w międzynarodowo widoczny instytut badań systemów intensywnych obliczeniowo. Zespoły naukowców z różnych dyscyplin, a także matematycy, eksperci od obliczeń wysokiej wydajności i eksperci AI będą współpracować, aby mapować i rozumieć złożoność świata rzeczywistego. Można to osiągnąć, jeśli zespoły będą traktować dotychczas izolowane zjawiska jako część większych systemów. Ponadto nowo opracowane metody będą stanowić podstawę do tworzenia wiarygodnych prognoz dla złożonych systemów. W ten sposób, wykorzystując konkretne dane, można by badać na przykład społeczno-ekonomiczny wpływ globalnych zmian klimatycznych na Niemcy lub na Saksonię.
„Wspieramy zmiany strukturalne w regionie. Dlatego – wspólnie z Wolnym Krajem Związkowym Saksonia – zakładamy instytucję badawczą CASUS w Görlitz. Ma ona stać się latarnią morską interdyscyplinarnych badań w dziedzinie cyfryzacji. Wykorzystując nowe metody cyfrowe, rozwiązywane będą pytania dotyczące złożonych tematów, takich jak transformacja systemów energetycznych czy zmiany klimatyczne. Tylko jeśli lepiej zrozumiemy złożone zależności, będziemy w stanie opracować zrównoważone rozwiązania. Görlitz ma stać się magnesem dla naukowców z całego świata” – powiedziała Anja Karliczek, Federalna Minister Badań Naukowych Niemiec.
Kształtowanie przyszłości niemieckich regionów kopalnianych jest centralnym problemem dla Rządu Federalnego Niemiec. Odzwierciedlają to kluczowe punkty przyjęte przez Gabinet Federalny 22 maja 2019 r. dotyczące wsparcia strukturalnego regionów górniczych. Jednym z elementów tego finansowania strukturalnego są inicjatywy badawcze w ramach Programu Natychmiastowego, który obejmuje projekt CASUS.
Rozpoczęcie fazy startowej
Oficjalne rozpoczęcie trzyletniej fazy startowej CASUS zaplanowano na 27 sierpnia 2019 r. Instytut został zainicjowany przez cztery saksońskie instytucje badawcze: Center Helmholtza ds. Badań Środowiskowych – UFZ w Lipsku, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Instytut Maxa Plancka ds. Biologii Komórkowej i Genetyki Molekularnej (MPI-CBG) oraz Technische Universität Dresden [Politechnika Drezdeńska]. Jednym z najważniejszych partnerów po stronie polskiej jest Uniwersytet Wrocławski. Dr Michael Bussmann, kierownik Działu „CASUS” w HZDR, jest przekonany, że „dzięki swojej wiedzy instytucje te wniosą znaczący wkład w priorytety badawcze fazy startowej”.
Obejmuje to badania nad wpływem zmian klimatycznych na środowisko. Wykorzystując duże symulatory i metody data science, naukowcy z UFZ analizują ogólną różnorodność łańcuchów zdarzeń i możliwe sprzężenia zwrotne w systemach środowiskowych, w tym ogólne koszty ekonomiczne i konsekwencje ekologiczne. Jest to jedyny sposób na opracowanie i optymalizację odpowiednich środków zapobiegawczych i adaptacyjnych na nadchodzące lata i dziesięciolecia, z uwzględnieniem niepewności systemowych.
HZDR wnosi drugi obszar zainteresowania: zachowanie materii w ekstremalnych warunkach, które badają zwłaszcza fizycy plazmy i astrofizycy. Interesują ich egzotyczne stany materii, które, jak się przypuszcza, występują we wnętrzach odległych planet i gwiazd lub są generowane przez przyspieszanie cząstek za pomocą laserów dużej mocy w HZDR. Pytania z zakresu fizyki plazmy są również istotne dla badań energetycznych.
MPI-CBG w Dreźnie wprowadza do CASUS temat biologii systemów. Już dziś możliwe jest śledzenie rozwoju całego organizmu z pojedynczej komórki z najwyższą rozdzielczością przestrzenną i czasową, a jednocześnie powiązanie tego z zachodzącymi elementarnymi procesami biochemicznymi. Kiedy komórki nerwowe, mięśniowe i zmysłowe łączą się, tworzą się funkcjonalne tkanki i narządy, które w swojej interakcji tworzą żywy organizm. „W ten sposób organizm jako system całościowy może być badany na wielu różnych poziomach w oparciu o interakcje jego składników” – wyjaśnia dr Bussmann.
Wreszcie, Uniwersytet Wrocławski chce w CASUS badać interakcje pojazdów autonomicznych z ich otoczeniem, na przykład sieciowanie pojazdu z otoczeniem lub przewidywanie zachowania innych użytkowników dróg. Pomogą w tym nowe algorytmy i metody AI.
Zrozumienie naszego złożonego świata dzięki cyfrowym bliźniakom
Celem naukowców z CASUS jest tworzenie cyfrowych bliźniaków złożonych środowisk, w sposób bardziej kompleksowy i realistyczny niż było to możliwe do tej pory. Cyfrowe bliźniaki mogą być następnie wykorzystywane do głębokiego wglądu w systemy i badania ich struktury oraz interakcji różnych obszarów całego systemu. Jednocześnie naukowcy mogą rejestrować i badać rozwój czasowy systemów – cyfrowy bliźniak staje się dynamiczny i pozwala na przewidywanie przyszłości.
Cyfrowe bliźniaki składają się z danych obserwacyjnych rzeczywistych systemów i ich symulacji. Dlatego tworzenie cyfrowych bliźniaków wiąże się z niezwykle dużymi ilościami danych i ogromnym zapotrzebowaniem na moc obliczeniową. Dr Bussmann wyjaśnia: „Za pomocą konwencjonalnych metod obliczeniowych i dostępnych mocy obliczeniowych, te ilości danych są obecnie ledwo możliwe do przetworzenia. CASUS połączy metody z zakresu intensywnych obliczeń wysokiej wydajności i uczenia maszynowego, a także połączy potencjał różnych dyscyplin w celu opracowania wydajnych rozwiązań, które mogą być stosowane w praktyce”. Wreszcie, CASUS dąży do jak najbezpośredniejszego udostępniania nowo stworzonych metod i technologii społeczeństwu i przemysłowi.
W trzyletniej fazie startowej CASUS będzie finansowany w 90 procentach ze środków Federalnego Ministerstwa Edukacji i Badań Naukowych Niemiec (BMBF) oraz w 10 procentach ze środków Saksońskiego Ministerstwa Nauki, Badań i Sztuki (SMWK). Do tej pory na fazę startową przeznaczono łącznie około jedenastu milionów euro. Dzięki niedawno zatwierdzonemu wczesnemu rozpoczęciu działań przez BMBF i SMWK, pierwsze grupy badawcze mogą być teraz tworzone w specjalnie wynajętym budynku w Görlitz (Untermarkt 20).
Kontakt dla mediów:
dr Martin Laqua
Menedżer Komunikacja, Prasa i Public Relations
Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)
