Sommerakademien der deutschen Stiftung - Studienstiftung.ch

Arbeitsgruppe 3
Uncertainty und ihre Quantifizierung im
wissenschaftlichen Rechnen
Das Wissenschaftliche Rechnen ist in den letzten Jahrzehnten durch die immensen Fortschritte
in der Rechnerleistung und die Entwicklung effizienter numerischer Simulationsmethoden
zu einer wichtigen Erkenntnisquelle für wissenschaftliche und technische
Fragestellungen geworden. Dort, wo die beiden klassischen Säulen der Erkenntnis – Theorie
und Experiment – an ihre Grenzen stoßen, ermöglichen Simulationen oft Einblicke in
komplexe Zusammenhänge. Als Beispiele seien hier nur die Simulation von Natur- und
Umweltkatastrophen, Simulationen in der Astrophysik, des menschlichen Blutkreislaufs
und neuartiger Flugzeuggeometrien genannt. Allerdings stellt man beim Vergleich von
Experiment und Simulation bereits bei sehr einfachen Szenarien erhebliche Abweichungen
fest, die auf ungenaue oder falsche Modellannahmen, Ungewissheiten in den Modellparametern,
vernachlässigte äußere Einflüsse und vieles mehr zurückgeführt werden können.
Um die Aussagekraft einer Simulation beurteilen zu können, ist daher zusätzlich zur
eigentlichen Simulationsrechnung eine Abschätzung der Unsicherheiten im Simulationsergebnis
in Abhängigkeit von den Unsicherheiten in den Eingabewerten unerlässlich – die
sogenannte Uncertainty Quantification (UQ). Möglich wird diese erst durch die enorme,
auf heutigen Großrechnern verfügbare Rechenleistung, weshalb die Forschungsaktivitäten
zur UQ in den letzten Jahren stark zugenommen haben. Wir werden die unterschiedlichen
Ziele und aktuell verfügbaren Methoden der UQ vorstellen und untersuchen, welche
Fragen bezüglich der Verlässlichkeit und Aussagekraft von Simulationen mit diesen
Methoden bereits beantwortet werden können und wo Bedarf nach neuartigen Verfahren
besteht.
Leitung
Teilnehmer
Literatur
Prof. Dr. Miriam Mehl
Institute for Advanced Studies, Technische Universität München
Prof. Dr. Markus Hegland
ANU College of Physical and Mathematical Sciences, Australian
National University, Canberra
Studierende der Mathematik, Informatik, Physik und ingenieurwissenschaftlicher
Studiengänge; mathematisch interessierte Studierende
der Chemie, Biologie, Medizin
Uncertainty Quantification in Scientific Computing. 10th IFIP
WG 2.5 Working Conference, hg. von A. Dienstfrey und R. Boisvert,
Berlin-Heidelberg 2012.
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Akademie XVI Überlingen (Max Weber-Programm Bayern)