SIMPLAIX Gruppe
SIMPLAIX

Über SIMPLAIX

Eine interinstitutionelle 3-Wege-Kooperation zur Überbrückung der Skalen von Molekülen zu molekularen Materialien mithilfe von Multiskalensimulation und maschinellem Lernen.

Die Erforschung molekularer Mechanismen und das rationale Design von Molekülen und Materialien für gezielte Anwendungen beruht traditionell auf physikalisch basierten Modellierungen und Simulationen. Dies hat zweifellos zu erstaunlichen Entdeckungen geführt und Teile der modernen Wissenschaft und Technik revolutioniert. Künftige Fortschritte werden jedoch durch die Notwendigkeit behindert, den unendlich komplexen und variablen Struktur-Eigenschafts-Raum molekularer Systeme skalenübergreifend abzubilden, zu erforschen und zu analysieren. Hier bieten datengesteuerte und maschinelle Lernmethoden, die erst seit kurzem auf dem Gebiet der Molekularsimulationen Einzug gehalten haben, einen vielversprechenden Ansatz. Der kombinierte Einsatz beider Methoden steckt zwar noch in den Kinderschuhen, ist aber dank der jüngsten Fortschritte (z. B. Deep Learning, GPU-basierte Simulation) sehr vielversprechend beim Molekular- und Materialdesign. Um dieses Versprechen einzulösen, müssen zunächst die größten Hindernisse bei der Anwendung datengesteuerter Methoden auf atomistische Systeme – z.B. die Behandlung komplexer dreidimensionaler Strukturen und die Integration in Multiskalen-Simulationsalgorithmen, um nur zwei zu nennen – überwunden werden.

Ziel der strategischen Forschungsinitiative SIMPLAIX ist es, die einzigartige Expertise des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien (HITS), der Universität Heidelberg und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) auf dem Gebiet der Multiskalensimulation – d.h. von der Quantenmechanik über die klassische Mechanik bis hin zur Kontinuumsmodellierung – und des maschinellen Lernens zu bündeln, um diese Herausforderung anzugehen. In SIMPLAIX werden Techniken entwickelt und eingesetzt, um in acht interdisziplinären, interinstitutionellen Forschungsprojekten eine Reihe anspruchsvoller Probleme in den biomolekularen und molekularen Materialwissenschaften zu untersuchen.

SIMPLAIX wird vom HITS koordiniert und startete im Oktober 2021. SIMPLAIX wird von der Klaus Tschira Stiftung finanziert und durch Sachleistungen des KIT und der Universität Heidelberg unterstützt.

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