Jahresbericht

Unser Jahresbericht 2021 – Vorwort

Mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus weit entfernten Disziplinen zu kommunizieren, zu interagieren und zu arbeiten, stellt eine oft zitierte und wohlbekannte Hürde interdisziplinärer Forschung dar.

HITS schafft strukturelle Hürden ab, indem es eine ungewöhnlich große Breite an Forschungsrichtungen unter einem Dach vereint. Hier treffen wir auf dem gleichen Flur die Astrophysikerin und den Computerlinguisten, an der gleichen Tafel wird die Unsicherheit der Covid-Vorhersage neben molekularen Orbitalen skizziert. Was aber bleibt, sind die kulturellen Hürden – die Unterschiede in Sprache und Lehre der Wissenschaftskulturen. Diese zu überwinden, fordert uns täglich heraus.

HITS kann im Rückblick auf 2021 feststellen, in Richtung Interdisziplinarität vorangeschritten zu sein: Im Rahmen des HITS Lab haben wir vielversprechende, interdisziplinäre Projekte auf den Weg gebracht, die nun erste Früchte tragen. So haben Federico Lopez, Michael Strube (beide Natural Language Processing, Kapitel 2.9) und Anna Wienhard (Groups and Geometry, Kapitel 2.6) – in Zusammenarbeit mit Beatrice Pozzetti (Universität Heidelberg) und Steve Trettel (Stanford University) – geometrische Konzepte aus der reinen Mathematik in das maschinelle Lernen übertragen. Das Resultat: Deep Learning wird durch spezielle symmetrische Geometrien robuster. Angesichts der rasanten Ausbreitung von Deep Learning in der Forschung und in unserem Alltag ist das ein konzeptionell bahnbrechendes und gleichzeitig extrem nützliches Ergebnis. Der Erfolg war nur möglich, weil unsere Mathematiker/-innen und Computerlinguist/-innen disziplinäre Hürden überwinden konnten.

Das HITS Lab fördert innovative Forschungsprojekte zwischen zwei oder mehr Gruppen, um Interdisziplinarität zu stärken und Hürden zu überwinden. Im Rahmen des HITS Lab haben 2021 insgesamt 16 Forschende an vier Projekten erfolgreich gearbeitet. Für die kommenden Jahre haben wir uns vorgenommen, Interdisziplinarität weiter voranzutreiben und das HITS Lab verstärkt mit Leben – und vielversprechenden Projekten – zu füllen.

Die ganze Breite der Forschung am HITS wird sehr deutlich, wenn wir unsere Covid-19-Forschung des vergangenen Jahres Revue passieren lassen: Hier wurden unter anderem die Herausforderungen bei der Berechnung von Stammbäumen aktueller Virusvarianten aufgezeigt, molekulare Interaktionen des Covid Spike-Proteins simuliert (siehe Kapitel 2.8) und die Covid-Vorhersage um eine belastbare Schätzung der Hospitalisierungsinzidenz erweitert (siehe Kapitel 2.4).

Ein weiteres interdisziplinäres Projekt, eine Zusammenarbeit zwischen der Universität Heidelberg, dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und HITS, wurde im Oktober 2021 als strategische Forschungsinitiative ins Leben gerufen: SIMPLAIX vereint die Expertisen auf dem Gebiet der Multiskalensimulation mit solchen des maschinellen Lernens. Die Initiative ermöglicht so neue Wege, um komplexe Moleküle und Materialien skalenübergreifend zu erforschen und ihre Eigenschaften zu verbessern. Das Projekt wird von der Klaus Tschira Stiftung für vorerst drei Jahre gefördert. Unsere HITS-Gruppenleiterinnen Ganna Gryn’ova und Frauke Gräter sind Teil dieser Zusammenarbeit, Rebecca Wade ist zugleich Sprecherin (siehe auch Kapitel 2.8).

Persönlicher Austausch überwindet Hürden. Das können digitale Konferenzsysteme nicht ersetzen. Um exzellente junge, oder auch bereits international renommierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für unser Institut zu gewinnen, haben wir 2021 zwei neue Programme ins Leben gerufen: Das „HITS-Independent-Postdoc-Programm“ bietet jungen, ambitionierten Forschenden einen zweijährigen Aufenthalt für ein unabhängiges Forschungsvorhaben. Die erste Person in diesem Programm erwarten wir 2022 am HITS. Das „Klaus Tschira Gastprofessor/-innen-Programm“ wurde ebenfalls 2021 gestartet. Hier haben wir bereits zwei Personen für 2022 ausgewählt. Wir freuen uns auf den persönlichen Austausch mit unseren zukünftigen Gästen und auf ihre wissenschaftlichen Impulse.

2021 war ein Jahr, in dem wir uns über ein Highlight nach dem anderen freuen konnten – hier nur eine Auswahl: Im Januar 2021 nahm die neue Stellar Evolution Theory-Gruppe unter der Leitung von Fabian Schneider (siehe Kapitel 2.12) ihre Arbeit auf, Fabian Schneider erhielt im Laufe des Jahres zudem den Ludwig-Biermann Preis der Astronomischen Gesellschaft. HITS-Alumnus Volker Springel, ehemaliger Gruppenleiter, jetzt Direktor am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching und seit 2018 HITS Fellow, wurde für seine wegweisende Arbeit auf dem Gebiet der Numerischen Astrophysik mit dem Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft ausgezeichnet. Alexandros Stamatakis (Computational Molecular Evolution, Kapitel 2.3) wurde zum sechsten Mal in Folge „Highly Cited Researcher“ und zählt damit zu den 1.000 am meisten zitierten Forschenden seines Feldes. Anna Wienhard hat für ihr Projekt „PosLieRep – Positivity in Lie Groups and Representation Varieties“ einen ERC Advanced Grant gewonnen. Darüber hinaus hat sich die Arbeit für Ganna Gryn’ova (Computational Carbon Chemistry, Kapitel 2.2) ausgezahlt, und wir freuen uns mit ihr über einen 2022 beginnenden ERC Starting Grant für ihr Projekt „PATTERNCHEM“. Damit zählen zu Beginn des Jahres 2022 sechs unserer dreizehn HITS Gruppenleiter/-innen zu ERC-Grant-Gewinnern oder sind als Begünstigte an einem solchen beteiligt.

Es ist uns ein wichtiges Anliegen, Forschung verständlich zu machen. Obwohl 2021 erneut ein von der Covid-19-Pandemie bestimmtes Jahr war, haben wir unsere Forschung nicht nur in interessierten Fachkreisen, sondern auch in der Öffentlichkeit vorgestellt. So beteiligten sich die Gruppen Computational Carbon Chemistry (CCC) und Molecular and Cellular Modeling (MCM) mit Präsentationen und Hands-on-Stationen zum Thema „Chemie“ bei der Explore Science 2021 in Mannheim. Um den Informations- und Wissenstransfer zu stärken, erweiterten wir 2021 unsere Webseite um die HITS Software Highlights und HITS Publikationen. Dort finden sich auch Aktuelles zum HITS Lab und Informationen zu den neuen Programmen für wissenschaftlichen Austausch.

Wir blicken auf ein starkes HITS Jahr zurück, an dem unser Gründer und Stifter Klaus Tschira seine wahre Freude gehabt hätte, dessen sind wir uns sicher. Wissenschaftliche und interdisziplinäre Hürden zu durchbrechen, bleibt unser Hauptanliegen.

Dr. Gesa Schönberger, Geschäftsführerin

Prof. Dr. Frauke Gräter, Institutssprecherin 2021 & 2022

Hier gibt es den HITS Jahresbericht 2021 als PDF:

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