{"id":44235,"date":"2021-06-28T11:40:48","date_gmt":"2021-06-28T09:40:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/projects\/emulation-in-simulation\/"},"modified":"2026-03-31T13:29:01","modified_gmt":"2026-03-31T11:29:01","slug":"emulation-in-simulation","status":"publish","type":"hits-project","link":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/projects\/emulation-in-simulation\/","title":{"rendered":"Emulation in simulation"},"content":{"rendered":"<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"alignleft size-large is-resized\"><a href=\"https:\/\/www.h-its.org\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Emulation_rad_migration_5_web.png\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.h-its.org\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Emulation_rad_migration_5_web-883x1024.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-53114\" style=\"width:262px;height:303px\" \/><\/a><figcaption class=\"wp-element-caption\">Radikale (gr\u00fcn) k\u00f6nnen in verschiedener Weise in einer Kollagenfaser durch Wasserstoffatom-Transferreaktionen reagieren. Mit Hilfe von Emulationen l\u00e4sst sich die Wahrscheinlichkeit dieser Reaktionen vorhersagen.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n<p>&#8222;Emulation in Simulation&#8220; verbindet die HITS-Expertise in computergest\u00fctzter Statistik und numerischer Simulation, um eine neue Generation von Werkzeugen f\u00fcr Surrogatmodelle zu entwickeln. Das Projekt befasst sich mit wesentlichen Problemen in der Astrophysik und Molekularbiologie, in Verbindung mit der Entwicklung von Methoden und Codes. &nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Physikalische Prozesse wirken auf einer Vielzahl von r\u00e4umlichen und zeitlichen Skalen. Bislang wird dies typischerweise mit Ad-hoc-Modellen und sogenannter &#8222;Sub-Grid-Scale&#8220;-Physik angegangen. Wir denken, dass ein komplement\u00e4rer Einsatz von Methoden aus Computerstatistik und maschinellem Lernen zu einer neuen Qualit\u00e4t effizienter Simulatoren f\u00fchren kann. Die drei Teilprojekte sind eng miteinander verkn\u00fcpft und werden parallel durchgef\u00fchrt, um eine anwendungsorientierte methodische Entwicklung, gemeinsame Codeentwicklung sowie gemeinsame Erfahrungen und Probleml\u00f6sungen zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Beteiligte: <\/strong><br><a href=\"https:\/\/www.h-its.org\/people\/prof-dr-tilmann-gneiting\/\">Tilmann Gneiting<\/a> (CST)<br><a href=\"https:\/\/www.h-its.org\/people\/prof-dr-frauke-grater\/\">Frauke Gr\u00e4ter<\/a> (MBM)<br><a href=\"https:\/\/www.h-its.org\/people\/prof-dr-friedrich-ropke\/\">Friedrich R\u00f6pke<\/a> (PSO)<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Mitglieder:<\/strong><br>Kiril Maltsev (PSO)<br>Kai Riedmiller (MBM)<br>Ghulam Abdul Qadir (CST)<br>Evgeni Ulanov (CST, MBM)<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Publikationen: <\/strong><\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-table\"><table><tbody><tr><td>Zapp et al, Nat Comm 2020 <a href=\"https:\/\/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov\/32385229\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">https:\/\/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov\/32385229\/<\/a> <br>Rennekamp, JCTC, 2020 <a href=\"https:\/\/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov\/31738552\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">https:\/\/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov\/31738552\/<\/a><\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<p><strong>Subprojekt A: Emulatoren f\u00fcr reaktive Molekulardynamik-Simulationen (Kai Riedmiller, Evgeni Ulanov)<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>(Bio-)Materialien sind st\u00e4ndig \u00e4u\u00dferen Reizen wie mechanischer Beanspruchung oder Lichteinwirkung ausgesetzt. Das f\u00fchrt zu einer Vielzahl von chemischen Reaktionen, an der auch Radikale beteiligt sind (Zapp et al., Nat. Comm. 2020, Rennekamp, JCTC, 2020). Diese Prozesse verschlechtern h\u00e4ufig die Materialeigenschaften und f\u00fchren zur Alterung. Unser Ziel ist es, reaktive MD-Simulationen durch Emulation chemischer Reaktionen w\u00e4hrend der Simulation zu entwickeln.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Subprojekt B: Emulatoren f\u00fcr die Sternentwicklung (Kiril Maltsev)<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Sterne sind grundlegende Bausteine des sichtbaren Universums und spielen eine entscheidende Rolle in einer Vielzahl von astrophysikalischen Prozessen. Eine detaillierte Modellierung ihrer Entwicklung in einem kosmologischen Kontext ist immer noch zu teuer und auch mit Instabilit\u00e4ten der numerischen Schemata behaftet. Wir schlagen daher vor, Emulatoren zu konstruieren, die die Sternentwicklung effizient und zuverl\u00e4ssig reproduzieren.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Subprojekt C: Neuartige Methodik f\u00fcr Emulatoren (Ghulam Abdul Qadir)<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Viele angewandte Probleme erfordern die Entwicklung einer neuartigen datenwissenschaftlichen Methodik f\u00fcr Emulatoren, insbesondere in dem allgegenw\u00e4rtigen Fall, in dem die Modellausgaben multivariat sind, in dem also mehrere Variablen gleichzeitig auftreten. In der bestehenden Literatur wird diese Herausforderung auf eine sehr einfache Art und Weise bew\u00e4ltigt, indem univariate Emulatoren f\u00fcr jede der Ausgabekomponenten separat entwickelt werden. Um echt multivariate Emulatoren zu entwickeln, untersuchen wir die Verwendung von multivariat Gau<a>\u00df<\/a>schen Prozessmodellen und empirischen Copula-basierten Techniken. Eine zweite gro\u00dfe methodische Herausforderung, die wir angehen, ist die Entwicklung kalibrierter Emulatoren (d.h. Emulatoren, die zuverl\u00e4ssige Intervallpr\u00e4diktion erm\u00f6glichen, indem das zugrunde liegende neuronale Netz oder Gau\u00dfsche Prozessmodell mit geeigneten Bewertungsregeln trainiert wird. In diesem Zusammenhang werden wir uns auch mit Fragen nach geeigneten Leistungsma\u00dfen zur vergleichenden Bewertung von Emulatoren befassen.<\/p>\n","protected":false},"author":58,"featured_media":44236,"template":"","hits-research-group":[1296,1418],"hits-project-category":[1396],"class_list":["post-44235","hits-project","type-hits-project","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","hits-research-group-mbm-de","hits-research-group-hits-lab","hits-project-category-previous-projects-de"],"acf":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v27.2 - https:\/\/yoast.com\/product\/yoast-seo-wordpress\/ -->\n<title>Emulation in simulation - HITS gGmbH<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/projects\/emulation-in-simulation\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"de_DE\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Emulation in simulation - HITS gGmbH\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"&#8222;Emulation in Simulation&#8220; 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