Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation

Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation

Turbulenzen in Wolken, Neuronenfeuerwerk im Gehirn, die Physik einzelner biologischer Zellen oder der Fluss von Wasser und Öl durch poröses Gestein – mit solchen und anderen besonders komplexen Systemen beschäftigen sich die Forscher am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation. „Komplex“ bedeutet: Hier wirken viele Einzelsysteme zu einem Ganzen zusammen, und zwar so, dass man die Dynamik des Ganzen nicht ohne Weiteres aus dem Verhalten der Einzelsysteme ersehen kann; man sagt, diese Systeme „organisieren sich selbst“. Das gilt für das Zusammenspiel der Neuronen im Gehirn (zum Beispiel beim Lernen) ebenso wie für die vielen Einzelwirbel, die sich zu einer turbulenten Wolke zusammenfügen – und mit einem tieferem Verständnis derer man hoffen darf, den künftigen Einfluss der Wolken auf das Weltklima besser vorherzusagen.

Kontakt

Am Faßberg 17
37077 Göttingen
Telefon: +49 551 5176-0
Fax: +49 551 5176-702

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat mehrere International Max Planck Research Schools (IMPRS):
IMPRS for Neurosciences
IMPRS for Genome Science

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren und Forschungsgruppenleitern.

Abteilung Hydrodynamik, Strukturbildung und Biokomplexität mehr
Abteilung Nichtlineare Dynamik mehr
Eine stabile Hülle für künstliche Zellen
Wissenschaftler entwickeln zellähnliche Lipidvesikel, die sie mit natürlichen Zellproteinen ausstatten können mehr
Algen mit Lichtschalter
Die Haftung der Härchen von Chlamydomonas-Einzellern hängt von der Lichteinstrahlung ab mehr
<p class="berschrift2Arial">Quantenteilchen im Synchrontanz</p>

Quantenteilchen im Synchrontanz

Forschungsmeldung 16. Mai 2017
Quantensysteme schwingen genauso wie klassische Pendel nach kurzer Zeit im Takt mehr
Mit dem Strom ans Ziel

Mit dem Strom ans Ziel

Forschungsmeldung 7. Juli 2016
Max-Planck-Forscher machen Netzwerk sichtbar, das lebenswichtige Botenstoffe transportieren könnte mehr
Eine Formel gegen den Stromausfall

Eine Formel gegen den Stromausfall

Forschungsmeldung 6. April 2016
Die Suche nach Leitungen, die Schwachpunkte im Stromnetz darstellen, wird künftig einfacher mehr
Kein Kabelsalat im Gehirn

Kein Kabelsalat im Gehirn

Forschungsmeldung 23. November 2015
Das Gehirn nutzt keine zufälligen, sondern vermutlich selbstorganisierte Netzwerke zur visuellen Informationsverarbeitung mehr
Evolution: Am Ursprung der allerersten Art

Evolution: Am Ursprung der allerersten Art

Forschungsmeldung 17. November 2015
Ein Modell kann erklären, wie die erste biologische Spezies entstanden ist, von der alle heutigen Lebensformen abstammen mehr
Fraktale machen die Musik

Fraktale machen die Musik

Forschungsmeldung 19. August 2015
Im Spiel eines Schlagzeugers treten beim Rhythmus und bei der Variation der Lautstärke selbstähnliche Muster auf mehr
Smart-Grid - einfach selbstorganisiert

Smart-Grid - einfach selbstorganisiert

Forschungsmeldung 27. Januar 2015
Das intelligente Stromnetz soll künftig Stromangebot und -nachfrage aufeinander abstimmen - das geht ohne eine zentrale Datensammlung. mehr
Artensterben als Kettenreaktion

Artensterben als Kettenreaktion

Forschungsmeldung 17. Juni 2014
Ein neues mathematisches Modell erklärt, unter welchen Bedingungen es zu massenhaftem Artensterben kommen kann mehr
Musik unter dem Mikroskop

Musik unter dem Mikroskop

Forschungsmeldung 13. Mai 2014
Tröpfchen lassen sich auf einem Mikrofluidik-Chip so genau kontrollieren, dass sie zum Musikinstrument werden mehr
Selbstorganisation in Stein

Selbstorganisation in Stein

Forschungsmeldung 3. Februar 2014
Die seltenen Kinneyia-Formationen sind versteinerte Zeugnisse von Musterbildung in prähistorischen Biofilmen mehr
Kontrolle ist gut, Vertrauen ist besser

Kontrolle ist gut, Vertrauen ist besser

Forschungsmeldung 16. September 2013
Chaotische Systeme lassen sich durch eine neue Methode schneller stabilisieren. Der Trick: Die Kontrolle ab und zu aussetzen mehr
Wenn‘s beim Wachsen knistert

Wenn‘s beim Wachsen knistert

Forschungsmeldung 1. August 2013
Wenn Tropfen oder Staubteilchen verschmelzen, gelten oft ähnliche Gesetze wie beim Knistern eines Papiers mehr
<p>Turbulenz mit neuen Wirbeln</p>

Turbulenz mit neuen Wirbeln

Forschungsmeldung 19. Juni 2013
Eine völlig neue Form der Turbulenz erklärt, warum Öl mit einer geringen Konzentration an Polymer mit weniger Reibung durch Pipelines fließt mehr
Ein bisschen Gleichtakt

Ein bisschen Gleichtakt

Forschungsmeldung 13. Juni 2013
Ein Experiment mit 30 Metronomen deckt Mischzustände aus Synchronizität und Durcheinander auf, die Forscher seit zehn Jahren vergeblich suchen mehr
Die Wege der Großstadt

Die Wege der Großstadt

Forschungsmeldung 31. Mai 2013
Ein Modell, das die Mobilität auf kurzen Strecken und in kurzen Zeiträumen beschreibt, könnte helfen, Verkehrsflüsse besser zu steuern mehr
Amöben mit Rhythmus

Amöben mit Rhythmus

Forschungsmeldung 4. März 2013
Bereits kleinste Veränderungen in der Umgebung können das Zellskelett des Einzellers Dictyostelium discoideum in Schwingung versetzen. mehr
Mal Schicht, mal nicht

Mal Schicht, mal nicht

Forschungsmeldung 22. Januar 2013
Wann sich eine Flüssigkeit auf einer rauen Oberfläche als dünner Film abscheidet und wann sie Tropfen bildet, lässt sich auf einfache Weise erklären mehr
Ein Blick auf den Schaltplan des Gehirns

Ein Blick auf den Schaltplan des Gehirns

Forschungsmeldung 8. Oktober 2012
Mit einem neuen Verfahren lassen sich Verbindungen zwischen Nervenzellen kartografieren mehr
Die kleinsten Eiskristalle der Welt

Die kleinsten Eiskristalle der Welt

Forschungsmeldung 20. September 2012
Ein raffiniertes Experiment deckt auf, ab wie vielen Molekülen Wasser eine kristalline Ordnung bildet mehr
Sonne und Windkraft können das Stromnetz stabilisieren

Sonne und Windkraft können das Stromnetz stabilisieren

Forschungsmeldung 7. September 2012
In einem Stromnetz mit vielen kleinen Kraftwerken fällt seltener der Strom aus – neue Leitungen müssen allerdings sorgfältig geplant werden mehr
Kleine Tropfen wachsen anders

Kleine Tropfen wachsen anders

Forschungsmeldung 17. August 2012
Wenn sich Feuchtigkeit auf einer Oberfläche niederschlägt und Tropfen entstehen, kommt es zu Beginn dieses Prozesses zu einem unerwarteten Wachstumsschub. mehr
Rechnen im Netz der Möglichkeiten

Rechnen im Netz der Möglichkeiten

Forschungsmeldung 7. August 2012
Der complex network computer verarbeitet Information nach einem völlig neuen Prinzip – und könnte heutigen Rechnern eines Tages Konkurrenz machen mehr
Des Netzes Kern

Des Netzes Kern

Forschungsmeldung 8. Juni 2012
Komplexe Netzwerke lassen sich deutlich vereinfachen – das erleichtert das Verständnis von Seuchenausbreitungen und Ökosystemen mehr
Netz mit Taktgefühl
Neue Energie braucht auch neue Leitungen. So sollen künftig mehr kleine, dezentrale Wind- und Solaranlagen statt weniger großer Kraftwerke die Republik mit Strom versorgen. Wie das Hochspannungsnetz darauf reagiert und wie es sich dafür optimieren lässt, untersucht die Arbeitsgruppe Netzwerk-Dynamik unter Leitung von Marc Timme am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen. mehr
Lebende Fossilien der Hirnentwicklung

Lebende Fossilien der Hirnentwicklung

Forschungsmeldung 10. Mai 2012
Göttinger Wissenschaftler rekonstruieren einen radikalen Umbau in der Evolution des Gehirns mehr
Flüssigkeit mit Ecken

Flüssigkeit mit Ecken

Forschungsmeldung 5. April 2012
Ein neues Modell erklärt, warum ein auf einer Oberfläche auseinanderströmendes Fluid einen vieleckigen hydraulischen Sprung bilden kann mehr
Hochflexibel trotz fester Verschaltung – schon leichte Reize ändern den Informationsfluss im Gehirn
Netzwerke des Gehirns können sich leicht gegenseitig beeinflussen mehr

Gewebestruktur verlangsamt Krebsentwicklung

Forschungsmeldung 9. Dezember 2011
Forscher zeigen im Computermodell, dass räumlich strukturiertes Körpergewebe die Tumorentstehung verzögert mehr
Musik mit menschlicher Note

Musik mit menschlicher Note

Forschungsmeldung 27. Oktober 2011
Göttinger Wissenschaftler entdecken die Gesetzmäßigkeiten rhythmischer Fluktuationen in menschlichen Musikdarbietungen mehr
Seuchen auf Reisen

Seuchen auf Reisen

Forschungsmeldung 25. August 2011
Wie das menschliche Reiseverhalten die Ausbreitung von Seuchen beeinflusst. mehr
Knotenkunde im Flüssigkristall

Knotenkunde im Flüssigkristall

Forschungsmeldung 12. August 2011
Silikonkügelchen in Flüssigkristallen bieten die Möglichkeit, jeden denkbaren Knoten zu erzeugen mehr
Vorhofflimmern – schonend zurück in den Takt

Vorhofflimmern – schonend zurück in den Takt

Forschungsmeldung 14. Juli 2011
Forscher entwickeln neues Verfahren zur Niedrig-Energie-Defibrillation mehr
Von kleinen Wirbelflecken zur Turbulenz

Von kleinen Wirbelflecken zur Turbulenz

Forschungsmeldung 12. Juli 2011
Max-Planck-Forscher beobachten Entstehung von Turbulenzen mehr
Schlafkrankheit: Erreger beherrscht drei verschiedene Schwimmarten
Wissenschaftler entschlüsseln die genauen Fortbewegungsmuster des Parasiten Trypanosoma. mehr
Pirouetten im Chaos der Turbulenz

Pirouetten im Chaos der Turbulenz

Forschungsmeldung 6. Juni 2011
Erkenntnisse, wie Wirbel sich in einer turbulenten Strömung verhalten, könnten die Simulation von Wolken in Klimamodellen erleichtern mehr
Vergessen im Sekundentakt<br />

Vergessen im Sekundentakt

Forschungsmeldung 19. Januar 2011
Sinnesinformationen werden überraschend schnell aus den neuronalen Netzwerken der Großhirnrinde gelöscht mehr
Wettbewerb schiebt in Netzwerken das Wachstum an<br />

Wettbewerb schiebt in Netzwerken das Wachstum an

Forschungsmeldung 17. Januar 2011
Netzwerke können sich sprunghaft vergrößern, wenn einzelne neue Verbindungen hinzu kommen mehr
Wie schnell ist die Evolution?

Wie schnell ist die Evolution?

Forschungsmeldung 29. Dezember 2010
Ein Forscher vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation bestimmt den Einfluss zufälliger Mutationen mehr
Selbstorganisation statt Umwelt und Gene

Selbstorganisation statt Umwelt und Gene

Forschungsmeldung 4. November 2010
Hirnbereiche verschiedener Tierarten gleichen sich exakt. Einzige Erklärung dafür: selbstorganisierte Prozesse mehr

Komplexe Systeme

Forschungsmeldung 18. Oktober 2010
Katastrophen zählen

Katastrophen zählen

Forschungsmeldung 9. Juli 2010
Ein neu entdecktes Gesetz beschreibt die Anzahl der so genannten Kaustiken in einer Strömung mehr
Wachsendes Gehirn ist besonders flexibel

Wachsendes Gehirn ist besonders flexibel

Forschungsmeldung 22. Juni 2010
Max-Planck-Wissenschaftler haben untersucht, wie sich das Gehirn während des Wachstums verändert mehr
Umweltskandal in Chile

Umweltskandal in Chile

Forschungsmeldung 17. Juni 2010
Wissenschaftlerin entdeckt bisher unbekannte Auswirkungen chilenischer Lachsfarmen auf das marine Ökosystem mehr
Turbulenzen im Griff

Turbulenzen im Griff

Forschungsmeldung 18. März 2010
Wissenschaftlern gelingt es, turbulente Strömungen zu beruhigen - und auf diese Weise Energie zu sparen mehr
Nervenzellen achten auf ihre Nachbarn

Nervenzellen achten auf ihre Nachbarn

Forschungsmeldung 5. Februar 2010
Ein mathematisches Modell erklärt, wie Neuronen ihre Aktivität aufeinander abstimmen mehr
Organisiertes Chaos macht Robotern Beine

Organisiertes Chaos macht Robotern Beine

Forschungsmeldung 17. Januar 2010
Ein autonomer Laufroboter kann durch "Chaos-Kontrolle" flexibel verschiedene Gangarten nutzen mehr
Wirbel um den Wärmetausch

Wirbel um den Wärmetausch

Forschungsmeldung 1. Dezember 2009
Im Erdmantel und in der Atmosphäre wird Wärme vermutlich nicht so effektiv ausgetauscht wie bislang angenommen mehr
Den evolutionären Zufall im Griff

Den evolutionären Zufall im Griff

Forschungsmeldung 14. September 2009
Ein Modell erfasst den Zufall in der Evolution - und hilft unter anderem die Ausbreitung von Seuchen zu beschreiben mehr
Warum die linke Hirnhälfte zur rechten passt

Warum die linke Hirnhälfte zur rechten passt

Forschungsmeldung 31. August 2009
Weit reichende Verbindungen zwischen Nervenzellen koordinieren die Entwicklung zwischen verschiedenen Hirnbereichen mehr
Der kalte Mond und das Meer

Der kalte Mond und das Meer

Forschungsmeldung 24. Juni 2009
Wissenschaftler finden in den Vulkanfontänen von Enceladus im Saturnsystem salzhaltige Eispartikel mehr
Ein Drehbuch für die Gehirnentwicklung

Ein Drehbuch für die Gehirnentwicklung

Forschungsmeldung 22. Mai 2009
Wissenschaftler untersuchen die mathematischen Prinzipien für die Entwicklung des Sehzentrums im Gehirn mehr
Kurzsichtig durch ein Netz von Farben

Kurzsichtig durch ein Netz von Farben

Forschungsmeldung 6. Februar 2009
Wissenschaftler entwickeln einen Computer-Algorithmus, um bisher unlösbare Abzählprobleme zu knacken mehr
Turbulenzen am Ende

Turbulenzen am Ende

Forschungsmeldung 21. November 2008
Ob in Ölpipelines oder in der städtischen Wasserversorgung, turbulente Strömungen sind nicht von Dauer mehr
Damit das Herz im Takt schlägt

Damit das Herz im Takt schlägt

Forschungsmeldung 23. Oktober 2008
Max-Planck-Forscher entwickeln einen neuen Defibrillator gegen Kammerflimmern mehr
Eine Frage der Anziehung

Eine Frage der Anziehung

Forschungsmeldung 19. September 2008
Max-Planck-Wissenschaftler kommen einer neuer Bindungsart von Wasser auf die Spur mehr
Viel hilft nicht immer viel

Viel hilft nicht immer viel

Forschungsmeldung 13. Juni 2008
Max-Planck-Wissenschaftler untersuchen den Zusammenhang zwischen Lernen und Zellteilung im Gehirn mehr
Warum kann jeder Sandburgen bauen?

Warum kann jeder Sandburgen bauen?

Forschungsmeldung 10. Februar 2008
Göttinger Max-Planck-Forscher gewinnen tiefe Einblicke in die komplexe Struktur feuchter Granulate mehr
Zu kompliziert gedacht?

Zu kompliziert gedacht?

Forschungsmeldung 4. Februar 2008
Neuronale Aktivität kann weit besser vorhersagbar sein, als bisher angenommen mehr
Parasiten schwimmen um ihr Leben

Parasiten schwimmen um ihr Leben

Forschungsmeldung 2. November 2007
Wissenschaftler entwickeln einen neuen Ansatz zu Verständnis und Therapie der Schlafkrankheit mehr
Zwei Menschen - ein Gedanke

Zwei Menschen - ein Gedanke

Forschungsmeldung 29. Januar 2007
Göttinger Max-Planck-Forscher modellieren Nerven-Netzwerke für vorgegebene Aktivitätsmuster mehr
Die Welt im Wachsmodell

Die Welt im Wachsmodell

Forschungsmeldung 26. April 2006
Wie Wissenschaftler mit flüssigem Paraffin die Prozesse am Meeresgrund simulieren mehr
Warum Nervenzellen schneller arbeiten als die Theorie erlaubt
Göttinger und Bochumer Wissenschaftler finden Hinweise auf neuen Mechanismus, mit dem unsere Nervenzellen in der Lage sind, Signale zu filtern und selektiv weiterzuleiten mehr
Wirbel vor der Hochgeschwindigkeitskamera

Wirbel vor der Hochgeschwindigkeitskamera

Forschungsmeldung 9. Februar 2006
Göttinger Max-Planck-Forscher weisen nach, wie kleinste Teilchen in Turbulenzen auseinander fliegen - und beantworten eine seit Jahrzehnten offene Frage mehr
Auf den Spuren des Geldes

Auf den Spuren des Geldes

Forschungsmeldung 25. Januar 2006
Universelle Gesetzmäßigkeiten im Reiseverhalten aufgedeckt - Durchbruch für mathematische Vorhersage von Epidemien mehr
Offene Systeme für die Mikro- und Nanofluidik

Offene Systeme für die Mikro- und Nanofluidik

Forschungsmeldung 16. Februar 2005
Max-Planck-Wissenschaftler schaffen wichtige Grundlage zur Herstellung neuartiger Reaktionsgefäße für die Mikro- und Nanofluidik mehr
Arbeitet das Gehirn anders als wir denken?

Arbeitet das Gehirn anders als wir denken?

Forschungsmeldung 2. Februar 2005
Max-Planck-Forscher haben eine neue Form robuster Synchronisation in komplexen neuronalen Netzwerken entdeckt mehr
In 80 Tagen um die Welt - wie sich Epidemien ausbreiten

In 80 Tagen um die Welt - wie sich Epidemien ausbreiten

Forschungsmeldung 19. Oktober 2004
Computermodell zur Vorhersage weltweiter Epidemien entwickelt mehr
Erstmaliger Nachweis kleinster Wasserstoff-Tröpfchen
Internationalem Forscherteam gelingt mit verbesserter Raman-Spektroskopie wichtiger Schritt auf dem Weg zu suprafluidem Wasserstoff mehr
Gibt es ein Tempolimit für das Denken?

Gibt es ein Tempolimit für das Denken?

Forschungsmeldung 8. März 2004
Göttinger Max-Planck-Forscher haben Geschwindigkeitsbeschränkung in komplexen neuronalen Netzwerken entdeckt mehr

Exotisches Feuerwerk im Gehirn

Forschungsmeldung 13. Januar 2003
Max-Planck-Forscher entdecken neuartige mathematische Objekte in Modellen neuronaler Netzwerke mehr
Turbulenz ist allgegenwärtig: Sie wirkt als Geburtshelfer für Planeten, mischt im Zylinder eines Motors Kraftstoff und Luft, erhöht aber auch den Energiebedarf von Pumpen, die Öl durch Pipelines pressen. Björn Hof und sein Team am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen erforschen die Details ihrer Entstehung und suchen Kniffe, die Wirbel dort zu unterbinden, wo sie stören.
Neue Energie braucht auch neue Leitungen. So sollen künftig mehr kleine, dezentrale Wind- und Solaranlagen statt weniger großer Kraftwerke die Republik mit Strom versorgen. Wie das Hochspannungsnetz darauf reagiert und wie es sich dafür optimieren lässt, untersucht die Arbeitsgruppe Netzwerk-Dynamik unter Leitung von Marc Timme am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen.
Neue Energie braucht auch neue Leitungen. So sollen künftig mehr kleine, dezentrale Wind- und Solaranlagen statt weniger großer Kraftwerke die Republik mit Strom versorgen. Wie das Hochspannungsnetz darauf reagiert und wie es sich dafür optimieren lässt, untersucht die Arbeitsgruppe Netzwerk-Dynamik unter Leitung von Marc Timme am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen.
Was hält eine Sandburg im Innersten zusammen? Forscher untersuchen solch komplexe Gebilde.
Postdoctoral position
Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, Göttingen 13. November 2017
Mitarbeiter/-in im Bereich Personal
Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, Göttingen 26. Oktober 2017
Auszubildende/-r als Biologielaborant/-in
Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, Göttingen 26. Oktober 2017

Koordinierter Flüssigkeitstransport durch zilienbesetzte Oberflächen

2017 Westendorf, Christian; Gholami, Azam; Faubel, Regina; Guido, Isabella; Wang, Yong; Bae, Albert; Eichele, Gregor; Bodenschatz, Eberhard
Festkörperforschung Komplexe Systeme Materialwissenschaften Neurobiologie Strukturbiologie Zellbiologie
Aktiver und gerichteter Flüssigkeitstransport sind lebenswichtig für eukaryotische Organismen. Die Aufgabe des Transportes übernehmen oft zilienbesetzte Gewebe wie z. B. die Innenseite des Ventrikelsystems in Säugetiergehirnen. Durch eine neuartige Methode wurde eine hohe Komplexität der durch Zilien generierten Ströme im dritten Hirnventrikel nachgewiesen. Ziliengewebe, die mit einer derartigen Präzision arbeiten sind auch für die synthetische Biologie und technische Anwendungen interessant. Daher versucht unsere AG am MPI für Dynamik und Selbstorganisation solche Zilienteppiche nachzubilden. mehr

Flüssige Benetzungsfronten in porösen Medien

2016 Herminghaus, Stephan
Komplexe Systeme Materialwissenschaften
Beim Eindringen von Flüssigkeiten in porösen Medien entstehen komplizierte Strukturen, deren Erklärung ein hochrelevantes Problem für viele Bereiche der Geowissenschaften, der Verfahrenstechnik und des täglichen Lebens ist. Dennoch haben rund fünfzig Jahre intensiver Forschung nicht die Mechanismen aufklären können, die für die Entstehung dieser Strukturen verantwortlich sind. Wir haben herausgefunden, dass des Rätsels Lösung viel einfacher ist als gedacht. Der Mechanismus ist gut versteckt, aber so simpel, dass man die wichtigsten Größen mittels Schulmathematik berechnen kann. mehr

Artenvielfalt und Artensterben

2015 Stollmeier, Frank
Evolutionsbiologie Komplexe Systeme
Die heutige Artenvielfalt ist das Resultat eines langen Prozesses aus Entstehung und Aussterben von Arten. Der Verlauf dieses Prozesses lässt sich mithilfe von Fossiliendatenbanken nachvollziehen. Ein neues mathematisches Modell des Netzwerkes von Abhängigkeiten zwischen den Arten hilft, die Mechanismen dieses Prozesses besser zu verstehen. Das Modell kann z. B. erklären, unter welchen Bedingungen das Aussterben einzelner Arten ein Massenaussterben auslösen kann und weshalb die Artenvielfalt im Meer und auf dem Land einem qualitativ unterschiedlichen Wachstum folgt. mehr

Netzwerk-Dynamik: Wachstum, Risiko, Design und Kontrolle - Mathematische Konzepte zu „intelligenten” selbstorganisierten Prozessen in Natur und Technik

2014 Timme, Marc; Nagler, Jan
Informatik Kognitionsforschung Komplexe Systeme Mathematik Neurobiologie

Die Dynamik von Netzwerken bestimmt unser Leben. Von biochemischen Reaktionen in Zellen und Schaltkreisen im Gehirn, zu Netzwerken sozialer Kontakte und zum Stromnetz − all dies sind Netzwerke von Einheiten, die durch nichtlineare Rückkopplungen komplexe Funktionen erzeugen. Doch wir verstehen sie nicht. Forscher betreten derzeit Neuland auf dem Weg zu einer zukünftigen „Netzwerk-Wissenschaft”, einer einzigartigen transdisziplinären Unternehmung, die nicht von traditionellen Fächern wie der Physik oder Biologie, den Ingenieurs- oder Sozialwissenschaften allein erfasst werden kann.

mehr

Ein innerer Taktgeber des Actin-Zytoskeletts

2014 Beta, Carsten
Komplexe Systeme Zellbiologie
Actin-getriebene Zellbewegung ist die Basis einer Vielzahl biologischer Prozesse. Neuere Arbeiten zeigen, dass ein interner Taktgeber die Dynamik des Actin-Systems steuert und das Antwortverhalten gegenüber äußeren chemischen Reizen bestimmt. mehr

Die Rolle des Zufalls in Ausbreitungsprozessen

2013 Hallatschek, Oskar
Evolutionsbiologie Infektionsbiologie Komplexe Systeme Zellbiologie
Ausbreitungsphänomene gibt es in vielen komplexen Systemen. Sie spielen z. B. eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Epidemien und der Verbreitung evolutionärer Fortschritte. Die meisten bisherigen Theorien solcher Prozesse vernachlässigen oder vereinfachen den Einfluss von Zufallseffekten. Gerade im Falle der Evolution zeigt sich aber, dass evolutionäre Anpassung nicht zu verstehen ist unter Vernachlässigen von Zufällen. Wir berichten von einem signifikanten Fortschritt in der Analyse solcher stochastischer Ausbreitungsprozesse. mehr

Turbulente Muster

2013 Schneider, Tobias M.
Komplexe Systeme Mathematik
Turbulente Strömungen entstehen oft aus räumlich begrenzten turbulenten Wirbeln, die sich dann wie ein Waldbrand ausbreiten. Wie funktioniert diese Ausbreitung? Erste Antworten liefern Methoden der Theorie dynamischer Systeme: Es konnten spezielle Lösungen der Strömungsgleichungen konstruiert werden, die Aspekte der raumzeitlichen Ausbreitung beschreiben. Dabei ergeben sich unerwartete Beziehungen zu den bekannten Prozessen, die auch den charakteristischen Fellmustern verschiedener Tierarten zugrunde liegen. mehr
In den letzten Jahren finden HPC-Cluster größere Verbreitung auch abseits der großen Rechenzentren. Mit der höheren Rechenleistung sind aber auch höhere Anforderungen an die Infrastruktur verbunden. Insbesondere die effiziente Kühlung solcher Systeme stellt ein Problem dar. mehr
Strömungen sind bei kleinen Geschwindigkeiten laminar und werden mit steigenden Flussraten turbulent. Wann genau Turbulenzen erstmals auftreten lässt sich selbst für sehr einfache Geometrien nicht leicht vorhersagen. Seit der ersten Untersuchung durch Osborne Reynolds im späten 19. Jahrhundert versuchten Wissenschaftler diese Frage für die Rohrströmung zu beantworten. Trotz vieler Lösungsversuche in den letzten 125 Jahren konnte diese Frage erst jetzt von Forschern am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation mit Kollegen von der University of Warwick beantwortet werden. mehr

Autonome Emulsionen

2011 Herminghaus, Stephan
Materialwissenschaften
Es wird ein Konzept vorgestellt, mit dem sich funktionale Nanosysteme durch Selbst-Assemblierung "weicher" Materie realisieren lassen sollten. Die Wahl weicher Materie ist naheliegend, weil die Natur bei der Entstehung des Lebens diese Stoffklasse erfolgreich gewählt hat. Anhand einiger Beispiele wird demonstriert, dass sich in Gel-Emulsionen mit definierter Tröpfchengröße, die sich in vorgegebenen Kanalgeometrien in definierter Weise anordnen, durchaus komplexe Abläufe implementieren lassen. mehr

Kontrolle raum-zeitlicher Dynamik im Herzen

2011 Luther, Stefan
Medizin
Lebensgefährliche Herzrhythmusstörungen sind die Folge komplexer, oftmals chaotischer, raum-zeitlicher Erregungsmuster des Herzens. Das Verständnis der zugrundeliegenden dynamischen Prozesse eröffnet neue Perspektiven für Diagnostik und Therapie. mehr

Das Gehirn am Rande des Chaos

2010 Levina, Anna; Herrmann, Michael J.; Geisel, Theo
Komplexe Systeme Neurobiologie
Die allgemeinen Prinzipien, die die Struktur und Funktion der Netzwerke im Gehirn ausmacht, sind bis jetzt nicht vollständig verstanden. Kürzlich haben Experimente die folgende theoretische Hypothese unterstützt: Kortikale Netzwerke organisieren sich so, dass sie sich nahe am kritischen Punkt zwischen Chaos und Stagnation befinden. Dieser Zustand kann für die Hirnfunktion in vielerlei Hinsicht von Bedeutung sein, zum Beispiel beim Optimieren der Sensitivität für Sinnesreize. Es wird untersucht, wie neuronale Netzwerke ihren kritischen Zustand erreichen und beibehalten können. mehr

Göttinger Hochdruck-Turbulenz-Anlage

2009 Bodenschatz, Eberhard
Komplexe Systeme
Fortschritte in ökonomischen und gesellschaftlichen Fragen, wie denen der Energieerzeugung, des Klimawandels und der Umweltverschmutzung, werden durch ein fehlendes Verständnis turbulenter Strömungen behindert. Turbulenz tritt auf, wenn die Reibungskräfte in einer Strömung klein gegenüber den treibenden Kräften sind. In der Praxis gilt dies für alle makroskopischen natürlichen und technologischen Strömungen. Um die universellen Eigenschaften der Turbulenz zu untersuchen, ist es essentiell, höchste Turbulenzgrade im Labor unter kontrollierten Bedingungen zu erzeugen, was erstmals in der Göttinger Turbulenzanlage ermöglicht wird. mehr

Kollektive Phänomene fern vom thermischen Gleichgewicht

2008 Herminghaus, Stephan
Komplexe Systeme Materialwissenschaften
Werden viele gleichartige Systeme miteinander gekoppelt, treten oft völlig unerwartete kollektive Phänomene auf. Diese sind wesentlich bei der Entstehung von Strukturen beteiligt, sowohl im Universum als auch auf der Erde. Um diese Mechanismen zu verstehen, werden einfache Modellsysteme untersucht, z.B. feuchte Granulate, wie man sie von der Sandburg am Strand kennt. Wir finden eine Reihe interessanter Ähnlichkeiten mit gut verstandenen Gleichgewichtssystemen, was einen vielversprechenden Weg zur tieferen Erforschung dieses interessanten Gebietes weist. mehr

Auf den Spuren des Geldes - Neue Wege für Modelle zur geographischen Seuchenausbreitung

2007 Brockmann, Dirk
Infektionsbiologie Komplexe Systeme
Die wachsende Mobilität der Menschen ist die zentrale Ursache für die geographische Ausbreitung moderner Seuchen. Bakterien und Viren können über große Strecken transportiert und an andere Personen weitergegeben werden. Um die Ausbreitung von Epidemien vorherzusagen, muss man daher die statistischen Gesetzmäßigkeiten des menschlichen Reiseverhaltens kennen, was angesichts einer drohenden Grippepandemie von großer Bedeutung ist. mehr

Strukturbildung in der Biophysik

2006 Luther, Stefan; Beta, Carsten; Bodenschatz, Eberhard
Zellbiologie
Die Mechanismen raumzeitlicher Strukturbildung in Biologie und Medizin sind entscheidend für das Verständnis lebender Materie von der Zelle bis zum Organ. Das Phänomen der Selbstorganisation wird u. a. beobachtet in der chemotaktischen Bewegung von Zellen, die zu komplexem kollektiven Verhalten und Strukturen führt. Auf dem Niveau des Organs ist die nichtlineare Wechselwirkung von Herzmuskelzellen evident im Übergang von periodischem Herzrhythmus in raumzeitliches Chaos, verantwortlich für den plötzlichen Herztod. Wir beschreiben unsere experimentelle und numerische Arbeit zur Erforschung dieser biophysikalischen Systeme. mehr

Der Spumoprozessor: ein neues Konzept in der Mikrofluidik

2005 Seemann, Ralf; Herminghaus, Stephan
Chemie Genetik Komplexe Systeme
Es wird ein neuartiges Konzept für fluide Mikroprozessoren vorgestellt, das es erlaubt, große Mengen (bio-) chemischer Reaktionen quasi parallel und in komplexer Folge auf einem Mikrochip ablaufen zu lassen. Es beruht auf der gezielten Nutzung der Wechselwirkung der Geometrie geätzter Mikrokanalstrukturen mit der schaumartigen inneren Topologie trockener Emulsionen. mehr

Hamiltonsche Ratschen: Antrieb durch Chaos

2004 Dr. Holger Schanz
Komplexe Systeme Materialwissenschaften Quantenphysik
Bei der zukünftigen Miniaturisierung mechanischer und elektronischer Bauteile wird der Transport von Material, Energie und Information über Nanometerskalen auf neuen physikalischen Prinzipien beruhen müssen, wobei die Rolle von Quanteneffekten zu- und die von dissipativen, Wärme erzeugenden Prozessen abnehmen wird. Wir untersuchen hier, ob und wie ein grundlegender Transportmechanismus, der so genannte Ratscheneffekt, im Grenzfall verschwindender Dissipation wirksam bleibt. Die Antwort ergibt sich aus einer Analyse der meist sehr komplexen Phasenraumstruktur typischer Hamiltonscher Systeme, in denen reguläre und chaotische Dynamik koexistieren. mehr