Komplexe Systeme

Komplexe Systeme umfassen sowohl materielle als auch technologische Aspekte sowie physikalische und astrophysikalische Dimensionen. Sie zeichnen sich durch vielschichtige Interaktionen und Abhängigkeiten aus, die zu emergenten Eigenschaften führen. Das Verständnis dieser Systeme ist entscheidend für Fortschritte in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen und deren Anwendungen in der realen Welt.

Ein Raum mit dunklen Metallwänden und komplexen Spiegelungen, die Lichtquellen reflektieren, während eine Person an einem Tisch arbeitet.

Vor hundert Jahren nahm das Kaiser-Wilhelm-Institut für Strömungsforschung seine Arbeit auf. Aus ihm wurde das heutige Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, das grundlegende Fragen der Physik vernetzter dynamischer Systeme erforscht und damit seiner Leidenschaft für die großen physikalischen Zusammenhäng treu geblieben ist mehr

Darstellung von Ferromagnetismus, Antiferromagnetismus und Altermagnetismus mit Spin-Orientierungen und einem 3D-Modell des Ladungsflusses.

Traditionell werden magnetische Festkörper als Ferro- oder Antiferromagnete klassifiziert. In ihnen sind die Spins bestimmter Atome als Elementarmagnete parallel oder antiparallel ausgerichtet. Kürzlich haben wir eine neue Klasse identifiziert: den Altermagnetismus. Altermagnete besitzen eine komplexere Anordnung der Spins um die Atome – räumlich anisotrop, alternierend und kompensiert, die Gittersymmetrien bricht. Sie bieten neue Möglichkeiten zur Erforschung grundlegender Symmetrien von Magneten und ermöglichen Anwendungen in einer energieeffizienten und ultraschnellen Nanoelektronik. mehr

Diagramm mit Geisterkanal, langsamer Fluchtweg und schneller Anziehung, einschließlich eines 3D-Gitternetzes.

Ghost Channels erklären das transiente Verhalten von komplexen Systeme wie klimatischer Prozesse oder neuronaler Netzwerke mehr

Luftbild eines Bergmassivs mit einem Talkessel im Vordergrund, hinter dem Berg erstrecken sich Gletscher bis zum Horizont.

Kunststofffasern halten sich deutlich länger in der Atmosphäre als angenommen mehr

Aus Rotschlamm wird grüner Stahl

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Nachhaltige Materialien, das bis vor Kurzem „Max-Planck-Institut für Eisenforschung“ hieß, ist ein Durchbruch beim Recycling von Abfällen aus der Aluminiumproduktion, sogenanntem Rotschlamm, und der Herstellung von grünem Stahl gelungen. Dabei konnten wir aus umweltschädlichem Rotschlamm mithilfe von Wasserstoffplasma CO2-freies Eisen gewinnen. So ließen sich 600 Millionen Tonnen CO2-freier Stahl aus den derzeit vier Milliarden Tonnen angehäuftem Aluminium-Abfall erzeugen. Und das in konventionellen Lichtbogenöfen, die seit Jahrzehnten in der Stahlindustrie zum Einsatz kommen. mehr

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Luftbild eines Bergmassivs mit einem Talkessel im Vordergrund, hinter dem Berg erstrecken sich Gletscher bis zum Horizont.

Kunststofffasern halten sich deutlich länger in der Atmosphäre als angenommen mehr

Waben in der Wüste

Konvektion von salzhaltigem Wasser erzeugt sechseckige Muster mehr

Ein Mercedes-Transporter der EcoBus-Flotte steht auf einer gepflasterten Straße, umgeben von Fachwerkhäusern und einem Baum am Straßenrand.

Die neu gegründete EcoBus GmbH entwickelt eine Infrastruktur, die Shuttledienste und Linienverkehr zu einem zukunftsfähigen ÖPNV kombiniert mehr

Früherkennung für Finanzblasen

Mathematische Metriken helfen, Instabilitäten an Märkten offenzulegen mehr

Darstellung von roten und grünen Kugeln mit Pfeilen, die Bewegung anzeigen, überlagert von einem Wellenmuster auf einer reflektierenden Oberfläche.

Ein neues Modell, das die Organisation von Organismen beschreibt, könnte helfen, biologische Prozesse besser zu verstehen mehr

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Ein Raum mit dunklen Metallwänden und komplexen Spiegelungen, die Lichtquellen reflektieren, während eine Person an einem Tisch arbeitet.

Vor hundert Jahren nahm das Kaiser-Wilhelm-Institut für Strömungsforschung seine Arbeit auf. Aus ihm wurde das heutige Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, das grundlegende Fragen der Physik vernetzter dynamischer Systeme erforscht und damit seiner Leidenschaft für die großen physikalischen Zusammenhäng treu geblieben ist mehr

Schall nimmt Gestalt an

Winzige Teilchen mithilfe von Ultraschall zu manipulieren oder gar zu beliebigen Mustern zu arrangieren, das gelingt mit der Methode der akustischen Holografie mehr

Angriff auf den Autopiloten

Eine Gruppe am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme hat gezeigt, dass auf tiefen neuronalen Netzen basierende Methoden zur Bewegungsanalyse – eine wahrscheinliche Komponente zukünftiger autonomer Fahrzeuge – selbst durch kleine Störsignale verwirrt werden mehr

Bus auf Bestellung

Auf dem Land kommt man ohne das eigene Auto meist kaum vom Fleck. Denn entweder gibt es gar keinen Nahverkehr, oder Linienbusse fahren nur selten. Ein Team um den Physiker Stephan Herminghaus, Direktor am Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, hat deshalb mit dem EcoBus ein System entwickelt, bei dem Kunden einen Bus direkt vor ihre Tür bestellen können mehr

„Flugtaxis werden bald kommen“

Ballungszentren ersticken zusehends am Verkehr. Mit kleinen Fluggeräten etwa als Lufttaxis könnte der Personentransport daher vor allem in Megastädten in die dritte Dimension ausweichen, und zwar schon ab dem Jahr 2025. Ein Interview mit Heinrich H. Bülthoff, Vordenker des individuellen Luftverkehrs mehr

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Modellsystem Sand

Die Eigenschaften von Sand sind für die Pharma- und Lebensmittelindustrie ebenso relevant wie für das Verständnis von Naturkatastrophen, wie zum Beispiel Erdrutsche. mehr

Bekannt oder fremd? Wie der Mensch Gesichter erkennt

Peinlich, wenn man grußlos am Chef vorbeigeht. Gefährlich, wenn man einem Fremden zu vertraut entgegentritt. Das Erkennen von Gesichtern ist eine der wichtigsten sozialen Fähigkeiten des Menschen. Es geschieht im Bruchteil einer Sekunde - eine phänomenale Leistung des Gehirns. mehr

Komplexe Systeme (Materie und Technologie)

Aus Rotschlamm wird grüner Stahl

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Nachhaltige Materialien, das bis vor Kurzem „Max-Planck-Institut für Eisenforschung“ hieß, ist ein Durchbruch beim Recycling von Abfällen aus der Aluminiumproduktion, sogenanntem Rotschlamm, und der Herstellung von grünem Stahl gelungen. Dabei konnten wir aus umweltschädlichem Rotschlamm mithilfe von Wasserstoffplasma CO2-freies Eisen gewinnen. So ließen sich 600 Millionen Tonnen CO2-freier Stahl aus den derzeit vier Milliarden Tonnen angehäuftem Aluminium-Abfall erzeugen. Und das in konventionellen Lichtbogenöfen, die seit Jahrzehnten in der Stahlindustrie zum Einsatz kommen. mehr

Was haben Neuronen, Glühwürmchen und Line Dance gemeinsam?

Forschende entwickeln neue Methode, um zu verstehen, wie sich Netzwerke synchronisieren mehr

Ein Mercedes-Transporter der EcoBus-Flotte steht auf einer gepflasterten Straße, umgeben von Fachwerkhäusern und einem Baum am Straßenrand.

Die neu gegründete EcoBus GmbH entwickelt eine Infrastruktur, die Shuttledienste und Linienverkehr zu einem zukunftsfähigen ÖPNV kombiniert mehr

Raum für die Chiptechnik von morgen

Am Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle entsteht ein Neubau für Hightech-Forschung mehr

Schall nimmt Gestalt an

Winzige Teilchen mithilfe von Ultraschall zu manipulieren oder gar zu beliebigen Mustern zu arrangieren, das gelingt mit der Methode der akustischen Holografie mehr

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Ein Mercedes-Transporter der EcoBus-Flotte steht auf einer gepflasterten Straße, umgeben von Fachwerkhäusern und einem Baum am Straßenrand.

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Synchronschwimmer unter dem Mikroskop

Bakterien können chemische Signale schlechter zur Orientierung nutzen, wenn sie sich im Kollektiv neu ausrichten mehr

Amazon will sich dem Cyber Valley anschließen

Das Technologieunternehmen unterstützt die von der Max-Planck-Gesellschaft initiierte Forschungskooperation auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz mehr

Schall nimmt Gestalt an

Winzige Teilchen mithilfe von Ultraschall zu manipulieren oder gar zu beliebigen Mustern zu arrangieren, das gelingt mit der Methode der akustischen Holografie mehr

Angriff auf den Autopiloten

Eine Gruppe am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme hat gezeigt, dass auf tiefen neuronalen Netzen basierende Methoden zur Bewegungsanalyse – eine wahrscheinliche Komponente zukünftiger autonomer Fahrzeuge – selbst durch kleine Störsignale verwirrt werden mehr

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Auf dem Land kommt man ohne das eigene Auto meist kaum vom Fleck. Denn entweder gibt es gar keinen Nahverkehr, oder Linienbusse fahren nur selten. Ein Team um den Physiker Stephan Herminghaus, Direktor am Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, hat deshalb mit dem EcoBus ein System entwickelt, bei dem Kunden einen Bus direkt vor ihre Tür bestellen können mehr

„Flugtaxis werden bald kommen“

Ballungszentren ersticken zusehends am Verkehr. Mit kleinen Fluggeräten etwa als Lufttaxis könnte der Personentransport daher vor allem in Megastädten in die dritte Dimension ausweichen, und zwar schon ab dem Jahr 2025. Ein Interview mit Heinrich H. Bülthoff, Vordenker des individuellen Luftverkehrs mehr

Dialog der Maschinen

Rupak Majumdar, Direktor am Max-Planck-Institut für Softwaresysteme in Kaiserslautern, entwickelt mathematische Methoden, um die Zuverlässigkeit der vernetzten Systeme zu garantieren. mehr

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Modellsystem Sand

Die Eigenschaften von Sand sind für die Pharma- und Lebensmittelindustrie ebenso relevant wie für das Verständnis von Naturkatastrophen, wie zum Beispiel Erdrutsche. mehr

Bekannt oder fremd? Wie der Mensch Gesichter erkennt

Peinlich, wenn man grußlos am Chef vorbeigeht. Gefährlich, wenn man einem Fremden zu vertraut entgegentritt. Das Erkennen von Gesichtern ist eine der wichtigsten sozialen Fähigkeiten des Menschen. Es geschieht im Bruchteil einer Sekunde - eine phänomenale Leistung des Gehirns. mehr

Komplexe Systeme (Physik und Astrophysik)

Darstellung von Ferromagnetismus, Antiferromagnetismus und Altermagnetismus mit Spin-Orientierungen und einem 3D-Modell des Ladungsflusses.

Traditionell werden magnetische Festkörper als Ferro- oder Antiferromagnete klassifiziert. In ihnen sind die Spins bestimmter Atome als Elementarmagnete parallel oder antiparallel ausgerichtet. Kürzlich haben wir eine neue Klasse identifiziert: den Altermagnetismus. Altermagnete besitzen eine komplexere Anordnung der Spins um die Atome – räumlich anisotrop, alternierend und kompensiert, die Gittersymmetrien bricht. Sie bieten neue Möglichkeiten zur Erforschung grundlegender Symmetrien von Magneten und ermöglichen Anwendungen in einer energieeffizienten und ultraschnellen Nanoelektronik. mehr

Waben in der Wüste

Konvektion von salzhaltigem Wasser erzeugt sechseckige Muster mehr

Der Turing-Mechanismus. Durch eine räumlich inhomogene Störung eines (unter räumlich homogenen Störungen stabilen) Gleichgewichtes eines Systems chemischer Reaktionen kann ein (Turing-)Muster entstehen.

Der einfachste mathematische Mechanismus für Musterbildung ist der sogenannte Turing-Mechanismus. Ob solche Turing-Muster zu realen biochemischen Mustern und Strukturen beitragen, ist aber immer noch unklar, da der Mechanismus in einfachen Systemen unrealistische Werte chemischer Parameter benötigt. Mittels einer statistischen Analyse konnten wir jedoch zeigen, dass dies in komplexeren Systemen mit mehr chemischen Substanzen nicht der Fall ist. Dies hebt die Rolle des Wechselspiels zwischen einfachen und komplexen Modellen für unser Verständnis der uns umgebenden Welt hervor. mehr

Früherkennung für Finanzblasen

Mathematische Metriken helfen, Instabilitäten an Märkten offenzulegen mehr

Wirbelstürme im Herzen

Göttinger Herzforscher entwickeln neue, vielversprechende Ultraschall-Diagnostik von Herzrhythmusstörungen mehr

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Ein magnetischer Antrieb für Mikroroboter

Weiche Materialien, die sich mit Magnetfeldern verformen lassen, könnten als Motoren für winzige Schwimmkörper dienen mehr

Mustermacher der Natur

Vor mehr als 50 Jahren entwickelte der Brite Alan Turing ein Modell für die biologische Musterbildung, wie sie etwa Zebras und Leoparden zu ihrer charakteristischen Fellfärbung verhilft mehr

Mehrere rote und schwarze Kabel sind mit einem transparenten Block verbunden, der rot beleuchtet ist.

Tröpfchen lassen sich auf einem Mikrofluidik-Chip so genau kontrollieren, dass sie zum Musikinstrument werden mehr

Das dressierte Atom

Gerhard Rempe, Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching, untersucht an einzelnen Atomen die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie auf elementarstem Niveau. Mit seinem Team schafft er so auch die Grundlagen eines künftigen Quanteninternets. mehr

Wettbewerb schiebt in Netzwerken das Wachstum an

Netzwerke können sich sprunghaft vergrößern, wenn einzelne neue Verbindungen hinzu kommen mehr

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