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.

Regenerierendes Hydra-Gewebe erzeugt spontan mechanische Muster, wobei sich mechanische Verformungen an topologischen Defekten konzentrieren. Anhand dieser Muster lässt sich vorhersagen, wo zentrale Strukturen wie der Kopf entstehen werden. Wird die mechanische Umgebung durch eine räumliche Einschränkung verändert und findet etwa in einem engen Kanal statt, dann verläuft die Regeneration entlang eines anderen Pfades. Wie unsere Arbeit bestätigt, können sogar mehrere Köpfe in einem einzelnen Tier entstehen.

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

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.

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

Kunststofffasern halten sich deutlich länger in der Atmosphäre als angenommen

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Kunststofffasern halten sich deutlich länger in der Atmosphäre als angenommen

Konvektion von salzhaltigem Wasser erzeugt sechseckige Muster

Mathematische Metriken helfen, Instabilitäten an Märkten offenzulegen

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

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

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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

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

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

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

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

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

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.

Komplexe Systeme (Materie und Technologie)

Regenerierendes Hydra-Gewebe erzeugt spontan mechanische Muster, wobei sich mechanische Verformungen an topologischen Defekten konzentrieren. Anhand dieser Muster lässt sich vorhersagen, wo zentrale Strukturen wie der Kopf entstehen werden. Wird die mechanische Umgebung durch eine räumliche Einschränkung verändert und findet etwa in einem engen Kanal statt, dann verläuft die Regeneration entlang eines anderen Pfades. Wie unsere Arbeit bestätigt, können sogar mehrere Köpfe in einem einzelnen Tier entstehen.

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

Komplexe Systeme (Physik und Astrophysik)

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.

Konvektion von salzhaltigem Wasser erzeugt sechseckige Muster

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.

Mathematische Metriken helfen, Instabilitäten an Märkten offenzulegen

Göttinger Herzforscher entwickeln neue, vielversprechende Ultraschall-Diagnostik von Herzrhythmusstörungen

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

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

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

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.

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

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