Rechnergestützte Wissenschaften

Rechnergestützte Wissenschaften verwenden Computersimulationen, um naturwissenschaftliche und technische Probleme zu analysieren und zu lösen. Dabei spielen die mathematische Modellierung und der Umgang mit numerischen Lösungstechniken eine wichtige Rolle.

Als interdisziplinäre Wissenschaften bewegen sich die Computational Sciences an der Schnittstelle von Mathematik, Informatik, Natur- und Ingenieurwissenschaften. Grob lassen sich folgende Teilgebiete unterscheiden:

Rechnergestützte Biologie: Die Simulation von biologischen Daten ermöglicht, die unterliegenden Bauprinzipien und wechselseitigen Regulationsmechanismen zu erkennen und nutzbar zu machen. Anwendung findet Computational Biology unter anderem in der Analyse von neuronalen Netzen, in der Strukturvorhersage von Proteinen oder in der Entwicklung von bio-inspirierten Robotern.

Rechnergestützte Chemie: Mittels Simulationen können die atomaren und molekularen Eigenschaften von chemischen Substanzen gezielt verändert und die Reaktionsweise bzw. Wirkungsweise berechnet werden. Eine häufige Anwendung der Computational Chemistry ist die Entwicklung von Wirkstoffen oder Materialien.

Rechnergestützte Mathematik: Naturwissenschaften, Technik und Wirtschaft verlangen zunehmend genauere quantitative Messungen, um Fortschritte zu erzielen. Hierzu werden mathematische Lösungsmethoden für den Computer entwickelt. Zu den direkten Anwendungen zählt unter anderem die Preisberechnung im Optionengeschäft.

Rechnergestützte Physik: Viele Gleichungen in der Physik können nur mit numerischen Methoden gelöst werden. Computersimulationen spielen daher in allen Bereichen der Physik eine wichtige Rolle. Computational Physics kommen unter anderem bei der Erforschung des Universums, bei der Berechnung von Strömungen oder der Entwicklung von bildgebenden Verfahren zur Anwendung.