Kaotikus rendszerek irányítása

Prof. Dr. Sabine Klapp a 910-es Különleges Kutatóközpont koordinátora a nemlineáris rendszerek irányításában. Emellett a Bonyolult Fluids Számítógépes Szimulációk és Elmélet Tanszék vezetője a Berlini Műszaki Egyetemen (TU Berlin). (© TU Berlin/PR/Christian Kielmann) / Professor Dr. Sabine Klapp a 910-es Különleges Kutatóközpont koordinátora a nemlineáris rendszerek irányításában. Emellett a Bonyolult Fluids Számítógépes Szimulációk és Elmélet Tanszék vezetője a Berlini Műszaki Egyetemen (TU Berlin). (© TU Berlin/PR/Christian Kielmann)

Prof. Dr. Sabine Klapp és Roland Aust örömmel jelentik be, hogy a 910-es Közös Kutatóközpont a nemlineáris rendszerek irányításával további négy évre támogatást kap. Prof. Dr. Sabine Klapp a Közös Kutatóközpont koordinátora és a Számítógépes Szimulációk és Komplex Fluids Elmélete Tanszék vezetője a Berlini Műszaki Egyetem Elméleti Fizikai Intézetében. Roland Aust a Közös Kutatóközpont ügyvezető igazgatója. (© TU Berlin/PR/Christian Kielmann)

A siker teljes körű. A Német Kutatási Közösség (DFG) harmadik alkalommal hagyta jóvá a TU Berlin nemlineáris rendszerek ellenőrzésével foglalkozó 910-es Különleges Kutatóközpont (SFB) támogatását. A Különleges Kutatóközpont vezetője Prof. Dr. Sabine Klapp. Ő irányítja a Számítógépes Szimulációk és Komplex Fluids Elmélete szakterületet a TU Berlin Elméleti Fizika Intézetében. A következő négy évben a kutatásokat több mint nyolcmillió euró finanszírozza. Ezzel a támogatás összértéke, amely több mint tizenkét évre szól, meghaladja a 20 millió eurót.

A „Nemlineáris rendszerek önszerveződő kontrollja: Elméleti módszerek és alkalmazási koncepciók” címmel innovatív kontrollstratégiákat és -módszereket fognak kutatni. A Különleges Kutatóközpontban újdonságként például egy integrált PhD-képzési program kerül kialakításra.

Tematikus hangsúlyok és célkitűzések

A SFB 910 a termikus egyensúlytól távoli disszipatív, nemlineáris dinamikus rendszerekkel foglalkozik. Ezek a rendszerek széles körben elterjedtek a fizikában, kémia és biológiában. Ide tartoznak például nyitott kvantumrendszerek, áramló folyadékok és pulzáló szívszövet. Jellemző tulajdonságuk az önszerveződés, azaz spontán idő-, tér- vagy tér-idő struktúrák kialakulása. A kutatás célja az ilyen önszerveződő disszipatív struktúrák célzott generálása és kontrollálása, például bizonyos anyagtulajdonságok optimalizálása érdekében.

Interdiszciplináris együttműködés keretében alkalmazott matematikusok, elméleti fizikusok és neuroinformatikusok fejlesztenek ki új kontrollkoncepciókat és -módszereket, valamint modellezik ezek alkalmazását kiválasztott innovatív rendszerekre. Ezek a rendszerek a kemény kondenzált anyagtól a biológiai rendszerekig terjednek, és nanométeres, mikro- és milliméteres léptékeket ölelnek fel. Különböző kontrollkoncepciók kerülnek összehangolásra a nemlineáris dinamika, a káoszkontroll, a klasszikus irányítási és optimalizációs elméletek, valamint a kvantumkontroll területeiről. A 2011-ben Prof. Dr. Dr. h.c. Eckehard Schöll által alapított SFB 910 egyik központi módszere a visszacsatolási hurkok alkalmazása az instabil állapotok stabilizálására. Egy példa erre a késleltetett visszacsatolási kontroll, amely már sikeresen alkalmazták az első két finanszírozási periódusban új rendszereken. A harmadik finanszírozási periódus főbb alkalmazási területei közé tartozik a kvantumstruktúrák dinamikájának kontrollja, a topológiai kvantuminformációs rendszerek, a komplex és aktív folyadékok kontrollja nemegyensúlyi állapotban, valamint az ingerlékeny médiumok, például a szívszövet és makroszkopikus agyi hálózatok irányítása.

A Különleges Kutatóközpont szerkezete

A kutatóközpont két projektterületre oszlik: elméleti módszerek (A) és alkalmazási koncepciók (B), összesen 16 tudományos alprojektet magában foglalva. Az elméleti módszerek területe alapvető, elméleti vizsgálatokkal foglalkozik a nemlineáris rendszerek önszerveződéséről. Interdiszciplináris összetétele révén az elméleti fizika és a matematika kutatási területeinek szakértelmét egyesíti. Célja a sikeres önszerveződő folyamatok kontrolljának alapvető megértése. Az alkalmazási koncepciók területe az A területen kidolgozott kontrollelv alkalmazása például kiválasztott innovatív modellszámításokra. Ezek a modellek a fizika, kémia és biológia területéről származnak. Különösen a gerjesztett kvantumrendszerek, kolloidális anyagok, komplex folyadékok, szívszövet, agyi hálózatok, lézerek vagy kaotikus oszcillátorok kontrollját vizsgálják és fejlesztik. Az ilyen rendszerek dinamikája széles skálán mozog, különböző tér- és időskálákon, és különféle kontrollstratégiákkal céltudatosan befolyásolhatók.

A harmadik finanszírozási periódusban a tudományos alprojektekhez egy integrált „Komplex rendszerek tervezése és kontrollja” doktori program kapcsolódik, amelyet Prof. Dr. Holger Stark, Dr. Alexander Carmele (mindkettő a TU Berlinről) és Prof. Dr. Alexander Mielke, a Weierstraß Alapítvány Alkalmazott Analízis és Stochasztika Intézetéből (WIAS) vezet.

A tudományos utánpótlás támogatása

A SFB egyik különleges célja a fiatal kutatók támogatása, valamint intézkedések a nők és férfiak közötti esélyegyenlőség, illetve a tudomány és a család összeegyeztethetősége érdekében. Ennek érdekében a kutatóközpont támogatási programokat tervez mind a bachelor-, mind a masterhallgatók, valamint a doktori és posztdoktori hallgatók számára.

Az első két finanszírozási periódusban már megvalósult külön támogatási intézkedések, például fiatal kutatók számára szóló pénzügyi támogatások, amelyek további lehetőségeket kínálnak a fiatal tudósok számára. Mentori programokon keresztül célzottan próbálják ösztönözni a nőket a természettudományokra. A fiatal kutatók korán bekapcsolódhatnak nemzetközi együttműködésekbe vezető kutatócsoportokkal, például csereprogramokon keresztül. Az új integrált doktori program strukturált PhD-képzést biztosít a doktoranduszoknak és ösztöndíjasoknak, hogy a fiatal kutatók számára a lehető legjobb feltételeket teremtsék a sikeres karrierindításhoz.

A TU Berlin együttműködő partnerei (vezető egyetem)

- Freie Universität Berlin,
- Weierstraß Alapítvány Alkalmazott Analízis és Stochasztika Intézet (WIAS),
- Physikalisch-Technische Bundesanstalt,
- Szaratovi Állami Egyetem (Oroszország)

További információk szívesen:

Prof. Dr. Sabine Klapp
TU Berlin
Számítógépes Szimulációk és Komplex Fluids Elmélete
és a 910-es Különleges Kutatóközpont
Telefon: 030/314-23763
E-mail: klapp@physik.tu-berlin.de