Lecture series "Simulation Sciences"

Lecture series "Simulation Sciences"

Talk in the lecture series "Simulation Sciences", Photo: A. Herzog

The lectures within the SWZ lecture series "Simulation Sciences" are held once a month, alternating in Clausthal and in Göttingen. The topics of the lecture will cover the entire spectrum of research fields of Simulation Science Center. Guests are always welcome to all sessions. 

On this page you will find the announcements to the already fixed dates and materials to the past events.

Past events

  • On Friday, June 21th 2024 at 1:30 pm

    Tanja Martini, M. Sc.
    (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Braunschweig)

    will talk about

    Evaluation of Virtual and Mixed Reality Technologies in Helicopter Simulation

    Content of the lecture:

    Helicopters, because of their vertical take-off and landing capability, are an important vehicle for demanding missions such as search and rescue operations and transportation into confined areas. Therefore, training is essential to minimize the risk of helicopter missions due to human error. To date, more and more simulation is used for helicopter training where typically certified full-flight simulators are utilized. The use of simulation has several advantages. Challenging and risky tasks can be practiced in a safe environment. At the same time, the operational costs of a helicopter can be saved. Likewise, training scenarios can be simulated that cannot be trained in reality, such as a tail rotor failure. However, the use of simulation for training does not only have advantages. For example, simulation training can cause simulation sickness. Also, the lack of simulation fidelity can hinder transfer of training. With innovative technologies, there are new opportunities for helicopter simulation to increase the fidelity of the simulation. In this presentation it is discussed to which extent Virtual Reality (VR), Mixed Reality (MR) and Augmented Reality (AR) technologies can be used as visual system in the helicopter simulation environment. The aim is to increase the immersion of the helicopter simulation and thus enhancing the learning effect and transfer of training. In a piloted study an AR (with see-through display), MR and VR (monitor-based display) setup is compared to conventional helicopter simulation at a research simulator.

    The presentation will be held in Seminarraum 106a (T2) in building D5 of Clausthal University of Technology.Guests are welcome.

    You can also attend the lecture online via the following link: https://webconf.tu-clausthal.de/rooms/xsr-sty-qwm-a8j/join

    (Invitation as pdf)

  • On Friday, June 21th 2024 at 2:30 pm

    Michael Schäfer, M. Sc.
    (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Braunschweig)

    will talk about

    Model-based design and simulation-based validation of an actuation system for a morphing control surface

    Content of the lecture:

    A morphing wing profile can improve aircraft performance at almost every point of the flight envelope. In order to realize such adaptive variable camber, technologies are required that enable structural deformation of the wing profile. A major challenge in the development of morphing technologies is to enable both the flexibility for the shape-variable structure and to ensure the necessary stiffness. In contrast to the classic design approach to the design of control surfaces, where there is a clear separation between structure and system, these two domains are often combined in the case of morphing structures in order to achieve the desired functionality.

    Even if the basic concept is similar, a wide variety of actuation concepts are used in research, for example classic actuators, shape memory alloys, piezoelectric actuators or cells deformed by means of a suitable fluid. During development, however, the focus is usually on the structure itself, while the actuation system is only marginally considered. Other important factors such as installation space, safety and certification aspects are often neglected in early development. Many new functions developed for aircraft undergo such a development process from the aerodynamic concept, through structural feasibility to integrability and certification. It is evident that many functionalities are revisited and further developed over decades until a new showstopper arises. The aim of the work is to show how the design of new morphing actuation systems for safety-critical functions in aircraft can be supported using model-based methods, addressing key aspects such as safety and certification at an early stage of development.

    The presentation will be held in Seminarraum 106a (T2) in building D5 of Clausthal University of Technology.Guests are welcome.

    You can also attend the lecture online via the following link: https://webconf.tu-clausthal.de/rooms/xsr-sty-qwm-a8j/join

    (Invitation as pdf)

  • On Thursday, March 14th 2024 at 3:00 pm

    Dr. Leon Kellerhals
    (TU Berglin)

    will talk about:

    Understanding Agreement, Diversity, and Polarization in Elections via Numerical Experiments

    Content of the lecture:

    Fair (unbiased) decision making is a crucial research area in machine learning and data analysis. To ensure fairness, a plethora of different fairness notions and fair algorithms have been introduced, studied, and implemented. One of the most important tools in the above areas is clustering: Given some data in some form, the goal is to give structure to the data in some form. Since the seminal paper by Chierichetti et al. [NIPS '17], several fairness notions were introduced for several variants of the clustering problem. The goal of this talk is to give a rough overview over the world of fair clustering, and then present work on two specific areas in this realm.
    The first area is on correlation clustering, where the task is to partition the vertices of a graph into clusters. We propose a new fairness variant: Suppose each vertex represents an individual which is part of a (say ethnic) group. Then our goal is to ensure that each group of individuals is equally well represented by the clustering.
    The second area focuses on individual fairness, where we are not given information on the groups, but want to make sure that each individual is well represented. Over the years, many variants of individual fairness have been introduced for the problem of clustering data points. Using tools from social choice, we introduce a new fairness notion that incorporates all of these variants and further show that two of the variants are inherently the same.
    The results on correlation clustering are joint work with Vincent Froese and Rolf Niedermeier, and the results on individual fairness are joint work with Jannik Peters.

    The presentation will be held in Multimedia auditorium Tannenhöhe in building D5 of Clausthal University of Technology. Guests are welcome.

    (Invitation as pdf)

  • On Monday, March 4th 2024 at 4:00 pm

    Dr. Andrzej Kaczmarczyk
    (AGH University of Science and Technology in Kraków (Poland))

    will talk about:

    Understanding Agreement, Diversity, and Polarization in Elections via Numerical Experiments

    Content of the lecture:

    In the talk, we briefly showcase our approach to understand the notions of agreement, diversity, and polarization in elections using a collection of theoretical and experimental methods of computational social choice theory and data science. While (computational) social choice offers good measures of agreement between the voters, such measures for the other two notions are lacking.  We attempt to rectify this issue by designing appropriate measures and providing means of their (approximate) computation. Augmenting our study with computational experiments on both synthetic and real-world election data, we verify that they, indeed, capture diversity and polarization well. In particular, we present "maps of preference orders" that highlight relations between the votes in a given election and which help in making arguments about their nature.

    The presentation will be held in Multimedia auditorium Tannenhöhe in building D5 of Clausthal University of Technology. Guests are welcome.

    (Invitation as pdf)

  • On Wednesday, June 19th 2019 at 3:00 pm

    Prof. Dr.-Ing. (em.) Michael F. Jischa
    (Clausthal University of Technology, Institute of Applied Mechanics)

    will talk about:

    Climate change and energy transition

    Content of the lecture:

    Seit der industriellen Revolution hat der CO2-Gehalt der Luft mit wachsender Beschleunigung zugenommen. Der Klimawandel erfordert eine Energiewende. Die fossilen Primärenergieträger Kohle, Erdöl und Erdgas sollten möglichst rasch durch regenerative Energien ersetzt werden. Die Belastbarkeit der Erde ist durch weitere Phänomene wie Versauerung der Ozeane, Verschmutzung durch Chemikalien und Partikeln, Verlust biologischer Vielfalt, Landnutzungsänderung, Süßwasserverbrauch, Stickstoffkreislauf und Phosphorkreislauf gekennzeichnet. Forschung und Lehre an den Universitäten sollten sich verstärkt diesen Phänomenen widmen. Hierzu werden Vorschläge aus dem Buch “Dynamik in Natur und Technik – Wandel verstehen und gestalten” (Jischa 2018) vorgestellt.

    The presentation will be held in SWZ room 324 in building C9 of TU Clausthal. Guests are welcome.

  • On Wednesday, March 6th 2019 at 4:15 pm

    Dr. rer. nat. Robert Mettin
    (Georg-August University Göttingen, Third Institute of Physics)

    will talk about:

    From the secret life of the bubbles

    Content of the lecture:

    Liquids can also "rupture": bubbles can form under tensile stress in currents or sound fields. Their nucleation as well as the subsequent dynamics and their interactions are referred to under the term "cavitation". Cavitation bubbles can be the cause of erosion of the hardest materials, but can also find applications in ultrasonic cleaning or sonochemistry. In addition to basic information on cavitation and bubble dynamics, some experiments and simulation approaches of the group in Göttingen will be presented. Essential difficulties for the investigation are caused by inherent nonlinearities of the bubble dynamics. This leads to relevant time and size scales, which can vary over many orders of magnitude: Bubble structures fluctuate over seconds, sonoluminescence flashes last only a few picoseconds; acoustic wavelengths are a few centimetres, nucleation takes place at the level of nanometres. In order to understand experimental findings and to explore inaccessible areas, simulations are necessary. Here, one usually has to concentrate on partial aspects in order to keep the complexity and the numerical load within limits. As an example, simulation results for bubble structure formation and for single bubble collapse at hard interfaces are shown.

    The presentation will be held in room 321 of the Institut of Applied Mechanica in building A1 of TU Clausthal. Guests are welcome.

     

  • On Tuesday, February 5th 2019 at 1:00 pm the following talk will take place at SWZ

    Simulation and optimization for cyber-physical systems in the automotive sector

    Time table:

    • 1:00 pm Welcome
       
    • 1:05 pm Presentation of the Simulation Science Center (Dr. Alexander Herzog)
       
    • 1:15 pm Optimization for virtual suspension design with application example (Dr. Götz Baumgarten, Volkswagen AG)
       
    • 1:40 pm Multi-Level-Simulation (M.Sc. Stefan Wittek)
       
    • 2:05 pm Design of a learning model predictive control for the air conditioning of battery electric vehicles (Dipl.-Ing. Peter Engel)
       
    • 2:30 pm Intelligent optimization for the parameterization of a control system (M.Sc. Meng Zhang)

    The presentation will be held in SWZ room 324 in building C9 of TU Clausthal. Guests are welcome.

  • On Wednesday, December 5th, 2018 at 5:15 pm

    Alexander Bufe, M.Sc.
    (Clausthal University of Technology, Institute of Applied Mechanics)

    will talk about:

    Automatic Processing of Complex Geometries with the Lattice Boltzmann Method

    Content of the lecture:

    In order to determine correlations between fluid dynamic coefficients and geometrical properties a large number of data points, usually obtained in experiments and measurements, have to be examined. Applications may be found in aerodynamics, process engineering or other disciplines. For example, in porous media correlations between pressure loss or dispersion have to be parametrized depending on details of the geometrical structure. In biomedical applications, the flow though a large number of complex structures has to be analyzed in a reliable and accurate way. In this context, computational approaches may offer an alternative route to provide such data. However, in classical fluid dynamics the mesh generation often requires manual processing, limiting the number of analyzable geometries. In contrast the lattice Boltzmann method, which usually operates on Cartesian grids, allows for easy and fully automatic mesh generation. Accuracy may be enhanced by using hierarchical refined meshes. Using a fully automated simulation setup the number of generated data is only limited by computational power and available input data. This talk gives a short introduction to the idea and basic concepts of LBM and illustrates the fully automatic approach drawing on examples from process engineering and medicine.

    The presentation will be held in SWZ room 324 in building C9 of TU Clausthal. Guests are welcome.

     

  • On Wednesday, December 5th, 2018 at 4:15 pm

    Feng Gu, M.Sc.
    (Clausthal University of Technology, Department of Informatics, Division Graphical Data Processing and Multimedia)

    will talk about:

    Das Virtuelle Mikroskop - Visualisierung und Inspektion der Geometrie von Partikelschüttungen

    Content of the lecture:

    Viele Materialien und Stoffe sind aus Partikeln aufgebaut, vom Beton bis zur Tablette. Manche Eigenschaften der fertigen Stoffe sind bereits stark durch die geometrischen Eigenschaften der Partikelmischungen bestimmt. Bei Beton ist z.B. die Raumausfüllung der trockenen Mischung, also das Verhältnis von Behältergröße zum Volumen der enthaltenen Partikel, ausschlaggebend für die Festigkeit des Betons nach der Aushärtung. In anderen Anwendungen, etwa bei der Herstellung von Schäumen, spielen Verteilung und Gestalt der Zwischenräume zwischen den 'Partikeln', die in diesem Falle Hohlräume sind, eine entscheidende Rolle für die Eigenschaften des Materials.

    Im Projekt "RaSim" wurde für solche Materialien eine parallele Collective-Rearrangement Simulation auf der GPU entwickelt, die mehrere Millionen unterschiedlich großer, kugelförmiger Partikel mit interaktiver Geschwindigkeit bewegen kann. Dabei werden die Kugeln an zufällige Startpositionen in einem Container gesetzt und stoßen sich danach bei Überlappung solange gegenseitig ab, bis ein konvergierter Zustand erreicht ist.

    Um die Qualität dieser iterativen Simulation einschätzen zu können wurden im Projekt "Virtuelles Mikroskop" spezielle, dreidimensionale Visualisierungen entwickelt, die neben der einfachen Darstellung der Kugeln auch die aktuellen Überlappungsbereiche der Kugeln sowie die noch existierenden Freiräume im Container zeigen. Im Vortrag wird gezeigt wie solche Visualisierungen durch parallele Programmierung auf aktueller Grafikhardware
    mit einer Geschwindigkeit von 20 - 60 Bildern pro Sekunde für eine Million Kugeln umgesetzt werden können. Weiterhin werden auch erste Ergebnisse für die Simulation und Visualisierung von nicht-kugelförmigen Partikeln gezeigt.

    The presentation will be held in SWZ room 324 in building C9 of TU Clausthal. Guests are welcome.

     

  • On Wednesday, November 28th, 2018 at 4:15 pm

    Prof. Dr. Dr. h. c. Siegfried Schmauder
    (Institute for Materials Testing, Materials Science and Strength of Materials, University of Stuttgart)

    will talk about:

    Multiscale Materials Modeling
    New Developments with Special Emphasis on MD-Simulations

    Content of the lecture:

    In this overview it will be shown how the first successful example of real multiscaling for metals was achieved.
    Multiscale simulation in the present context comprises the involvement of all length scales from atomistics via micromechanical contributions to macroscopic materials behavior and further up to applications for components.
    The main focus of the presentation will be put on new developments with special emphasis on MD-simulations and other methods involved and how they interact within the present approach. It will be shown that each method is superior on the respective length scale. Furthermore, the parameters which transport the relevant information from one length scale to the next one are decisive for the success of physically based multiscale simulations.
    While in the past different methods were tried to be combined into one simulation it is nowadays obvious in many fields of research that the only way to succeed in under-standing the mechanical behavior of materials is to do sequential multiscale simulations in order to achieve physically based practical material solutions without adjustment to any experiment. This has opened the door to real virtual material design strategies.
    In a final step it will be shown that the approach is not limited to metals but can be extended to other material classes and can be also applied for composites as well as to many aspects of material problems in modern technical applications where all disciplines meet, from physics to materials science and further on to engineering applications.

    The presentation will be held in SWZ room 324 in building C9 of TU Clausthal. Guests are welcome.

  • On Wednesday, November 21th, 2018 at 4:30 pm

    Prof. Dr. Sven Müller
    (University of Applied Sciences Karlsruhe)

    will talk about:

    A pilgrim scheduling approach to increase public safety during the great pilgrimage to Makkah, Saudi Arabia

    Content of the lecture:

    The Hajj - the great pilgrimage to Makkah, Saudi Arabia - is one of the five pillars of the Islamic religion. With more than three million pilgrims performing Hajj rituals, it is also one of the largest pedestrian problems in the world. Until 2006, severe crowd disasters have repeatedly overshadowed the pilgrimage. Ramy al Jamarat - the stoning of the devil ritual - is known to be particularly crowded. In the aftermath of the Hajj in 2006, several measures were implemented to improve safety and to avoid crowd disasters. One particular measure is the development of a time schedule for the pilgrims to perform the stoning ritual. In this paper, we present a model and a solution approach to the Pilgrim Scheduling Problem. The model minimizes the deviation of the scheduled stoning time from the preferred stoning time, while considering infrastructure capacities to avoid critical densities of pilgrims. At the same time pilgrims are assigned to routes leading to the ritual site and back to the camp site. The routes enforce a rigor one-way ow in the surrounding area of the ritual site. We solve the Pilgrim Scheduling Problem by an intelligible fix-and-optimize heuristic. The schedule is evaluated using a mesoscopic pedestrian simulation and discussed with local authorities. Critical feedback is then incorporated into the final schedules. Our approach was an integral part of the planning process for Hajj in the years 2007-2014 and 2016, and no crowd disaster happened during this time. We illustrate our work with computational results and validation data for the Hajj in 2016. In 2015, a severe crowd crush happened close to the ritual site. In that year the authors were not in charge of the scheduling and routing for the stoning ritual. We provide a short discussion of the crowd accident and the approach used in 2015.

    The presentation will be held in seminar room of Institute for numerical and applied mathematics of University of Göttingen. Guests are welcome.

     

  • On Firday, February 13th, 2018 at 4:15 pm

    PD Dr. Umut Durak
    (German Aerospace Center (DLR), Institute of Flight Systems, Braunschweig    )

    will talk about:

    Modeling and simulation based approaches in aeronautical Informatics

    Content of the lecture:

    Aeronautical informatics is advancing rapidly through the synergy between Information and Communication Technologies (ICT) and aeronautics. The history of aeronautics starts with the pioneer era. The introduction of mechanically powered controls is called the second era. The third era is characterized by the utilization of computers and automation in aircraft. Now, we are moving towards the Flight 4.0: the fourth era which emphasize “smart” and “connected” flight. Flight 4.0 promotes extensively exploiting the emerging ICT, such as Cloud/Fog/Edge Computing, Internet of Things, Cyber Physical Systems or Big Data. Along with that, the rise of unmanned aerial systems, new urban aviation concepts and future air traffic management systems are asking for innovative solutions. For democratization of engineering and stimulating the innovation potential of Small and Medium Size Enterprises (SMEs) and startups, we need new affordable and accessible tools, methods and techniques for designing, developing and assuring automation and autonomy across system boundaries. This talk elaborates modeling and simulation based approaches and promotes standardization and open-source for model based design, and simulation based analysis, training, validation and verification for achieving the future “smart” and “connected” flight. It further introduces the related research efforts of German Aerospace Center (DLR) - Clausthal University of Technology collaborative research group on aeronautical informatics.

    The presentation will be held in SWZ room 324 in building C9 of TU Clausthal. Guests are welcome.

  • On Wednesday February 7th, 2018 at 4:15 pm

    Dr.-Ing. Mehran Monavari
    (Institute of Materials Simulation, Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg)

    will talk about:

    Continuum dislocation dynamics (CDD): a mesoscale crystal plasticity framework

    Content of the lecture:

    Since the discovery of dislocations as carriers of plastic deformation, developing a continuum theory for motion and interaction of dislocations has been a challenging task. Such a theory should address two interrelated problems: how to represent in a continuum setting the motion of dislocations, hence the kinematics of curved and connected lines, and how to capture dislocation interactions.

    In this regard, we introduce the Continuum dislocation dynamics (CDD) as a framework for representing the evolution of systems of curved and connected dislocation lines. In CDD, the microstructure is described in terms of a series of density-like tensorial variables where the accuracy can be prescribed by the resolution of the computational domain or by the order at which the tensorial series is truncated. CDD can operate on a wider spatial and temporal range than microscale models such as Discrete Dislocation Dynamics (DDD) and with a higher physical accuracy than phenomenological crystal plasticity. Therefore it is able to bridge the gap between these models. We present a mesoscale FEM crystal plasticity framework based on CDD and demonstrate its potential though few examples.

    The presentation will be held in SWZ room 324 in building C9 of TU Clausthal. Guests are welcome.

  • On Wednesday November 8th, 2017 at 4:15 pm

    Jun.-Prof. Dr. Nina Gunkelmann
    (Simulation Science Center Clausthal-Göttingen, TU Clausthal)

    will talk about:

    Molekulardynamik-Simulationen von heterogenen Materialien unter hoher mechanischer Belastung

    Content of the lecture:

    Mit Hilfe von Molekulardynamik-Simulationen wird das Verhalten von heterogenen Materialien unter hoher mechanischer Belastung analysiert. Aufgrund der Komplexität der betrachteten Materialien existieren keine vollständigen analytischen Vorhersagen der Werkstoffantwort, sodass Computersimulationen ein nützliches Werkzeug sind, um die Materialeigenschaften bei mechanischer Beanspruchung zu analysieren. Als prototypisches Material wird polykristallines Eisen studiert, das eine druckinduzierte Phasenumwandlung von der kubisch-basiszentrierten zur hexagonal dichtest gepackten Struktur bei etwa 13 GPa zeigt. Es wird ein interatomares Wechselwirkungspotential verwendet, welches den Phasenübergang beim experimentell zu erwartenden Übergangsdruck modelliert. Die Simulationen zeigen, dass der Phasentransformation plastische Aktivität in der Form von Versetzungsbildung an den Korngrenzen vorausgeht, was als 3-Wellen-Struktur bezeichnet wird: Es wird eine elastische Kompressionswelle beobachtet, an die eine plastische Welle anschließt, die zuletzt zu einer Phasentransformationsfront führt. 

    Trotz großer Unterschiede in den Materialeigenschaften weisen Aluminium-Nanoschäume ebenfalls eine 3-Wellen-Struktur auf, die drei verschiedene Regimes kennzeichnet: Einem elastischen Vorläufer folgt plastische Aktivität in den Filamenten, bevor die Schaumstruktur letztendlich eingedrückt wird und ein kompaktifiziertes Material entsteht. Die Versetzungsbildung in den Filamenten kann veranschaulicht und mit dem Geschwindigkeitsprofil korreliert werden.

    Dabei können Versetzungsstrukturen mit der Methode D2C charakterisiert werden, indem diskrete Versetzungslinien durch kontinuierliche Feldvariablen ausgedrückt werden. Am Beispiel von Molekulardynamik-Simulationen von Nanoritzen in Eisen wird in diesem Vortrag gezeigt, dass mittels D2C Eigenschaften der Versetzungsmikrostruktur ermittelt werden können, die nicht direkt aus den atomistischen Daten bestimmt werden können. So kann die Nukleationsrate von Versetzungsschleifen unter dem Indenter bestimmt werden, was als Input für Methoden auf der Mesoskala verwendet werden kann.

    The presentation will be held in SWZ room 324 in building C9 of TU Clausthal. Guests are welcome. After the lecture, there will be a small snack at the SWZ, for which you are warm welcome.

  • On Wednesday June 7th 2016 at 4:15 pm

    Prof. Dr.-Ing. Gregor D. Wehinger
    (Institute of Chemical and Electrochemical Process Engineering, Clausthal University of Technology)

    will talk about

    Pellet-aufgelöste Modellierung von katalytischen Festbettreaktoren

    Content of the lecture:

    Festbettreaktoren sind ein häufig eingesetzter Reaktortyp in der chemischen Industrie. Festbe-ttreaktoren mit kleinem Rohr-zu-Pelletdurchmesser-Verhältnis (D/dp =N) finden vor allem bei stark exo- oder endothermen Reaktionen Anwendung. Unter diesen Umständen bestimmt die lokale Bettstruktur maßgeblich die Transportgrößen. Signifikante Randgängigkeit, lokale Tot-zonen und Rückströmungen sind die Folge. Gängige Beschreibungen von katalytischen Fest-bettreaktoren beruhen jedoch auf Annahmen, die die örtliche Bettstruktur nicht berücksichtigen, etwa Pfropfenströmung (plug flow) oder pseudohomogene Kinetiken. Fehlerhafte Vorhersagen können die Folge sein, die zu Produktionsausfällen, etwa durch Überhitzung der Reaktorrohre, führen können. Eine genauere Beschreibung liefert hingegen die numerische Strömungsmechanik (CFD) gekoppelt mit detaillierten Reaktionsmechanismen. Dabei wird jedes einzelne Pellet im Reaktor örtlich abgebildet.

    In diesem Beitrag wird diese rigorose pellet-aufgelöste Modellierung von katalytischen Fest-bettreaktoren vorgestellt. Aspekte der Modellierung werden diskutiert und anhand experimenteller Daten kritisch bewertet. Diese Aspekte umfassen die Algorithmus-basierte Erzeugung von regellosen Schüttungen mit Hilfe der Diskreten-Elemente-Methode (DEM), mit CFD berechnete Geschwindigkeitsprofile in den Pellet-Zwischenräumen, Wärmetransport in der Gas- und Feststoffphase, heterogene Katalyse am Beispiel der Trockenreformierung von Methan, Strahlung zwischen festen Oberflächen, sowie die Modellierung von Porenprozessen in den porösen Pellets.

    The presentation will be held in SWZ seminar room in building C9 of TU Clausthal. Guests are welcome.

  • On Wednesday December 7th 2016 at 3:30 pm

    Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Barbara Kaltenbacher
    (Institut für Mathematik, Alpen-Adria-Universtät Klagenfurt)

    will talk about

    Integration based profile likelihood calculation for PDE constrained parameter estimation problems

    (Joint work with Romana Boiger, Alpen-Adria-Universität Klagenfurt as well as Jan Hasenauer and Sabrina Hroß, Helmholtz Zentrum München.)

    Content of the lecture:

    Partial diferential equation (PDE) models are widely used in engineering and natural sciences to describe spatio-temporal processes. The parameters of the considered processes are often unknown and have to be estimated from experimental data. Due to partial observations and measurement noise, these parameter estimates are subject to uncertainty. This uncertainty can be assessed using profile likelihoods, a reliable but computationally intensive approach. In this talk, we present the integration based approach for the profile likelihood calculation developed by Chen and Jennrich, 2002, and adapt it to inverse problems with PDE constraints. While exiting methods for profile likelihood calculation in parameter estimation problems with PDE constraints rely on repeated optimization, the proposed approach exploits a dynamical system evolving along the likelihood profile. We derive the dynamical system for the unreduced estimation problem, prove convergence and study the properties of the integration based approach for the PDE case. To evaluate the proposed method, we compare it with state-of-the-art algorithms for a simple reaction-diffusion model for a cellular patterning process. We observe a good accuracy of the method as well as a significant speed up as compared to established methods. While our computational experiments have been done for an application example in systems biology, we emphasize that due to generality of this methodology, integration based profile calculation appears to facilitate rigorous uncertainty analysis for parameter estimation problems with PDE constraints also in many other fields.

    The presentation will be held in SWZ seminar room in building C9 of TU Clausthal. Guests are welcome.

  • On Wednesday November 2nd 2016 at 3:30 pm

    Jun.-Prof. Dr. Clemens Thielen
    (Department of Mathematics, University of Kaiserslautern)

    will talk about

    Kostenminimale Flüsse mit beschränktem Budget

    Content of the lecture:

    Das Minimalkostenflussproblem ist eines der bekanntesten Probleme der Graphentheorie und besitzt zahlreiche Anwendungen. Für gegebenen Kapazitäten und Kosten pro Flusseinheit auf den Pfeilen eines Netzwerks besteht die Aufgabe in der Bestimmung der kostengünstigsten Möglichkeit, eine vorgegebene Menge eines Gutes von einer gegebenen Quelle zu einer gegebenen Senke durch das Netzwerk zu transportieren. Das Minimalkostenflussproblem stellt somit einen allgemeinen mathematischen Rahmen für viele Distributions- und Transportprobleme dar. Zusätzlich lässt sich auch das Problem der Bestimmung eines maximalen dynamischen Flusses durch ein Netzwerk mit Reisezeiten auf den Pfeilen als Minimalkostenflussproblem formulieren. Daher lassen sich beispielsweise auch Probleme aus dem Bereich der Kapazitätsbestimmung von Abwassernetzen als Minimalkostenflussprobleme lösen.

    In vielen Anwendungen des Minimalkostenflussproblems ist jedoch das zu benutzende Netzwerk noch nicht vollständig vorhanden, sondern muss erst (aus-) gebaut werden, bevor es zum Gütertransport verwendet werden kann. Dies motiviert die Erweiterung des Minimalkostenflussproblems um einen zweiten Kostenwert für jeden Pfeil, der die (Aus-) Baukosten des Pfeils pro Kapazitätseinheit beschreibt. Steht nur ein vorgegebenes Budget zum (Aus-) Bau des Netzwerks zur Verfügung, so ergibt sich das Problem, einen Fluss mit minimalen Kosten zu berechnen, der sich in einem Netzwerk mit durch das Budget beschränkten (Aus-) Baukosten realisieren lässt. Das resultierende Netzwerkflussproblem wird als Minimalkostenflussproblem mit Budgetbeschränkung bezeichnet.

    Dieser Vortrag beschäftigt sich mit effizienten Algorithmen zur Lösung des Minimalkostenflussproblems mit Budgetbeschränkung. Wir werden zeigen, wie sich kombinatorische Algorithmen für das klassische Minimalkostenflussproblem in Kombination mit binärer oder parametrischer Suche benutzen lassen, um auch das Problem mit Budgetbeschränkung selbst auf großen Netzwerken effizient lösen zu können.

    The presentation will be held in Multimedia auditorium Tannenhöhe of TU Clausthal. Guests are welcome.

  • On Wednesday October 26th 2016 at 4:15 pm

    Prof. Dr. Ramin Yahyapour
    (Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung mbH Göttingen)

    will talk about

    HPC and Data Science in Göttingen

    Content of the lecture:

    Forschung gestaltet sich zunehmend rechen- und daten-intensiv, wofür eine geeignete Infrastruktur relevante Voraussetzung ist. Neben der Verfügbarkeit von solchen Infrastrukturen stellt auch das Wissen um den effektiven und effizienten Umgang eine Herausforderung dar. Am Göttingen Campus wird unter dem Begriff eResearch an einer institutionellen Strategie für Computational and Data Science gearbeitet. In dem Vortrag wird Einblick zu den aktuellen Entwicklungen gegeben und Beispiele zu Forschungsfragen geliefert.

    The presentation will be held in Room 0.101 of Institute of Computer Science of University of Göttingen.

  • On Wednesday June 22th, 2016 at 4:15 pm 

    Prof. Dr. Thomas S. Spengler
    (Institute for Automotive Management and Industrial Production, Braunschweig University of Technology)

    will talk about:

    Simulation-based impact assessment and strategy development in the automotive sector

    Content of the lecture:

    Electric vehicles are often seen as a promising way for rationalizing the use of fossil energy and cutting down greenhouse gas emissions in the automotive sector. So far, however, the market success of electric vehicles and thus their impact on reducing fossil fuel consumption and greenhouse gas emissions are rather limited. In this talk, the automotive market simulator (AMaSi) is introduced, which combines system dynamics and agent-based simulation to analyze the leverage of manufacturers and policy to support the market diffusion of electric vehicles. Based on real-world data the model is applied to the German car market and different manufacturer and policy measures are simulated, including the currently discussed purchase premium for battery and plug-in hybrid electric vehicles. Additionally, validation issues are discussed when modeling the structure of complex socioeconomic/-technic systems and simulating their behavior.

    The presentation will be held in Room 0.101 of Institute of Computer Science of University of Göttingen. Guests are welcome.

  • On Wednesday March 9th, 2016 at 3:30 pm 

    Fabian Glaser, M.Sc.
    (Institute of Computer Science, Georg-August University Göttingen)

    will talk about

    Modeling, deployment and scaling of simulation applications for and in the cloud.

    Content of the lecture:

    Often scientific simulations require more computational resources than locally available. While grid computing already offered on-demand access to large-scale distributed computing resources in the past, cloud computing is much more flexible since it offers the possibility to deploy the full hard- and software stack as desired. However, this increased flexibility also places an additional burden on scientists, who are willing to migrate their simulation applications to the cloud, since it requires a deep understanding of the cloud infrastructure and the related technologies. Therefore, our focus in scope of the project “A cloud-based software infrastructure for distributed simulation applications” was to identify the obstacles scientists face when moving their simulation applications to the cloud and develop a framework to simplify this process. The developed solution is based on the Topology and Orchestration Specification for Cloud Applications (TOSCA) and leverages domain-model knowledge of the scientist to scale the deployed simulation infrastructure.

    The presentation will be held in Room 0.101 of Institute of Computer Science of University of Göttingen. Guests are welcome.

  • On Wednesday February 3rd, 2016 at 3:30 pm

    Prof. Dr. Anita Schöbel
    Institute for Numerical and Applied Mathematics, University of Göttingen

    Prof. Dr. Michael Kolonko
    Institute for Applied Stochastics and Operations Research, TU Clausthal

    Jonas Harbering, M.Sc.
    Institute for Numerical and Applied Mathematics, University of Göttingen

    will talk about

    Delays in transport networks.

    Content of the lecture:

    Die alltäglichen Verspätungen in öffentlichen Verkehrsnetzen können vielfältige Ursachen haben: von klemmenden Türen über unerwarteten Passagierandrang bis zu Baumaßnahmen auf den Gleisen. 

    Diese kleinen 'Quellverspätungen' lassen sich im Alltag nicht ganz vermeiden. Ziel  einer robusten Fahrplanung ist es daher, durch geschickte Platzierung von Zeitpuffern  zu verhindern, dass sich diese Verspätung aufsummieren und über das Netz  verbreiten und so zu ernsthaften Verspätungen führen können. Die dazu erforderliche genaue Untersuchung und Simulation des Verkehrsgeschehens unter zufälligen Verspätungen ist aber eine relativ komplexe Aufgabe.

    In dem SWZ Projekt "Strukturuntersuchungen zur Entstehung und Fortpflanzung von Verspätungen in Verkehrsnetzen - Modellierung, Simulation und Optimierung eines stochastischen Netzwerkes" wurden von Arbeitsgruppen an der Universität Göttingen und der TU Clausthal verschiedene Ansätze untersucht, mit denen die Auswirkung von Fahrplanpuffern auf die resultierenden Verspätungen der Fahrgäste dargestellt und optimale Pufferallokationen gesucht werden können. Insbesondere konnte in diesem Projekt gezeigt werden, dass die für unterschiedliche Zwecke entwickelten szenario-basierten und stochastischen  Modelle zu denselben Ergebnissen führen.

    The presentation will be held in Seminarraum B (Room 309) of the Institute for Applied Stochastics and Operations Research of TU Clausthal. Guests are welcome.

  • On Wednesday January 13th, 2016 at 4:30 pm 

    Dr. Natalia Rezanova
    (Danish State Railways, DSB)

    will talk about:

    Optimization problems in DSB long-term and strategic planning.

    Content of the lecture:

    Danish State Railways (DSB) is the largest passenger operator in Denmark. DSB Longterm Planning Department is responsible for the long-term traffic planning, including line planning, timetabling and rolling stock (2 years before the day of operations), as well as the strategic traffic planning (10+ years before the day of operations). Many optimization problems arise within the different strategic planning areas. Some of them are solved using commercial optimization software uniquely developed for DSB. Other optimization problems are addressed in-house. The talk will focus on two different optimization projects, where Mixed Integer Programming models formulated, implemented and solved. The line planning optimization model determines an optimal set of train lines, patterns and frequencies, and is used in the strategic planning on DSB S-train network. The facility location optimization model is developed to determine the size and location of maintenance, preparation, cleaning and stabling facilities required to service the fleet of electrical trains, which DSB is planning to acquire in the near future. Both projects, even though quite different in purpose and impact, exploit the advantages of Operations Research and help to address the real-life challenges of a railway operator.

    The presentation will be held in Room 0.101 of Institute of Computer Science of University of Göttingen. Guests are welcome.

  • On Wednesday January 13th, 2016 at 3:30 pm 

    Dipl.-Inf. Daniel Honsel
    Dipl.-Math. Verena Honsel
    Marlon Welter, M.Sc.
    (Institute for Computer Science, Georg-August-Universität Göttingen)

    will talk about:

    Agent-Based Modeling and Simulation of Software Processes for Quality Assurance.

    Content of the lecture:

    Project managers have to make decisions concerning the architecture, development strategy or team constellation and they have to estimate the consequences of the decisions. To have tool support for testing the interplay of different parameter constellations would be of great help. We created a simulation tool that can predict possible future scenarios and that makes the project manager aware of risky development trends. For the creation of this tool, understanding software evolution and its drivers is indispensable. To get a model with parameters close to the reality we examined Open Source Software (OSS) projects by repository mining and estimated the simulation’s parameters from the gained insights. With the parameters we instantiate an Agent-based simulation of the software project which can be evaluated by project managers using Conditional Random Fields (CRFs) to gain the desired information about development trends.

    The presentation will be held in Room 0.101 of Institute of Computer Science of University of Göttingen. Guests are welcome.

  • On Wednesday December 2nd, 2015 at 3:30 pm

    Dipl.-Wirt.-Inf. Wiebke Klünder
    (Institute for Applied Stochastics and Operations Research, TU Clausthal)

    will talk about

    Decomposition of queueing networks with batch processing.

    Content of the lecture:

    Die Bedeutung von Simulationsmethoden zur Produktionsplanung und -steuerung hat in der industriellen Fertigung in den letzten Jahren ständig zugenommen. Zurückzuführen ist die Zunahme zum einen auf komplexer werdende Fertigungen und zum anderen auf immer kürzer werdende Fertigungszyklen. Es besteht die Notwendigkeit, dass Unternehmen Fertigungsprozesse von Anfang an optimieren, da nachträgliche Korrekturen am Produktionsprozess in technischer und logistischer Hinsicht schwer umsetzbar sind. Das Entstehen von Warteschlangen ist aus betriebswirtschaftlicher Sicht ein Effekt, der möglichst vermieden bzw. minimiert werden sollte. Eine Warteschlange in einer Produktion bedeutet, dass sich der Produktionsvorgang durch Wartezeiten verlängert, was zu steigenden Lagerhaltungskosten bzw. gebundenem Material führt.

    Die analytisch orientierte Methode der Warteschlangentheorie als Produktionsplanungswerkzeug bietet einen Ansatz der Optimierung und besitzt Vorteile gegenüber den etablierten Simulationsmethoden. Die jeweilige Fragestellung, z. B. wieviel Puffer an einer Bedienstation veranschlagt werden sollte, wird mathematisch modelliert und mit Hilfe von analytischen Formeln, die zuvor durch Simulation evaluiert wurden, approximativ gelöst. In diesem Vortrag wird ein Netz aus Produktions- bzw. Bedienstationen betrachtet, in dem Produkttyp-spezifische Aufträge in Stapeln von Bedienern verarbeitet werden. Der Einsatz der Dekompositionsmethode ermöglicht eine isolierte Betrachtung der einzelnen Bedienstationen im Netz, deren Leistungsgrößen anschließend mit Hilfe analytischer Formeln approximativ bestimmt werden können.

    The presentation will be held in Multimedia auditorium Tannenhöhe of TU Clausthal. Guests are welcome.

  • On Wednesday November 25th, 2015 at 4:30 pm

    Prof. Dr. Kai Nagel
    (Institut für Land- und Seeverkehr, TU Berlin)

    will talk about

    Große mikroskopische verhaltensorientierte Verkehrssimulationen.

    Content of the lecture:

    Durch die Fortschritte in der Computertechnik ist es inzwischen recht problemlos möglich, Systeme mit 10^8 Teilchen mikroskopisch zu simulieren. Dies ist aber bereits mehr, als man für die Simulation einer jeden Person und eines jeden Fahrzeugs in einem urbanen oder regionalen Verkehrssystem braucht. Es bleibt also die Aufgabe, die derart definierten synthetischen Personen mit entsprechender Verhaltenslogik auszustatten. Software-technisch ist das mit modernen objekt-orientierten Sprachen recht gut machbar; schwieriger ist es, die Modelle menschlichen Verhaltens zu formulieren. Ein typischer Kunstgriff ist die Annahme eines Nash-Gleichgewichtes, bei dem sich keine reisende Person durch einen unilateralen Wechsel - z.B. auf eine andere Route oder ein anderes Verkehrsmittel - verbessern kann. Dies reduziert die Anforderungen an das Verhaltensmodell, aber um den Preis einer rechentechnisch aufwändigeren Lösungsmethode mit vielen Iterationen, die man als simuliertes menschliches Lernen interpretieren kann, aber nicht muss. Bei anderen Fragestellungen, z.B. bzgl. Betrieb von Taxen oder autonomen Fahrzeugen, ist dieser Kunstgriff ohnehin nicht möglich, und man muss die Reaktionen bestimmter Teilnehmer in simulierter Echtzeit berechnen.

    Der Vortrag wird beleuchten, was in diesem Rahmen derzeit machbar ist, einschließlich Fragestellungen wie: Was bewirkt eine Autobahnverlängerung in Berlin? Was bewirkt eine Autobahnschließung in Seattle? Welche Emissionen erzeugt das Verkehrssystem in München, und was kann man dagegen tun? Was bewirkt eine Maut im Großraum Johannesburg in Südafrika? Wie simuliert man südafrikanische Minibus-Taxis, wenn man nicht sehr viel über sie weiß? Wie würde man Systeme mit autonomen Fahrzeugen betreiben?

    The presentation will be held in Room 0.101 of Institute of Computer Science of University of Göttingen. Guests are welcome.

     

  • On Wednesday October 7th, 2015 at 3:30 pm

    Prof. Dr.-Ing. Stefanie Retka
    (Juniorprofessur for Computational Dynamics Institute of Applied Mechanics, TU Clausthal)

    will talk about

    Simulation der Schallausbreitung in unbegrenzten Räumen

    Content of the lecture:

    Der Vortrag führt in die Anwendung der numerischen Akustik auf komplexe Außenraumprobleme ein. Nach einem kurzen Überblick über die numerischen Grundlagen werden verschiedene Beispiele genutzt, um den Einfluss der Geometrie und deren Modifikation auf die Schallausbreitung und Schallabstrahlung zu verdeutlichen.

    Eine Besonderheit unbegrenzter Strukturen liegt in der ersten Eigenfrequenz. Der zugehörige Eigenvektor bildet lediglich ein Viertel einer Wellenlänge ab. Dieser Effekt ist auch als lambda/4 -Effekt bekannt und tritt bei geschlossenen Räumen nicht auf. Weiterhin wird der Einfluss von Änderungen der Raumgeometrie auf die Eigenfrequenzen des Mediums im und um diesen Raum untersucht. Für die oben genannten Effekte werden eine Flasche mit veränderlicher Flaschenhalslänge und -öffnung sowie ein Zimmer mit geöffnetem Fenster, dessen Größe und Position variabel ist, betrachtet.

    Abschließend wird der Einfluss der Strömung auf die akustischen Eigenschaften am Beispiel des Klanges einer Blockflöte betrachtet. Die Berücksichtigung eines charakteristischen Strömungsprofils in den numerischen Berechnungen im Frequenzbereich ist eine wesentliche Neuerung und für alle Berechnungen von Bedeutung, bei denen Mechanismen durchströmt bzw. umströmt werden. Exemplarische seien hier Auspuffanlagen oder auch Flugzeugflügel genannt.

    The presentation will be held in Multimedia auditorium Tannenhöhe of TU Clausthal. Guests are welcome.

  • On Wednesday July 1st, 2015 at 3:30 pm

    Salke Hartung, M. Sc.
    (Institute of Computer Science, Georg-August University Göttingen)

    will talk about

    Effiziente Lokalisierung für drahtlose Sensornetzwerke

    Content of the lecture:

    Lokalisierung in Sensornetzwerken bezeichnet die Bestimmung der Position jedes Netzwerkknotens und ist eine grundlegende Notwendigkeit, da gesammelte Daten nur in Verbindung mit ihrer räumlichen Position sinnvoll genutzt werden können. Positionierungssysteme, wie GPS, stellen in der Regel keine Alternative in Sensornetzwerken dar, da die Kapazitäten der einzelnen Knoten nicht ausreichen, um den Betrieb des Netzes langfristig aufrecht zu erhalten. Als Alternative obliegt es den Netzwerkknoten mit Hilfe von Referenzknoten und eines Lokalisierungsalgorithmus ihre Position selbst zu bestimmen. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurden unter anderem 2 verschiedene Möglichkeiten entwickelt, einen vorhandenen Algorithmus, „Monte Carlo Localization (MCL)“, zu verbessern. In diesem Vortrag werden beide Arbeiten vorgestellt, sowie die laufenden Projekte erläutert.

    The presentation will be held in Room 0.101 of Institute of Computer Science of University of Göttingen. Guests are welcome.

  • On Wednesday June 3rd 2015 at 3:30 pm

    Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Schwarze
    (Institut für Mechanik und Fluiddynamik, Technische Universität Bergakademie Freiberg)

    will talk about

    Flüssiger Stahl in silico – numerische Simulation von Prozessen der Stahlherstellung

    Content of the lecture:

    Die Prozesse der Eisen- und Stahlherstellung unterliegen einem permanenten Optimierungsdruck, der aktuell durch ökonomische (möglichst geringe Kosten) und ökologische (möglichst geringer CO2-Ausstoß) Vorgaben definiert wird. Entsprechende Innovationen in der Stahltechnologie erfordern ein vertieftes Verständnis aller beteiligten Prozessstufen, um beispielsweise die Ursachen für eine Qualitätsminderung gezielt bekämpfen zu können. Die Erforschung der Vorgänge in den Prozessstufen der flüssigen Phase ist allerdings aufgrund der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Eisen- bzw. Stahlschmelzen sehr schwierig. In der Vergangenheit wurden deswegen vor allem Modellexperimente mit Wasser als Modellschmelze genutzt, um die Strömungen in diesen Prozessstufen zu erforschen. Da die Modellähnlichkeit mit diesem Ansatz nur sehr eingeschränkt erreicht wird, nutzt die moderne Forschung zunehmend die numerische Strömungssimulation (CFD). Mit CFD-Modellen lassen sich auch komplexere physikalische Vorgänge, etwa die elektromagnetische Beeinflussung einer strömenden Stahlschmelze, beschreiben. Im Vortrag wird das anhand verschiedener Beispiele aus den Prozessstufen der Eisen- und Stahlherstellung erläutert. Der aktuelle Forschungsstand und zukünftige Möglichkeiten werden diskutiert.

    The presentation will be held in Multimedia auditorium Tannenhöhe of TU Clausthal.

  • On Wednesday May 5th at 3:30 pm

    Dr. Sebastian Stiller
    (Institut für Mathematik, Technische Universität Berlin)

    will talk about

    How to order a waiting list?

    Content of the lecture: 

    How to order the waiting list for an overbooked flight? This amounts to the problem of packing a knapsack without knowing its capacity. Whenever we attempt to pack an item that does not fit, the item is discarded; if the item fits, we have to include it in the packing. We show that there is always a policy that packs a value within factor 2 of the optimum packing, irrespective of the actual capacity. If all items have unit density, we achieve a factor equal to the golden ratio R = 1.618. Both factors are shown to be best possible. In fact, we obtain the above factors using packing policies that are universal in the sense that they fix a particular order of the items and try to pack the items in this order, independent of the observations made while packing. We give efficient algorithms computing these policies. On the other hand, we show that, for any R > 1, the problem of deciding whether a given universal policy achieves a factor of R is coNP-complete. If R is part of the input, the same problem is shown to be coNP-complete for items with unit densities. Finally, we show that it is coNP-hard to decide, for given R, whether a set of items admits a universal policy with factor R, even if all items have unit densities. This is joint work with Yann Disser, Max Klimm, and Nicole Megow. 

    The presentation will be held in Room 0.101 of Institute of Computer Science of University of Göttingen.

  • On Wednesday March 4th 2015 at 4:30 pm

    Prof. Dr. Ulrich Tallarek
    (Department of Chemistry, Philipps University Marburg)

    will talk about

    Quantitative Morphology-Transport Relationships for Disordered Porous Media by Morphological Reconstruction and High-Performance Computing of Flow and Transport

    Conent of the lecture:

    The discovery of the morphology-transport relationships for disordered porous media used in chemical engineering and separation science (packings, monoliths) is a major challenge, because it requires the 3D physical reconstruction and/or computer-generation of the materials followed by 3D mass transport simulations to collect meaningful data for a detailed analysis of morphological and transport properties. This approach is the only direct as well as the most realistic way to understand and optimize materials with applications in chromatography or catalysis. Our latest progress regarding the following issues will be reported: (1) Systematic study of how individual parameters, such as the packing density and packing protocol, affect the morphology of computer-generated packings. (2) Physical reconstruction of packed and monolithic beds to collect information on how experimental parameters of the packing and preparation process influence morphology. (3) 3D mass transport simulations performed on a high-performance computing platform to analyze in detail the hydrodynamics and resulting dispersion. (4) Analysis of computer-generated and physically reconstructed packed and monolithic beds with statistical methods to derive structural descriptors for mass transport (diffusion, dispersion), which have potential for refining the existing theoretical framework.

    The presentation will be held at Multimedia auditorium Tannenhöhe of TU Clausthal.

  • On Wednesday Dezember 3rd at 4:30 pm

    Prof. Dr. Karl Nachtigall
    (Chair of Traffic Flow Science, Technische Universität Dresden)

    will talk about

    Models and methods to solve strategic timetable problems at DB Netze

    Content of the lecture:

    Seit etwa 10 Jahren entwickelt die Professur für Verkehrsströmungslehre im Auftrag von DB Netze prototypische Software zur automatischen Erzeugung und Optimierung von Fahrplänen. Die Programme werden in der Langfristplanung zur Bewertung und Analyse von Infrastrukturmaßnahmen eingesetzt. Als Basis der Modellierung wird ein streng getakteter 2h Fahrplan genutzt. Der Vortrag gibt einen Überblick über die Planungsstufen der strategischen Fahrplanung:

    a) streng getaktete 2h-Taktfahrlagen

    b) die Integration von Gütersystemtrassen in den Personenverkehr als 24 h Fahrplan

    c) Belegungsverfahren, bei denen die als Platzhalter konstruierten Gütersystemtrassen zu konkreten Zugfahrten für Güterverkehrsnachfragen verknüpft werden 

    Wir stellen die grundlegenden mathematischen Modelle und Lösungsverfahren für diese Anwendungen vor. Streng getaktete Fahrplankonstruktion wird als periodische Ereignisplanung modelliert und dann sehr effizient als Erfüllbarkeitsproblem der Aussagenlogik gelöst. Gütersystemtrassen werden mit linearen Programmen erzeugt. Belegungsverfahren werden durch eine Kombination von linearer Programmierung (Spaltengenerierung) und Heuristiken gelöst.

    The presentation will be held in Room 0.101 of Institute of Computer Science of University of Göttingen.

  • On Wednesday October 1st 2014 at 3:30 pm

    Prof. Dr. Ulrich Rüde
    (Department of Computer Science 10 (System Simulation), Friedrich-Alexander University Erlangen-Nürnberg)

    will talk about

    Towards Exascale Simulation Technology

    Content of the lecture:

    Exploiting heterogeneous and hierachically structured extreme scale computer systems to their full capability requires innovation on many levels: New algorithmic paradigms must address unprecedented levels of concurrency and must support asynchronous execution. A new performance-oriented software design technology must be developed to support efficiency, scalability, portability, and flexibility. I will report on our recent work in the waLBerla and HHG frameworks for simulating complex particulate flows based on the lattice Boltzmann method (LBM) and for solving Finite Element Systems using Multigrid Methods. Scalability and performance results for up to a trillion degrees of freedom as well as experiments on accelerator based systems will be presented.

    The presentation will be held in Room 0.101 of Institute of Computer Science of University of Göttingen.

  • On Wednesday July 16th at 2014 3:30 pm

    PD Dr. Steffen Schulze-Kremer
    (    Department HPC / HLRN, Leibniz University Hannover)

    will talk about

    HLRN-III:  Third Generation Supercomputing at the North-German Supercomputing Alliance

    Conent of the lecture:

    By the end of this year HLRN-III will become the largest resource for scientific computing in Northern Germany in the second stage with 2.5 PetaFlops/s, 85,000 cores, 220 terabytes of main memory and 8 petabytes of disk space. The federal states of Berlin, Brandenburg, Bremen, Hamburg, Mecklenburg-Vorpommern, Niedersachsen and Schleswig-Holstein jointly operate now the third generation of its high-performance computers. Computing time on this system is available free of charge for peer reviewed cutting-edge research projects from public institutions of the HLRN member states. In this talk the technical and organizational characteristics of the HLRN-III in the context of international supercomputing will be presented and an insight into its use will be given.

    This presentation will be held in the Large physics auditorium of TU Clausthal.

  • Am Mittwoch, dem 2. Juli 2014 um 16:30 Uhr spricht 

    Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Dr. h.c. Michael M. Resch
    (    High Performance Computing Center Stuttgart (HLRS), Universität Stuttgart)

    über das Thema

    HPC im Umbruch - Trends und Entwicklungen

    Inhalt des Vortrags:

    Die theoretische Rechenleistung steigt weiter. Was lange Zeit als Moore's law bezeichnet wurde gilt zwar seit 2004 nicht mehr für einzelne Prozessoren. Trotzdem steigt die Geschwindigkeit von Systemen weiterhin etwa um einen Faktor 2 alle 18 Monate. Daraus ergeben sich neue Möglichkeiten und neue Probleme. In diesem Vortrag sollen diese aufgezeigt und diskutiert werden. Möglichkeiten ergeben sich vor allem durch eine erhebliche höhere Rechenleistung auch für kleinere Systeme. Verbunden damit sind Risiken die uns nicht bewusst sind. Gleichzeitig stellt sich die Frage, ob die Leistungsentwicklung fortgesetzt werden kann. Prognosen, die für das Jahr 2020 ein Exaflop vorhersagen, aber gleichzeitig einen Strombedarf von 50 MW erwarten sind wenig ermutigend. Spezifische Konzepte wie Beschleunigerkarten wirken zunächst wie ein Ausweg, stoßen aber ebenfalls an ihre Grenzen. Alle diese Themen werden angesprochen und in einen Kontext gesetzt. Das HLRS dient dabei als Beispiel für ein Zentrum und die Auswirkungen all dieser Trends auf nationaler Ebene.

    Die Veranstaltung findet im Multimedia Hörsaal Tannenhöhe der TU Clausthal statt.

  • Am Mittwoch, dem 2. Juli 2014 um 15:30 Uhr spricht

    Prof. Dr. Norbert Kroll
    (DLR, Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik, Braunschweig)

    über das Thema

    Numerische Simulation in der Flugzeugentwicklung –
    Aktuelle Entwicklungen im DLR

    Inhalt des Vortrags:

    In der Luftfahrtindustrie hat sich die numerische Strömungssimulation (CFD) in den letzten Jahren neben Windkanal- und Flugversuch als unverzichtbarer Bestandteil des aerodynamischen Entwurfsprozesses etabliert. Die kontinuierliche Weiterentwicklung der physikalischen Modelle und numerischen Verfahren sowie die Verfügbarkeit immer leistungsstärkerer Rechner legen nahe, die numerische Simulation wesentlich weitgehender als bisher einzusetzen und den Flugzeugentwicklungsprozess völlig umzugestalten. Daher orientieren sich die aktuellen und zukünftigen Aktivitäten des DLR im Bereich der Verfahrensentwicklung an der Vision eines „Erstflugs im Rechner“ (Digitales Flugzeug).

    Primäres Ziel ist die Entwicklung und Bereitstellung einer flexiblen, parallelen Softwareplattform zur multidisziplinären Analyse und Optimierung von Flugzeugen und Hubschraubern unter enger Einbindung von hochgenauen Verfahren aller relevanten Fachdisziplinen. Zum einen soll diese Plattform einen robusten, integrierten Entwurfsprozess von Aerodynamik und Struktur ermöglichen. Das derzeitige noch weitgehend sequentielle Vorgehen im Detailentwurf soll aufgebrochen und das volle Potenzial des multidisziplinären Entwurfs verfügbar gemacht werden. Zum anderen soll mit der Softwareplattform die Möglichkeit geschaffen werden, effiziente und verlässliche Simulationen von Flugmanövern im gesamten Flugbereich einschließlich der Flugbereichsgrenzen durchzuführen und somit die Ermittlung von aerodynamischen und aeroelastischen Datensätzen auf Basis höherwertiger Verfahren zur Bewertung der Flugeigenschaften zu erlauben.

    Die sehr aufwendigen, disziplinübergreifenden Simulationen und die Herausforderungen hinsichtlich der physikalischen Modellierung im Bereich der Flugenveloppe erfordern Weiterentwicklungen und Verbesserungen des hybriden DLR-Strömungslösers TAU. Aktuelle Arbeiten zielen darauf ab, die Effizienz, Robustheit und Verlässlichkeit sowie den Automatisierungsgrad des TAU-Codes signifikant zu verbessern und dessen Einsatzspektrum zu erweitern. Vor dem Hintergrund der technologischen Entwicklung der Hochleistungsrechner ist die heute in den meisten Strömungslösern realisierte Parallelisierungsstrategie an die Grenzen der Skalierbarkeit gekommen. Daher sind der Entwurf und die

    Implementierung eines Strömungslösers der nächsten Generation ein weiteres wesentliches Ziel zukünftiger Aktivitäten.

    Im Vortrag werden einige der zukünftigen Zielanwendungen im Bereich der virtuellen Analyse und Erprobung im Flugzeugentwurf vorgestellt. Basierend auf dem aktuellen Status der CFD-Verfahren werden die wesentlichen Herausforderungen und Anforderungen in der numerischen Simulation abgeleitet und Lösungsansätze für fortschrittliche Simulationsstrategien vorgestellt.

    Die Veranstaltung findet im Multimedia Hörsaal Tannenhöhe der TU Clausthal statt.

  • Am Mittwoch, dem 4. Juni 2014 um 16:30 Uhr spricht

    Prof. Dr.-Ing. Peter Vortisch
    (Institut für Verkehrswesen, Karlsruher Institut für Technologie)

    über das Thema

    Wie kommt Verkehr in den Computer?  –  Modellierung  und Simulation von Verkehrssystemen

    Inhalt des Vortrags:

    Bevor eine neue Straße gebaut oder eine neue Ampel in Betrieb geht, wird heutzutage der Verkehr vorher und nachher im Computer simuliert.  Diese Simulationsmodelle können im Kleinen abbilden, wie Fahrzeuge über die Kreuzung fahren und aufeinander reagieren, aber auch im Großen, wie viele Pendler sich morgens in eine Stadt bewegen. Wie baut man solche Modelle? Welche Eingangsdaten braucht man dafür und wie bekommt man sie?

    Im Vortrag wird zuerst erklärt, wie Verkehr überhaupt entsteht, und wie man erfassen kann, wer sich wann, wo und warum in den Verkehrssystemen bewegt. Anschließend wird die eher mikroskopische Sicht eingenommen: Wie bewegt sich ein Fußgänger? Wie fährt ein Auto dem anderen hinterher? Welche Wege wählen Autofahrer im Straßennetz? Für alle diese Aspekte des Verkehrs werden die gängigen Modellierungsansätze vorgestellt und dargestellt, wo sich die Forschung im Moment bewegt. Begleitend werden einige typische Anwendungen der Simulationsmodelle gezeigt.

    Die Veranstaltung findet in Raum 0.101 des Institut für Informatik der Universität Göttingen statt.

  • Am Mittwoch, dem 7. Mai 2014 um 15:30 Uhr spricht

    Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Bleck
    (Institut für Eisenhüttenkunde, RWTH Aachen)

    über das Thema

     Von der Mikrostruktur zur Nanostruktur
    - Werkstoff- und Prozesstechnik für neue Stähle -

    Inhalt des Vortrags:

    Angesichts von mehr als 2200 Stählen in der Werkstoffliste des Stahlinstituts VDEh lässt sich die Frage stellen, welche zukünftigen Anforderungen aus neuen Anwendungsgebieten hervorgehen und welche Optionen für neue Werkstoffentwicklungen bestehen.

    Am Beispiel von Anwendungen im Automobilbau und im Bauwesen wird gezeigt, dass vor allem das Engineering von Gefügen auf einer Größenskala unterhalb der Mikroskala attraktive Eigenschaftskombinationen ermöglicht. Neue Untersuchungsmethoden wie die Atom Probe Tomography, High Resolution Transmission Electron Microscopy und die Electron Backscatter Diffraction Methoden resultieren in quantitativen Gefügeinformationen auf der nm-Skala. Die Modellierung, beispielsweise mit ab initio Methoden oder Repräsentativen Volumenelementen, führt zu einem erweiterten Werkstoff- und Prozessverständnis, und daraus abgeleitet zu neuen Produkten. Als Beispiele für neue Werkstoff-Konzepte werden hochfeste kalt umformbare Stähle mit außergewöhnlichem Verfestigungsverhalten, Stähle mit intrinsischer Fehlertoleranz und Stähle mit verbesserter Festigkeits-Zähigkeits-Bilanz besprochen. Die Beispiele für Prozesse betreffen das Warmwalzen mit Austenitkonditionierung und robuster Gefügeeinstellung sowie die Justierung von Phasenumwandlungen bei der Wärmebehandlung.

    Die Veranstaltung findet im Multimedia Hörsaal Tannenhöhe der TU Clausthal statt.

  • Am Mittwoch, dem 5. März 2014 um 16:30 Uhr spricht

    Prof. Dr. Lars Mönch
    (    Fakultät für Mathematik und Informatik, FernUniversität in Hagen)

    über das Thema

    Simulationsbasierte Produktionsplanung in der Halbleiterfertigung: Lösungsansätze und Herausforderungen

    Inhalt des Vortrags:

    Die Produktion von integrierten Schaltkreisen ist einer der komplexesten Produktionsprozesse. Eine einzelne Waferfab umfasst mehrere hundert, zum Teil sehr teure, Maschinen. Bis zu 1000 Jobs werden auf diesen Maschinen bearbeitet. Lange Durchlaufzeiten von bis zu zehn Wochen sind charakteristisch. Reihenfolgeabhängige Umrüstzeiten, schleifenförmige Durchläufe der Jobs, Batchmaschinen, automatisierte Transportsysteme sowie häufige Maschinenausfälle und Nachfrageschwankungen sind typisch. Die diskrete Simulation stellt eine etablierte Methode zur Unterstützung der Produktionssteuerung in Halbleiterfabriken dar. Durch die Bedürfnisse der komplexen Lieferketten in der Halbleiterindustrie motiviert, sind in den letzten Jahren aber Produktionsplanungsansätze stärker in den Mittelpunkt des wissenschaftlichen und praktischen Interesses gerückt. Von besonderem Interesse ist dabei die geeignete Modellierung der lastabhängigen Durchlaufzeiten in linearen Optimierungsformulierungen durch Clearingfunktionen, während konventionelle Formulierungen lediglich feste Durchlaufzeiten als exogene Parameter berücksichtigen. Im Vortrag wird die Leistungsfähigkeit moderner Produktionsplanungsansätze, die Clearingfunktionen verwenden, mit der Leistungsfähigkeit konventioneller Produktionsplanungsansätze verglichen. Der Einsatz von diskreter Simulation zur Bestimmung von Clearingfunktionen sowie zur Bewertung von Produktionsplänen wird diskutiert. Außerdem werden Fragen der simulationsbasierten Leistungsbewertung von Produktionsplanungsansätzen im Rahmen eines rollierenden Ansatzes besprochen. Herausforderungen für den Einsatz von Simulation, die sich insbesondere aufgrund der Größe der Lieferketten in der Halbleiterindustrie für die simulationsbasierten Produktionsplanungsansätze ergeben, werden am Ende des Vortrags dargestellt.

    Die Veranstaltung findet in Raum 0.101 des Institut für Informatik der Universität Göttingen statt.

Video-Aufzeichnungen

If possible, the lectures given during the SWZ lecture series will be recorded and made available online below:

An overview of all lectures recorded in the context of the SWZ lecture series "Simulation Science" can be found on the Video-Server of TU Clausthal.

Newsletter

If you want to be informed on the events of the SWZ lecture series regularly per e-mail, please contact the SWZ head office.