Chemiker und Physiker lernen voneinander

MPI beteiligt sich an neuem Sonderforschungsbereich

Die DFG fördert einen neuen Sonderforschungsbereich, an dem neben dem MPI für Kohlenforschung auch die Universität Bonn und das Forschungszentrum Jülich beteiligt sind. 

Gemeinsam mit der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität zu Bonn und dem Forschungszentrum Jülich wird das Max-Planck-Institut für Kohlenforschung ab April 2024 einen neuen Sonderforschungsbereich betreiben: Unter dem Namen „NuMeriQS“ (Numerische Methoden zur Untersuchung von Dynamik und Strukturbildung in Quantensystemen) beschäftigen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unterschiedlicher Disziplinen mit dem Thema Scientific Computing. Gefördert wird das Vorhaben mit Mitteln der DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft).

Mathematiker, Informatiker, Physiker und Chemiker befassen sich jeweils theoretisch mit ihrem jeweiligen Fachgebiet. „Das Problem ist, dass wir oft nicht wissen, was der jeweils andere so tut“, beschreibt Prof. Dr. Frank Neese, Direktor am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung und Leiter der Abteilung für Molekulare Theorie und Spektroskopie, die Situation. Ein Teil des neuen Sonderforschungsbereichs soll genau hier ansetzen und Abhilfe schaffen – sozusagen als interkulturelle Austauschplattform. „Hier geht es konkret darum, dass Chemiker und Physiker neue Lösungsansätze für Ihre komplizierten Gleichungen lernen“, sagt Neese. Man beschäftige sich oft mit ähnlichen Fragen, benutze aber ein völlig unterschiedliches Vokabular. „Ziel ist es, wenn man so will, dass wir in Zukunft die gleiche Sprache sprechen, und zwar fließend.“

Computer, die selbst Programme schreiben

Bei einem zweiten Teil des Sonderforschungsbereichs, an dem Frank Neese beteiligt ist, geht es um die automatische Erzeugung von Computerprogrammen auf Großrechenanlagen. Das hat damit zu tun, dass sich in Sachen Computing die Soft- und Hardware nicht gleichschnell weiterentwickelt haben. „Im Bereich der Hardware haben wir in den vergangenen Jahren unfassbar große Schritte nach vorn gemacht“, sagt Frank Neese.

Doch bei der Software ginge das nicht immer so schnell – insbesondere die wissenschaftlichen Programme seien ziemlich in die Jahre gekommen. ORCA beispielsweise, das von Neese selbst entwickelte Quantenchemieprogramm, sei eines der jüngsten Programme, und auch das stammt aus den 1990er Jahren. „Wir laufen Gefahr, dass unsere Programme nicht mehr mit der modernen Hardware kompatibel sind.“

Ein Programm wie ORCA einfach neu zu schreiben ist jedoch nicht ganz trivial. So enthält ORCA rund 2-3 Millionen Zeilen Code, was – grob geschätzt – einem Buch mit etwa 100.000 Seiten entsprechen dürfte. „Unser Ziel ist es, Computern beizubringen, solche Programme fehlerfrei und hoch-effizient selbst zu schreiben“, fasst Neese sein Vorhaben zusammen.

„NuMeriQS“ wird zunächst für vier Jahre von der DFG gefördert, mit der Aussicht auf Verlängerung. Am MPI für Kohlenforschung werden neben Frank Neese selbst auch Doktoranden sowie ein von der DFG geförderter Postdoktorand an dem Projekt mitarbeiten.