Was ist Computing in Science?
Computing in Science (CIS) könnte man auch mit Informatik in den Naturwissenschaften umschreiben. Die Nutzung von Computern für wissenschaftliche Zwecke spielt in vielen naturwissenschaftlichen Feldern eine bedeutende Rolle. In den Lebenswissenschaften ist das Computing omnipräsent, gleiches gilt für die theoretisch-orientierte Physik und Chemie und weitere Forschungsgebiete wie beispielsweise für die Meteorologie / Klimaforschung. Auch in aufstrebenden Gebieten wie der Nanotechnologie ist zu erwarten, dass computergestützten Vorhersage- und Simulationsverfahren eine wachsende Bedeutung zukommen wird.
Ausführlichere Informationen, Videos und Podcasts von Lehrenden und CIS-Studierenden zum Studium Computing in Science gibt es auch auf der Website MIN studieren - Computing in Science.
Was ist Chemieinformatik?
Computerverfahren haben in der chemischen Grundlagenforschung bereits seit Jahrzehnten einen festen Platz. Insbesondere im Bereich der theoretischen und physikalischen Chemie wird Software zur Vorhersage von Moleküleigenschaften und zur Validierung theoretischer Modelle eingesetzt.
Das Gebiet 'Chemieinformatik' (Chemoinformatics, Cheminformatics) ist allgemein als das Lösen chemischer Probleme mit dem Computer definiert. Im Gegensatz zur klassischen Computerchemie (Computational Chemistry) stehen hier gerade Lösungen für pragmatische Fragestellungen im Vordergrund. Wie kann ich Moleküle in Computerverfahren repräsentieren, wie kann ich sie vergleichen und ihre Wirkung auf biologische Systeme vorhersagen?
Die Anwendung chemieinformatischer Methoden ist in der chemischen Industrie, insbesondere in der pharmazeutischen und biotechnologischen Forschung, weit verbreitet. Unter den Begriffen 'Computer-Aided Molecular Design oder Drug Design, bzw. Molecular Modelling' verbirgt sich die Anwendung von Chemieinformatik zur Suche nach Molekülen mit gewünschten (biologischen) Eigenschaften. Aber auch jenseits der Pharmaforschung kommen Methoden der Computerchemie und Chemieinformatik immer mehr zum Einsatz, beispielsweise bei der Entwicklung biotechnologischer Prozesse und Produkte.
Am Zentrum für Bioinformatik sind die Gebiete Modelling und Chemieinformatik in zwei Arbeitsgruppen prominent vertreten: In der 'Abteilung für Biomolekulare Modellierung (BM)' erfolgt die anwendungsspezifische Modellierung von Molekülen sowie deren Simulation mit dem Schwerpunkt Strukturaufklärung. In der 'Abteilung für Algorithmisches Molekulares Design (AMD) steht die Entwicklung und Anwendung neuartiger Verfahren der Chemieinformatik für das Modelling im Vordergrund. Das ZBH verfügt über vielfältige Kontakte in die pharmazeutische und biotechnologische Industrie.
Chemieinformatik studieren
Das ZBH bietet hervorragende Ausbildungsmöglichkeiten auf Bachelor und Master-Niveau in Chemieinformatik und Modelling. Der Studiengang Computing in Science realisiert eine fundierte Informatik-Ausbildung mit der Möglichkeit zur Schwerpunktbildung im Themenfeld Chemie oder Biochemie.
Unser Master-Studiengang Bioinformatik erlaubt eine Vertiefung sowohl in biologischen als auch im chemischen Themenbereichen. Ein gemeinsamer Studiengang für Bio- und Chemieinformatik wird am ZBH aus guten Gründen durchgeführt. Zum einen wird Chemieinformatik überwiegend in den Lebenswissenschaften eingesetzt, so dass gute Kenntnisse in (Molekular-)Biologie / Biochemie, aber auch Bioinformatik für eine Tätigkeit in der Chemieinformatik wichtig sind. Zum anderen legen wir in unserem Masterprogramm sehr viel Wert auf ein gefächertes, fachlich fundiertes Wahlpflichtprogramm. In diesem Rahmen kann eine 'Schwerpunktbildung' auf Chemieinformatik erfolgen. Neben Absolventen des Bachelor-Studiengangs Computing in Science eignet sich dieser Master sowohl für Studierende mit einem ersten Studienabschluß in Chemie und einem Interesse an computerbasierten Methoden als auch für Informatiker mit Interesse an Chemie und Lebenswissenschaften.
Was ist Physik-Informatik?
Computereinsatz in der Physik
Der Einsatz computergestützter Verfahren ist aus der modernen Physik nicht mehr wegzudenken. In der Experimentalphysik haben sich die computergestützte Steuerung von Messprozessen, die Datenerfassung in Echtzeit, die Auswertung sehr großer Datenmengen sowie die Aufbereitung und Darstellung von Messresultaten mit Hilfe von Rechnern zu Standardverfahren entwickelt, die beständig weiterentwickelt und optimiert werden.
Noch entscheidender ist der Einsatz von Rechnern in der Theoretischen Physik, die das breite Spektrum von der Entwicklung grundlegender Modelle und abstrakter Formalismen auf der einen Seite bis hin zu detaillierten Vorhersagen in ganz konkreten Anwendungszusammenhängen oder in Bezug auf spezielle technische Fragestellungen auf der anderen Seite umfasst. Dazwischen liegt der wichtige Bereich der Theorieauswertung, d.h. der Nutzbarmachung einer abstrakten Theorie für eine konkrete Anwendung. In Anbetracht der zunehmenden Diversifizierung und Komplexität physikalischer Fragestellungen, ist der Einsatz von Computern an dieser Schnittstelle unumgänglich geworden und erfordert ganz spezielles know how. So lassen sich viele Theorien heutzutage nur durch den Einsatz massiv-parallel arbeitender Supercomputer oder mittels problemspezifischer Hardware auswerten.
Physik-Informatik an der Universität Hamburg
Die zentrale Rolle computerbasierter Verfahren in der Experimentalphysik sowie bei der Entwicklung grundlegender physikalischer Theorien und Modelle, bei deren Auswertung und in der Entwicklung technischer Verfahren zeigt sich auch in den Forschungsschwerpunkten der Physik an der Universität Hamburg. Diese reichen von großen Systemen wechselwirkender Quanten in der Festkörper- und Nanostrukturphysik über Licht-Materie-Wechselwirkung, Nichtgleichgewichtsdynamik und Quantenoptik bis hin zur Elementarteilchen- und Astrophysik.
Kompetenzen einer Physik-Informatikerin / eines Physik-Informatikers
Als eine stark wachsende Bindedisziplin steht die Physik-Informatik an der Schnittstelle zwischen moderner Physik und den neuen informationstechnischen Möglichkeiten. Für die Physik-Informatikerin/den Physik-Informatiker sind also nicht nur ein fundiertes physikalisches Grundlagenwissen und mathematische Fertigkeiten sondern auch analytisch-algorithmische Kompetenzen und sicheres Methodenwissen im Software-Bereich von entscheidender Bedeutung.
Wozu Physik-Informatik?
Physik-Informatik beinhaltet letztlich das volle Spektrum von der allgemeinen physikalischen Theorie über deren Auswertung bis hin zur technischen Anwendung oder zum Test im Experiment - allerdings mit einer besonderen Schwerpunktsetzung: Die numerische Auswertbarkeit der Theorie, die Möglichkeit zur Computersimulation wird im Alltag nicht nur bloß mitbedacht. Vielmehr stehen die rechnergestützte Auswertung selbst, die Durchführung der numerischen Simulation, etc. stets im Mittelpunkt des Interesses. Pointiert formuliert ist Physik-Informatik daher geleitet vom Bemühen um den konkreten Erfolg der Theorie in der Praxis.
Berufsbild Computing in Science
Als Absolvent und Absolventin erhalten Sie einen ersten berufsqualifizierenden Abschluss (akademischer Grad: Bachelor of Science (B.Sc.)) mit hervorragenden Berufsperspektiven! Durch die fundierte Informatik- und Mathematik-Ausbildung erschließt sich der Informatik-Arbeitsmarkt, insbesondere im Kontext von Natur- und Ingenieurwissenschaften. Ein Masterstudium ist für das Berufsziel Wissenschaftler anzuraten.