Algorithmen hinter wissenschaftlichen Durchbrüchen – Spektrum dieser Wissenschaft

Auf einen Blick

Abseits des Rampenlichts

  1. Bedeutende Fortschritte in der Informatik prägten so gut wie alle größeren wissenschaftlichen Errungenschaften der letzten Jahre – wenn auch meist im Hintergrund.

  2. Seien es moderne Programmiersprachen, riesige Datenbanken oder algebraische Softwareprogramme: Für wissenschaftliches Arbeiten sind die Systeme inzwischen unerlässlich.

  3. Ein aktuelles Beispiel bildet das erste Foto eines Schwarzen Lochs. Es bedurfte enormer Rechenleistung, um die vielen Daten zu verarbeiten und daraus die ringförmige Abbildung zu erzeugen.

2019 eröffnete das Team des Event Horizon Telescope der Welt den ersten Blick auf ein Schwarzes Loch. Das Bild des glühenden, ringförmigen Objekts, das die Gruppe enthüllte, war jedoch kein herkömmliches Foto. Es wurde aus einer riesigen Menge an Daten berechnet, die Radioteleskope in den Vereinigten Staaten, Mexiko, Chile, Spanien und der Antarktis aufgenommen haben. Die Physiker veröffentlichten den dahinterstehenden Programmcode und dokumentierten ihre Ergebnisse in mehreren Fachartikeln. Damit wollten es sie anderen Naturwissenschaftlern ermöglichen, ihr Vorgehen nachzuvollziehen und darauf aufzubauen.

Nicht nur bei diesem wissenschaftlichen Durchbruch hat die Informatik eine bedeutende Rolle gespielt: Von der Astronomie bis zur Zoologie steht hinter jeder großen Entdeckung der Neuzeit ein Computer. Die Rechner haben heute etwa 10 000-mal mehr Speicher und eine ebenso viel höhere Taktfrequenz als vor 50 Jahren, was der Forschung völlig neue Möglichkeiten eröffnet. »Das Problem ist, dass Programmieren immer noch einiges an Fachwissen erfordert«, so der Biologe Michael Levitt von der Stanford University in Kalifornien, der 2013 den Chemie-Nobelpreis für seine Arbeit zur Modellierung chemischer Strukturen erhielt. Deshalb braucht man naturwissenschaftliche Informatiker. Denn leistungsstarke Computer sind nutzlos ohne die passende Software – und ohne Forscher, die sie einzusetzen wissen.

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 6/2021

Daher blicken wir im Folgenden hinter die Kulissen und stellen zehn der größten Fortschritte der Informatik vor, welche die Naturwissenschaft in den vergangenen Jahrzehnten vorangebracht haben …

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