Willkommen bei SimTech

Worum geht es?

Wie verbreiten sich Schadstoffe im Boden? Wie gestalten wir leichtere, aber stabile Werkstoffe? Wie wirken Medikamente im Körper? Und wie sehen ergonomische Arbeitsplätze aus?

SimTech – der Exzellenzcluster für "Daten-integrierte Simulationswissenschaft" an der Universität Stuttgart – erforscht diese und andere spannende Fragen.

Als einer von Deutschlands 57 Exzellenzclustern, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), betreiben wir Grundlagenforschung. Seit 2019 forschen über 250 Wissenschaftler*innen in SimTech daran, verschiedene Ansätze und Methoden der Modellierung undSimulation weiter- und neu zu entwickeln bzw. systematisch zu bündeln. Die Simulation ist daher nicht nur eine Methode, sondern Gegenstand der Forschung selbst.

Unsere Expert*innen stammen aus den unterschiedlichsten Fachbereichen und aus fast allen Fakultäten der Universität Stuttgart – Chemie, Physik, Mathematik, Informatik, Soziologie und mehr.

Unser Fokus?

Unser Fokus ist die Verbindung von Simulations- und Datenwissenschaft. Früher basierten Simulationen auf Modellen, die auf Beobachtungen und bekannten Gesetzmäßigkeiten aufbauten, die immer wieder mit der Realität abgeglichen werden mussten. Doch SimTech nutzt das immer weiter wachsende Datenvolumen von Anfang an. Unsere Modelle lernen mit echten Daten, verbessern ihre Genauigkeit kontinuierlich und stützen sich dabei auf natur- bzw. ingenieurwissenschaftliche Grundlagen.

Unsere Forschung wird in vielen Bereichen eingesetzt: von Bewegungsapparaten über Prothesen- und Materialentwicklung bis hin zu maßgeschneiderten Medikamenten.

Die Simulationswissenschaft hat sich zu einem unverzichtbaren Bestandteil von Forschung und Entwicklung in vielen unterschiedlichen Gebieten entwickelt und trägt entscheidend zum technologischen Fortschritt in unserer Gesellschaft bei.

„Simulation Technology“: Bachelor- und Master-Studiengang

Du hast den Schulabschluss geschafft oder bist kurz davor?

Mathematik, Informatik, aber auch Ingenieur- und Naturwissenschaften machen dir Spaß? In welchem Bereich du dich konkret spezialisieren willst, weißt du aber heute einfach noch nicht?

Seit 2010 bieten wir allen, die vielseitig interessiert sind, den Blick über den Tellerrand und Fachgrenzen hinauswagen wollen und Freude an der Verknüpfung theoretischer Fragstellungen mit praktischen Anwendungen haben, mit unserem fächerübergreifenden Studiengang „Simulation Technology“ genau das.

Ach ja, für einen konkreten Studienschwerpunkt müsst ihr euch übrigens erst im dritten Bachelorsemester entscheiden. Und nach dem Bachelor kann man seit 2013 die Ausbildung im Master fortsetzen. Das Lehrangebot wird aus den Angeboten verschiedener Fachbereiche, Fakultäten und Institute zusammengestellt. Mathematik lernt man also gemeinsam mit den Mathematiker*innen und das Programmieren mit den Informatiker*innen und nicht in gesonderten Veranstaltungen.

Graduiertenschule

Nach dem Studium hat man die Möglichkeit in der Graduiertenschule von SimTech zu promovieren. Und wer nicht in der Wissenschaft bleiben möchte, kann z. B. auch direkt in der Forschungsabteilung eines Unternehmens arbeiten.

Per Anhalter durch das UNIversum

Das SimTech-Studium klingt interessant für dich? Wir glauben: Über das Studium kann man viel erzählen, aber um mitreden zu können, muss man es erlebt haben. Deswegen bieten wir dir mit unserem Programm „Per Anhalter durch das UNIversum“ die einzigartige Chance für einen Tag selbst zum SimTech-Studierenden zu werden. Als Anhalter besuchst du einen Tag lang die Vorlesungen und Tutorien zusammen mit einem Studierenden der jüngeren Semester.

Die Welt der Wissenschaft hat sich in den letzten Jahrzehnten stark verändert. Viele Experimente finden heute nicht mehr in realen Laboren statt, sondern werden virtuell am Computer simuliert. Die heutige Forschung ist ohne Simulationen kaum noch denkbar. Ob Medizin, Biowissenschaften, Physik, Material- oder Ingenieurwissenschaften – Computersimulationen werden in vielen Forschungsdisziplinen eingesetzt. Sie ermöglichen Einblicke in Bereiche, die uns sonst aus zahlreichen Gründen verwehrt bleiben würden. 

Simuliert wird, wenn...

1. ...ein System sehr groß oder sehr klein ist.
   Aufgrund der Größe des Weltalls sind dort Experimente oft nur mit hohem Aufwand durchführbar. Auch im Kleinen – im Bereich der Atome und Moleküle – nutzt man häufig Simulationen.
2. ...Experimente zu teuer sind.
   Reale Tests zum Beispiel zum Verhalten von Maschinen sind sehr teuer und zeitintensiv. Crashtest-Simulationen sparen Ressourcen und eine Menge Aufwand, weil in der Realität weniger Autos zerstört werden müssen.
3. ...das System in der Wirklichkeit noch nicht existiert.
   Simulationen liefern auch Vorhersagen über Systeme, die es noch gar nicht gibt. So können die Eigenschaften von neuen Materialien simuliert werden, bevor man sie im Labor herstellt.
4. ...Experimente ethisch nicht vertretbar sind.
   In manchen Bereichen verbieten sich Versuche aus ethischen Gründen, etwa in der Medizin oder wegen der Gefährdung anderer. Deshalb trainieren Piloten in ihrer Ausbildung zuerst virtuell an Flugsimulatoren, bevor sie wirklich fliegen.
5. ...Experimente zu gefährlich sind.
   Manche Experimente sind in der Realität viel zu gefährlich. Dazu gehören z. B. Versuche zur Kernschmelze oder zu Vorgängen in unserer Umwelt wie die Speicherung von CO₂ im Boden, die sogenannte CO₂-Sequestrierung.
6. ...Prozesse sehr schnell oder langsam ablaufen.
   Wenn zum Beispiel Galaxien entstehen oder sterben, dauert das viele Millionen Jahre. Die Explosion einer Supernova hingegen geht sehr schnell. In der Computersimulation kann man die Zeit virtuell anpassen.

Der Fall

Lieselotte Kortüm war im Jahr 2008 tot in ihrer Badewanne aufgefunden worden. Der Hausmeister der Wohnanlage, Manfred Genditzki, geriet in Verdacht, die Frau ermordet zu haben. Obwohl er den ursprünglichen Vorwurf, Geld gestohlen zu haben, entkräften konnte, wurde er des Mordes schuldig gesprochen. Denn die Tote hatte zwei Hämatome am Kopf. Deshalb wurde angenommen, dass es zu einem handgreiflichen Streit zwischen ihr und Manfred Genditzki gekommen sei. Dieser beteuerte jedoch bis zuletzt seine Unschuld.

Die Wiederaufnahme

Im August 2022 entschied das Landgericht München I nach Anhörung der Sachverständigen, dass eine Wiederaufnahme des Verfahrens begründet sei und eine neue Hauptverhandlung stattfinden müsse. Der wegen Mordes verurteilte und seit mehr als 13 Jahren in Haft sitzende Genditzki wurde mangels dringenden Tatverdachts sofort freigelassen. Begründet wurde dies hauptsächlich mit der veränderten Beweislage aufgrund des biomechanischen Gutachtens von Syn Schmitt und des thermodynamischen Gutachtens von Niels Hansen, beide Simulationswissenschaftler im Exzellenzcluster SimTech. Hansens Forschung liegt im Bereich Technische Thermodynamik und Thermische Verfahrenstechnik und half, den wahrscheinlichen Todeszeitpunkt auf Zeiten einzugrenzen, für die der Hausmeister ein Alibi vorweisen konnte. Schmitt forscht im Exzellenzcluster SimTech an der Simulation biomechanischer Systeme.

Die Wissenschaft

Das Team um Syn Schmitt führte zahlreiche Simulationen zur Rekonstruktion möglicher Abläufe im Badezimmer durch. Mithilfe der biologischen Daten der verstorbenen Frau wie Größe, Gewicht, der spezifischen Gewichtsverteilung bei älteren Personen und der Knochenlänge entwarfen die Wissenschaftler*innen ein personenspezifisches Modell und rekonstruierten den Vorgang. Die Frage war, ob ein Sturz ohne Fremdeinwirkung aus einer Anfangssituation – Frau vor der Badewanne stehend – zu einer Endlage führen kann, die mit dem vorgefundenen Endzustand übereinstimmt.

Mit Endzustand ist die Leiche gemeint, wie sie in der Badewanne lag, mit zwei Hämatomen am Kopf, die Schuhe und der Stock der Toten vor der Wanne. Alle Simulationen führten zum gleichen Ergebnis: Ein Sturz ohne Fremdeinwirkung war wahrscheinlich, so dass es sich um einen Unfall gehandelt haben konnte.

Auch die Experimente und theoretischen Berechnungen von Niels Hansen zur Eingrenzung der Wassertemperatur zum Zeitpunkt der Auffindung des Leichnams entlasteten Manfred Genditzki. Ein darauf aufsetzendes, etabliertes Verfahren zur temperaturgestützten Todeszeitschätzung legte den wahrscheinlichen Todeszeitpunkt weit außerhalb des eigentlich angenommenen Tatzeitpunkts fest.

Das digitale Menschmodell

Mithilfe der Simulationswissenschaft lässt sich der Körper heute ganz neu verstehen. Die Vision des „Digital Human Model“ setzt an der Schnittstelle zwischen Biomechanik und Systembiologie an und befasst sich mit der zukünftigen personalisierten Medizin, neuen Therapien für seltene Krankheiten und Neuroprothesen.