GRK 1740:  Dynamische Phänomene in komplexen Netzwerken: Grundlagen und Anwendungen

• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 183049896

Netzwerke mit komplexer Topologie haben sich während des letzten Jahrzehnts als ein erfolgreicher Zugang erwiesen, um große komplexe Systeme zu verstehen. Ihre Anwendbarkeit erstreckt sich über viele Gebiete wie z.B. Neurowissenschaften, Ingenieurswissenschaften, Soziologie oder auch Ökonomie. Der Fokus der meisten Studien lag bisher auf festen, unabänderlichen Topologien; daher waren die Analysen in ihrem Anwendungsbereich stark eingeschränkt. In unserem iGRK untersuchen wir Prinzipien der Selbstorganisation in zeitlich veränderlichen, komplexen Netzwerken. Um diese Ansätze realitätsnäher zu gestalten, sollen zusätzlich Einflüsse von Netzwerkheterogenitäten, multiskaligen, zeitlichen Verzögerungen sowie von stochastischen Quellen erforscht werden. Diese theoretischen Studien werden eng mit der Untersuchung experimenteller und natürlicher Netzwerke zunehmender Komplexität, von Stromnetzen über Infektionsnetzwerke und Neuronennetzwerke bis zum Erdsystem verknüpft. Letzteres ist eine Herausforderung, auf die wir besonderes Augenmerk legen werden. Ein Hauptthema des Graduiertenkollegs wird daher auch das Verständnis von Teilsystemen der Erde unter sich wandelnden Bedingungen sein. Insbesondere werden Einflüsse wie die globale Erwärmung und der Landnutzungswandel im Amazonasgebiet untersucht.Ein Schlüsselelement unseres interdisziplinären Graduiertenkollegs ist das strukturierte Promotionsprogramm. Dieses ermöglicht jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern eine erfolgreiche Ausbildung und innovative Forschungsarbeit auf dem Gebiet der Netzwerktheorie wie auch in verschiedenen Anwendungsbereichen. Die Ausbildung umfasst das Erlernen sowohl von modernen theoretischen Konzepten als auch Anwendungen bis hin zu praktischen Erfahrungen in entsprechenden Experimenten. Das Ausbildungskonzept beinhaltet eine Doppelbetreuung jedes Studierenden von deutscher und brasilianischer Seite, jährliche Schulen, Workshops und praktisches Lernen vor Ort. Dies wird durch den umfangreichen Einsatz innovativer Arten des Lernens, wie Telekonferenzen, E-Learning und einer Wikiversity, ergänzt. Zudem wird ein besonderer Fokus auf den Erwerb sozialer Kompetenzen gelegt. Die Humboldt Graduate School (HGS) sowie die entsprechende Organisation an der USP bieten die dafür notwendigen Voraussetzungen.Aufbauend auf der sich ergänzenden Expertise der brasilianischen und deutschen Arbeitsgruppen und auf den sehr positiven Erfahrungen und vielen Erfolgen der ersten Förderperiode dieses multidisziplinären IGKs, das sich aus Physiker_innen, Mathematiker_innen, Klimatolog_innen, Biolog_innen und Geograph_innen zusammensetzt, möchten wir diese gelungene, bilaterale Zusammenarbeit fortsetzen.

• DFG-Verfahren: Internationale Graduiertenkollegs
• Internationaler Bezug: Brasilien
• Antragstellende Institution: Humboldt-Universität zu Berlin
• IGK-Partnerinstitution: Centro Nacional de Monitoramento e Alerta de Desastres Naturais; Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE); Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP); Universidade Federal de São Paulo; Universidade Federal do ABC; Universidade de São Paulo
• Beteiligte Institution: Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK)
• Partnerorganisation: Fundaçao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo - FAPESP
• Sprecher: Professor Dr. Jürgen Kurths
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Gabriela Antunes; Professor Dr. Henrique M. J. Barbosa; Professor Dr. Ibere Luiz Caldas; Dr. Manoel Ferreira Cardoso; Professor Dr. Pedro J. Catuogno; Dr. Sin Chan Chou; Professor Dr. Luciano da Fontoura Costa; Professor Dr. Alexandre Hiroaki Kihara; Professor Dr. Jose A. Marengo; Dr. Rene Orlando Medrano Torricos; Dr. Guillermo Obregon; Professor Dr. Christian Horacio Olivera; Professor Dr. Tiago Pereira; Professor Dr. Marcos G. Quiles; Professor Dr. Francisco Rodrigues; Professor Dr. Paulo Ruffino; Professor Marco Saidel; Dr. Gilvan Sampaio; Dr. Leonardo Bacelar Lima Santos; Professor Dr. Antonio Roque da Silva; Professor Dr. Liang Zhao
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Reik Donner; Professor Dr. Martin Falcke; Professor Dr. Benjamin Lindner; Professor Dr. Nicolas Perkowski; Professor Dr. Arkady Pikovsky; Dr. Susanne Rolinski; Professor Dr. Michael Rosenblum; Privatdozent Dr. Sten Rüdiger; Professor Dr. Michael Scheutzow; Professor Dr. Igor M. Sokolov; Privatdozentin Dr. Kirsten Thonicke; Dr. Ralf Tönjes; Dr. Jan Volkholz; Professorin Dr. Ricarda Winkelmann; Privatdozent Dr. Serhiy Yanchuk
• Sprecher (IGK-Partner): Professor Dr. Elbert E.N. Macau