CPU/GPU-Rechnersystem
Final Report Abstract
In der Arbeitsgruppe Theoretische Physik/Statistische Physik (Prof. Maaß) wurden Simulationen zur Moleküldiffusion und molekularen Clusterbildung auf Oberflächen durchgeführt, um die Kinetik der Selbstassemblierung molekularer Strukturen auf Oberflächen besser zu verstehen. Dabei wurde auch eine neue Methode zur experimentellen Bestimmung von Diffusionstensoren vorgeschlagen, mit der die anisotrope Diffusion von Molekülen auf Oberflächen quantifiziert werden kann. Des Weiteren sind neue Erkenntnisse gewonnen worden zum Auftreten von Phasenübergängen beim getriebenen kollektiven Transport wechselwirkender Teilchen und zu Ursachen der Erhöhung von Ionenleitfähigkeiten in Gläsern bei Mischung zweier Netzwerkbildner. Weitere Studien wurden in der Arbeitsgruppe durchgeführt zum Leistungsfluss in Stromnetzen, zur Faltungskinetik von DNA-Doppelstrang-Molekülen, zu strukturellen und dynamischen Eigenschaften von Lipidmembranen und Lipidmolekül-Wasser-Komplexen, zur Modellierung möglicher Mechanismen des Vorhofflimmerns sowie zu Verteilungen der Arbeit und Wärme bei stochastischen Prozessen nanoskaliger Systeme fern des thermodynamischen Gleichgewichts. In der Arbeitsgruppe Theoretische Physik/Quantenthermodynamik (Prof. Gemmer) wurde die kohärente Quantendynamik von Spinsystemen simuliert und untersucht, inwiefern diese durch eine effektive stochastische Beschreibung beschrieben werden kann. In der Arbeitsgruppe Angewandte Analysis (Prof. Kunis) wurde gemeinsam mit der Arbeitsgruppe Angewandte Funktionalanalysis der TU Chemnitz das Softwarepaket „non-equispaced fast Fourier transforms“ (NFFT, entwickelt. Mit diesem Paket lässt sich die numerische Methode der schnellen Fouriertransformation auf nicht-äquidistante Daten anwenden. Während eine Parallelisierung mit OpenMP innerhalb des Hauptprojektes geschieht, sind eine MPI-Variante (TU Chemnitz) und eine CUDA-Variante (U Osnabrück) als eigenständige Projekte vorangetrieben worden. Das Softwarepaket wurde öffentlich bereitgestellt (debianpackage, s. http://www.nfft.org). In der Arbeitsgruppe Wissensbasierte Systeme (Prof. Hertzberg) wurden große 3D-Laserscandatensätze („Punktwolken“) im Rahmen der Robotikforschung der Arbeitsgruppe verarbeitet. Dabei können erforderliche Berechnungen zur Registrierung, Verarbeitung und Interpretation teilweise außerhalb des Roboters ausgelagert und parallelisiert werden. In der Arbeitsgruppe Makromolekülstruktur (Prof. Steinhoff) konnten mit Hilfe von Simulationen die Strukturdynamik verschiedener Proteine und Proteinkomplexe besser verstanden werden in Abgleich mit experimentellen Ergebnissen. In der Arbeitsgruppe Neurobiologie (Prof. Brandt) wurden Erkenntnisse zur evolutionären Entwicklung des Mikrotubulus-assoziierten Proteins MAP Tau und zur Wechselwirkung seiner funktionalen Proteindomänen mit den Mikrotubuli gewonnen. Diese Wechselwirkungen können sich negativ auf den axonalen Tranport und die synaptische Plastizität auswirken und spielen bei einer Reihe neuronaler Krankheiten (frontotemporale Demenz, Alzheimer) eine Rolle. In der Arbeitsgruppe Neuroinformatik (Prof. Pipa) wurde die neuronale Aktivität großer Nervenzellverbände analysiert und in der Arbeitsgruppe Biophysik (Prof. Piehler) wurden Rekonstruktionsalgorithmen entwickelt für bildgebende Verfahren sowie Bildaquisition und –verarbeitung aus Einzelmolekül- und Höchstauflösungsmikroskopie.
Publications
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Phase Transitions in Brownian Pumps. Phys. Rev. Lett. 112, 150601 (2014)
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Pushing the Limits of the Eigenstate Thermalization Hypothesis towards Mesoscopic Quantum Systems. Phys. Rev. Lett. 112, 130403 (2014)
R. Steinigeweg, A. Khodja, H. Niemeyer, C. Gogolin, J. Gemmer
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K. Rudi, F.Y. Ho, B.K. Gilsbach, H. Pots, A. Wittinghofer, A. Kortholt, J.P. Klare
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Domain movements during CCA-addition: A new function for motif C in the catalytic core of the human tRNA nucleotidyltransferases. RNA Biol. 12, 435-446 (2015)
F.G.M. Ernst, C. Rickert, A. Bluschke, H. Betat, H.-J. Steinhoff, M. Mörl
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Relevance of the eigenstate thermalization hypothesis for thermal relaxation. Phys. Rev. E 91, 012120 (2015)
A. Khodja, R. Steinigeweg, J. Gemmer
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Triphosphate Induced Dimerization of Human Guanylate Binding Protein 1 Association of the C-Terminal Helices: A Joint Double Electron-Electron Resonance and FRET Study. Biochem. 53, 4590-4600 (2015)
T. Vöpel, S. Hengstenberg, T.O. Peulen, Y. Ajaj, C.A.M. Seidel, C. Herrmann, J. P. Klare
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Data Handling in Large Scale Surface Reconstruction. In E. Menegatti et al. (eds.), Intelligent Autonomous Systems, 13, Proceedings of the 13th International Conference IAS-13, (Springer Verlag, Heidelberg, Berlin), Advances in Intelligent Systems and Computing 302, 499 (2016)
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Growth Kinetics of Racemic Hepta helicene-2-Carboxylic Acid Nanowires on Calcite (104). J. Chem. Phys. 145, 134702 (2016)
M. Einax, T. Richter, M. Nimmrich, P. Rahe, I. Stará, I. Starý, A. Kühnle, P. Maass
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Presence of a carboxy-terminal pseudorepeat and disease-like pseudohyperphosphorylation critically influence tau’s interaction with microtubules in axon-like processes. Mol. Biol. Cell 27 (2016)
Benedikt Niewidok, Maxim Igaev, Frederik Sündermann, Dennis Janning, Lidia Bakota, and Roland Brandt
