Seminar: Self-Organization in Complex Nonlinear Systems

Location: PN 203

Time: Thursday, 25.05.2007, 16:15

Komplexe Systeme in der Meteorologie und der Biophysik

Prof. Dr. Markus Bär [1] (PTB Berlin)

Komplexe Systeme in der Physik lassen sich in der Regel nicht durch einfache Gesetzmäßigkeiten beschreiben. Beispiele sind Systeme fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht, selbstorganisierte und strukturbildende Systeme sowie Prozesse mit nichtlinearer und stochastischer Dynamik.  Im Vortrag werden Beispiele für komplexe Systeme, ihre mathematische Modellierung und die zugehörige Datenanalyse aus den Gebieten der Metrologie und Biophysik vorgestellt.

Eine zentrales Feld der Metrologie ist die Bestimmung von Messunsicherheiten, die durch den ISO Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM) für viele Systeme, die durch einfache Messmodelle beschrieben sind, verbindlich geregelt ist.  Für komplexe System ist die Bestimmung der Messunsicherheit ein aktuelles Forschungsgebiet. Dies wird an Beispielen aus der Mechanik und der Medizinphysik illustriert.

Biologische Systeme verfügen oft über die Fähigkeit der Selbstorganisation durch spontane Herausbildung räumlicher Strukturen. Mathematische Modelle solcher Prozesse tragen entscheidend zum Verständnis solcher Prozesse bei.  Dies wird anhand der Domänenbildung in Zellmembranen sowie der Entstehung von kollektiven, großskaligen Bewegungsmuster in Myxobakterien-Kolonien demonstriert. Schliesslich werden Ergebnisse zu Modellierung von bioelektrischen und ?magnetischen Signalen im Herzen vorgestellt und mit experimentellen Messungen
verglichen.

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