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Information

Im Forschungsgebiet Information untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie Informationen in biologischen und technischen Systemen verarbeitet werden. Schwerpunkte dabei liegen auf der Hirnforschung, auf der Grundlagenforschung für künftige Informationstechnologien sowie dem Supercomputing.

Visualisierungsbild von Nervenbahnen in unterschiedlichen Farben: grün, violett, schwarz3D-Visualisierung von Nervenfaserbahnen im menschlichen Gehirn
Copyright: Forschungszentrum Jülich / Amunts, Axer et al.

Neurowissenschaften

In den Arbeiten der Neurowissenschaften steht das menschliche Gehirn im Vordergrund. Ziel ist es, neurologische Erkrankungen besser diagnostizieren und heilen zu können. Hierzu gehören Arbeiten zur strukturellen und molekularen Organisation und zu kognitiven Prozessen des gesunden und erkrankten Gehirns, beispielsweise zu den molekularen Grundlagen der Alzheimerschen Demenz, aber auch Arbeiten zur Entwicklung des menschlichen Gehirns im Laufe des Lebens. Dabei verwenden die Forscherinnen und Forscher Verfahren, wie Bildgebungsmethoden und nuklearchemische Methoden, die am Institut für Neurowissenschaften und Medizin (INM) selbst weiterentwickelt werden. Hier gibt es enge Kooperationen mit Universitätskliniken wie Aachen, Köln und Düsseldorf. Die Erforschung des Gehirns und seiner Funktionsweise stützt sich auf komplexe theoretische Modelle, die anhand von Datenbefunden aus Empirie und computergestützten Simulationen stetig verfeinert werden. Auch ethische Fragestellungen, die in Verbindung mit den Neurowissenschaften stehen, werden adressiert.

Informationstechnologien der Zukunft

Für die Informationsverarbeitung der Zukunft untersuchen Forscherinnen und Forscher Phänomene und Prozesse in biologischen und nicht-biologischen Systemen. In der Natur läuft Informationsverarbeitung höchst komplex, effizient und dazu energiesparend ab. Daher untersuchen Wissenschaftler und Wissenschaftler, wie Informationen in biologischen Systemen weitergegeben, verarbeitet und gespeichert werden. Ziel ist es, Funktionsprinzipien im Detail zu verstehen, um sie für nicht-biologische Systeme nutzen zu können. Arbeiten hierzu umfassen die Informationsverarbeitung in lebenden Zellen und in sogenannter weicher Materie sowie die hierfür relevanten physikalischen und chemischen Prozesse. Die Erkenntnisse, beispielsweise zur Proteinfaltung, bei der Codierung von Information auf DNA oder zur Informationsweitergabe, die während des Sehens im Auge und Gehirn stattfindet, könnten langfristig helfen, Krankheiten zu behandeln oder sensorische Beeinträchtigungen wie Z. B. des Sehnervs auszugleichen.

Für die Informationstechnologie der Zukunft erforschen Jülicher Institute physikalische Phänomene sowohl in organischen als auch in anorganischen Systemen in Verbindung mit Materialien und neuartigen Materialkombinationen und entwickeln Komponenten für künftige Computerbauteile und -architekturen. Dabei verwenden sie Methoden wie beispielsweise hochauflösende Mikroskopie-Verfahren oder Neutronenstreuung, die in Jülich selbst weiterentwickelt werden, sodass immer detailliertere Erkenntnisse bis in die Tiefen der Materie möglich sind. Dabei werden in Jülich unterschiedliche Ansätze verfolgt, wie beispielsweise die Weiterentwicklung der Nanoelektronik und der Halbleiterelektronik. Quantenphysikalische Phänomene sind hierbei ein Schwerpunkt der Jülicher Forschungsarbeiten.

Supercomputing und Simulationswissenschaften

Das Supercomputing ist wissenschaftliches Werkzeug und ein eigenes Forschungsgebiet zugleich. Für viele Wissenschaftsbereiche ist das Hochleistungsrechnen längst eine unersetzliche Brücke zwischen Empirie und Theorie geworden. Ein starker Schwerpunkt der Jülicher Forschung liegt auf der Erforschung neuer energieeffizienter Rechenarchitekturen und der Funktionsweise künftiger Computergenerationen. Gleichzeitig begleiten Jülicher Experten Kolleginnen und Kollegen aus anderen Wissenschaftsbereichen in wissenschaftlichen Supercomputing-Anwendungen und erweitern die Möglichkeiten der Simulationswissenschaften.

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