SFB 910:  Kontrolle selbstorganisierender nichtlinearer Systeme: Theoretische Methoden und Anwendungskonzepte

• Fachliche Zuordnung: Physik ; Mathematik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2022
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 163436311

Der Sonderforschungsbereich 910 befasst sich mit dissipativen, nichtlinearen dynamischen Systemen fern ab des thermischen Gleichgewichts. Ein charakteristisches Merkmal solcher in Physik, Chemie und Biologie weit verbreiteten Systeme ist Selbstorganisation, d.h. die spontane Bildung zeitlicher, räumlicher oder raum-zeitlicher Strukturen. Das Ziel des Sonderforschungsbereiches ist es, solche selbstorganisierenden dissipati-ven Strukturen gezielt zu generieren und zu kontrollieren. Im Rahmen einer interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen angewandten Mathematikern, theoretischen Physikern und Neuro-Informatikern entwickeln wir hier-zu neue Kontrollkonzepte und -methoden und modellieren deren Anwendung auf ausgewählte innovative Systeme, die von harter kondensierter Materie bis zu biologischen Systemen reichen und räumliche Skalen von Nanometer bis Mikro- und Millimeter umfassen. Dabei werden verschiedene Kontrollkonzepte aus der nichtlinearen Dynamik und Chaoskontrolle, der klassischen Steuerungs- und Optimierungstheorie, und der Quantenkontrolle zusammengeführt. Eine zentrale Methode im SFB 910 stellen Rückkopplungsschleifen zur Stabilisierung instabiler Zustände dar; ein Beispiel hierfür ist die zeitverzögerte Rückkopplungskontrolle, die wir bereits in den ersten beiden Förderperioden erfolgreich auf neue Systeme angewendet haben. Anwendungs-schwerpunkte in der dritten Förderperiode sind erstens die Kontrolle der Dynamik in Quantennanostrukturen und topologischen Quanteninformationssystemen, zweitens Kontrolle komplexer und aktiver Fluide im Nicht-gleichgewicht, und drittens Kontrolle erregbarer Medien, wie Herzgewebe und makroskopischen Hirn-Netzwerken.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A01 - Kontrolle und Dynamik von mehrlagigen Netzwerken (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Mandel-Zakharova, Ph.D., Anna ;  Schöll, Eckehard )
• A02 - Analysis und Stabilität von port-hamiltonischen delay DAEs (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Mehrmann, Volker ;  Stykel, Tatjana )
• A03 - Selbstorganisation und Kontrolle in gekoppelten Netzwerken und Systemen mit Zeitverzögerung (Teilprojektleiter Wolfrum, Matthias ;  Yanchuk, Serhiy )
• A04 - Räumlich-zeitliche Muster: Kontrolle, Verzögerungen und Design (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Fiedler, Bernold ;  Schneider, Isabelle )
• A05 - Musterbildung in gekoppelten parabolischen Systemen (Teilprojektleiter Mielke, Alexander )
• A06 - Steuerung der Selbstorganisation in dynamischen Netzwerken (Teilprojektleiter Mikhailov, Alexander S. )
• A07 - Rückkopplungskontrolle von kohärenten und kollektiven Quantenprozessen (Teilprojektleiter Brandes, Tobias ;  Emary, Clive ;  Schaller, Gernot )
• A08 - Nichtlineare Evolutionsgleichungen: Modellhierarchien und komplexe Fluide (Teilprojektleiter Emmrich, Etienne )
• A09 - Reaktions-Diffusions-Systeme: Hysterese und nichtlokale Interaktionen (Teilprojektleiter Gurevich, Ph.D., Pavel )
• A10 - Kontrolle stochastischer mean-field Gleichungen mit Anwendungen auf neuronale Netzwerke (Teilprojektleiter Stannat, Wilhelm )
• A11 - Rückkopplungskontrolle in der Quanteninformationsverarbeitung (Teilprojektleiter von Oppen, Felix )
• A12 - Rückkopplungskontrolle atomarer Quantengase (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Eckardt, André ;  Wu, Ling-Na )
• B01 - Rückkopplungskontrolle von offenen Quanten-Netzwerke (Teilprojektleiter Carmele, Alexander ;  Knorr, Andreas )
• B02 - Kontrolle dynamischer Strukturen und Transportphänomene in getriebenen Kolloidsystemen (Teilprojektleiterin Klapp, Sabine )
• B04 - Kontrolle von Strömungsmustern in komplexen Fluiden auf der Mikroskala (Teilprojektleiter Stark, Holger )
• B05 - Kontrolle von Multiskalen-Musterbildung mit Anwendungen auf Herzdynamik und aktive Materie (Teilprojektleiter Bär, Markus )
• B06 - Kontrolle laufender und rotierender Wellen in räumlich ausgedehnten nichtlinearen Systemen (Teilprojektleiter Engel, Harald ;  Tröltzsch, Fredi )
• B07 - Kontrolle neuronaler Wellendynamik mittels nichtlokaler und zeitverzögerter Rückkopplung (Teilprojektleiter Dahlem, Markus A. ;  Schöll, Eckehard )
• B08 - Dynamik und Kontrolle von inter-arealen neuronalen Netzwerken im Gehirn (Teilprojektleiter Obermayer, Klaus )
• B09 - Stochastische und strukturelle Eigenschaften von Lasernetzwerken für optisches Computing (Teilprojektleiterin Lüdge, Kathy )
• B10 - Kontrolle von zeitabhängigen Netzwerken und Anwendungen auf Epidemiologie (Teilprojektleiter Hövel, Philipp )
• B12 - Dissipative Kontroll- und Feedbackprotokolle in Quantensystemen (Teilprojektleiterin Metelmann, Anja )
• MGK - Integriertes Graduiertenkolleg: Design und Kontrolle komplexer Systeme (Teilprojektleiter Carmele, Alexander ;  Mielke, Alexander ;  Stark, Holger )
• Z - Zentrales Verwaltungsprojekt (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Klapp, Sabine ;  Schöll, Eckehard )

• Antragstellende Institution: Technische Universität Berlin
• Beteiligte Hochschule: Freie Universität Berlin; Humboldt-Universität zu Berlin; Saratov State University, bis 3/2022
• Beteiligte Institution: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB); Standort Berlin; Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS); Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e. V.
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research, bis 3/2022
• Sprecherinnen / Sprecher: Professorin Dr. Sabine Klapp, seit 2/2018; Professor Dr. Eckehard Schöll, bis 2/2018