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Informatik: Helfer im Hintergrund

Bei großen Durchbrüchen in der Astronomie, der Biologie oder Klimaforschung denkt kaum jemand an die Algorithmen, die dazu beigetragen haben. Doch hinter fast jedem Forschungsergebnis steht ein mächtiger Programmcode.
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2019 eröffnete das Team des Event Horizon Telescope der Welt den ersten Blick auf ein Schwarzes Loch. Das Bild des glühenden, ringförmigen Objekts, das die Gruppe enthüllte, war jedoch kein herkömmliches Foto. Es wurde aus einer riesigen Menge an Daten berechnet, die Radioteleskope in den Vereinigten Staaten, Mexiko, Chile, Spanien und der Antarktis aufgenommen haben. Die Physiker veröffentlichten den dahinterstehenden Programmcode und dokumentierten ihre Ergebnisse in mehreren Fachartikeln. Damit wollten es sie anderen Naturwissenschaftlern ermöglichen, ihr Vorgehen nachzuvollziehen und darauf aufzubauen.

Nicht nur bei diesem wissenschaftlichen Durchbruch hat die Informatik eine bedeutende Rolle gespielt: Von der Astronomie bis zur Zoologie steht hinter jeder großen Entdeckung der Neuzeit ein Computer. Die Rechner haben heute etwa 10 000-mal mehr Speicher und eine ebenso viel höhere Taktfrequenz als vor 50 Jahren, was der Forschung völlig neue Möglichkeiten eröffnet. »Das Problem ist, dass Programmieren immer noch einiges an Fachwissen erfordert«, so der Biologe Michael Levitt von der Stanford University in Kalifornien, der 2013 den Chemie-Nobelpreis für seine Arbeit zur Modellierung chemischer Strukturen erhielt. Deshalb braucht man naturwissenschaftliche Informatiker. Denn leistungsstarke Computer sind nutzlos ohne die passende Software – und ohne Forscher, die sie einzusetzen wissen.

Daher blicken wir im Folgenden hinter die Kulissen und stellen zehn der größten Fortschritte der Informatik vor, welche die Naturwissenschaft in den vergangenen Jahrzehnten vorangebracht haben …

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© Springer Nature Limited
Nature 589, S. 344-348, 2021

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  • Quellen

Ginsparg, P.: It was twenty years ago today. ArXiv: 1108.2700, 2011

Krizhevsky, A. et al.: ImageNet classification with deep convolutional neural networks. Proceedings of the 25th International Conference on Neural Information Processing Systems, 2012

Strasser, B. J. J.: Collecting, comparing, and computing sequences: The making of Margaret O. Dayhoff's atlas of protein sequence and structure, 1954-1965. Journal of the Historical Biology 43, 2010

The Event Horizon Telescope Collaboration et al.: First M87 event horizon telescope results. I. The shadow of the supermassive black hole. The Astrophysical Journal Letters 875, 2019