Methodik

Um komplexe Systeme zu verstehen, werden die „reale Welt“ (links) und der „Digitale Zwilling“ (rechts) permanent miteinander abgleichen.

Am Hereon arbeiten Menschen aus der Küsten-, Klima- und Materiaforschung fachübergreifend an gemeinsamen Themen – eine einzigartige Kombination. Nur so ist es möglich, die Chancen und Risiken neuer Technologien und ihre Wechselwirkungen mit der Umwelt und den Menschen ganzheitlich zu begreifen und nachhaltig zu nutzen.
Die Hereon-Forschenden setzen dabei unterschiedlichste Methoden ein und verfügen so über eine einzigartige Vielfalt, Daten und Erkenntnisse zu generieren. Expeditionen mit Forschungsschiffen, Untersuchungen sowie Experimente im Freiland und Labor, Modellierungen und Szenarien am Computer gehören zu ihrer wissenschaftlichen Wertschöpfungskette.

All diese gewonnenen Daten werden auch genutzt, um sogenannte „Digitale Zwillinge“ zu entwickeln. Dies sind interaktive virtuelle Abbilder von hochkomplexen Prozessen, Systemen oder realen Produkten, die kontinuierlich mit Daten aus der realen Welt abgeglichen werden. Sie schaffen Verständnis und können zum Beispiel genutzt werden, um Materialien zunächst virtuell zu entwickeln, bevor aufwendige Real-Experimente durchgeführt werden.

Beispiele unserer digitalen Zwillinge: Links: Fenite Elemente (FE) - Modell eines Schafsknochens mit Magnesium-Schraube (rot) durch die Wachstumsfuge (weiß). Mitte & Rechts: Stent mit Expansionsballon in einer Arterie in verschiedenen Stadien.

Zu komplexen Systemen und Prozessen gehören zum Beispiel das weltweite Klima oder die Reaktionen des menschlichen Körpers auf Implantate. Auch ein Werkstoff in einem Auto verändert sich im Laufe seiner Lebensdauer, reagiert auf äußere Einflüsse, wie Temperatur oder Feuchtigkeit und gilt damit als sehr komplex.

Digitale Zwillinge: Ihr Beitrag zur biologischen Vielfalt, zum Küstenschutz und zur blauen Wirtschaft

Die Ozeane bedecken über 70 % der Erdoberfläche, regulieren das Klima und liefern wichtige Ressourcen wie Lebensmittel und Energie oder dienen als Transportwege. Menschliche Aktivitäten wie Verschmutzung oder Überfischung und der Klimawandel verändern jedoch die marinen Ökosysteme. Digitale Zwillinge des Ozeans (Digital Twins of the Ocean, DTOs) dienen als wichtige Instrumente zur Bewältigung dieser Herausforderungen. Sie ermöglichen es Forschern, politischen Entscheidungsträgern und der Öffentlichkeit, mit Ozeandaten zu interagieren, Szenarien zu simulieren und die Reaktionen der Küsten und Ozeane auf sich verändernde Bedingungen besser zu verstehen.