Scholarship for students "Simulierte Welten"
A brief overview
| What: | Solve exciting problems from the research of employees of the KIT Computer Center. Together with another student, you will use mathematical methods and the computer for solving and simulation.
This year's topics can be found at the bottom of this page. |
| Who: | You love scientific and information technology challenges? You want to know what is behind simulations, develop mathematical models yourself and implement your own simulation?
If you are at least in the 10th grade at a high school in Karlsruhe, Ettlingen, Stutensee or the surrounding area, then apply to us! |
| When: | On Oktober 19th, there will be a first meeting with the supervisors for all selected students.
Afterwards you will meet in your teams (1-2 students + 1 mentor each) about 10-12 times during the school year. The meetings last about 2 hours. In addition, the supervisors will set tasks for the time between the meetings. Towards the end of the school year, there will be a final event where all scholarship holders will present their results to researchers, parents, friends and teachers. |
| Where: |
The first meeting will take place at KIT, South Campus in Karlsruhe. |
| Scholarship: | 1000,- € |
| Application: |
The application period is open until 9th of October 2023 . |
About
The Scientific Computing Center (SCC) at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) has set itself the goal of contributing to the promotion of particularly gifted students. Within the framework of the project "Simulierte Welten", students from the 11th grade onwards are allowed to work on a project from the fields of computer science and natural sciences at SCC. They are supervised by a scientist of the SCC. They can choose from a variety of topics from the fields of simulation, high-performance computing and Big Data. This includes the opportunity to work on one of the 500 fastest supercomputers worldwide.
The Topics
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Molekulardynamik-Simulation |
Forschung im Bereich Materialforschung (Dr. Ivan Kondov) Um zu verstehen, wie die atomare Struktur von natürlichen und künstlichen Materialien sowie von biologischen Systemen mit ihren Eigenschaften und Funktionen zusammenhängt, ist es notwendig zu untersuchen, wie die Atome und Moleküle im Raum interagieren und sich bewegen. Die Molekulardynamik stellt einen mathematischen Algorithmus und daher ein virtuelles Mikroskop zur Verfügung, um die Bewegung von Atomen und Molekülen zu simulieren, um Eigenschaften komplexer Systeme mit einem Computer zu untersuchen und vorherzusagen. |
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Strömungssimulation: Geschwindigkeit und Partikelbahnen |
Forschung im Bereich Energie (Dr.- Ing. Jordan Denev) Es werden komplexe Prozesse der turbulenten Strömungen, wie z.B. bei Windturbinen oder bei stürmische Böen im Wald anhand numerischer Methoden erforscht, die sehr rechenintensiv sind und deswegen den Einsatz von Supercomputern unvermeidbar machen. Prozesse mit Wärmeumwandlung wie diese, die in Solarparks oder in Gasturbinen auftreten, sind ein weiterer Gegenstand unserer Forschung. Feinstaubpartikel und Aerosole, sowohl in Gebäuderäumen, Klassenzimmer oder in Anlagen, die einen Einfluss auf unsere Gesundheit haben, bilden ein Teil unserer numerischer Modellierung. |
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Chemie-Klimasimulationen mit EMAC |
Forschung im Bereich Klima und Umwelt (Dr. Ole Kirner) Der Schwerpunkt des Simulation und Data Lab Earth System Science ist High Performance Computing (HPC) und Data Intensive Computing (DIC) im Bereich der Atmosphären- und Umweltwissenschaft. Es werden unter anderem aktuelle Modellsysteme wie Erdsystemmodelle auf unseren Großrechnern unterstützt und betrieben, mit welchen z.B. Chemie-Klimasimulationen durchgeführt werden. Im Projekt Simulierte Welten wird eine dieser Langzeitsimulation (von 1950 bis 2100) mit Hilfe von Python in Bezug auf den Klimawandel (optional auch in Bezug auf die Entwicklung der Ozonschicht) ausgewertet. |
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Forschung im Bereich Quantencomputing (Dr. Eileen Kühn) Mit Verfügbarkeit von Quantencomputern ergeben sich neuartige Möglichkeiten zur Berechnung vieler mathematischer und physikalischer Problemstellungen. Auf Basis quantenmechanischer Zustände mit Superposition und Quantenverschränkung von sogenannten Qubits lassen sich beispielsweise Quantenalgorithmen für die Suche in großen Datenmengen und der Faktorisierung großer Zahlen entwerfen, die diese Probleme effizienter lösen als klassische Algorithmen. Der praktische Einsatz ist heute allerdings noch durch die Verfügbarkeit, Anzahl und Störanfälligkeit der Qubits beschränkt. Wir schauen uns daher an, wie Algorithmen für Quantencomputer entworfen und programmiert werden und wie sich Simulationen von den Ergebnissen echter Quantencomputer unterscheiden. |
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Forschung in Bereich Hochenergiephysik (Dr. Manuel Giffels) Teilchenbeschleuniger wie der Large Hadron Collider am CERN in Genf bringen Protonen bei höchsten Energien zur Kollision. Dabei werden neue Teilchen aus der freiwerdenden Energie erzeugt. Für eine Analyse dieser Kollisionsereignisse ist ein Vergleich mit verschiedenen theoretischen Modellen anhand von Monte Carlo Simulationen unabdingbar um Modelle identifizieren zu können, die die physikalischen Prozesse exakt beschreiben. Im Rahmen des Projektes „Simulierte Welten" haben Sie die Möglichkeit eine Monte Carlo Simulation und eine vereinfachte Analyse vom Zerfall des Z-Bosons selbstständig auf Supercomputern durchzuführen. |
Bewerbungsunterlagen
Deine Bewerbung sollte folgende Dokumente beinhalten:
- ausgefüllter Bewerbungsbogen
- Empfehlungsschreiben einer Lehrkraft inklusive Kontaktdaten: Suche dir eine Lehrkraft deiner Schule aus, die dich unterstützt und für uns als Ansprechperson für dich gilt. Diese Lehrkraft sollte dich kennen und wenn möglich ein Empfehlungsschreiben ausstellen, damit wir dich besser kennenlernen können.
- Zeugniskopie des letzten Zeugnisses
- Lebenslauf
Erfahrungsbericht
"Ich hatte die großartige Gelegenheit, am Schülerstipendium "Simulierte Welten" des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) teilzunehmen. Während des Programms setzten wir uns intensiv mit verschiedenen Aspekten der Wärmeleitung und Strömungssimulation auseinander.
Zu Beginn lernten wir die Grundlagen der Wärmeleitung kennen und entwickelten dazu eigene Software, die wir auf dem Supercomputer des KIT ausführen durften. Neben der praktischen Programmierung erhielten wir auch fundierte Einblicke in die mathematischen Hintergründe und Beweise, die diesen Prozessen zugrunde liegen.
Im zweiten Teil des Programms beschäftigten wir uns mit Strömungssimulationen. Hierzu nutzten wir Industriestandard-Software wie ParaView oder OpenFOAM. Unsere Arbeit wurde von einem erfahrenen Forscher und Professor begleitet. Wir arbeiteten in Zweierteams und hatten die Möglichkeit, selbstständig zu forschen und eigene Ansätze zu verfolgen.
Zum Abschluss des Programms bereiteten wir eigenständig eine Präsentation vor, in der wir unsere Ergebnisse vorstellten. Diese Präsentation bot eine hervorragende Gelegenheit, unsere Arbeit und Erkenntnisse zu reflektieren und zu kommunizieren."
(Dávid Groniewsky, Stipendiat 2023/2024)
Hinweise zum Datenschutz
Im Rahmen der Bewerbung und der Abwicklung des Förderstipendiums werden personenbezogene Daten wie z.B. dein Name und deine E-Mailadresse verarbeitet. Damit du nachlesen kannst, was wir (das KIT) mit deinen Daten machen, haben wir dir hier Informationen zum Datenschutz zusammengestellt: Datenschutzerklärung Förderstipendium „Simulierte Welten“ (Link folgt).
Da auch Kontaktdaten deiner Lehrkraft bei dem einzureichenden Empfehlungsschreiben verarbeitet werden, solltest du diese Informationen auch deiner Lehrkraft zukommen lassen.
Schonmal vorab: Wenn du angenommen wirst, werden wir auch fragen, ob du damit einverstanden bist, dass wir Fotos machen um diese später veröffentlichen. Ebenso werden wir dich fragen, ob du mit einer Veröffentlichung deines Namens einverstanden bist. Dazu haben wir zusätzliche Informationen für dich, die du dann mit einer Einwilligungserklärung zusammen erhältst.