Dr. Johannes Lenhard

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unserer Video-Serie MECS
Profiles das Fellow Profile und die Forschungsarbeit von
Johannes Lenhard an.

Fellow Profile

Johannes Lenhard arbeitet zu Themen der Wissenschaftsphilosophie, mit einem besonderen Schwerpunkt in der Geschichte und Philosophie mathematischer Wissenschaften, inklusive der Ingenieurswissenschaften. Seine Forschungen zur Simulationsmodellierung sind in der Habilitationsschrift "Mit allem rechnen" zusammengefasst. Zurzeit ist er als Forscher an der Abteilung Philosophie der Universität Bielefeld tätig und am dortigen Zentrum für interdisziplinäre Forschung (ZiF). Er war als Gastprofessor an der University of South Carolina, Columbia und hat in Mathematik an der Universität Frankfurt promoviert. Nach einem typischen Aufsatz gefragt, erwiderte er "Computer Simulation: The Cooperation Between Experimenting and Modeling", Philosophy of Science, 74 (2007), 176-194.

 

FORSCHUNGSPROJEKT

Validierung von Simulationsmodellen

Computersimulationen betreten Neuland, wenn es um die Art und Weise geht, wie Experiment, Modellierung und Visualisierung ineinandergreifen. Wenn simulationsbasiertes Wissen angewandt werden soll, ist die Validierung der Simulationsmodelle ein zentrales Problem. Nun stellen (manche) Simulationen eine Art Extremfall dar, sowohl was die Anzahl der Modellierungsschritte als auch was die Komplexität der Modelldynamik angeht. Werden dadurch etablierte Validierungsstrategien in Frage gestellt? Treten neue, simulationstypische Probleme für die Validierung auf?

Während meines Aufenthaltes am MECS möchte ich dieser Fragestellung nachgehen. Dabei soll die Komplexität im Zentrum stehen und zwar die Komplexität der zu modellierenden Systeme ebenso wie diejenige der konstruierten Simulationsmodelle. Mein Anfangsverdacht lautet, dass sich aus dem Zusammenspiel beider Arten der Komplexität neuartige Probleme für die Validierung ergeben. Was die erste (objektbezogene) Art der Komplexität angeht, so macht sie die von einfacheren Situationen bekannte Problematik angesichts des Modellierungsumfangs zumindest prekärer und komplizierter. Was die zweite, modellseitige, Komplexität angeht, so führt sie zu neuartigen Problemen bei der Konstruktion, Weiterentwicklung und Validierung von Simulationen. Diese könnten in komplexen Fällen die Grenzen der Analyse erreichen, oder besser der Analysierbarkeit, und zwar aus Gründen, die mit der Konstruktionsweise von Computersimulationen zu tun haben. Dieses (vermutete) Problem soll im Zentrum meiner Forschung stehen. Es entsteht dadurch, dass es die Konstruktion komplexer Computermodelle erfordert, Komplexität zu reduzieren und die Aufgaben in einzelne wohlumrissene Module aufzuspalten. Im Verlaufe der weiteren Modellentwicklung aber spielt oft die Anpassung des Gesamtverhaltens eine wichtige Rolle, was dazu führt, dass die Module im Verlaufe der weiteren Modellierung mehr und mehr miteinander verschliffen werden. Das wiederum hat zur Konsequenz, dass die Tiefe der Analyse von Modellverhalten limitiert wird, so dass sich einzelne Verhaltensmerkmale unter Umständen nicht auf einzelne Modellierungsannahmen zurückverfolgen lassen, da sie erst aus der Interaktion der Annahmen (mitsamt Anpassungen) entstehen.

Methodisch möchte ich mich dem Problem auf zwei Wegen nähern. Erstens durch die Sichtung und Analyse relevanter Literatur im Bereich des Designs von Software, die die Problematik komplexer 2Modelle behandelt. Hier könnte insbesondere der Begriff der kludges (oder teils auch kluges) wichtig werden. Zweitens sollen konkrete Fälle untersucht werden, in denen es um die Validierung komplexer Computersimulationen geht. Hervorragend geeignet erscheinen die recht gut dokumentierten Modellvergleiche der Klimasimulationen. Die räumliche Nähe des MECS zum MPI für Meteorologie in Hamburg möchte ich zu einem intensiven Austausch mit dortigen Klimaforschern nutzen.