Science-Story ➜ Entwicklung effizienter Algorithmen

Die Simulation ist ein unverzichtbares Werkzeug in einer Reihe von Anwendungsbereichen wie bei der Planung des Straßenverkehrs, bei der Untersuchung biochemischer Prozesse oder auch in der Epidemiologie.

In einem Simulationsmodell werden wesentliche Eigenschaften und Abläufe eines realen Systems in einem Softwareprogramm nachgebildet. Aus dem Verhalten des Modells in verschiedenen Anwendungsszenarien, beispielweise bei Variation der Ampelschaltungen in einer Straßenverkehrssimulation, lassen sich nun sich Rückschlüsse auf das reale System ziehen.

Um praktische Fragestellungen beantworten zu können, müssen häufig viele Szenarien getestet oder große Systeme untersucht werden, wodurch der Rechen- und Zeitaufwand der Simulationen steigt. Um dennoch schnell zu Simulationsergebnissen zu kommen, können Methoden des parallelen Rechnens eingesetzt werden.

Das Video zeigt die Ausbreitung einer Infektion, wobei jeder rote Bildpunkt eine infizierte Person und jeder blaue Bildpunkt eine bereits genesene Person darstellt. Um den Zeitaufwand zur Ausführung dieser rechenaufwändigen Simulation zu reduzieren, wurde das Simulationsmodell auf einer modernen Grafikkarte ausgeführt, die in jedem Berechnungsschritt tausende der notwendigen Rechenoperation parallel ausführen kann.