TY - GEN A1 - Deuflhard, Peter A1 - Schütte, Christof T1 - Molecular Conformation Dynamics and Computational Drug Design N2 - The paper surveys recent progress in the mathematical modelling and simulation of essential molecular dynamics. Particular emphasis is put on computational drug design wherein time scales of $msec$ up to $min$ play the dominant role. Classical long-term molecular dynamics computations, however, would run into ill-conditioned initial value problems already after time spans of only $psec=10^{-12} sec$. Therefore, in order to obtain results for times of pharmaceutical interest, a combined deterministic-stochastic model is needed. The concept advocated in this paper is the direct identification of metastable conformations together with their life times and their transition patterns. It can be interpreted as a {\em transfer operator} approach corresponding to some underlying hybrid Monte Carlo process, wherein short-term trajectories enter. Once this operator has been discretized, which is a hard problem of its own, a stochastic matrix arises. This matrix is then treated by {\em Perron cluster analysis}, a recently developed cluster analysis method involving the numerical solution of an eigenproblem for a Perron cluster of eigenvalues. In order to avoid the 'curse of dimension', the construction of appropriate boxes for the spatial discretization of the Markov operator requires careful consideration. As a biomolecular example we present a rather recent SARS protease inhibitor. T3 - ZIB-Report - 03-20 KW - conformation dynamics KW - Monte Carlo methods KW - transfer operations KW - Hamiltonian dynamics KW - Smoluchowski dynamics KW - metastable sets KW - Perron cluster an Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-7427 ER - TY - GEN A1 - Gajewski(Ed.), Herbert A1 - Deuflhard, Peter A1 - Markowich(ed.), A. T1 - Tagung NUMSIM '91 5.-08. Mai 1991. Collected Abstracts and Papers. N2 - NUMSIM 91 fand vom 6.-08. Mai 1991 im Wissenschaftlichen Kommunikations- & Konferenz- Zentrum der Humboldt-Universität in Gosen bei Berlin statt. Im Mittelpunkt dieses Seminars standen Probleme der numerischen Simulation von Ladungstransport- und Technologieprozessen der Mikro- und Optoelektronik. Es führte Spezialisten der physikalischen Modellierung, der numerischen Mathematik und mathematischen Analysis sowie Nutzer von Simulationsprogrammen aus dem deutschsprachigen Raum zusammen. Ziel war die Vermittlung und der Austausch von Erfahrungen, die Diskussion gemeinsamer Aufgabenstellungen und Projekte und - in Anbetracht der deutschen Vereinigung nicht zuletzt - das gegenseitige Kennen- und Verstehenlernen. T3 - ZIB-Report - TR-91-08 Y1 - 1991 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-4838 ER - TY - GEN A1 - Deuflhard, Peter A1 - Nowak, Ulrich A1 - Pöhle, Uwe A1 - Schmidt, B. Ch. A1 - Weyer, J. T1 - Die Ausbreitung von HIV/AIDS in Ballungsgebieten. N2 - The rapidly increasing number of AIDS cases requires a realistic estimation of the future development of the HIV/AIDS disease. For that purpose we develop a large system of coupled nonlinear differential equations describing simultaneously the dynamics of the development of the disease, the population size, the gender and age structure. A set of 1650 coupled equations are linked by balanced parameters. The balancing procedure is described by a set of (formally) 2,178,000 additional algebraic conditions. As the considered system is stiff, it requires new special extrapolation methods combined with techniquees of dynamical sparsing for the solution of sparsely filled systems. According to our simulations we expect 19,0,000 deaths caused by AIDS in the Federal Republic of Germany (former territories) in the year 2000. Such an epidemical spread would tie up about 4-7 percent of the actual health care workers. T3 - ZIB-Report - TR-91-09 Y1 - 1991 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-4844 ER - TY - GEN A1 - Ehrig, Rainald A1 - Nowak, Ulrich A1 - Deuflhard, Peter T1 - Highly scalable parallel linearly-implicit extrapolation algorithms N2 - We present parallel formulations of the well established extrapolation algorithms EULSIM and LIMEX and its implementation on a distributed memory architecture. The discretization of partial differential equations by the method of lines yields large banded systems, which can be efficiently solved in parallel only by iterative methods. Polynomial preconditioning with a Neumann series expansion combined with an overlapping domain decomposition appears as a very efficient, robust and highly scalable preconditioner for different iterative solvers. A further advantage of this preconditioner is that all computation can be restricted to the overlap region as long as the subdomain problems are solved exactly. With this approach the iterative algorithms operate on very short vectors, the length of the vectors depends only on the number of gridpoints in the overlap region and the number of processors, but not on the size of the linear system. As the most reliable and fast iterative methods based on this preconditioning scheme appeared GMRES or FOM and BICGSTAB. To further reduce the number of iterations in GMRES or FOM we can reuse the Krylov-spaces constructed in preceeding extrapolation steps. The implementation of the method within the program LIMEX results in a highly parallel and scalable program for solving differential algebraic problems getting an almost linear speedup up to 64 processors even for medium size problems. Results are presented for a difficult application from chemical engineering simulating the formation of aerosols in industrial gas exhaust purification. T3 - ZIB-Report - TR-96-11 Y1 - 1996 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-5405 ER - TY - GEN A1 - Deuflhard, Peter A1 - Bölling, Reinhard A1 - Bott, Raoul H. T1 - Materialien zur Euler-Vorlesung in Sanssouci. N2 - Aus dem Inhalt: Vorwort; Leonhard Euler - aus der Zeit seines Wirkens in Berlin; Introductory Remarks. T3 - ZIB-Report - TR-93-10 Y1 - 1993 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-5029 ER - TY - GEN A1 - Deuflhard, Peter A1 - Hege, Hans-Christian A1 - Sedlmayr(ed.), E. T1 - Scientific Computing in der Theoretischen Physik. Collected Abstracts. N2 - Die von der DMV-Fachgruppe Scientific Computing in Kooperation mit dem gleichnamigen GAMM-Fachausschuss organisierte Tagung \glqq Scientific Computing in der Theoretischen Physik\grqq~fand vom 16. - 18. März 1994 am Fachbereich Mathematik und Informatik der Freien Universität Berlin statt. Ziel des Workshops war, die Kontakte zwischen den Fachleuten der Gebiete {\em Computational Physics} und {\em Scientific Computing} zu intensivieren. Schwerpunkte des Workshops waren numerische Simulation von Transportmodellen der Astrophysik und Halbleiterphysik, Multilevel-Methoden für partielle Differentialgleichungen sowie Monte-Carlo-Methoden und molekulardynamische Verfahren für Probleme der Statistischen Physik und Quantenfeldtheorie. Der Workshop fand ein äusserst positives Echo und führte über 70 Teilnehmer der verschiedenen Teilgebiete der Theoretischen Physik und ca. 50 Teilnehmer aus dem Bereich der Numerischen Mathematik zusammen. \originalTeX T3 - ZIB-Report - TR-94-01 Y1 - 1994 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-5068 ER - TY - GEN A1 - Deuflhard, Peter A1 - Hege, Hans-Christian A1 - Seebass, Martin T1 - Progress Towards a Combined MRI/Hyperthermia System N2 - Regional hyperthermia, a clinical cancer therapy, is the main topic of the Sonderforschungsbereich Hyperthermia: Scientific Methods and Clinical Applications'' at Berlin. In recent years, technological improvements towards a better concentration of heat to the desired target region have been achieved. These include a rather sophisticated integrated software environment for therapy planning and a new hyperthermia applicator. In a next step, a detailed closed loop monitoring of the actual treatment is to be developed. For this purpose the hyperthermia applicator is combined with an MRI system, which will allow to check the positioning of the patients and to measure individual blood perfusion as well as the 3D temperature distribution. The measurements will then be employed for an on-line control of the whole treatment. In this intended setting, new fast feedback control algorithms will come into play. T3 - ZIB-Report - 00-07 KW - hyperthermia KW - medical therapy planning KW - applicator design KW - interventional MRI Y1 - 2000 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-5755 ER - TY - GEN A1 - Deuflhard, Peter A1 - Reich, Sebastian T1 - 2nd International Symposium Algorithms for Macromolecular Modelling N2 - The report contains the program and the collected abstracts of the 2nd International Symposium ``Algorithms for Macromolecular Modelling''. T3 - ZIB-Report - TR-97-03 Y1 - 1997 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-5455 ER - TY - GEN A1 - Deuflhard, Peter A1 - Louis, Alfred A1 - Schlegel, W. A1 - Seebass, Martin T1 - Workshop "Scientific Computing in der Medizin" SCMED '97 N2 - Die Arbeitstagung \glqq Scientific Computing in der Medizin\grqq , kurz SCMED \grq 97, findet vom 22. - 23. September 1997 im neu errichteten Gebäude des Konrad-Zuse-Zentrums auf dem Dahlemer naturwissenschaftlichen Campus der Freien Universtät Berlin statt. T3 - ZIB-Report - TR-97-05 Y1 - 1997 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-5474 ER - TY - GEN A1 - Deuflhard, Peter A1 - Gottschewski, Jürgen T1 - Das Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin. Struktur, wissenschaftliches Konzept und Einbettung in die Region N2 - Die Arbeit beschreibt Konzept, Struktur und Ausstattung des ZIB. Übergeordnetes Ziel des ZIB ist die Beschleunigung des {\it Know-how Transfers} aus der mathematischen Grundlagenforschung über die Entwicklung von Algorithmen und Software bis hin zur tatsächlichen Nutzung in der Industrie. In der Tat ist Computational Mathematics inzwischen zu einer der wichtigsten {\it Schlüsseltechnologien} geworden, die nicht zuletzt im Zusammenhang mit der Standort-Diskussion eine wichtige Rolle spielt und vermehrt spielen wird. Dazu müssen Methodenentwicklung und Rechenzentrum auf höchstem Niveau sowie interdisziplinäre Forschung möglichst vereint in einer Institution mit enger Anbindung an ein universitäres Umfeld realisiert sein. Das Konrad-Zuse-Zentrum hat die wesentlichen Voraussetzungen als SC Zentrum bereits geschaffen; ein Ausbau zum HPSC Zentrum wäre eine natürliche Entwicklung - falls die Politik diese Chance rechtzeitig begreift! T3 - ZIB-Report - TR-95-12 Y1 - 1995 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-5274 ER - TY - GEN A1 - Deuflhard, Peter A1 - Hohmann, Andreas T1 - Einführung in die Numerische Mathematik. N2 - Diese Vorlesung ist eine Einführung in die Numerische Mathematik als einem der drei Bereiche (neben den Naturwissenschaften und der Informatik) des am besten mit dem Begriff Scientific Computing charakterisierten Forschungsgebietes. Aufgabe dieser relativ jungen Wissenschaft ist die Entwicklung von Rechenverfahren für Probleme aus den Naturwissenschaften mit Hilfe mathematischer Methoden. T3 - ZIB-Report - TR-90-06 Y1 - 1990 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-4704 ER - TY - GEN A1 - Deuflhard, Peter T1 - Numerik von Anfangswertmethoden für gewöhnliche Differentialgleichungen. N2 - Das voliegende Skriptum entstand aus einer Vorlesung, die ich im WS 87/88 an der Freien Universität Berlin im Fachbereich Mathematik gehalten habe. Mein ursprüngliches Vorlesungsmanuskript wurde von Herrn F. Bornemann in weiten Teilen überarbeitet, reorganisiert und substantiell ergänzt. Der Inhalt stammt größtenteils aus Originalarbeiten jüngeren Datums. Darüberhinaus finden sich zahlreiche Teile, die aus meiner jahrelangen Beschäftigung mit dem Thema entstanden aber unpubliziert geblieben sind. Das Skriptum erhebt nicht den Anspruch, ein Lehrbuch zu sein. Es war zunächst als Ausarbeitung für meinen studentischen Hörerkreis sowie als internes Arbeitspapier für das ZIB bestimmt. Die Kunde von der bloßen Existenz eines solchen Skriptums hat jedoch zu einer derart regen Nachfrage geführt, daß es hiermit als Technischer Report des ZIB einer breiteren ffentlichkeit zugänglich gemacht werden soll. In der vorliegenden Form richtet es sich in erster Linie an Mathematiker; es soll sich jedoch auch für Naturwissenschaftler und Ingenieure eignen, die sich einen Einblick in den theoretischen und algorithmischen Hintergrund der von ihnen verwendeten wissenschaftlichen Software verschaffen wollen. T3 - ZIB-Report - TR-89-02 Y1 - 1989 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-4580 ER - TY - GEN A1 - Braess, Dietrich A1 - Deuflhard, Peter A1 - Lipnikov, Konstantin T1 - A Subspace Cascadic Multigrid Method for Mortar Elements N2 - A cascadic multigrid (CMG) method for elliptic problems with strong material jumps is proposed and analyzed. Non--matching grids at interfaces between subdomains are allowed and treated by mortar elements. The arising saddle point problems are solved by a subspace confined conjugate gradient method as smoother for the CMG. Details of algorithmic realization including adaptivity are elaborated. Numerical results illustrate the efficiency of this CMG algorithm. T3 - ZIB-Report - SC-99-07 KW - Finite Elements KW - Rayleigh-Ritz and Galerkin Methods KW - Multigrid Methods KW - Domain Decomposition Y1 - 1999 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:0297-zib-3954 ER -