Mein Hauptforschungsgebiet am KIT ist das Hochleistungsrechnen in der
Bioinformatik.
Und es geht eben hauptsächlich darum, in unserem Fall große molekulare
Datenmengen zu verarbeiten und aus diesen Datenmengen Wissen zu
extrahieren für die Biologen.
Und da die Datenmengen inzwischen so groß geworden sind, müssen wir
das auf Hochleistungsrechnern machen.
Also die Frage zielt jetzt speziell auf unser eigentliches
Hauptforschungsgebiet ab, das die evolutionäre Bioinformatik ist.
Hauptsächlich geht es darum, die Stammbäume von Lebewesen zu
rekonstruieren.
Und natürlich ist es eigentlich im Prinzip unmöglich, die Methoden,
die wir zur Stammbaumrekonstruktion entwickeln, zu verifizieren.
Weil wir ja im Prinzip keine Zeitreisen unternehmen können und nicht
ein, zwei Millionen Jahre zurückreisen, um dann die Entstehung der
Lebewesen zu rekonstruieren.
Es gibt im Prinzip zwei Möglichkeiten, um die Methoden zu
verifizieren.
Das eine ist Simulation.
Das heißt, wir simulieren Daten anhand eines vorgegebenen wahren
Baumes und überprüfen dann, wie gut unsere Methoden, wie nah unsere
Methoden an diesen wahren Stammbaum, den wir ja kennen, herankommen.
Und die andere Methode ist im Prinzip eine empirische Verifikation.
Also zum Beispiel evolvieren Viren sehr schnell.
Das heißt, wir haben im Prinzip die Daten der Evolution von Viren wie
AIDS oder Papillomaviren oder auch Hepatitis-Viren für die letzten 20
bis 30 Jahre und können anhand dieser Daten dann auch feststellen, ob
unsere Methoden stimmen.
Das heißt aber nicht, dass sie auch dann für die Rekonstruktion von
Spezies, die ein Alter von mehreren Millionen Jahren haben, korrekt
sind.
Die letzte Art, wie man das auch verifizieren kann, auch wiederum
empirisch, ist, dass man eben feststellen kann, inwieweit die
Ergebnisse, die diese Stammbäume liefern, einen Fortschritt für die
Menschheit bringen.
Also insbesondere in Bezug auf den medizinischen Fortschritt, Analyse
von Bakterien und dergleichen, wenn man neues Medikament oder so etwas
in der Richtung entwickeln kann.
Also berechnen können, das wird sehr schwierig, weil wir es ja nicht
verifizieren können und gegenwärtig unsere mathematischen Modelle,
unsere statistischen Modelle, die wir benutzen, eigentlich sehr
einfach sind.
Ich gehe davon aus, dass es mindestens noch 10 bis 20 Jahre dauert,
bis wir die Daten haben und die Ressourcen, um mal einen umfassenden
Stammbaum des Lebens überhaupt berechnen zu können.
Was man damit machen kann, es gibt verschiedene Dinge, also es geht
einerseits einfach um Grundlagenforschung, dass der Mensch aufgrund
seiner Neugier wissen will, wie die Spezies auf der Erde
zusammenhängen und andererseits, wie bereits erwähnt, geht es vor
allem darum, dass man die auch in der medizinischen Forschung
einsetzen kann, insbesondere in Bezug auf Viren und Bakterien, die
auch den Menschen unmittelbar betreffen.
Es gibt viele Dinge, die mich daran reizen.
Einerseits kann man den Biologen Tools zur Verfügung stellen, anhand
derer sie eben wirklich ihre Arbeit machen können, ihre Analysen
machen können.
Man lernt unglaublich viel dazu, denn ich war ja eigentlich auch
ursprünglich mal Informatiker, habe dann erst während der Promotion
angefangen, mich mit der Bioinformatik zu beschäftigen.
Das heißt, jedes Mal, wenn man mit Biologen an einer Datenanalyse
zusammenarbeitet, lernt man unglaublich viel dazu.
Also das ist eigentlich das Spannende.
Der andere Punkt ist, dass wir halt tatsächlich Software entwickeln,
die auf der ganzen Welt von Biologen benutzt wird.
Und das ist persönlich einfach sehr befriedigend, wenn man sieht, dass
man irgendetwas Nützliches gemacht hat, was dann auch tatsächlich
gebraucht wird.
Nein, also auf Biologie wäre ich nie im Leben gekommen.
Das hat sich eigentlich erst später so entwickelt.
Ursprünglich wollte ich eigentlich mal Pilot werden, hatte aber die
körperlichen Voraussetzungen nicht dafür, war kurzsichtig.
Dann wollte ich ursprünglich auch mal Luft- und Raumfahrttechnik
studieren, habe aber festgestellt, dass man da in den Ferien
unglaublich viele Praktika machen musste mit Schleifen und Schweißen
und so weiter.
Und ich bin dann letzten Endes aus reiner Faulheit bei der Informatik
gelandet, um längere Semesterferien zu haben.
Nein, überhaupt nicht.
Also das Interesse an unserem Forschungsgebiet hier, also von den
wenigen Kollegen, die ich bisher schon treffen konnte, ist sehr groß.
Ich glaube, das liegt unter anderem auch daran, dass wir im Prinzip
eine sehr informatiknahe Bioinformatik machen.
Das heißt, es geht bei uns vorrangig um Methodenentwicklung, um
Parallelrechnen, um diskrete Algorithmen, die wir entwickeln, um
bestimmte biologische Probleme zu lösen oder die Daten zu analysieren.
Und wir machen weniger, was auch weit verbreitet ist in der
Bioinformatik, ist eigentlich die Datenanalyse und das Zusammensetzen
oder Programmieren großer Analyse-Pipelines für bestimmte Daten.
Aber das machen wir nicht, deswegen ist es, denke ich, sehr einfach,
hier sehr viele Anknüpfungspunkte zu finden, weil wir zwar
Bioinformatik machen, aber doch sehr nah an der Informatik dran sind.
Also der Standort Deutschland ist, ja gut, Deutschland ist erstens mal
das Land meiner Mutter.
Das spielt schon eine wesentliche Rolle und weiterhin sind die
Forschungsbedingungen in Deutschland im Vergleich zu vielen anderen
Ländern sehr, sehr gut.
Also insbesondere auch die nationale Forschungsförderung durch die
deutsche Forschungsgemeinschaft hat im Prinzip Förderungsraten, von
denen die Kollegen in den USA eigentlich nur träumen können.
Also die Förderungsrate bei der DFG ist ungefähr bei 30 Prozent, in
den USA werden ungefähr nur 5 Prozent der Anträge gefördert.
Das heißt, man kann hier sich eigentlich mehr auf das Wesentliche
konzentrieren, das heißt dann wirklich zu forschen und nicht nur
ständig Anträge zu schreiben und ist nach wie vor kulturell in Europa,
was natürlich auch sehr wichtig ist.
Ich bin hauptsächlich an dem Heidelberger Institut für Theoretische
Studien tätig, was ein reines Forschungsinstitut ist, im Prinzip vom
Aufbau her so ähnlich wie die Max-Planck-Institute.
Und es ist üblich in der Regel die Gruppenleiter an solchen reinen
Forschungsinstituten an einer der umliegenden Universitäten zu
berufen, damit sie eben auch Zugang zu den Studenten haben und zu
einer Fakultät und auch um eben ihre eigenen Doktoranden zu
promovieren.
Das heißt, ich bin in der Regel meistens in Heidelberg, weil dort auch
meine Forschungsgruppe sitzt und komme dann eben einen Tag pro Woche
nach Karlsruhe regelmäßig, um hier Vorlesungen zu halten und natürlich
auch die Studenten zu treffen.
Also wir werden im Wintersemester eine zweistündige Vorlesung halten,
die Einführung in die Bioinformatik für Informatiker heißen wird.
Da werden wir eben die grundlegenden Algorithmen und grundlegenden
Problemstellungen in der Bioinformatik diskutieren.
Und im Sommersemester, daran anschließend als einheitliches Modul,
werden wir ein Hauptseminar veranstalten, in dem wir dann aktuelle
Forschungsthemen in der Bioinformatik durchgehen werden.
Im Prinzip jedem.
Also wir haben, wie gesagt, wollen wir ja die breite Facette abdecken,
von diskreten Algorithmen bis zu statistischen Modellen,
Stammbaumrekonstruktionsverfahren.
Insofern ist die Vorlesung eigentlich für jeden Informatiker im
Masterstudiengang zugänglich, das ist der gegenwärtige Plan.
Und jeder, der eben auch etwas Interesse an einem Anwendungsfeld wie
der Biologie hat, ist dort sicherlich gut aufgehoben.
Gut, also wir werden die Vorlesung durchgehend auf Englisch halten,
weil die Fachterminologie sowieso auf Englisch ist und mir das
inzwischen auch leichter fällt, wissenschaftliche Vorträge auf
Englisch zu halten, das ist ein Punkt.
Und dann werden wir als Voraussetzung, brauchen wir eigentlich ein
bisschen grundlegende Kenntnisse in Computerarchitekturen, Pipelines
und in diskreten Algorithmen und in grundlegenden Datenstrukturen,
aber sonst wird eigentlich nichts vorausgesetzt.
Das heißt, wir werden dann diese Sachen konkret auf Problemstellungen
in der Bioinformatik anwenden.