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Center for Advanced Systems Understanding

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Das Center for Advanced Systems Understanding (CASUS) ist eine Forschungseinrichtung mit Sitz in Görlitz im Freistaat Sachsen. Sie betreibt datenintensive, interdisziplinäre Systemforschung und beschäftigt sich mit der computergestützten Untersuchung komplexer Systeme. Zu den wissenschaftlichen Methoden gehören unter anderem mathematische Modellierung, Simulation, Datenanalyse, maschinelles Lernen und wissenschaftliches Rechnen.[1]

Das CASUS wurde 2019 in Görlitz gegründet und wird als Institut des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) geführt. Zu den Gründungspartnern gehören das HZDR, das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig, das Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden, die Technische Universität Dresden und die Universität Wrocław. Die institutionelle Finanzierung erfolgt durch den Bund und den Freistaat Sachsen.[2][3]

Gründung und Aufbau

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Das CASUS wurde am 27. August 2019 gegründet. Ziel war die Entwicklung datenintensiver Methoden zur Untersuchung komplexer Systeme und die Verbindung verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen.[4][5][6]

Der Aufbau des Zentrums stand zugleich im Zusammenhang mit dem Strukturwandel in der Lausitz nach dem schrittweisen Ausstieg aus der Braunkohleförderung. Für die Aufbauphase wurden rund 11 Millionen Euro bereitgestellt.[7][4]

Während der COVID-19-Pandemie verlagerte das CASUS einen Teil seiner Forschung auf pandemiebezogene Fragestellungen. Dazu gehörten zunächst computergestützte Untersuchungen zur Proteinfaltung von SARS-CoV-2 in Zusammenarbeit mit der Stanford University sowie später die Entwicklung datenbasierter Verfahren zur Planung von Teststrategien.[8]

Ein in diesem Zusammenhang entwickeltes Projekt war die Plattform „Where2Test“, die Datenanalyse, epidemiologische Modellierung und wissenschaftliches Rechnen miteinander verband. Die entwickelten Verfahren wurden unter anderem für die Planung von COVID-19-Testungen in Pflegeeinrichtungen untersucht.[9][10]

Bereits während der Aufbauphase wurden am Zentrum Verfahren für wissenschaftliches Rechnen und numerische Simulationen entwickelt und eingesetzt. Hochleistungsrechnen wurde dabei zu einem Bestandteil verschiedener Forschungsarbeiten.[11][12][5]

Entwicklung seit 2021

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Im Jahr 2021 kündigten das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Freistaat Sachsen eine langfristige Finanzierung des CASUS an. Bis 2028 soll die Einrichtung jährlich bis zu 15 Millionen Euro erhalten.[13]

2022 erhielt der CASUS-Forscher Tobias Dornheim einen ERC Starting Grant des Europäischen Forschungsrats für das Projekt „Predicting the Extreme“. Das Projekt befasst sich mit der theoretischen und numerischen Beschreibung von Materie unter extremen Bedingungen sowie mit Methoden zur Untersuchung des Fermionen-Vorzeichenproblems. Die Förderung beträgt rund 1,5 Millionen Euro.[14][15]

Am 1. Mai 2023 übernahm Gründungsdirektor Thomas D. Kühne die Leitung des CASUS. Er folgte auf Roland Sauerbrey, der die Einrichtung zuvor übergangsweise geleitet hatte.[16]

2026 wurde ein gemeinsames Forschungsprojekt der University of Delaware und des HZDR für einen vorzeitigen Zugang zum geplanten US-amerikanischen Supercomputer Discovery ausgewählt. Das Projekt verwendet unter anderem die Software PIConGPU zur Simulation lasergetriebener Fusionsprozesse und untersucht dabei den Einsatz von Methoden der künstlichen Intelligenz.[17][18][19]

Standortentwicklung

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Das CASUS ist seit seiner Gründung in Görlitz ansässig. Aufgrund des Wachstums des Instituts kam zum ersten Standort am Görlitzer Untermarkt bald ein zweiter auf dem Gelände des Werk 1 der ehemaligen Waggonbaufabrik hinzu. Im Dezember 2025 beschloss das Kuratorium des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf, die CASUS-Standorte künftig in einem Gebäudekomplex zwischen Lunitz und Grünem Graben zu vereinen. Das ursprünglich als Tuchfabrik genutzte Gebäude beherbergte zuletzt eine Behörde. Der Gebäudekomplex soll für die Nutzung durch das CASUS umgebaut werden. Vorgesehen sind unter anderem Büros, Konferenzräume und technische Infrastruktur für die Forschungsarbeiten. Die geschätzten Umbaukosten belaufen sich auf rund 29,4 Millionen Euro.[20]

Das CASUS ist ein Institut des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf und wird von einem Institutsdirektor geleitet. Seit Mai 2023 ist Thomas D. Kühne Direktor.

Zur Organisationsstruktur gehören ein Lenkungsgremium mit Vertretern der beteiligten Einrichtungen sowie ein International Scientific Advisory Board. Die Gremien beraten die Institutsleitung unter anderem bei Fragen der wissenschaftlichen Strategie und der Entwicklung von Forschungsfeldern.[21]

Das CASUS beschäftigt sich mit der computergestützten Untersuchung komplexer Systeme. Ein gemeinsames Merkmal der Forschungsarbeiten ist die Verbindung von mathematischen Modellen, Simulationen, Datenanalyse und Methoden des maschinellen Lernens.[5][22]

Ein Forschungsgebiet ist die computergestützte Suche nach effizienten, stabilen und langlebigen Materialien für photokatalytische Anwendungen. Dabei werden unter anderem Verfahren der künstlichen Intelligenz und des wissenschaftlichen Rechnens eingesetzt, um Materialien für die Nutzung von Sonnenenergie zur Produktion solarer Brennstoffe zu untersuchen.[23]

Im Bereich der Erdsystemforschung untersuchten Wissenschaftler des CASUS gemeinsam mit internationalen Partnern die Bewegungsmuster wildlebender Hunde- und Katzenartiger anhand von GPS-Daten. Die Analyse zeigte, dass Hundeartige häufiger wiederkehrende Routen nutzen, während Katzenartige sich unregelmäßiger durch ihre Umgebung bewegen.[24]

Das CASUS ist zudem an der Entwicklung maschineller Lernverfahren für Materialsimulationen beteiligt. Das gemeinsam mit den Sandia National Laboratories entwickelte Framework Materials Learning Algorithms (MALA) nutzt maschinelles Lernen zur Vorhersage der elektronischen Struktur von Materialien, die eine wesentliche Grundlage für das Verständnis ihrer Eigenschaften bildet.[25]

Ein weiterer Forschungsbereich befasst sich mit der computergestützten Modellbildung der Gesamtheit von Proteinen. Hierbei stehen insbesondere intrinsisch ungeordnete Proteine im Fokus. Ziel ist unter anderem, eine bessere Vorhersage der Proteinfunktionen in Abhängigkeit des Zustandes einer Zelle zu erreichen.[21]

Auszeichnungen und wissenschaftliche Leistungen

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Das gemeinsam mit den Sandia National Laboratories entwickelte Software-Framework MALA erhielt 2023 einen R&D 100 Award in der Kategorie „Software/Services“.[25]

Im November 2024 wurde Tobias Dornheim als Preisträger des Europäischen Stanisław-Lem-Preises für das Jahr 2024 bekanntgegeben. Die Auszeichnung würdigt seine Forschungsarbeiten zur Materie unter extremen Bedingungen. Die Preisverleihung fand am 15. Mai 2025 an der Politechnika Wrocławska statt.[26]

Einzelnachweise

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  1. ↑ Machbarkeitsstudie CASUS Görlitz | rohdecan architekten gmbh Dresden. Abgerufen am 2. November 2026.
  2. ↑ W Goerlitz badania nad sztuczną inteligencją. Klucze do Instytutu zostały przekazane [ZDJĘCIA]. 30. August 2019, abgerufen am 2. November 2026 (pl-PL).
  3. ↑ Neues Zentrum für datenintensive Systemforschung - HPC in Deutschland - Gauß-Allianz. Abgerufen am 2. November 2026.
  4. 1 2 Neues Zentrum für datenintensive Systemforschung. Abgerufen am 2. November 2026.
  5. 1 2 3 Heiko Weckbrodt: Altes Kondensatorwerk Görlitz wird Casus-Forschungsschmiede. In: Oiger. 5. September 2021, abgerufen am 2. November 2026.
  6. ↑ Casus-Zentrum in Görlitz: Die neuen Zukunftsforscher von der Neiße. Abgerufen am 2. November 2026.
  7. ↑ Manfred Ronzheimer: Das neue Forschungsinstitut Casus: Big Data aus Görlitz. In: Die Tageszeitung: taz. 29. August 2019, ISSN 0931-9085 (taz.de [abgerufen am 2. November 2026]).
  8. ↑ Instytut CASUS w Goerlitz bada koronawirusa. 1. Mai 2020, abgerufen am 2. November 2026 (pl-PL).
  9. ↑ Wissenschaft in der Lausitz: Casus Görlitz will in die Spitzenforschung. Abgerufen am 2. November 2026.
  10. ↑ Heiko Weckbrodt: Casus Görlitz entwickelt Test-Planungssoftware für Corona. In: Oiger. 28. Oktober 2020, abgerufen am 2. November 2026.
  11. ↑ Heiko Weckbrodt: Laser & Plasma: Casus-Forscher als Supercomputer-Tester. In: Oiger. 18. Januar 2021, abgerufen am 2. November 2026.
  12. ↑ Uniwersytet Wrocławski podpisał porozumienie z instytutem badawczym Helmholtza. Abgerufen am 2. November 2026 (polnisch).
  13. ↑ Bund und Freistaat Sachsen stellen CASUS-Finanzierung bis 2038 sicher - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, HZDR. Abgerufen am 2. November 2026.
  14. ↑ Heiko Weckbrodt: Görlitzer gibt Supercomputern Rechenweg-Nachhilfe. In: Oiger. 22. November 2022, abgerufen am 2. November 2026.
  15. ↑ Strukturwandel in Sachsen: Großforschungszentren sind die Chance für die Lausitz - aber kommt man auch hin? Abgerufen am 2. November 2026.
  16. ↑ Casus mit Knacksus oder vom Leid des Sachsenimages. Abgerufen am 2. November 2026.
  17. ↑ Atharva Gosavi: 9 new projects lined up for America's new Discovery supercomputer. Abgerufen am 2. November 2026 (englisch).
  18. ↑ Heiko Weckbrodt: Sachsens Superrechner-Gurus erhalten Vorab-Zugriff auf neuen US-Supercomputer. In: Oiger. 3. Juli 2026, abgerufen am 2. November 2026.
  19. ↑ Stephan Schön: Casus Görlitz rechnet in den USA auf dem weltweit stärksten KI-Supercomputer. In: SZ - Sächsische Zeitung. (saechsische.de [abgerufen am 2. November 2026]).
  20. ↑ Entscheidung zum künftigen CASUS-Standort in Görlitz gefallen. 9. Dezember 2025, abgerufen am 2. November 2026.
  21. 1 2 Heiko Weckbrodt: Tóth-Petróczy spürt mit KI den Geheimnissen des Lebens nach. In: Oiger. 5. Juli 2026, abgerufen am 2. November 2026.
  22. ↑ Heiko Weckbrodt: Elf Millionen für neues Casus-Zentrum Görlitz. In: Oiger. 17. Juni 2019, abgerufen am 2. November 2026.
  23. ↑ Stephan Schön: Aus Licht wird Brennstoff: Görlitzer Forscher suchen neue Materialien zur Nutzung der Sonnenenergie. In: SZ - Sächsische Zeitung. (saechsische.de [abgerufen am 2. November 2026]).
  24. ↑ Jonas Arand: Hunde und Katzen: Warum sie in freier Wildbahn ganz unterschiedlich navigieren. Abgerufen am 2. November 2026.
  25. 1 2 MALA. In: Research & Development World. Abgerufen am 2. November 2026 (amerikanisches Englisch).
  26. ↑ Wrocław/ Fizyk dr Tobias Dornheim laureatem Europejskiej Nagrody im. Stanisława Lema. Abgerufen am 2. November 2026 (polnisch).
Center for Advanced Systems Understanding
Kategorie: Forschungseinrichtung
Träger: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
Bestehen: seit 2019
Sitz des Trägers: Dresden
Mitgliedschaft: Helmholtz-Gemeinschaft
Standort der Einrichtung: Görlitz, Sachsen
Fächer: Komplexe Systeme
Wissenschaftliches Rechnen
Maschinelles Lernen
Erdsystemforschung
Materialforschung
Systembiologie
Leitung: Thomas D. Kühne
Mitarbeiter: 110 (2026)
Website: www.casus.science