Wolfgang-Hillen-Sommerschule 2019
und Fakultät für Physik,
LMU München,
Geschwister-Scholl-Platz 1
D-80539 München, Germany
Tel: +49 89 2180 2317
International Center for Materials Research
Materials Department,
UC Santa Barbara,
Santa Barbara, CA 93106, U.S.A.
phone: +1 805 893 2449/ 8814
e-mail: saleh@engr.ucsb.edu
Maschinelles Lernen für molekulares Design und Evolution
Termin 1: 28. Mai – 14. Juni 2019 – Santa Barbara
Termin 2: 09. – 27. September 2019 – München
Die Wolfgang-Hillen-Sommerschule „Maschinelles Lernen für molekulares Design und Evolution“ ist ein zweiteiliges Sommerprogramm des Center for NanoScience (CeNS) München und der UC Santa Barbara. Der erste Teil findet in Santa Barbara statt, der zweite Teil in München. Nanoscience mit einem Schwerpunkt auf molekularem Design werden durch einen innovativen Peer-to-Peer-Trainingsansatz und die Nutzung lokaler Fachkenntnisse und Einrichtungen vermittelt. Das wissenschaftliche Ziel dieses Programms ist es, komplementäres Wissen und Fertigkeiten zwischen Doktoranden der beteiligten Forschungsgruppen zu vermitteln und neue Forschungsrichtungen zu eröffnen. Führende Experten aus den verschiedensten Bereichen werden Einblicke in ihre neuesten Forschungen zu molekularem Design und Evolution geben und zusammen mit ihren Studenten individuelle Laborprojekte für die Gastdoktoranden bereitstellen.
Das anspruchsvolle wissenschaftliche Programm wird durch ein ungewöhnliches Lehrkonzept verwirklicht: Zuerst wird eine Gruppe von zehn ausgewählten Doktoranden des CeNS im Frühjahr 2019 die UCSB besuchen, wo sie bei den kalifornischen Studenten untergebracht werden. Eine entsprechende Doktorandengruppe der UCSB kommt bei einem Gegenbesuch im Herbst 2019 ans CeNS. Jeder Besuch umfasst zwei Wochen Laborrotationen und eine Woche Vorlesungen, die als thematisch fokussiertes Symposium mit eingeladenen Sprechern organisiert werden. Während der Laborkurse wird jeder teilnehmende Doktorand in einem zweitägigen Kurs den Besuchern seine experimentelle Anordnung und sein eigenes Lieblingsexperiment vorstellen. Jeder Doktorand wird an fünf verschiedenen Experimenten teilnehmen, um den aktiven Austausch von Fertigkeiten zu gewährleisten. Die Doktoranden können ihre Laborkurse wählen, so dass für jeden ein maßgeschneidertes Programm geboten wird und der Unterricht sehr individuell mit kleinen Gruppen von 2-4 Teilnehmern durchgeführt werden kann.
Ein weiterer Schwerpunkt des Programms liegt auf maschinellem Lernen und wird in einem speziellen Workshop mit Experten in Santa Barbara behandelt.
Abschlussbericht
Die Wolfgang-Hillen-Sommerschule „Maschinelles Lernen für molekulares Design und Evolution“ war ein zweiteiliges Sommerprogramm des Center for NanoScience (CeNS) München und der University of California Santa Barbara (UCSB).
Während des ersten Teils vom 30. Mai bis 14. Juni 2019 genossen die Teilnehmer der LMU München, der TU München, der Universität Augsburg und des Max-Planck-Instituts für Biochemie ein herausforderndes wissenschaftliches Programm in Santa Barbara und die Gastfreundschaft ihrer kalifornischen Gastgeber. Ein zentraler Teil des Aufenthalts war der Laborarbeit gewidmet. Die Teilnehmer konnten zwischen verschiedenen Modulen wählen, die von den UCSB-Doktoranden organisiert und unterrichtet wurden, wie z. B. Oberflächenspannung von DNA-Flüssigkeiten, maschinelles Lernen zum Verfolgen einzelner Zellen in komplexen 3D-Proben, Quantifizierung von Ribozymaktivitäten mit hohem Durchsatz oder dynamische Relaxation einzelner Moleküle in ungeordneten Systemen. Die Tutorials konzentrierten sich auf die praktische Arbeit, boten aber auch genügend Zeit für ausführliche Diskussionen über experimentelle Techniken sowie die Interpretation der erzielten Ergebnisse. Auf diese Weise erhielten die Teilnehmer Einblick in eine Vielzahl von Methoden, die in allen Bereichen der Nanobiowissenschaften angewendet werden.
Als Herzstück der Sommerschule besuchen die Doktoranden einen dreitägigen Workshop zum maschinellen Lernen. Dieser Workshop, unterstützt von Informatikstudenten, bildete die Grundlage für Gruppenprojekte, die der Entwicklung von Lösungsstrategien für die eigene Forschung dienten. Die Teilnehmer präsentierten ihre Ergebnisse in einem abschließenden Meeting am letzten Tag des Programms. Zurück in München findet das neu erworbene Wissen bereits konkrete Anwendung in mehreren Projekten.
Neben dem geteilten Interesse für Wissenschaft verbrachten die Doktoranden gemeinsam Zeit bei verschiedenen Freizeitaktivitäten wie z.B. einer Weinprobe im Santa Ynez-Tal, einer Wanderung im Los Padres National Forest, einem Spielabend und einem Grillabend am Strand.
Während des zweiten Teils der Wolfgang-Hillen-Sommerschule (9. - 27. September 2019) besuchten Doktoranden der UCSB das CeNS in München. Nach einem bayerischen Begrüßungsfrühstück am ersten Tag und einem Comsol-Workshop begannen die Doktoranden mit den Laborrotationen: Kleine Gruppen von zwei bis drei Teilnehmern konnten praktische Experimente zu Themen wie Biomikrofluidik, Einzelmolekülmikroskopie und „thermogravitational trapping“, DNA-Origami, oder Bio-NMR an der LMU, der TUM, und am MPI für Biochemie durchführen. Eine Exkursion zum Institut für Physik der Universität Augsburg und ein zweitägiger Retreat zu „Origin of life“ rundeten das Programm ab. Die letzte Woche brachte einen weiteren Höhepunkt: Alle Studenten nahmen am CeNS-Workshop „Evolving Nanosciences“ an der Venice International University auf der Insel San Servolo teil. Rund 100 Teilnehmer kamen zusammen, um 25 hochkarätige Referenten zur gesamten Bandbreite der nanowissenschaftlichen Forschung zu hören. Die Doktoranden präsentierten ihre Projekte in zwei Postersessions. Darüber hinaus gab es reichlich Gelegenheit für intensive Diskussionen mit Sprechern und anderen Teilnehmern in entspannter mediterraner Atmosphäre.
Neben dem wissenschaftlichen Programm genossen die kalifornischen Studenten auch ein Barbecue mit CeNS-Doktoranden und PIs, die lebhafte Atmosphäre des Oktoberfestes, Ausflüge in die Alpen und ein Abschiedsessen in einem venezianischen Restaurant.
Die engen Beziehungen zwischen deutschen und kalifornischen Doktoranden wurden nicht nur durch diese sozialen Aktivitäten, sondern auch durch das ungewöhnliche Unterbringungskonzept gefördert, da die Teilnehmer für die private Unterbringung aller Gäste sorgten. Die Wolfgang-Hillen-Sommerschule 2019 war für alle Teilnehmer ein echter wissenschaftlicher und sozialer Erfolg und wird sicherlich dazu beitragen, bestehende Kooperationen zu vertiefen und neue Kooperationen zwischen CeNS München und der UC Santa Barbara aufzubauen.
