Multifunktionssoftware entlastet den Laboralltag

AiiDAlab basiert auf der Software AiiDA, die seit 2014 entwickelt wurde. Giovanni Pizzi war an beiden Entwicklungen von Anfang an führend beteiligt. Er leitet eine Forschungsgruppe am Zentrum für Computergestützte Wissenschaften, Theorie und Daten am PSI. „AiiDA ist hauptsächlich ein Workflow-Manager“, erklärt Edan Bainglass, Postdoktorand in Pizzis Gruppe. „Das heißt, sie nimmt Forschenden die zeitraubende Arbeit ab, mehrere Simulationsprogramme von Hand zu starten, miteinander zu koordinieren und die Daten auszulesen.“ Dennoch brauchte man zur Handhabung von AiiDA immer noch recht fundiertes Computerwissen, und die Bedienung erfolgte weitgehend über Eingabe in Terminals, also Textfenstern im Computer.

„Unsere Vision für AiiDAlab war daher, eine benutzerfreundlichere Schnittstelle zu der komplizierten Computersoftware zu schaffen, sodass die Anwender sich ganz auf ihre Forschung konzentrieren können und dadurch schneller neue Erkenntnisse gewinnen“, sagt Pizzi. Mithilfe einer grafischen Benutzeroberfläche können Forschende die gewünschte Simulations-Software auswählen und konfigurieren, den Rest übernimmt dann AiiDAlab: Vorbereitung und Ausführung der Simulationen, Auswertung der Ergebnisse und schließlich deren grafische Darstellung.

Die ursprüngliche Zielgruppe für AiiDAlab waren Materialforschende, die auf der Suche nach neuen Materialien mit ganz bestimmten Eigenschaften eine Vielzahl von numerischen Simulationen durchführen müssen. AiiDAlab ermöglichte dies auch Forschenden ohne besondere Computerkenntnisse und war in der Materialforschung sehr erfolgreich. Doch in den letzten Jahren sahen Pizzi und seine Mitarbeitenden, dass ihre Software auch in vielen anderen Bereichen angewendet werden kann.

Mehr zu Software

22.01.2026 • Nachricht • Industrie & Technologie

Nanalysis Edition der KnowItAll Software erschienen

Anzeige • 20.01.2026 • Nachricht • Software

Schnellere Simulation und mehr Physik

15.08.2025 • Nachricht • Forschung

Phoenix macht Supercomputer schneller

31.07.2025 • Nachricht • Forschung

Software löst geophysikalische Rätsel auf der Erde und fernen Planeten

22.07.2025 • Nachricht • Hochschule

Skalierbare Quantensoftware für Systeme mit 100.000 Qubits

Marie Braasch und Sina Saravi • 5/2026 • Seite 32

Intelligenz durch Interferenz

In der jetzt erschienenen Arbeit zeigen die PSI-Forschenden einige solcher Anwendungen, die von der Simulation der Erdatmosphäre bis hin zur Batterieentwicklung reichen. Bei der Empa zum Beispiel werden AiiDAlab-gesteuerte Simulationen benutzt, um damit aus Messungen in der Atmosphäre Rückschlüsse auf die Emission von Treibhausgasen zu ziehen. Die Empa nutzt AiiDAlab außerdem zum automatisierten Charakterisieren von Batterien.

Das letzte Beispiel zeigt, dass AiiDAlab nicht nur für Simulationen, sondern auch in der Durchführung und Auswertung von Experimenten eingesetzt werden kann. Am PSI wird dies bereits genutzt, zum Beispiel am Neu­tro­nen-Streu­expe­ri­ment CAMEA an der Schweizer Spal­la­tions-Neu­tro­nen­quel­le SINQ. Dort liegt das Hauptaugenmerk darauf, Gastforschende zu unterstützen, die am PSI eigene Experimente durchführen. AiiDAlab erleichtert ihnen den sicheren Zugang zu den Datenspeichern des PSI, wo die Versuchsergebnisse aufgezeichnet werden. Mitunter handelt es sich um sehr große Datenmengen.

Entsprechend ist die Einrichtung eines Computerzugangs zur Ansicht und Analyse dieser Daten recht komplex für Personen ohne tiefere Fachkenntnisse. AiiDAlab übernimmt hier die Authentifizierung und die Orchestrierung des Datentransfers bis hin zur grafischen Darstellung der Ergebnisse in Echtzeit. „Die Nutzenden müssen nur noch einen Browser öffnen und sich in AiiDAlab einloggen“, sagt Bainglass.

Durch die vereinfachte Handhabung von Simulationsprogrammen eignet sich AiiDAlab auch für die Lehre. Im Rahmen von Pilotprojekten sowohl während eines regulären Hochschulkurses als auch bei kurzen Workshops zeigte sich, dass Studierende mithilfe von AiiDAlab auch fortgeschrittene Forschungssoftware wie Quantum ESPRESSO für die Bearbeitung von Übungsaufgaben selbst ohne Vorkenntnisse erfolgreich einsetzen konnten.

„In Zukunft wollen wir den Anwendungsbereich von AiiDAlab weiter ausweiten, PSI-intern zum Beispiel auf andere Strahllinien an der SINQ, etwa ICON, wo Neutronen zur zerstörungsfreien Bildgebung eingesetzt werden“, sagt Pizzi. Rückmeldung von Nutzenden, sowohl innerhalb des PSI als auch außerhalb, ist ihm dabei äußerst wichtig. [PSI / Empa / dre]