Das Einzelprojekt STML beschäftigt sich mit der Entwicklung von zellbiologischen Raum-Zeit-Modellen. Die Modellierung am Rechner ist heute ein wichtiger und etablierter Bestandteil in der biologischen Forschung. Mit experimentellen Daten werden mathematische Modelle erstellt, mit deren Hilfe Hypothesen biologischer Fragestellungen simuliert und analysiert werden. Bisher war die Mehrheit der erstellten Modelle räumlich homogen, d.h. typische experimentelle Beobachtungen bezogen sich lediglich auf die Konzentration oder die Menge verschiedener biochemischer Komponenten. Die zugehörigen mathematischen Modelle beruhten auf gewöhnlichen Differentialgleichungen. In den letzten Jahren wurden zunehmend Techniken entwickelt, mit denen auch quantitative Untersuchungen an lebenden Zellen unter dem Mikroskop möglich sind. Die dabei erzeugten großen Raum-Zeit-Datenmengen stehen nun für detaillierte Raum-Zeit-Modelle zu Verfügung.

Im Rahmen des Projekts STML sollen jetzt Softwarewerkzeuge entwickelt werden, die diese Mikroskop-Daten nutzen, um solche neuen Modelle zu erstellen, zu simulieren und zu testen. Es ist geplant, dafür auf zwei Softwarewerkzeugen – COPASI und DUNE – aufzubauen, die im Bereich der mathematischen Modellierung biologischer Netzwerke bereits etabliert sind. Beide sollen weiterentwickelt und in einer Anwendung integriert werden. Ein besonderer Schwerpunkt wird dabei auf die Benutzerfreundlichkeit der Methoden und der Analysewerkzeuge gelegt. Anwenderinnen und Anwender sollten beim Arbeiten mit einem Raum-Zeit-Modell zwar über biologisches Spezialwissen, nicht aber notwendigerweise über spezielle Programmierungskenntnisse verfügen müssen. Im Gegensatz zur Arbeit mit homogenen Raum-Modellen fehlen bislang solche einfach zu bedienenden Werkzeuge bei der Raum-Zeit-Modellierung weitgehend.

Die geplante Anwendung wird der Öffentlichkeit frei zur Verfügung gestellt, so dass eine große Verbreitung der neuen Modelle sowohl in der Forschung als auch in der industriellen Entwicklung möglich sein wird.