Landwirtschaft und Ernährung
Felder, Herden, Teiche und Lieferketten, vorwärts gerechnet, um abzuschätzen, ob das Angebot die Nachfrage deckt.
Menschen modellierten die Landwirtschaft auf Papier lange vor den Computern: Fruchtfolgepläne, Ertragstabellen und Zuchtbücher reichen Jahrhunderte zurück. Digitale Modelle koppeln heute Wetter, Bodenchemie, Krankheitsausbreitung und Marktschocks in einem einzigen Lauf. Sie können eine Ernte, das Wachstum einer Herde oder eine Knappheit im Voraus vorhersagen. Dieselbe Art von Modell reicht von der Bewässerungszeit auf einem Feld bis zur Hungerfrühwarnung für eine ganze Region. Sie reicht auch über das Hoftor hinaus, bis zum Fermentieren, Kochen, Kühlen und Nachverfolgen von Lebensmitteln.
Modelle von Pflanzenwachstum und Ertrag
Ein Feld mit einer einzigen Kulturpflanze, reduziert auf Pools aus Blattfläche, Biomasse und Korn, Tag für Tag angetrieben von Wetter, Aussaatdatum und Bewirtschaftung.
Frage, die sie beantwortet: Wie hoch wird der Ertrag dieses Feldes sein, und wann sollte gepflanzt werden?
Lässt aus: Behandelt das Feld als räumlich gleichförmig, deshalb werden Unterschiede darin, etwa vernässte oder zu dünn besäte Stellen, nicht dargestellt.
Läuft auf: etwa 1010 FLOPS grob ein Laptop, Sekunden pro FeldsaisonSeit: 1965 spätestens 1965, de Wits frühe Pflanzenwachstumsmodelle in den Niederlanden
Transport von Bodenwasser und Nährstoffen
Wasser sickert durch Bodenschichten, und Nährstoffe wandern, binden sich und werden ausgewaschen, Zelle für Zelle im Profil verfolgt.
Frage, die sie beantwortet: Wie viel Wasser und Dünger erreicht die Wurzeln, und wie viel wird weggespült?
Lässt aus: Boden ist nie so ordentlich geschichtet, wie das Gitter des Modells annimmt.
Läuft auf: etwa 1010 FLOPS grob ein Desktop-Rechner für einen Profillauf über eine ganze SaisonSeit: 1972 spätestens 1972, frühe Bodenwasserbilanzmodelle für die Bewässerungsforschung
Ausbreitung von Schädlingen und Pflanzenkrankheiten
Insekten, Pilze oder Bakterien, die sich über eine Kultur oder Region ausbreiten, getragen von Wind, Regen, Tieren oder Handel, gegen ein Wetter, das ihnen hilft oder sie hemmt.
Frage, die sie beantwortet: Wie weit und wie schnell wird sich ein Ausbruch ausbreiten, und wo sollte er eingedämmt werden?
Lässt aus: Setzt voraus, dass gemeldete Ausbrüche das wahre Ausmaß sind, was sie selten sind.
Läuft auf: etwa 1011 FLOPS grob ein Universitätscluster für einen regionalen Lauf über mehrere SaisonsSeit: 1980 spätestens 1980, Computermodelle der Ausbreitung von Weizenrost und Kartoffelfäule
Bewässerungsplanung
Bodenfeuchte und Wasserbedarf der Pflanzen werden Tag für Tag fortgeschrieben, um zu entscheiden, wann und wie viel bewässert wird.
Frage, die sie beantwortet: Wann braucht dieses Feld Wasser, und wie viel?
Lässt aus: Setzt voraus, dass Pumpe, Kanal und Wettervorhersage alle funktionieren.
Läuft auf: etwa 109 FLOPS grob Läuft auf einem Betriebscomputer oder in einer Handy-AppSeit: 1975 spätestens 1975, Wasserbilanz-Planungsmodelle für bewässerte Betriebe
Bodenerosion und Landdegradation
Regen, Abfluss und Bodenbearbeitung, die Boden von Hängen abtragen, verfolgt als Sediment, das hangabwärts und aus dem Feld heraus wandert.
Frage, die sie beantwortet: Wie viel Oberboden wird dieses Feld verlieren, und welche Verfahren bremsen das?
Lässt aus: Meist an gemäßigtem Ackerland kalibriert und überträgt sich deshalb schlecht auf andere Klimate.
Läuft auf: etwa 1010 FLOPS grob ein Desktop-Rechner für einen Lauf im EinzugsgebietsmaßstabSeit: 1965 spätestens 1965, die Universal Soil Loss Equation und ihre Computernachfolger
Simulation der Pflanzenzüchtung
Virtuelle Kreuzungen zwischen Pflanzensorten werden über simulierte Generationen vorwärts gerechnet, um vorherzusagen, welche Kombination von Genen die beste Sorte ergibt.
Frage, die sie beantwortet: Welche Kreuzung lohnt sich im Feld, unter Millionen möglicher?
Lässt aus: Die Wirkung eines Gens auf dem Papier ist nicht immer das, was es auf einer echten Weide bewirkt.
Läuft auf: etwa 1012 FLOPS grob ein Universitätscluster, der Tausende virtueller Kreuzungen sichtetSeit: 1990 spätestens 1990, genetische Simulation in Pflanzenzuchtprogrammen
Optimierung der Präzisionslandwirtschaft
Ein Feld, aufgeteilt in kleine Parzellen mit je eigener Boden- und Ertragsgeschichte, um für jede die beste Saatgut-, Wasser- und Düngermenge zu ermitteln.
Frage, die sie beantwortet: Wie viel Input braucht genau dieses Flurstück, nicht das ganze Feld?
Lässt aus: Braucht gute Sensordaten, die die meisten Betriebe noch nicht überall haben.
Läuft auf: etwa 1010 FLOPS grob ein Farm-Laptop, der die Sensorkarten eines Feldes verarbeitetSeit: 1995 spätestens 1995, Ertragskartierungs- und teilflächenspezifische Ausbringungsmodelle
Ensembles aus mehreren Pflanzenmodellen
Viele Pflanzenwachstumsmodelle laufen mit denselben Wetter- und Klimaeingaben, sodass die Streuung die Unsicherheit der Ertragsprognosen zeigt.
Frage, die sie beantwortet: Wie unsicher ist eine Ertragsprognose unter künftigem Klima?
Lässt aus: Schädlinge, Extremereignisse und Änderungen der Bewirtschaftung werden ungleichmäßig behandelt.
Läuft auf: etwa 1012 FLOPS grob Dutzende Modelle über globale GitterSeit: 2013 The Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project, AgMIP (2013) Quelle
Umsatz des organischen Kohlenstoffs im Boden
Kohlenstoff im Boden wandert zwischen Pools, die je nach Temperatur, Feuchte und Pflanzeneintrag unterschiedlich schnell zerfallen.
Frage, die sie beantwortet: Gewinnt oder verliert ein Feld Bodenkohlenstoff, und was ändert das?
Lässt aus: Die Pools sind konzeptionell und lassen sich nicht direkt messen.
Läuft auf: etwa 105 FLOPS grob Monatliche Poolsimulationen auf einem Laptop.Seit: 1977 Jenkinson und Rayner, der Umsatz organischer Bodensubstanz in einigen klassischen Versuchen von Rothamsted. Quelle
Modelle der Verschmutzung landwirtschaftlicher Einzugsgebiete
Niederschlag, Pflanzen, Boden und landwirtschaftliche Praxis in einem Flusseinzugsgebiet werden simuliert, um den Abfluss von Wasser, Sediment und Nährstoffen zu erhalten.
Frage, die sie beantwortet: Wie viele Nährstoffe oder wie viel Sediment erreichen den Fluss bei unterschiedlicher landwirtschaftlicher Praxis?
Lässt aus: Die Kalibrierung braucht viele Daten, und die Bewirtschaftung auf Feldebene wird geschätzt.
Läuft auf: etwa 109 FLOPS grob tägliche Simulationen im Einzugsgebietsmaßstab auf einer Workstation.Seit: 1998 Arnold und Kollegen, großflächige hydrologische Modellierung und Bewertung, Modellentwicklung. Quelle
Globale gerasterte Pflanzenmodell-Ensembles
Viele Pflanzenwachstumsmodelle laufen unter denselben Klimaszenarien auf dem Weltgitter, und ihre Streuung zeigt die Unsicherheit des prognostizierten Ertrags.
Frage, die sie beantwortet: Wie stark wird sich der weltweite Ernteertrag unter Klimaszenarien ändern, und wie unsicher ist das?
Lässt aus: Die Modelle teilen fehlende Prozesse wie Schädlinge und extreme Hitze.
Läuft auf: etwa 1013 FLOPS grob Viele Pflanzenwachstumsmodelle, global über Jahrzehnte auf einem Cluster gerechnet.Seit: 2013 Rosenzweig und Kollegen, die Protokolle des Agricultural Model Intercomparison and Improvement Project. Quelle
Agentenbasierte Landwirtschaftsmodelle zu Landnutzung und Einführung
Bauernhaushalte mit eigenem Land, eigener Arbeitskraft und Nachbarn entscheiden, was sie anbauen und welche Technologie sie einführen, mit räumlicher Ausbreitung von Neuerungen.
Frage, die sie beantwortet: Wie werden Landwirte auf einen Preis, eine Subvention oder eine Technologie reagieren?
Lässt aus: Entscheidungen von Landwirten werden durch vereinfachte Regeln modelliert.
Läuft auf: etwa 108 FLOPS grob Regionale agentenbasierte Läufe auf einer Workstation.Seit: 2001 Berger, agentenbasierte räumliche Modelle in der Landwirtschaft für Technologieverbreitung und Ressourcennutzung. Quelle
Modelle zum Management von Pestizidresistenz
Eine Schädlingspopulation entwickelt unter Spritzmitteln Resistenz, und Strategien wie Refugien, Fruchtfolge und Mischungen werden verglichen.
Frage, die sie beantwortet: Welche Spritzstrategie verzögert die Resistenz am längsten?
Lässt aus: Die Kosten der Resistenz und die Bewegung der Schädlinge sind unsicher.
Läuft auf: etwa 106 FLOPS grob Populationsgenetische Modelle auf einem Laptop.Seit: 1977 Comins, das Management von Pestizidresistenz. Quelle
Agri-Photovoltaik-Modelle zur Lichtaufteilung
Solarmodule über Nutzpflanzen werfen wandernden Schatten auf sie. Deshalb werden Anordnung, das Licht auf den Blättern und das Pflanzenwachstum zusammen mit dem erzeugten Strom simuliert.
Frage, die sie beantwortet: Wie viel Nahrung und Energie kann dasselbe Feld liefern, wenn beide sich das Sonnenlicht teilen?
Lässt aus: Die Reaktion von Nutzpflanzen auf Halbschatten ist nur für wenige Arten bekannt, und Wasser- und Temperatureffekte unter den Modulen sind vereinfacht.
Läuft auf: etwa 109 FLOPS grob Stunden auf einer Workstation pro Layout und Saison.Seit: 2011 Dupraz und Kollegen, Modell des Land-Äquivalenz-Verhältnisses von Photovoltaikmodulen in Kombination mit Nahrungspflanzen. Quelle
Wachstumsmodelle der Pflanzenarchitektur
Eine Pflanze, Knospe für Knospe aufgebaut nach botanischen Regeln für Verzweigung und Alterung; das ergibt die dreidimensionale Gestalt eines Baums oder einer Nutzpflanze beim Wachsen.
Frage, die sie beantwortet: Wie bestimmt die Verzweigungsweise einer Pflanze, wie sie den Raum füllt und Licht einfängt?
Lässt aus: Wachstumsregeln sind an eine Art und eine Umgebung angepasst, und die Reaktion auf Wind, Nachbarn und Schäden ist begrenzt.
Läuft auf: etwa 108 FLOPS grob Sekunden bis Minuten pro Anlage.Seit: 1988 de Reffye und Kollegen, Pflanzenmodelle, die der botanischen Struktur und Entwicklung treu sind. Quelle
Gradtag-Phänologiemodelle für Schädlinge
Die täglich über einem Schwellenwert angesammelte Wärme bestimmt, wann Insekten schlüpfen, sich vermehren und ein Stadium erreichen, in dem sie eine Kultur schädigen, sodass Spritzungen zeitlich geplant werden können.
Frage, die sie beantwortet: An welchem Tag erreicht der Schädling das Stadium, in dem Bekämpfung wirkt?
Lässt aus: Insekten reagieren auf Temperatur entlang einer Kurve, nicht einer Geraden, und das Mikroklima an der Pflanze unterscheidet sich von der Wetterstation.
Läuft auf: etwa 104 FLOPS grob auf einem Laptop trivial; täglich für viele Standorte ausgeführt.Seit: 1976 Allens modifizierte Sinuswellenmethode zur Berechnung von Gradtagen für Insekten. Quelle
Modelle zur Freisetzung steriler Insekten
Massenhaft gezüchtete sterile Männchen, die in eine Wildpopulation freigesetzt werden, paaren sich mit Weibchen, die dann keinen Nachwuchs hervorbringen, und die Zahlen werden beim Sinken verfolgt.
Frage, die sie beantwortet: Wie viele sterile Insekten müssen freigesetzt werden, und wie lange, um einen Schädling auszurotten?
Lässt aus: Wilde Weibchen können die sterilen Männchen ablehnen, und von außen eintreffende Insekten können die Freisetzung zunichtemachen.
Läuft auf: etwa 105 FLOPS grob Sekunden bis Minuten auf einem Laptop.Seit: 1955 Kniplings Analyse der Insektenbekämpfung oder -ausrottung mit sexuell sterilen Männchen. Quelle
Agentenmodelle des Landnutzungswandels
Grundbesitzer und Landwirte entscheiden, jeder mit eigenen Zielen und Informationen, was sie mit jedem Flurstück tun, und die daraus entstehende Landbedeckung wird über Jahrzehnte kartiert.
Frage, die sie beantwortet: Wie wird sich die Landbedeckung unter einer politischen Maßnahme, einer Straße oder einer Änderung des Erzeugerpreises verändern?
Lässt aus: Menschliche Entscheidungsregeln lassen sich schwer messen, sie werden deshalb oft geraten, und die Modelle werden auf die Vergangenheit abgestimmt, ohne Beleg dafür, dass sie fortbestehen.
Läuft auf: etwa 108 FLOPS grob Stunden auf einer Workstation.Seit: 2003 Parker und Kollegen, Überblick über Multiagentensysteme zur Simulation von Landnutzungs- und Landbedeckungswandel. Quelle
Gewächshausklimamodelle
Wärme-, Feuchte- und Kohlendioxidbilanzen eines Gewächshauses mit Sonne, Lüftungsklappen, Heizung und der eigenen Transpiration der Pflanzen, um das Innenklima auszulegen und zu regeln.
Frage, die sie beantwortet: Wie sollten Lüftungsklappen und Heizung betrieben werden, um eine Kultur mit den geringsten Kosten warm und trocken zu halten?
Lässt aus: Die Luft gilt als gut durchmischt, obwohl echte Gewächshäuser Gradienten haben und die Rückkopplung der Pflanzen vereinfacht ist.
Läuft auf: etwa 107 FLOPS grob Sekunden pro simuliertem Tag, sodass eine Saison in Minuten läuft.Seit: 1985 Garzolis einfaches Gewächshausklimamodell (Acta Horticulturae). Quelle
Modelle für Nutztierherden und Futter
Wachstum, Milch- oder Fleischleistung einer Herde, verfolgt im Verhältnis zu Futteraufnahme, Rasse und Haltung, Tier für Tier oder für die ganze Gruppe.
Frage, die sie beantwortet: Wie viel wird diese Herde erzeugen, und wie viel Futter braucht sie dafür?
Lässt aus: Tägliche individuelle Schwankungen von Gesundheit und Verfassung der Tiere werden von futterbasierten Modellen nicht erfasst.
Läuft auf: etwa 109 FLOPS grob Läuft auf einem Betriebscomputer pro HerdeSeit: 1970 spätestens 1970, frühe Produktionsmodelle für Rind- und Milchwirtschaft
Beweidung und Weidemanagement
Wachstum und Nachwachsen von Gras unter Weidedruck, Wetter und Bodenfruchtbarkeit, genutzt zur Planung, wie viele Tiere eine Weide tragen kann.
Frage, die sie beantwortet: Wie viele Tiere kann diese Weide tragen, ohne dass sie übernutzt wird?
Lässt aus: Die Reaktion von Weideland auf eine frühe oder ungewöhnlich schwere Dürre weicht von der modellierten Wachstumskurve ab.
Läuft auf: etwa 109 FLOPS grob ein Laptop-Lauf pro Weide und SaisonSeit: 1973 spätestens 1973, Weidewachstumsmodelle für Beweidungssysteme
Aquakultur und Fischzucht
Fische oder Schalentiere, in Teichen, Käfigen oder Becken gehalten und im Verhältnis zu Futter, Sauerstoff, Temperatur und Besatzdichte verfolgt.
Frage, die sie beantwortet: Wie viel Besatz sollte eingesetzt werden, und wann sollte er abgefischt werden, für den besten Ertrag?
Lässt aus: Krankheitsausbrüche in einem echten Teich fallen selten mit der Warnung des Modells zusammen.
Läuft auf: etwa 109 FLOPS grob ein Laptop-Lauf pro BetriebszyklusSeit: 1985 spätestens 1985, bioenergetische Wachstumsmodelle für Zuchtfische
Modelle von Tierseuchenausbrüchen bei Nutztieren
Eine Nutztierseuche, die sich durch Tiertransporte, Fahrzeuge und Wind zwischen Höfen ausbreitet; damit werden Keulungen, Verbringungsverbote und Impfringe geplant.
Frage, die sie beantwortet: Wie weit wird sich dieser Ausbruch ausbreiten, und welche Kontrollmaßnahme stoppt ihn am schnellsten?
Lässt aus: Landwirte melden Symptome nicht immer so schnell, wie das Modell annimmt.
Läuft auf: etwa 1011 FLOPS grob ein Universitätscluster für einen landesweiten AusbruchslaufSeit: 2001 die Modelle der britischen Maul-und-Klauenseuche-Epidemie von 2001
Nutztierzucht und Genetik
Virtuelle Paarungen zwischen Tieren werden über Generationen vorwärts gerechnet, um Milchleistung, Wachstumsrate oder Krankheitsresistenz der Nachkommen vorherzusagen.
Frage, die sie beantwortet: Welcher Vater oder welche Mutter sollte als Nächstes zur Zucht genutzt werden, aus einer ganzen Zuchtpopulation?
Lässt aus: Setzt voraus, dass der aufgezeichnete Stammbaum stimmt, obwohl es in der Praxis Fehler bei der Aufzeichnung und falsch zugeordnete Abstammung gibt.
Läuft auf: etwa 1011 FLOPS grob ein Cluster-Lauf, der eine nationale Zuchtpopulation bewertetSeit: 1990 spätestens 1990, BLUP-basierte genetische Bewertung von Milchkühen
Präzisionsüberwachung von Nutztieren
Einzelne Tiere, per Sensor auf Bewegung, Fressen und Temperatur überwacht und mit einer simulierten gesunden Grundlinie verglichen, um Probleme früh zu erkennen.
Frage, die sie beantwortet: Welches einzelne Tier unter Tausenden braucht heute Aufmerksamkeit?
Lässt aus: Eine Sensorstörung sieht für das Modell genau aus wie ein krankes Tier.
Läuft auf: etwa 1010 FLOPS grob ein Farm-Server, der den Sensorfeed eines Stalls verarbeitetSeit: 2005 spätestens 2005, sensorgesteuerte Überwachungssysteme für Milchkühe
Bioenergetik von Aquakulturteichen
Jeder Fisch in einem Teich gewinnt aus Futter und Sauerstoff Energie, die in Wachstum umgesetzt wird; Sauerstoff und Abfall des Wassers werden mitverfolgt.
Frage, die sie beantwortet: Wie viele Fische, wie stark gefüttert, wachsen am schnellsten, bevor das Teichwasser kippt?
Lässt aus: Krankheits-, Verhaltens- und Wetterschocks bleiben größtenteils außen vor, sodass das Modell am besten zu stabilen Bedingungen passt.
Läuft auf: etwa 108 FLOPS grob Minuten auf einem Laptop.Seit: 1985 Cuenco und Kollegen, Bioenergetik- und Wachstumsmodell einzelner Fische für Aquakulturteiche. Quelle
Simulation von Lebensmittellieferketten
Getreide, Frischwaren und verarbeitete Lebensmittel auf dem Weg vom Hof über das Lager zum Laden, verfolgt gegen Transport, Lagerverluste und Nachfrageschocks.
Frage, die sie beantwortet: Wo bricht das Ernährungssystem bei Knappheit oder einem Schock zuerst?
Lässt aus: Echte Lieferketten verbergen informellen Handel, den das Modell nie sieht.
Läuft auf: etwa 1010 FLOPS grob ein Cluster-Lauf für ein nationales oder regionales NetzSeit: 1985 spätestens 1985, Logistiksimulation, angewendet auf die Lebensmittelverteilung
Frühwarnmodelle für Hungersnöte
Niederschlag, Ernten, Preise und Konflikte, kombiniert, um zu markieren, welche Regionen Monate vor dem Eintreffen auf eine Nahrungsknappheit zusteuern.
Frage, die sie beantwortet: Welchen Regionen wird das Essen ausgehen, und wann?
Lässt aus: Hängt von Daten aus den Orten ab, die am wenigsten in der Lage sind, sie zu melden.
Läuft auf: etwa 1010 FLOPS grob ein Cluster-Lauf, der jeden Monat viele Regionen bewertetSeit: 1985 spätestens 1985, staatlich geführte Frühwarnsysteme für Hungersnöte in der Sahelzone
Modellierung von Fermentationsprozessen
Hefe, Bakterien oder Schimmel wachsen in einem Bottich mit Teig, Most oder Maische und werden verfolgt, während sie Zucker verbrauchen und Alkohol, Säure oder Gas erzeugen.
Frage, die sie beantwortet: Wie lange und bei welcher Temperatur sollte dies gären, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten?
Lässt aus: Wilde Gärungen bringen Mikroben ein, von denen das Modell nie erfahren hat.
Läuft auf: etwa 109 FLOPS grob ein Laptop-Lauf pro ChargenprozessSeit: 1975 spätestens 1975, kinetische Modelle der Gärung beim Brauen und Backen
Backen und thermische Lebensmittelverarbeitung
Wärme, die in Teig, Dosen oder verpackte Lebensmittel eindringt, verfolgt, um Garen, Bräunung und die sichere Abtötung von Mikroben vorherzusagen.
Frage, die sie beantwortet: Ist die Mitte dieses Produkts durchgegart, und ist es sicher zu essen?
Lässt aus: Backöfen in der echten Welt sind nie so gleichmäßig wie das Wärmefeld des Modells.
Läuft auf: etwa 109 FLOPS grob ein Laptop-Lauf pro ProduktentwurfSeit: 1970 spätestens 1970, Wärmeübertragungsmodelle für Konservieren und Backen
Modellierung von Kühlkette und Verderb
Temperaturdrift in Lastwagen, Lagerhäusern und Kühlschränken im Laden wird gegen mikrobielles Wachstum verfolgt, um vorherzusagen, wie viel Haltbarkeit verloren geht.
Frage, die sie beantwortet: Wie viel von dieser Lieferung verdirbt, bevor sie das Regal erreicht?
Lässt aus: Kurze, heftige Temperaturausschläge, etwa eine zehn Minuten offen gelassene Tür, richten mehr Schaden an, als die Mittelwerte des Modells vermuten lassen.
Läuft auf: etwa 109 FLOPS grob ein Laptop-Lauf, der das Temperaturprotokoll einer Sendung verfolgtSeit: 1990 spätestens 1990, Haltbarkeitsvorhersagemodelle für die Logistik gekühlter Lebensmittel
Simulation von Lebensmittelsicherheit und Rückverfolgbarkeit
Eine Verunreinigung, an einer Stelle in das Lebensmittelsystem eingebracht und durch Vermischung, Verarbeitung und Vertrieb vorwärts verfolgt, um zu sehen, wer am Ende exponiert ist.
Frage, die sie beantwortet: Wenn die Verunreinigung hier beginnt, wie weit breitet sie sich aus, bevor der Rückruf sie einholt?
Lässt aus: Papierspuren in der echten Lieferkette haben mehr Lücken, als das Modell annimmt.
Läuft auf: etwa 109 FLOPS grob ein Laptop-Lauf pro KontaminationsszenarioSeit: 1995 spätestens 1995, Rückverfolgbarkeitssimulation nach großen Kontaminationsausbrüchen
Prädiktive Lebensmittelmikrobiologie
Wachstum und Absterben von Bakterien in Lebensmitteln werden gegen Temperatur, Säuregrad und Wasseraktivität modelliert, um Haltbarkeit und Sicherheit abzuschätzen.
Frage, die sie beantwortet: Wie schnell wird ein Krankheitserreger in diesem Lebensmittel bei dieser Temperatur wachsen?
Lässt aus: Nahrung ist abwechslungsreicher als eine Labor-Nährbrühe.
Läuft auf: etwa 105 FLOPS grob Wachstumskurven anpassen auf einem Laptop.Seit: 1994 Baranyi und Roberts, ein dynamischer Ansatz zur Vorhersage von Bakterienwachstum in Lebensmitteln. Quelle
Quantitative mikrobielle Risikobewertung
Verunreinigung, Kochen, Lagerung und Essen werden als Wahrscheinlichkeitsverteilungen verkettet, um das Erkrankungsrisiko durch ein Lebensmittel abzuschätzen.
Frage, die sie beantwortet: Wie wahrscheinlich ist es, dass ein Mensch von diesem Lebensmittel krank wird, und welcher Schritt zählt am meisten?
Lässt aus: Die Dosis-Wirkungs-Beziehung ist für seltene Erreger schlecht bekannt.
Läuft auf: etwa 108 FLOPS grob Monte-Carlo-Rechnung über eine Kette vom Hof bis auf den Tisch auf einem Laptop.Seit: 1998 Cassin und Kollegen, quantitative Risikobewertung für E. coli O157:H7 in Hamburgern aus Rinderhack. Quelle
Simulation von Verdauung und Magenströmung
Die Bewegung der Magenwand treibt Durchmischung und Zerlegung der Nahrung an. Strömung und Säure werden berechnet, um die Struktur der Nahrung mit der Freisetzung von Nährstoffen zu verknüpfen.
Frage, die sie beantwortet: Wie schnell wird ein Lebensmittel im Magen abgebaut und aufgenommen?
Lässt aus: Magenwandbewegung und Rheologie der Nahrung sind vereinfacht.
Läuft auf: etwa 1012 FLOPS grob Strömungssimulation mit bewegter Wand auf einem Cluster.Seit: 2010 Kozu und Kollegen, Analyse von Strömungsphänomenen im Mageninhalt, ausgelöst durch die menschliche Magenperistaltik. Quelle