In der Veranstaltung, die eine Kombination aus Vorlesung, Übungen und Praktikum ist, soll die Simulation und Optimierung physikalischer, chemischer und biotechnologischer Prozesse mit Hilfe moderner Simulationswerkzeuge praktisch erlernt werden. Behandelte Anwendungen stammen aus der Mechanik (Robotik, Fahrzeugtechnik, Biomechanik), der Luft- und Raumfahrt (Space Shuttle, Satelliten, Sonnensegel), der Biologie und Biotechnologie (Pharmako- und Enzymkinetik, Bioreaktoren, Wachstumsmodelle), und der Physikalischen Chemie (Reaktortechnik, Schadstofftransport). Methodisch stehen Werkzeuge und Programmbibliotheken für die Simulation nichtlinearer gewöhnlicher und differential-algebraischer Gleichungen, die Schätzung von Systemparametern, die Planung von Experimenten mit optimalem Informationsgewinn und die optimale Auslegung und Steuerung von Prozessen im Vordergrund. Schwerpunkt ist die praktische Anwendung der Simulationswerkzeuge; der theoretische Hintergrund der Methoden wird nur insoweit behandelt, als er hierfür notwendig ist. Die theoretische Vertiefung kann in späteren Semestern in den einschlägigen Vorlesungen über Numerik, Optimierung und Modellierung erfolgen. Am Ende des Semesters sollen die Teilnehmer in der Lage sein, z. B. die Fahrt eines PKW zu simulieren, einen hitzeoptimalen Eintritt eines Space Shuttle in die Atmosphäre zu berechnen, die Fahrweise eines biotechnischen Fermentationsreaktors zu optimieren, informationsoptimale chemische Experimente zu entwerfen und mit deren Hilfe unbekannte Parameter wie z. B. Reaktionsgeschwindigkeiten zuverlässig zu schätzen.

Die Vorlesung gilt als Lehrveranstaltung in Angewandter Informatik. Sie ist geeignet als LV im Nebenfach Informatik, z. B. in den Studiengängen Diplom-Mathematik und Diplom-Physik, als LV im Hauptfach in den Studiengängen Diplom-Mathematik mit Ausrichtung Wissenschaftliches Rechnen und Bachelor Anwendungsorientierte Informatik, sowie als LV im Bachelor Molekulare Biotechnologie.