Gilg, Jonas and Jadebeck, Johann F. and Jaiteh, Mariama and Kerkmann, David and Medinger, Niklas and Memon, Shabaz and Wendler, Anna Clara and Zeumer, Moritz and Zunker, Henrik and Betz, Maximilian Franz and Hannemann-Tamas, Ralf and Heinicke, Jonas and Litz, Julian and Basermann, Achim and Cremers, Cas and Dahmen, Manuel and Gerndt, Andreas and Göbbert, Jens Henrik and Hagemeier, Björn and Klett-Tammen, Carolina J. and Lange, Berit and Nöh, Katharina and Strassburger, Sarah and Meyer-Herrmann, Michael and Kühn, Martin Joachim (2026) A full software stack for epidemic disease management: Unlocking the joint potential of software technology and supercomputing. Other. Other. arxiv. 32 S. (Submitted)
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Abstract
Infectious diseases remain a major threat to human societies. During the recent COVID-19 pandemic, mathematical modeling and extensive computer simulations proved highly effective in supporting public health experts and decision makers.
Despite these advances, the full potential of modern modeling approaches and digital technologies has not yet been realized. Many critical tasks -- including expert consultations, model execution, scenario analyses, report preparation, and result communication -- still relied heavily on manual, human-driven processes with each manual interaction introducing avoidable delays and limiting responsiveness during rapidly evolving outbreaks.
Pandemic preparedness should opt for automated workflows and seamlessly integrated software modules that can improve pandemic mitigation capabilities by substantially reducing response times. For this step, we require robust and flexible computational infrastructure capable of supporting heterogeneous hardware and continuously evolving infectious-disease models. In addition, data sources need to be dynamically integrated. Managing such demands needs infrastructure that supports automated high-performance computing (HPC) workflows. Beyond computational performance, software infrastructure must ensure secure user and data management to comply with data-protection regulations and provide clear, transparent presentation of results to both decision makers and the public.
Meeting the aforementioned challenges requires tight integration of state-of-the-art scientific software with modern, scalable infrastructure that can leverage supercomputing resources when necessary. For rapid deployment in future epidemic or pandemic scenarios, adherence to the FAIR principles for research software is critical to ensure reusability and sustainability.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/224465/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Monograph (Other, Other) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | A full software stack for epidemic disease management: Unlocking the joint potential of software technology and supercomputing | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 2026 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Number of Pages: | 32 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Submitted | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | Software platform, High-Performance Computing, Epidemic management, Automation, Pipelines, MEmilio, ESID | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institution: | arxiv | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Space System Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | R SY - Space System Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | R - Tasks SISTEC | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Software Technology Institute of Software Technology > High-Performance Computing Institute of Software Technology > Visual Computing and Engineering | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Kühn, Dr. Martin Joachim | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 13 May 2026 10:15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 13 May 2026 10:15 |
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