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13.11.2017 13:10

15 Jahre MATHEON: Zukunftsweisende Mathematik-Forschung über Grenzen hinweg

Dr. Uta Deffke MATHEON, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Sekretariat MA 3-1
Forschungszentrum MATHEON ECMath

    Das Berliner Forschungszentrum MATHEON blickt dieser Tage auf 15 erfolgreiche Jahre zurück. Motiviert von aktuellen Fragen aus Anwendungsfeldern wie der Gesundheitsforschung oder der Energieversorgung entwickeln die MathematikerInnen neue, leistungsfähigere Methoden der Modellierung, Simulation und Optimierung. Damit tragen sie entscheidend zu technologischem wie mathematischem Fortschritt bei. Mit seiner Kultur der Kooperation über Grenzen hinweg – etwa zwischen Wissenschaft und Industrie oder der Öffentlichkeit – steht das MATHEON für ein zukunftsweisendes Forschungskonzept. Am 15. November 2017, 18:00 Uhr, wird all das mit einem Fest der Berliner Mathematik gefeiert.

    Passgenaue Medikamente mit reduzierten Nebenwirkungen, schnellere Busverbindungen dank optimierter Fahrpläne, neue Konzepte für effizientere Solarzellen, optimierte Ladezyklen für Lithium-Ionen-Batterien – all das ist heute ohne Mathematik kaum mehr denkbar. Denn die Innovationszyklen in Forschung und Entwicklung werden immer kürzer, die Ansprüche an die Qualität industrieller Produkte steigen, und die zu betrachtenden Systeme werden immer komplexer.

    Fortschritt für Schlüsseltechnologien

    Das Berliner Forschungszentrum MATHEON hat in den vergangenen 15 Jahren eindrucksvoll demonstriert, welchen Beitrag die Mathematik zum Fortschritt in Schlüsseltechnologien wie Biotechnologie, Mikro- und Optoelektronik oder Informations- und Kommunikationstechnologien leisten kann. Mathematik hat die Fähigkeit zu abstrahieren und Probleme in ihre wichtigen und weniger wichtigen Aspekte zu zerlegen. Auf dieser Basis können virtuelle Modelle realer Prozesse und Verfahren für die Simulation und Optimierung entwickelt werden. Damit eröffnet die Mathematik neue Möglichkeiten, die wachsende Komplexität zu beherrschen, schnell auf veränderte Bedingungen zu reagieren und ganz neue Wege der Problemlösung zu finden.

    Lösungen für Probleme aus der Anwendung

    Zurzeit forschen 223 WissenschaftlerInnen am MATHEON. Sie widmen sich mathematischen Fragestellungen, die aus sechs aktuellen Anwendungsfeldern motiviert sind: Klinische Forschung und Gesundheitswesen, Nachhaltige Energieversorgung, Städtische Infrastrukturen, Optische Technologien, Geometrie und Visualisierung, sowie Bildung und Öffentlichkeit.

    Zum Beispiel entwickeln MATHEON-ForscherInnen unterstützende virtuelle Werkzeuge für Mediziner, die Patienten mit Hüftgelenksschäden behandeln. Sie basieren auf der Analyse realer Bewegungen und modellieren und simulieren individuelle Belastungsszenarien natürlicher wie künstlicher Hüftgelenke. Dabei kooperiert das MATHEON mit Orthopäden von der Charité und der Universitätsklinik Stavanger.

    Auch der Bereich der Telekommunikation profitiert von MATHEON-Forschung. Die neu entwickelten Modelle und Algorithmen werden es der ICT-Industrie künftig wesentlich besser ermöglichen, optimale Netzwerke zu designen, die sowohl kabelgebundene als auch funkbasierte Komponenten enthalten. Eine wesentliche Herausforderung dabei ist der Aspekt der Unsicherheit durch die Variabilität im Daten-Volumen und den drahtlosen Verbindungen.

    Mit ihren Modellen liefern MATHEON-ForscherInnen wertvolle Grundlagen und Erkenntnisse für die Entwicklung von Nanostrukturen, welche ebenso essenziell sind für die nächste Generation von Dünnschicht-Solarzellen wie für neue Batterien mit höherer Speicherkapazität. In beiden Bereichen spielen hier betrachtete Oberflächeneffekte und Degenerationsprozesse eine wesentliche Rolle für Funktionalität und Lebensdauer. Das MATHEON arbeitet dabei mit diversen Partnern zusammen, u.a. mit dem Virtuellen Helmholtz-Institut „Microstructure Control for Thin Film Solar Cells“.

    Internationaler Mathematik-Leuchtturm in Berlin

    In einer Vielzahl solcher und ähnlicher Kooperationen, oft auch langfristig angelegt, hat sich das MATHEON als begehrter Partner sowohl der Industrie wie anderer Wissenschaften etabliert. Es hat sich einen weltweit einzigartigen Ruf erarbeitet und Berlin zu einem internationalen Leuchtturm der Mathematik gemacht, der zahlreiche Spitzen-Forscherinnen und -Forscher anlockt und zu mehr als 125 Rufen auf Professuren für WissenschaftlerInnen des MATHEON geführt hat.

    Das Besondere: Am MATHEON arbeiten MathematikerInnen der drei Berliner Universitäten Freie Universität (FU), Humboldt-Universität (HU) und Technische Universität (TU) und der außeruniversitären Forschungsinstitute WIAS (Weierstraß-Institut für angewandte Analysis und Stochastik) und ZIB (Zuse Institut Berlin) zusammen. Dieses institutionenübergreifende Konstrukt war einzigartig, als das MATHEON 2002 als DFG-Forschungszentrum gegründet wurde. Mittlerweile gilt es als Vorbild für Forschungs- und Exzellenzcluster auf der ganzen Welt.

    Nach der Höchstdauer von zwölf Jahren endete die Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) 2014. Seither wird das MATHEON im Rahmen des Einstein-Zentrums für Mathematik Berlin ECMath von der Einstein-Stiftung gefördert, die internationale Spitzenforschung in Berlin unterstützt. Nach exzellenter Evaluation durch ein international besetztes Gutachtergremium kann das MATHEON seine erfolgreiche Arbeit im Rahmen des ECMath bis Ende 2018 fortsetzen.

    Erfolgsrezept: Grenzen überschreiten

    „Unsere Stärke liegt in unserer kooperativen Kultur“, sagt Martin Skutella, Einstein-Professor für Kombinatorische Optimierung und Graphenalgorithmen an der TU Berlin und seit Juni 2016 Sprecher des MATHEON. Immer mehr gesellschaftliche Herausforderungen, sei es im Kontext von Klimawandel, Städteentwicklung oder Gesundheit lassen sich nur noch bewältigen, wenn Forscher, Entwickler und Anwender ganz verschiedener Disziplinen zusammenarbeiten. „Wir haben gelernt, über die Grenzen von Fächern und Institutionen hinweg mit den unterschiedlichsten Partnern zu reden und eng zusammenzuarbeiten – egal ob aus Industrie, Gesundheitswesen, Finanzwelt, anderen Wissenschaften oder der breiten Öffentlichkeit. Damit haben wir ein zukunftsweisendes Forschungskonzept etabliert, das ein wesentlicher Garant für den anhaltenden Erfolg des MATHEON ist.“

    Partner der Wirtschaft

    Von dieser Bereitschaft, Grenzen zu überschreiten, haben mehr als 130 große, kleine und mittlere Unternehmen profitiert, wie Daimler Chrysler AG, Bayer Schering Pharma AG, Berliner Verkehrsbetriebe BVG, Infineon Technologies AG, Microsoft Corporation oder Philips Research, aber auch Banken und Krankenhäuser. Ihre anwendungsnahen Ergebnisse haben MATHEON-ForscherInnen zum Teil durch Patente schützen lassen oder in Software-Produkte überführt. Und aus dem MATHEON heraus sind zahlreiche Spin-offs gegründet worden, darunter

    • „1000spheres“ im Bereich computergestütztes Design und Fertigung zur Analyse und Weiterverarbeitung von 2D und 3D Messdaten. Zum Beispiel für Anwendungen in 3D Computergrafik und Animation, Sport, Ergonomie und Medizin; von der individuellen Fertigung bis zur Massenfertigung auf Basis statistischer Auswertung von Daten vieler unterschiedlicher Individuen.

    • „JCMwave“ mit einer leistungsfähigen Finite-Elemente-Software zur Berechnung der Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen, die beispielsweise für den gezielten Entwurf moderner nano-optischer Komponenten genutzt wird; und

    • „getLig&tar“ für den Bereich passgenaues Wirkstoffdesign.

    Mathematik weiter gebracht

    Vom grenzüberschreitenden Denken profitieren nicht nur die Anwender sondern auch die Mathematik selbst. Entscheidende Fortschritte gelangen hier nicht nur durch diverse Einflüsse von außen, sondern vor allem auch durch die Einblicke in die Arbeit von Mathematiker-KollegInnen mit anderer Spezialisierung: „Das ist nicht nur interessant, sondern öffnet auch neue Türen für die eigene Forschung: Man erkennt plötzlich, dass Erkenntnisse oder Methoden aus einem mathematischen Teilgebiet – etwa der diskreten Optimierung oder der Statistik – auch in einem anderen eingesetzt werden können, zum Beispiel bei den partiellen Differential-Gleichungen. Und das bringt dann die Mathematik selbst vorwärts“, sagt Volker Mehrmann, Professor für Numerische Mathematik, TU Berlin, und von 2008 bis 2016 Sprecher des MATHEON.

    Outreach mitgedacht

    Über den Tellerrand ist auch das Motto bei den vielfältigen Aktivitäten des MATHEON in Richtung Bildung und Öffentlichkeit. Sie waren von Anfang an ein Schwerpunkt und standen gleichzeitig auf der Forschungsagenda. So wurde zuletzt im Rahmen von ECMath und der Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Lehrerbildung (DZLM) ein Mathematik-Fortbildungskonzept für Lehrpersonal aus dem Elementarschulbereich entwickelt.

    Darüber hinaus hat das MATHEON diverse Kommunikationsformate etabliert, mit denen die Mathematikerinnen und Mathematiker die Begeisterung für ihr Fach an Kinder, Jugendliche und die breite Öffentlichkeit weitergeben. Dazu gehören der jährliche webbasierte MATHEON-Adventskalender, der jedes Jahr auf große Resonanz stößt und seit einigen Jahren auch in englischer und niederländischer Variante zum vorweihnachtlichen Knobeln einlädt; die Vortragsreihe MathsInside, in der MATHEON-ForscherInnen spannende angewandte Mathe-Themen für SchülerInnen aufbereiten; der MATHEathlON, bei dem sich im sportlichen Wettkampf Laufen und Rechnen verbinden; und das neue Video-Format „What's Math?“.

    „Mathematics as a whole“

    Das Engagement des MATHEON in Sachen Nachwuchs wurde mit dem Konzept „Mathematics as a Whole“ – Mathematik als Ganzes – konsequent weiterentwickelt und zu einem Leitgedanken des ECMath. Die Idee: Die Stärke und die Faszination der Mathematik sollen auf allen Stufen vermittelt und genutzt werden – von der vorschulischen Erziehung über Schule, Universität, Promotion bis zur Post-Doc-Phase. „Hierfür haben wir uns mit dem Übergang zum Einstein-Zentrum – das übrigens das erste seiner Art war – in der Berliner Forschungslandschaft noch breiter aufgestellt“, sagt Michael Hintermüller, Professor für Angewandte Mathematik an der HU Berlin und Sprecher von ECMath. So integriert ECMath als Plattform auch das Deutsche Zentrum für Lehrerbildung (DZLM) und die Berlin Mathematical School (BMS), eine internationale Graduiertenschule, die aus dem MATHEON heraus entstanden ist und mittlerweile im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes gefördert wird. „Dass man die Mathematik hier von der Grundschule bis zur Professur beleuchten, studieren, weiterentwickeln und für die Zukunft fit machen kann, ist in dieser Spannbreite einmalig“, resümiert Hintermüller.

    Die Zukunft im Blick – mit Math+

    Mit den Erfahrungen, der steten Weiterentwicklung und den Erfolgen von MATHEON und ECMath ist die Berliner Mathematik inhaltlich wie strukturell auch für die Zukunft gerüstet. „Zum Beispiel rückt das Thema Digitalisierung mehr und mehr in den Fokus. Sie hält Einzug in alle Bereiche des Lebens und der Forschung – von der Biologie bis in die Geistes- und Sozialwissenschaften. Auch hier gibt es reichlich Anknüpfungspunkte für das MATHEON, denn auch für den Erfolg der digitalen Revolution spielt die Mathematik eine Schlüsselrolle“, so der Ausblick von MATHEON-Sprecher Skutella. Mit „Math+ The Berlin Mathematics Research Center“ hat die Berliner Mathematik aus dem Geist von MATHEON, BMS und ECMath heraus im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder einen Clusterantrag eingereicht, der in die Zukunft weist. Math+ war in der ersten Runde erfolgreich und wurde aufgefordert, bis Februar 2018 einen Vollantrag zu stellen.

    Das MATHEON feiert – und lädt ein

    Anlässlich des 15jährigen Jubiläums feiert das MATHEON ein Fest der Berliner Mathematik. Hierzu sind VertreterInnen der Medien herzlich eingeladen:

    15. November 2017, 18:00 Uhr, Urania Berlin, Kleist-Saal

    Details zum Programm finden Sie unter: www.matheon.de/15jahre

    Im Anschluss freuen wir uns darauf, bei einem Empfang mit Ihnen ins Gespräch zu kommen.


    Weitere Informationen:

    http://www.matheon.de/15jahre


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, Lehrer/Schüler, Studierende, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler, jedermann
    Energie, Mathematik, Medizin, Verkehr / Transport, Werkstoffwissenschaften
    überregional
    Forschungsprojekte, Pressetermine
    Deutsch


    Einladung zum Fest der Berliner Mathematik


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