DFG-Forschungszentrum „Mathematik für Schlüsseltechnologien“ in Berlin eröffnet
Mathematik beschleunigt Innovationen

Mathematiker treiben mit modernen Rechenmethoden zahlreiche Innovationen voran. Um die Leistungsfähigkeit zu stärken, wurde jetzt in Berlin die Forschung in der Mathematik in einem Zentrum gebündelt.

BERLIN. Nicht erst seitdem es Computer gibt, spielt die Mathematik eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung neuer Technologien. Mit der zunehmenden Leistungsfähigkeit der Rechner können die Rechenmodelle der Mathematiker nur noch effektiver genutzt werden. Ob bei der Planung von Mobilfunknetzen, Produktionsabläufen oder Verkehrssystemen die Simulationsverfahren sind inzwischen unentbehrlich geworden.

Um den Standort Deutschland im internationalen Wettbewerb zu stärken, wurde Mitte dieser Woche in Berlin das Forschungszentrum "Mathematik für Schlüsseltechnologien" eröffnet. In der in Deutschland einzigartigen Einrichtung, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in Bonn in den ersten vier Jahren zunächst mit 21 Mill. Euro finanziert wird, werden die Forschungsaktivitäten der drei Berliner Universitäten und zwei Instituten (Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS) und Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB) gebündelt.

"Diese Exzellenzzentren haben für uns Leuchtturmcharakter mit internationaler Ausstrahlung", erläutert Klaus Wehrberger, Programmdirektor bei der DFG, die Politik der Forschungsförderung. Die Projekte sollen Nachwuchs und Spitzenwissenschaftler auch aus anderen Ländern anziehen. "Berlin ist dafür nicht nur als Standort besonders geeignet, sondern besitzt mit den fünf mathematischen Einrichtungen außerordentlich große Ressourcen in der angewandten Mathematik- Forschung." Weitere bedeutende Standorte sind u.a. Heidelberg, Bonn und Leipzig. Nach Einschätzung von Wehrberger liegen die deutschen Forscher im internationalen Vergleich ganz vorne - auf gleicher Höhe mit den USA und England. "Damit das auch so bleibt, wurden jetzt die Berliner Forschungsaktivitäten gebündelt", sagt der Programmdirektor der DFG.

Die Mathematiker in der Bundeshauptstadt arbeiten an einer Vielzahl unterschiedlicher Projekten und kooperieren dabei mit Firmen wie Bayer, Infineon, Siemens oder der Deutschen Bahn. "Es gibt inzwischen kaum einen Bereich, in dem die Simulation komplexer Prozesse am Computer keine Rolle spielt", sagt Martin Grötschel, der das DFG-Institut koordiniert. Am ZIB werden beispielsweise Algorithmen entwickelt, mit denen Einsatzpläne für Bahnen und Busse der Berliner Verkehrsbetriebe verbessert werden. Die vermeintlichen Theoretiker und Zahlenjongleure machen selbst vor der Medizin nicht halt. So entwickeln sie Rechenverfahren für die Medikamentenentwicklung, aber auch für die Diagnose und Therapie von Krankheiten.

Mathematiker des ZIB simulieren beispielsweise einen virtuellen Patienten, an dem neue Behandlungsmethoden für die Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie erprobt werden. "Risikoreiche und schwierige Operationen werden künftig zunächst am Computer vorgenommen", sagt Hans-Christian Hege, der an dem Projekt mitarbeitet. Dazu wird zunächst aus tomographischen Aufnahmen des Patienten das virtuelle Pendant aufgebaut. Dabei sorgt ein neues Rechenverfahren für die schnelle Generierung der Bilder.

Weil gerade in der Gesichtschirurgie neben dem funktionalen Erfolg die ästhetische Wiederherstellung sehr wichtig ist, soll eine Software künftig berechnen, wie sich etwa das Weichgewebe durch die veränderte Knochenstellung verformt, damit der Mediziner vorhersagen kann, wie der Patient nach dem Eingriff aussehen wird. Die ZIB-Forscher wollen langfristig sogar die Mimik simulieren, indem sie die Gewebeverformung durch kontrahierende Gesichtsmuskeln berechnen.

An einem anderen Projekt forscht Wilhelm Huisinga von der FU-Berlin: Er entwickelt gemeinsam mit Kollegen im ZIB ein mathematisches Verfahren, das die Auswahl von Wirkstoffen vereinfachen soll. Die Forschergruppe will auf diese Weise helfen, die Entwicklungszeiten in den Labors der Pharmaindustrie zu reduzieren.

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