Ausbildung einer neuen Forschergeneration

Medieninformation Nr. 76/2018

Die TU Berlin ist Sprecherhochschule eines neuen Graduiertenkollegs. Es wurde am 4. Mai 2018 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligt und zählt zu den 15 neuen Graduiertenkollegs, die die DFG ab Oktober 2018 für viereinhalb Jahre finanzieren wird. Sprecherin des Kollegs „Differential Equation- and Data-driven Models in Life Sciences and Fluid Dynamics: An Interdisciplinary Research Training Group“ (DAEDALUS) ist Prof. Dr. Gitta Kutyniok von der TU Berlin. Sie leitet das Fachgebiet Angewandte Funktionalanalysis und ist Einstein-Professorin am Einstein-Zentrum Berlin. Die DFG fördert das Graduiertenkolleg mit 5,7 Millionen Euro.

Partielle Differentialgleichungen waren bis vor Kurzem das Herzstück mathematischer Modelle. „Wir erleben jedoch heute – vielfach unbemerkt – eine Revolution dieser traditionellen Modellbildung, da diese oft an der massiven Komplexität biologischer, physikalischer und ingenieurwissenschaftlicher Systeme scheitert: Das System der Proteine im menschlichen Körper oder die Entstehung von Sternen im Weltall zum Beispiel sind zu umfangreich und vielgestaltig, um diese alleine von den Grundgleichungen her zu beschreiben“, erklärt Prof. Dr. Gitta Kutyniok.

Eine neuartige und besonders erfolgversprechende Herangehensweise geht von den gemessenen Daten aus, so ähnlich, wie es bei Google oder Facebook zu erleben ist. Diese Methoden haben andere Beschränkungen. Und eine Kernfrage der Entwicklung von mathematischen Methoden für Anwendungsprobleme der Zukunft ist die der optimalen Balance beider Ansätze. Dies ist das zentrale Thema des neuen Graduiertenkollegs DAEDALUS.

Einer der zwei Anwendungsschwerpunkte des Graduiertenkollegs sind die Lebenswissenschaften, insbesondere Brain-Computer Interfaces und Moleküldynamik, bei denen massive, aber unvollständige Datensätze zur Verfügung stehen und traditionelle Modellierung typischerweise schon nicht mehr möglich ist. Der zweite Fokus liegt auf der Strömungsdynamik, insbesondere turbulente Strömungen, in der differentialgleichungsbasierte Modellbildung seit Langem eine zentrale Rolle spielt. Diese beiden Anwendungen erlauben somit sehr unterschiedliche Blickwinkel auf die Skala von daten- zu differentialgleichungsbasierten Modellen und Methodiken.

In der Berliner Wissenschaftslandschaft und insbesondere der TU Berlin liegt ein zentraler Forschungsschwerpunkt auf der mathematischen Modellierung, Optimierung und Simulation, vertreten unter anderem durch die Großprojekte Berlin Graduate School of Natural Sciences and Engineering (BIG-NSE), das Einstein Center for Mathematics Berlin (ECMath), das Forschungszentrum MATHEON – Mathematik für Schlüsseltechnologien und den Sonderforschungsbereich TurbIn – Signifikante Wirkungsgradsteigerung durch gezielte, interagierende Verbrennungs- und Strömungsinstationaritäten in Gasturbinen (Sfb 1029). Seit Kurzem ist die rasante Entwicklung des Bereiches Data Science als einer zweiten zentralen Forschungssäule mit beispielsweise dem Berlin-Big-Data-Center (BBDC) und dem Einstein Center Digital Future (ECDF) als Forschungsverbünde zu beobachten. Das Graduiertenkolleg DAEDALUS ist in dem Sinne einzigartig und gleichzeitig unerlässlich für die Berliner Wissenschaftslandschaft, da es zum ersten Mal eine Brücke zwischen diesen beiden Forschungsschwerpunkten schlägt, also zwischen der mathematischen Modellierung, Optimierung und Simulation und Data Science. Es wird unter dem Dach von BIMoS, der fakultätsübergreifenden Berlin International Graduate School in Model and Simulation based Research an der TU Berlin, aus der auch die entsprechende Initiative entstand, angesiedelt werden und von deren diversen Veranstaltungen profitieren. Durch DAEDALUS wird somit eine neue Generation von interdisziplinären Forscherinnen und Forschern ausgebildet, die sowohl im Bereich Data Science als auch in der eher traditionellen mathematischen Modellierung und Simulation hervorragend qualifiziert sind.

Am 1. Oktober 2018 werden 14 Doktorandinnen und Doktoranden ihre Forschung beginnen. Da die zentrale Forschungsfrage nur durch eine Sichtweise, die die mathematische und anwendungsbezogene Seite gleichermaßen berücksichtigt, befriedigend beantwortet werden kann, ist das Team hochgradig interdisziplinär zusammengesetzt – aus Informatikerinnen und Informatikern, Ingenieurinnen und Ingenieuren, Mathematikerinnen und Mathematikern sowie Physikerinnen und Physikern.

Partner in dem Graduiertenkolleg sind neben sechs weiteren TU-Fachgebiete in den Bereichen Mathematik, Informatik und Ingenieurwissenschaften die FU Berlin und die Universität Magdeburg.