MARTA - Mathematical Research for Technical Applications

Forschende aus nicht-mathematischen Disziplinen sind bei der Lösung konkreter wissenschaftlicher Fragestellungen oft auf mathematische Werkzeuge angewiesen, die nicht zum mathematischen Standardwissen der jeweiligen Disziplin gehören. Manchmal müssen nicht nur bekannte mathematisch Methoden zugänglich gemacht und angepasst werden, sondern komplett neue, am Problem orientierte Werkzeuge entwickelt werden. Auf Basis der von uns vertretenen Kompetenzen bieten wir die Zusammenarbeit in technikbasierten Projekten mit interessanten mathematischen Fragestellungen an.

Zur Finanzierung dieser Zusammenarbeit bietet sich im Allgemeinen das Erstellen gemeinsamer, disziplinübergreifender Projektanträge an, mit dem Ziel eine Förderung des Forschungsvorhabens als hoheitliche Forschung einwerben zu können. Hierbei soll die Publikation der Ergebnisse und die Qualifizierung des wissenschaftlichen Nachwuchses eine zentrale Rolle spielen.  Bei der Suche nach geeigneten Förderlinien können wir auf die gut aufgestellte Infrastruktur der HRW in diesem Bereich zurückgreifen.

Im Rahmen der Entwicklung neuer oder der Verbesserung vorhandener Produkte treten oft Fragestellungen mathematischer Natur auf, deren Beantwortung im stressigen Tagesgeschäft nicht befriedigend möglich ist. Dazu kommt, dass gerade in kleineren Unternehmen selten angestellte Mathematiker:innen anzutreffen sind, da deren Kompetenzen oft nur temporär gebraucht werden. Aus diesem Grunde bieten wir für anspruchsvolle mathematische aber auch physikalische Fragestellungen aus technischem Anwendungskontext die Zusammenarbeit im Rahmen von Projekten an.

Zur Finanzierung dieser Zusammenarbeit bieten sich im Wesentlichen zwei Optionen an:

• Das Erstellen gemeinsamer, disziplinübergreifender Projektanträge, mit dem Ziel eine Förderung des Forschungsvorhabens als hoheitliche Forschung einzuwerben. Gerade für KMU gibt es hier eine Vielzahl interessanter Förderprogramme, die die Zusammenarbeit mit Hochschulen explizit fördern. Bei der Suche nach geeigneten Förderlinien können wir auf die gut aufgestellte Infrastruktur der HRW in diesem Bereich zurückgreifen.
• Die Beauftragung der Hochschule Ruhr West mit einem entsprechenden Projekt als Auftragsforschung. Dies bietet sich bei Projekten mit geringerem zeitlichen Aufwand oft an. Hierbei gelten ähnliche vertragliche Bedingungen, wie bei der Beauftragung externer, privatwirtschaftlicher Firmen. Dabei ist stets die Abgrenzung eines Forschungs- und Entwicklungsvertrag von einer wissenschaftlichen Dienstleistung zu beachten.

Prof. Dr. Klaus Giebermann von der Hochschule Ruhr West (HRW) verbringt derzeit ein Lehrforschungssemester an der Technical University of Crete (TUC) auf Kreta. Zusammen mit seinem Kollegen Prof. Dr. Argiris Delis von der TUC entwickelt er während seines Aufenthalts ein Projekt im Rahmen der COIL (Collaborative Online International Learning)-Initiative.

COIL ist ein innovativer Ansatz, der es Studierenden aus verschiedenen Teilen der Welt ermöglicht, gemeinsam an Projekten zu arbeiten und dabei ihre interkulturellen Kompetenzen zu stärken. Im Rahmen des Projekts aus der Robotik sollen Studierende der HRW und der TUC gemeinsam an verschiedenen mathematischen Problemen arbeiten und Lösungen entwickeln. Diese Probleme beinhalten beispielsweise die Optimierung von Bewegungsabläufen von Robotern oder die Entwicklung von Modellen zur Vorhersage von Roboterbewegungen.

Prof. Dr. Giebermann und Prof. Dr. Delis sind überzeugt, dass dieses COIL Projekt eine sehr gute Gelegenheit bietet, um die Zusammenarbeit zwischen den beiden Hochschulen zu fördern und den Studierenden die Möglichkeit zu geben, ihre Fähigkeiten in einem innovativen Bereich weiterzuentwickeln.

Prof. Dr. Klaus Giebermann von der Hochschule Ruhr West (HRW) verbringt derzeit ein Lehrforschungssemester an der Technical University of Crete (TUC) auf Kreta. Zusammen mit seinem Kollegen Prof. Dr. Argiris Delis von der TUC entwickelt er während seines Aufenthalts ein Projekt im Rahmen der COIL (Collaborative Online International Learning)-Initiative.

COIL ist ein innovativer Ansatz, der es Studierenden aus verschiedenen Teilen der Welt ermöglicht, gemeinsam an Projekten zu arbeiten und dabei ihre interkulturellen Kompetenzen zu stärken. Im Rahmen des Projekts aus der Robotik sollen Studierende der HRW und der TUC gemeinsam an verschiedenen mathematischen Problemen arbeiten und Lösungen entwickeln. Diese Probleme beinhalten beispielsweise die Optimierung von Bewegungsabläufen von Robotern oder die Entwicklung von Modellen zur Vorhersage von Roboterbewegungen.

Prof. Dr. Giebermann und Prof. Dr. Delis sind überzeugt, dass dieses COIL Projekt eine sehr gute Gelegenheit bietet, um die Zusammenarbeit zwischen den beiden Hochschulen zu fördern und den Studierenden die Möglichkeit zu geben, ihre Fähigkeiten in einem innovativen Bereich weiterzuentwickeln.

Wie schafft man es mit einem Computer eine Zahlenfolge zu erstellen, die nicht von dem Ergebnis eines zufälligen Münzwurf zu unterscheiden ist? Mit dieser Frage beschäftigt sich Christian Weiß in seinem Forschungssemester, das er an der Université de Montréal verbringt. Gemeinsam mit seinem Kollegen Pierre L`Ecuyer möchte er Zufallszahlgeneratoren finden, die bestmögliche Ergebnisse liefern. Gleichzeitig soll durch eine theoretische Fundierung bewiesen werden, warum diese Generatoren besonders gut sind. Mathematisch ist es dazu wichtig, die Struktur der dahinterliegenden algebraischen Strukturen (hochdimensionale Gitter) zu verstehen. In der Praxis können die Ergebnisse der Forschungsarbeit für alle Simulationen eingesetzt werden, die neben technischen Faktoren auch vom Zufall abhängen. Dadurch, dass bessere Zufallszahlgeneratoren verwendet werden, liefern die Simulation Ergebnisse, die der Realität besser entsprechen.

Bis zum Ende des Forschungssemesters hoffen die beiden Wissenschaftler mindestens eine wissenschaftliche Veröffentlichung zu ihren Ergebnisse fertigzustellen. Außerdem sollen erste Ergebnisse bereits im August auf der Konferenz Monte Carlo Methods and Applications in Paris (https://mcm2023.sciencesconf.org/) vorgestellt werden.

Seit Anfang 2023 wird das MARTA-Team von drei neuen Kolleginnen verstärkt, die mit ihren individuellen fachlichen Hintergründen die Bandbreite an Kompetenzen, die MARTA zu bieten hat, erweitern und ergänzen.

Prof. Dr. rer. nat. Anastassia Küstenmacher ist Spezialistin für die mathematischen und algorithmischen Aspekte die im Bereich Robotics auftreten. Dabei spielt die Fehleranalyse eine Hauptrolle. Zu den von ihr vertretenen Methoden gehören weiterhin das Maschinelle Lernen sowie die Zeitreihen-Daten Analyse.

Prof. Dr. rer. nat. Anne Stockem-Novo ist Expertin für Maschinelles Lernen und Deep Learning. Als promovierte Physikerin sind die Erklärbarkeit von Deep Learning und das Einbringen physikalischen Wissens in Deep Learning Algorithmen ihre Hauptkompetenzen.

Prof. Dr. rer. nat. Anna Telaar ist Fachfrau für die Analyse von hoch-dimensionalen (Omics-) Daten mit Schwerpunkten auf Variablen-Selektion, Klassifikation und Mustererkennung. Weiterhin hat sie theoretische und praktische Erfahrung mit den Themen Multivariate Datenanalyse, Biomarker Suche und statistischer Beratung. Abgerundet wird ihr Profil durch methodische Expertise an der Schnittstelle zwischen Statistik, Bioinformatik und maschinellem Lernen.