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Mathematik, Modellierung und Simulation komplexer Systeme

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UBo_18_92_Broschüre Antrag Exzellenzuniversität_Icon Modelling.jpgModelle sind das Herzstück vieler quantitativer Wissenschaften. Heutzutage können Computer in immer kürzerer Zeit immer größere Datenmengen verarbeiten und hiermit Modelle kreieren, mit denen sich wissenschaftliche Voraussagen treffen lassen. Eine komplexe Welt wie die unsere lässt sich aber natürlich nicht durch simple Modelle erklären. Zu verstehen wie komplexe Systeme, die aus vielen Komponenten bestehen und gegenseitig wechselwirken, funktionieren, ist für viele Gebiete in Wissenschaft und Technik eine der großen Herausforderungen unserer Zeit. In einer Kombination aus klassischen Beobachtungsmethoden, rechnergestützten Simulationen und kreativem Geist schaffen Forschende aus vielen Fachbereichen Modelle, die komplexe Systeme nicht nur beschreiben, sondern auch analysieren können.

Inspiration aus Tradition

An der Universität Bonn hat die Mathematik eine lange Tradition. Das Hausdorff Center for Mathematics (HCM) und die integrierte Graduiertenschule bilden das älteste mathematische Exzellenzcluster Deutschlands und haben dafür gesorgt, dass die Universität Bonn zur weltweiten Forschungselite in der Mathematik zählt. Das zeigen auch die vielen hochrangigen Preise und Auszeichnungen, allen voran zwei Fields-Medaillen („Nobelpreis der Mathematik").

Die Bonner Informatik war eine der ersten Informatiken in Deutschland. Mit bereits 4 ERC-Grants und einem der von der Gesellschaft für Informatik e. V. (GI) gekürten „prägenden Köpfen der deutschen Geschichte der Künstlichen Intelligenz (KI)“ gehört Bonn deutschlandweit zu den Top-10-Informatikstandorten.

Der Fachbereich Wirtschaftswissenschaften der Universität Bonn gehört zu den führenden Fachbereichen in der ökonomischen Forschung in Europa und genießt international hohes Ansehen. Dies belegen die sehr guten Platzierungen des Fachbereichs in internationalen Rankings sowie zahlreiche hochrangige Preise und Auszeichnungen - allen voran der Nobelpreis für Wirtschaftswissenschaften im Jahr 1994.

Die TRA 1 Modelling sieht sich als inhaltlicher Forschungsverbund, verortet zwischen den Instituten der Mathematik, Informatik und quantitativen Ökonomie, sowie in enger Kooperation zur Medizinischen und Landwissenschaftlichen Fakultät und mit institutioneller Beteiligung des b-it (Bonn-Aachen International Center for Information Technology) und des Max-Planck-Instituts für Mathematik.

Über die Grenzen der Fachdisziplinen hinaus

Im Mittelpunkt dieses transdisziplinären Forschungsbereiches steht die Mathematik. Sie dient als universelles Werkzeug und als Sprache für die quantitativen Wissenschaften. Ihre Fragestellungen entwickelt die Mathematik nicht nur anhand von Beobachtungen und dem Wissensdrang aus dem eigenen Fachbereich, sondern nimmt sich auch Problemstellungen aus Wissenschaft und Technik an. Für die Informatik liegt die besondere Herausforderung darin, datengestützte Methoden für intelligente Modelle komplexer Systeme zu verbessern. Die Kombination solcher datengetriebener Modelle mit klassischer mathematischer Modellierung wird den Fortschritt in der Berechnung vorantreiben. Eines der Ziele ist es, Modelle aus Daten zu erlernen; sowohl Modelle einer Umgebung wie auch eines Systems, welches in der Umgebung agiert. Dies ist sowohl über mathematische Modellierung wie auch datengetriebene Methoden möglich. Wichtig ist, dass die Modelle für den Benutzer nachvollziehbar bzw. erklärbar sind.

Die TRA 1 Modelling adressiert bewusst ein breites, offenes Spektrum an transdisziplinären Themen. Neben der traditionellen Zusammenarbeit der Bonner Ökonomie und Mathematik sind z.B. Themen der Interdisciplinary Research Units Mathematics and life sciences (HCM) zu nennen (Forschungskooperativen zwischen den Disziplinen Mathematik, Medizin und Lebenswissenschaften). Andere Beispiele wären die über 30-jährige Kooperation des Instituts für Diskrete Mathematik mit IBM und allgemein das Forschungsfeld „combinatorial optimization, complexity, and chip design“ an der Schnittstelle Mathematik, Informatik und Ingenieurswissenschaften oder der SFB 1060 - Die Mathematik der emergenten Effekte an der Schnittstelle Mathematik und Physik. Neben den etablierten Kooperativen fördern wir bewusst auch neue innovative Kooperativen wie Verbundprojekte zwischen der Geodäsie, Informatik und Mathematik oder auch an der Schnittstelle Ökonomie und Informatik. 

 

Über 30 Jahre Kooperation des Instituts für Diskrete Mathematik mit IBM: „Mathematik und Ästhetik des Chipdesigns“ Die Sonderausstellung im Arithmeum

Geförderte Projekte

Aktuelle Förderungen erfolgen für Projekte an den Schnittstellen Geodäsie und Informatik, Mathematik und Lebenswissenschaften/Medizin, Ökonomie und Informatik sowie Mathematik, Informatik und Linguistik.

Initiativen:

Workshop on Computational Models in Biology and Medicine 2020; Kontakt: Prof. Jan Hasenauer

OSE OpenSourceEconomics; Kontakt: Prof. Philipp Eisenhauer 
    OSE scientific computing 
    OSE Retreat

CiliaQ, Digitalization of software applications; Kontakt: Prof. Dagmar Wachten

 

Start-up Fundings:

Proposal zu „Algorithmic Data Analytics for Geodesy”; Kontakt: Prof. Petra Mutzel

„Establishment of computational methods for spatially-resolved deep profiling of biological tissues”; Kontakt: Prof. Jan Hasenauer, Prof. Michael Hölzel & Prof. Marieta Toma

„UNCOVer: Uncertainty Quantification of COVID-19 Epidemiological Models”; Kontakt: Dr. Dilan Pathirana & Elba Raimúndez Álvarez

"Naproche - Natural Language Proof Checking"; Kontakt: Prof. Peter Koepke

 

Institutionen

Kontakt

Prof. Dr. Anton Bovier
Institut für Angewandte Mathematik

Prof. Dr. Heiko Röglin
Institut für Informatik

 

TRA-Managerin
Dez. 7 Forschung und Transfer

E-Mail: [Email protection active, please enable JavaScript.]
Tel.: +49 (0) 151 221 406 26

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