RWTH erhält 8,8 Millionen Euro für zwei neue Graduiertenkollegs

15.05.2017

Themen sind die Unsicherheit von Daten und Energiemethoden bei nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen.

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Die Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG, hat zwei Anträge der RWTH Aachen bewilligt. Die Hochschule kann zum Oktober 2017 die Graduiertenkollegs „UnRAVeL – Uncertainty and Randomness in Algorithms, Verification, and Logic“ sowie „Energy, Entropy, and Dissipative Dynamics“ einrichten. Ziel eines Graduiertenkollegs ist die Ausbildung besonders qualifizierter Doktorandinnen und Doktoranden. Die RWTH erhält in den nächsten viereinhalb Jahren insgesamt 8,8 Millionen Euro.

UnRAVeL – Uncertainty and Randomness in Algorithms, Verification, and Logic

Unsicherheiten, die beispielsweise durch große Datenmengen, unscharfe Messungen oder ungenaue Modelle entstehen, stehen im Mittelpunkt dieses Graduiertenkollegs. Die Bearbeitung dieser Aufgaben ist eine der großen Herausforderungen der Informatik. Ziel ist es, Konzepte der theoretischen Informatik auf Ingenieur- und Betriebswirtschaftswissenschaften anzuwenden und diese vor allem bei Fragestellungen der Unsicherheitsprobleme und Unschärfe – wie sie beispielsweise bei Big Data auftreten – anzuwenden. Durch die Verbindung von Informatik, Wirtschafts- und Ingenieurwissenschaften besteht die Möglichkeit, die genannten Fragestellungen mit komplementären Ansätzen im Zusammenspiel zwischen Theorie und Praxis zu untersuchen.

Mit rund 5,4 Millionen Euro wird die DFG die Ausbildung von 15 Doktorandinnen und Doktoranden fördern. Am Graduiertenkolleg sind zwölf RWTH-Professorinnen und Professoren beteiligt, Sprecher des Graduiertenkollegs wird Professor Joost-Pieter Katoen vom Lehrstuhl für Informatik 2 – Softwaremodellierung und Verifikation.

„Zurzeit erzeugen wir pro Tag Daten im Umfang von fast einer Quadrilliarde Bits“, erläutert Professor Katoen. „Sie entstehen quasi überall, sind jedoch häufig höchst unsicher. Unsicherheit wird in der Informatik immer allgegenwärtiger. Wie genau sind Daten im Internet und von Funksensoren eigentlich? Immens große Forschungsfragen sind, wie man trotz dieser Unsicherheit in Daten, Züge zeitgemäß plant, Industrieroboter zuverlässig in einer Umgebung mit Menschen – die sich unerwartet verhalten – einsetzt, und zusätzlich die Vertraulichkeit von Daten sichert. Dies fordert die Entwicklung neuer Theorien, blitzschnelle Algorithmen und automatisierte Verifikationstechniken. Im Graduiertenkolleg UnRAVeL steht die Modellierung von Unsicherheit durch probabilistische Modelle im Vordergrund. Informatiker, Mathematiker, Betriebswissenschaftler sowie Eisenbahn-Experten werden neue Methoden auf konkrete Probleme in den Bereichen Sicherheit (Protokolle), Planung (Robotik, Eisenbahnwesen) sowie Betriebssicherheit anwenden.“

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Energy, Entropy, and Dissipative Dynamics

Die Mathematik ist eine Schlüsseldisziplin des modernen Forschungsbetriebs. Sie stellt eine Sprache bereit, in der komplexe Prozesse in den Natur- und Ingenieurwissenschaften formuliert und quantitativ gefasst werden können. Viele Errungenschaften des modernen Lebens wären ohne Mathematik nicht möglich gewesen. Die Untersuchung der mathematischen Struktur relevanter Modelle ist deshalb nicht nur von großer Bedeutung für die Weiterentwicklung der Disziplin selbst, sondern potenziell auch für die Anwendungen.

Das Graduiertenkolleg „Energy, Entropy, and Dissipative Dynamics“ verbindet Analysis, Modellierung und Numerik im Bereich der nichtlinearen hyperbolischen und kinetischen partiellen Differentialgleichungen und der angewandten Analysis. Das verbindende Element aller Forschungsprojekte ist die Betrachtung von Energie-/Entropiefunktionalen und deren Dissipationsmechanismen als ein Werkzeug zur Untersuchung der Eigenschaften eines Modells und der zulässigen Dynamik.

Energieminimierung und die Erforschung von Energielandschaften spielen eine wichtige Rolle, sowie die Maximierung der Energiedissipation oder Entropieproduktion als ein Auswahlkriterium in zeitabhängigen Situationen. Die Forschungsprojekte befassen sich mit verschiedenen Modellen aus der Physik, den Materialwissenschaften und der Geometrie, zum Beispiel mit Momentenmodellen in der Gasdynamik, hyperbolischen Erhaltungsgleichungen und kinetischen partiellen Differentialgleichungen, Netzwerkströmungen, Landau-Lifshitz-Gleichungen sowie der geometrischen Knotentheorie.

Acht RWTH-Professorinnen und Professoren sind im Graduiertenkolleg engagiert. Zehn Doktorandinnen und Doktoranden werden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziert. Die Fördersumme beträgt 3,4 Millionen Euro. Sprecher des Graduiertenkollegs wird Professor Michael Westdickenberg vom Lehrstuhl für Mathematik (Analysis).

Redaktion: Presse und Kommunikation