Information statt Daten: Marburger Mathematiker koordiniert DFG-Schwerpunktprogramm

„Aus riesigen Datensätzen die essentielle Information herausziehen – darin besteht unsere Kunst“, sagt Professor Dr. Stephan Dahlke, numerischer Mathematiker am Fachbereich Mathematik und Informatik der Philipps-Universität Marburg. Seit kurzem nun ist Dahlke Koordinator eines neuen Schwerpunktprogramms der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG): „Mathematische Methoden zur Extraktion quantifizierbarer Information aus komplexen Systemen“. Es ist eines von nur drei mathematischen Schwerpunktprogrammen der DFG deutschlandweit.

Gemeinsam mit sieben weiteren Antragstellern aus Deutschland und der Schweiz rechnet Dahlke während der ersten dreijährigen Förderperiode mit Mitteln in Höhe von rund 5 Millionen Euro, eine zweite Förderperiode wird sich anschließen. Zusätzliche Mittel stehen für die Wahrnehmung der Koordinationsfunktion durch Dahlke zur Verfügung.

„Wissenschaftler und andere Anwender haben mittlerweile nicht mehr das Problem, Daten automatisch zu erfassen und zu speichern, sondern vielmehr, die oft hochkomplex strukturierten Datenmengen sinnvoll zu analysieren“, sagt der Mathematiker. Videoaufzeichnungen, bei denen jedes einzelne Bild einer Analyse unterzogen werden soll, gehören zu diesem Themenfeld ebenso wie Aufgabenstellungen aus den Bereichen Data Mining oder Computational Finance: „Stellen Sie sich vor, Sie haben ein riesiges Portfolio aus Aktien, die sich im Zeitverlauf alle unterschiedlich entwickeln, und Sie müssen daraus eine Gewinnerwartung abschätzen.“

Ansporn zu realistischeren Modellen

Vor verwandte Probleme seien zum Beispiel auch Physiker gestellt: „Will man ein System mit sehr vielen Elementarteilchen  modellieren, benötigt man die Grundgleichung der Quantenmechanik: die Schrödinger-Gleichung“, erklärt Dahlke. „Bei so vielen Teilchen wird die Schrödingergleichung jedoch hochkomplex und ist mit traditionellen Rechenverfahren praktisch nicht mehr handhabbar.“ Ein Ende des Komplexitätswachstums sei ohnehin nicht abzusehen: „Die ständig wachsende Rechnerleistung spornt natürlich auch dazu an, immer realistischere und damit komplexere mathematische Modelle zu formulieren.“

Ziel von Dahlke ist daher die Entwicklung „langfristig tragfähiger Lösungsansätze“, die auch die „konzeptionellen Querverbindungen“ zwischen den verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten „systematisch ausnutzen“. Einmal geht es dabei um Quantifizierung der jeweiligen Komplexität – also eine präzise Aussage über den Schwierigkeitsgrad eines Unterfangens –, die wiederum hilft, geeignete Lösungsansätze zu identifizieren. Zum anderen geht es um die Entwicklung konkreter Rechenverfahren (Algorithmen), die auf Supercomputern implementiert werden und in überschaubarer Zeit zu Resultaten führen sollen.

„Erproben werden wir unsere Ergebnisse auf dem Marburger Supercomputer“, so Dahlke weiter. Der „MArburger RechenCluster“ MARC, der unter anderem auch auf seine Initiative hin errichtet worden war und erst im Januar ausgebaut wurde, bietet mittlerweile eine Leistung von bis zu 2,5 Teraflops (Billionen Gleitkommaoperationen pro Sekunde).

Zahlreiche deutsche Standorte und ETH Zürich beteiligt

Dahlke wird die Arbeit von Wissenschaftlern der RWTH Aachen, der Universität Bonn, des Leipziger Max-Planck-Instituts für Mathematik in den Naturwissenschaften, der TU Darmstadt, der Universität Kiel, der TU Berlin, der ETH Zürich und zahlreicher weiterer Standorte koordinieren, darunter unter anderem Numeriker, Stochastiker und Approximationstheoretiker.

Der genaue Umfang der Gelder, die nach Marburg fließen werden, hängt von der nun anstehenden Bewilligung einzelner Teilprojekte durch die DFG ab. „Zwei wissenschaftliche Mitarbeiterstellen sollten aber auf jeden Fall drin sein“, erwartet Dahlke.

Homepage von Professor Dr. Stephan Dahlke

Kontakt

Professor Dr. Stephan Dahlke
Philipps-Universität Marburg, Fachbereich Mathematik und Informatik, Hans Meerwein Straße, 35032 Marburg
Tel.: (06421) 28 25474
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