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Prof. Narayan Rangaraj ist der erste Fellow des Fraunhofer ITWM

Wissenschaft lebt vom Austausch, nicht nur mit den Kolleg:innen vor Ort, genauso fruchtbar sind Impulse von außen. Darum hat das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM ein Fellow-Programm ins Leben gerufen: Prominente Gastwissenschaftler:innen kommen für maximal sechs Monate ans Institut und widmen sich gemeinsam mit unseren Forschenden einem Thema. Damit alle Mitarbeitenden des Fraunhofer ITWM vom Austausch profitieren, halten die Fellows einen Gastvortrag und bieten ein Kolloquium an.
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Mit Mathe Energie effizient nutzen

Das Thema Energie ist so präsent wie nie zuvor: Von Nachhaltigkeit und erneuerbarer Energie über Energiekosten bis hin zu Sparmaßnahmen – sowohl die Industrie als auch Privathaushalte stehen vor neuen Herausforderungen. Die Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM entwickeln bereits seit einigen Jahren innovative Methoden und Modelle für die Energiebranche – und können einige spannende Projekte vorweisen: Während mit DESPRIMA und FlexEuro die Energienutzung flexibel bleibt, unterstützt das Energiemanagementsystem Amperix die Energieautonomie. Vom 21. bis zum 23. Juni stellen die Forschenden diese und weitere Energie-Projekte auf der Leitmesse E-world vor.
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»MePrecise« bündelt Expertise bei Ultrapräzisions- und Mikrotechnologien

Viele Produkte aus Optik, Medizintechnik, Maschinenbau oder Automobilindustrie werden mit Ultrapräzisions- und Mikrotechnologien hergestellt. Wir alle nutzen sie täglich direkt oder indirekt und profitieren von ihrer Weiterentwicklung. »MePrecise« ist der Wettbewerbsbeitrag verschiedener Forschungseinrichtungen aus Kaiserslautern zum »Clusters4Future«, einem Innovationsnetzwerk des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Prof. Dr. Anita Schöbel, Leiterin des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM ist Ko-Sprecherin von »MePrecise«.
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Was helfen Masken, die kaum noch getragen werden?

Die Corona-Pandemie scheint aus unserem Alltag und unseren Köpfen zu verschwinden und damit auch die Masken aus unseren Gesichtern. Gefühlt trägt nur noch die Hälfte der Menschen eine Maske im Supermarkt. Daher stellen wir uns heute die Frage: Was helfen Masken, die kaum noch getragen werden?
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»Offene Digitalisierungsallianz für die Pfalz« geht in die zweite Runde

Die erfolgreiche Zusammenarbeit geht weiter: Das Verbundvorhaben »Offene Digitalisierungsallianz Pfalz« des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, der Hochschule Kaiserslautern und der Technischen Universität Kaiserslautern geht in die zweite Förderphase. Die Forschenden konzentrieren sich in diesem Zeitraum insbesondere auf die gesellschaftlichen Herausforderungen der Digitalisierung. Die Bund-Länder-Initiative »Innovative Hochschule« fördert die OD Pfalz in den kommenden fünf Jahren mit 15 Millionen Euro.
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Machine Learning (ML) und Vertrauen – Eine Fortsetzung

Im letzten Blogpost haben wir das Thema »Erklärbarkeit von Künstlicher Intelligenz« (KI) aufgemacht, das wir in diesem Blogpost fortsetzen wollen. »AI systems should not only be the best possible. Sometimes they should say ‘I have no idea what I’m doing here, don’t trust me.’ That’s going to be really important«, so lautet ein Zitat von Herb Lin, Professor an der Stanford University. Grob übersetzt: »KI-Systeme sollten nicht nur bestmöglich funktionieren. Manchmal sollten sie auch sagen: 'Ich habe keine Ahnung, was ich hier tue, vertrau mir nicht'. Das wird wichtig werden.«
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Digitale Zwillinge und Terahertz-Wellen sichern Qualität

Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM ist auch dieses Jahr auf der internationalen Fachmesse für Qualitätssicherung »Control« in Stuttgart vertreten. Vom 3. bis 6. Mai zeigen die Forschenden in Halle 6, Stand 6301 ihre Prüfsysteme zur Sicherung der Produktqualität im industriellen Umfeld. Zwei der Exponate dienen der Materialcharakterisierung von Prüfstoffen, ein drittes der virtuellen Entwicklung von Inspektionssystemen.
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Mathe ins-π-riert nicht nur am Girls' Day

Noch immer sind Frauen in Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik (MINT) unterrepräsentiert; das zu ändern, ist ein Ziel des bundesweiten Girls' Days. Am 28. April können sich Mädchen bei Fraunhofer in verschiedenen digitalen Workshops und Livestreams ausprobieren, spannende Berufe kennenlernen und in direkten Kontakt mit Wissenschaftlerinnen treten. Natürlich zeigen auch Forscherinnen des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM ihre spannenden Arbeitsgebiete. Ins-π-riration kommt auch von der aus Kaiserslautern stammenden Youtuberin Susanne Scherer alias MathemaTrick.
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Wie (un)abhängig sind mehrere Antigen-Tests am Stück?

Erhöhen mehrere Corona-Schnelltests am Stück die Aussagesicherheit des Ergebnisses? In einem der letzte Blogbeiträge haben wir uns dieser Frage vorsichtig genähert. Die große Herausforderung war, dass die einzelnen Tests nicht wirklich unabhängig voneinander sind, sondern Korrelationen aufweisen. Nun wollen wir diese Lücke schließen. Anstatt die dabei auftauchenden – mathematisch etwas anspruchsvolleren – Fragen im Detail zu diskutieren, wollen wir lieber herausfinden: Wie können sich solche Korrelationen auswirken?
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Innovative Simulationen für die Lebensmittelindustrie

Ob Reinigungs-, Rühr-, Knet- oder Injektionsprozesse – mit MESHFREE werden Verfahren der Lebensmitteltechnologie zuverlässig simuliert. Das von den Fraunhofer-Instituten für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM und für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI entwickelte Softwareprodukt verwendet gitterfreie Simulationen, um physikalische Prozesse abzubilden. Auch in diesem Jahr sind die Institute auf der Anuga FoodTec vom 26. bis zum 29. April in Halle 7.1 am Stand A049 vertreten.
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Gibt es den Zufall wirklich?

Die Mathematik ist die Wissenschaft des Unendlichen, die Statistik die des Zufalls. Speziell zum Zufall sagte Albert Einstein jedoch: »Das, wobei unsere Berechnungen versagen, nennen wir Zufall.« Ist Statistik damit die Wissenschaft unseres eigenen Versagens, die abkömmlich wird, sobald wir diesen Makel in unseren Berechnungen entfernen? Kurz gesagt: Gibt es den Zufall wirklich? Und falls nein: Werden Statistiker:innen dann arbeitslos?
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Folge 7: Gibt es den Zufall wirklich?

Die heutige Folge dreht sich rund um das Thema Zufall. Wie wird der Begriff »Zufall« mathematisch definiert und welche Rückschlüsse entstehen daraus für alltägliche Situationen, die wir als Zufall interpretieren? Was unterscheidet die Welt der Quantenmechanik von der makrophysischen in dieser Hinsicht? Welche Rolle spielen dabei Katzen, und welche Erfolgschancen hätte ein allwissender Dämon beim Würfelspiel? Diese und noch einige weitere Fragen beantworten wir für Euch wie immer aus der Perspektive der Statistik.
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1,8 Millionen Euro für ganzheitliches Energiemanagement

Nicht zuletzt wegen der aktuell sehr hohen Preise am Rohstoffmarkt wird der effiziente Umgang mit Energie immer wichtiger. Die Landesregierung Rheinland-Pfalz will aber auch dem Klimawandel entgegenwirken und fördert darum effizienzsteigernde und energiesparende Maßnahmen wie beispielsweise das Projekt »ENERDIG« des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik. Ministerialdirektor Daniel Stich übergab den Förderbescheid in Kaiserslautern an Institutsleiterin Anita Schöbel und Projektleiter Dietmar Hietel.
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Die nächste Generation der OCT-Schichtdickenmesssysteme

Man kennt bildgebende Verfahren vor allem aus der Medizin: die hochauflösende Optische Kohärenztomografie (OCT) kommt zum Beispiel in der Augenheilkunde zum Einsatz. Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM nutzt diese Technik zur Dickenmessung sehr dünner Schichten und entwickelt im Projekt »Dünnschicht-OCT« die nächste Generation dieser Messsysteme. Dabei stoßen die Forschenden gemeinsam mit der Mabri.Vision GmbH in Schichtdickenbereiche von weniger als 2 µm vor. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) fördert das Projekt in seinem »Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand« (ZIM).
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Anekdoten über unzuverlässige Tests: Sind mehrere Antigen-Tests am Stück verlässlicher?

Im vergangenen Jahr sind wir in einer Serie von Blogbeiträgen auf das Thema Corona-Tests und deren Zuverlässigkeit eingegangen. Zu dieser Serie hat uns eine Frage eines Lesers erreicht: Wie stark erhöht sich die Zuverlässigkeit von Antigen-Tests, wenn man sich mehrfach testet? Antworten gibt es von unseren bloggenden Statistikern Sascha Feth und Jochen Fiedler.
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CT-Analyse von Betonbalken

Beton ist aufgrund seiner Materialeigenschaften für die moderne Bauweise unverzichtbar. Doch neben vielen Vorteilen hat der Universalbaustoff auch Nachteile – vor allem erschwert seine Heterogenität die simulationsgestützte Dimensionierung von Bauteilen und Bauwerken. Durch Biegeversuche induzierte Risse geben Aufschluss über das Bauteilverhalten. Forschende am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM entwickeln eine Analysesoftware für die Computertomographie, um feinste Strukturveränderungen in bewehrten Betonbauteilen sichtbar zu machen. Künftig soll das System mehrere Terabyte an CT-Bilddaten auswerten können. Dabei kann auch Quantencomputing hilfreich sein.
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AMMONPAKTOR – EU-Projekt will Brennstoffzellen verbessern

Die Energiewende kann nur gelingen, wenn viele dezentrale Speichermöglichkeiten und neue Energieträger genutzt werden. Darum fördert der Europäischen Fonds für regionale Entwicklung EFRE ein ganz besonderes Projekt, um das Potenzial von Ammoniak als Wasserstoffspeicher auszuloten. Forschungspartner sind das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM in Mainz und das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern. Gestern überreichte Ministerialdirektor Daniel Stich in Mainz den Förderbescheid.
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Folge 6: Kuriose Peinlichkeiten in der Statistik

Die heutige Folge dreht sich rund um sogenannte »peinliche Eigenschaften«. Alkoholprobleme, Doping im Sport und das teilweise noch immer heikle Thema Corona-Impfung – unsere bloggenden Statistiker erzählen, welche Rolle soziale Erwünschtheit spielt und wie die Wissenschaft mit diesem Problem umgeht. Neben Methoden aus der Wissenschaft kommen Dr. Sascha Feth und Dr. Jochen Fiedler auch auf die Dunkelziffer der Corona-Infektionen und auf den Beginn der Pandemie in Italien und Deutschland näher zu sprechen. Wie immer führt Esther Packullat fragend durch den Podcast.
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ProP4CableSim – Trilaterales Projekt simuliert Kabelsysteme in Fahrzeugen

Von wegen Kabelsalat: Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM beschäftigt sich im Projekt »ProP4CableSim« mit der Vorhersage der elastischen Eigenschaften von Kabelsystemen. Es ist Teil eines besonderen Transferprogramms der Fraunhofer-Gesellschaft und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Partner des Fraunhofer ITWM sind die Universität des Saarlandes und das ITWM Spin-off fleXstructures GmbH.
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Maschinelles Lernen (ML), Vertrauen und Verlässlichkeit

Sind Vorhersagen von KI-Systemen irreführend oder können wir uns auf sie verlassen? Als Beispiel aus der Praxis schauen wir uns in diesem Beitrag den Umsatz eines Weihnachtsgeschäfts anhand von Zeitreihenvorhersagemodellen an.
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Ordnung in die (Forschungs-)Daten bringen

Forschungsdaten sollen auffindbar, zugänglich, interoperabel und wiederverwendbar sein. Bislang sind sie aber häufig dezentral, projektbezogen oder nur auf Zeit verfügbar. Dem will die Initiative Nationale Forschungsdaten Infrastruktur (NFDI) mit einem dauerhaften digitalen Wissensspeicher entgegenwirken. Über die Mathematical Research Data Initiative (MaRDI) ist auch das Fraunhofer ITWM daran beteiligt.
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Folge 5: War früher mehr weiße Weihnacht? Kann Mathe perfekte Weihnachten errechnen? Statistische Kuriositäten zum Advent

In der letzten Folge des Jahres gehen unsere bloggenden Statistiker Sascha Feth und Jochen Fiedler Statistiken rund um Weihnachten nach. »Früher gab es mehr weiße Weihnachten!« Oder ist das ein Mythos und romantische Verklärung? Was sagen die Statistiken und Wetterberichte aus der Vergangenheit? Und falls das Ganze tatsächlich nur eine Wunschvorstellung ist – à la früher war mehr Lametta – woran könnte es liegen, dass laut einer YouGov-Umfrage 78 Prozent der Deutschen denken, dass es früher tatsächlich häufiger weiße Weihnachten gab? Unser Streuspanne-Team sucht und findet Gründe. Denn nicht nur der Klimawandel macht Weihnachten grün.
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IT-Lösungen für stabile Lieferketten

Globale Lieferketten sind komplex vernetzt und dadurch besonders verwundbar. Dies zeigt sich aktuell in Großbritannien, wo Logistikprobleme zu leeren Supermarktregalen und geschlossenen Tankstellen führen. Fraunhofer-Fachleute bieten IT-Lösungen, die Versorgungsengpässen im internationalen Warenverkehr entgegenwirken und Lieferketten robust halten.
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Wie komme ich von den Daten zur Information?

In jeder Anwendung, bei der Künstliche Intelligenz (KI) zum Einsatz kommt, stehen am Anfang die Daten. Im zweiten Schritt wird ein Algorithmus angewendet und damit eine KI-Anwendung entwickelt. Diesen Prozess wollen wir im heutigen Blog-Beitrag etwas genauer unter die Lupe nehmen.
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Rheinland-Pfalz stärkt die Zukunftstechnologie Quantencomputing

Im August 2020 wurde das Kompetenzzentrum Quantencomputing am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM aus der Taufe gehoben. Seinen weiteren Ausbau unterstützt das Land Rheinland-Pfalz nun großzügig: Wissenschaftsminister Clemens Hoch überreichte der Institutsleiterin Prof. Dr. Anita Schöbel einen Förderbescheid in Höhe von 1,2 Mio. Das rheinland-pfälzische Kompetenzzentrum ist eins von sieben Zentren, die zusammen das Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing bilden.
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KLAIM – Kaiserslautern Applied and Industrial Mathematics Days

Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM erlebte drei Tage intensiven Austauschs: Über sechzig internationale Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler folgten der Einladung der beiden Organisatoren Prof. Dr. Anita Schöbel, Leiterin des Fraunhofer ITWM und Prof. Dr. Bernd Simeon vom Fachbereich Mathematik der TU Kaiserslautern. Ziel dieser Konferenz ist es, ein Forum für angewandte Mathematikerinnen und Mathematiker aus Hochschulen, Forschungslabors und der Industrie zu bieten, um Ideen auszutauschen und neueste Forschungsergebnisse vorzustellen.
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Mit Künstlicher Intelligenz gegen Abrechnungsbetrug im Pflegedienst

Betrug bei der Abrechnung ambulanter Pflegeleistungen hat sich in den letzten Jahren zu einem Kriminalitätsphänomen mit steigenden Fallzahlen entwickelt. Das führt zu großen Schäden in den Sozialversicherungen und es entstehen enorme Kosten von mehreren Milliarden Euro jährlich für die Solidargemeinschaft. Gemeinsam mit der Generalstaatsanwaltschaft Dresden und dem Kommissariat für Wirtschaftskriminalität der Polizeidirektion Leipzig gehen Forschende des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM dagegen vor. Sie entwickeln im Projekt »PflegeForensik« eine KI-Software gegen Abrechnungsbetrug. Die Arbeiten werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
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»BRAINPALACE – BRAINPATTERNS« – Macht und Muster der Gedanken

Lassen sich durch neurowissenschaftliche Forschung und Kunst neue Ansätze erdenken, um Empathie und das Miteinander zu fördern? Dieser großen Frage geht das interdisziplinäre künstlerische Forschungsprojekt BRAINPALACE – BRAINPATTERNS nach. Eine mögliche Antwort formuliert die Lichtinstallation, die bis zum 28. September 2021 im Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik in Kaiserslautern zu sehen ist.
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Virtuelle Qualitätsprüfung optimiert Produktion von Filtervliesstoffen

Die Vliesstoffproduktion bekam zu Corona-Zeiten in der breiten Öffentlichkeit so viel Aufmerksamkeit wie selten zuvor, denn das technische Textil ist entscheidend für den Infektionsschutz. Die Feinst-Vliesstoffprodukte werden in sogenannten Meltblown-Verfahren hergestellt. Ein abteilungsübergreifendes Team des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern optimiert im Projekt »ProQuIV« die gesamte Produktionskette. Dabei helfen Simulationen die Produktqualität des Filtermaterials trotz Schwankungen in der Herstellung zu garantieren.
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Wie lässt sich die Impfeffektivität aus Feldbeobachtungen berechnen?

In unserem Podcast haben wir bereits darüber gesprochen, wie die Impfeffektivität berechnet wird. Dabei haben wir uns hauptsächlich auf die Zulassungsstudien bezogen. Mittlerweile sind Millionen von Menschen geimpft und wir haben viele neue Daten. Sollten wir jetzt nicht besser wissen, wie effektiv die Impfung ist?
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Folge 4: Wie funktionieren Wahlprognosen?

Im heutigen Podcast geht es um Wahlprognosen. Wie entstehen solche Prognosen und Trends vor den Wahlen? Wie sind die Ergebnisse der sogenannten Sonntagsfrage statistisch zu interpretieren? Wie werden sie erhoben? Was gibt es für Methoden? Warum unterscheiden sie sich von Institut zu Institut? Was ist Repräsentativität und wie ist sie sicher zu stellen? Sind das Prognosen oder eher Stimmungsbilder? Beeinflussen Umfragen den Wahlausgang oder gar die Wahlbeteiligung? Wenn ja, welche Effekte gibt es zu beobachten?– All diesen wichtigen Fragen rund um die Wahlprognosen gehen wir in der neuen Streuspanne-Folge nach.
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GAIA-X4KI – Die Zukunft der Mobilität

Ob bei Planung, Bau oder dem Betrieb von Fahrzeugen – es fallen riesige Datenmengen im Bereich der Mobilität an. Das Projekt »GAIA-X4KI« setzt die Möglichkeiten der Künstlichen Intelligenz ein, um diese Daten effizient und sicher zu nutzen und die mit ihnen verbundenen Anwendungen weiterzuentwickeln. Einen ersten Eindruck erhalten Besucherinnen und Besucher auf der IAA Mobility; dort präsentiert auch das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM seinen Part an GAIA-X4KI.
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Zielgenaue Hilfe im Katastrophenfall

Bei einer Katastrophe, egal ob Hochwasser, Erdbeben oder Hurrikan, zählt jede Sekunde, um Notleidende mit humanitärer Hilfe versorgen. Die Einsatzteams von Hilfsorganisationen stehen dabei unter immensem Zeitdruck, sich in zerstörten Gebieten zurechtfinden. Ein Team des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern entwickelt eine Software, die humanitäre Hilfe schneller an das richtige Ziel bringt. Sie nutzen dafür Drohnenbilder, die in Echtzeit mit Künstlicher Intelligenz (KI) ausgewertet werden.
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Gewinnen Statistiker:innen häufiger im Glücksspiel?

Die Wahrscheinlichkeitsrechnung wurde im 16. Jahrhundert überhaupt nur deshalb erfunden, damit Adelige sich im Glücksspiel besser schlagen. Was ist davon heute übriggeblieben? Haben Statistiker:innen einen Vorteil bei Lotto, Roulette und Co. und gewinnen häufiger?
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Energieeffiziente KI-Chips für die Erkennung von Vorhofflimmern

KI-Systeme können die Gesundheitsversorgung verbessern, Heilungschancen für Patient:innen erhöhen und Ärztinnen und Ärzte bei ihren Diagnosen unterstützen. Die Crux: Künstliche Intelligenz verbraucht enorm viel Strom. Die Fraunhofer-Institute für Integrierte Schaltungen IIS und für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM haben Lösungen für energiesparsame KI-Chips entwickelt, die künftig dabei helfen können, Vorhofflimmern – eine spezielle Herzrhythmusstörung – frühzeitig zu erkennen. Für ihre Ideen wurden die beiden Institute im Pilotinnovationswett-bewerb »Energieeffiziente KI-Systeme« des Bundesministeriums für Bildung und Forschung BMBF mit einem 1. Platz ausgezeichnet.
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Aerosolen auf der Spur

Wie verbreiten sich infektiöse Aerosole in Supermärkten, Flugzeugen und anderen Innenräumen, in denen viele Menschen aufeinandertreffen? Dies untersuchen Forscherinnen und Forscher aus 15 Fraunhofer-Instituten und Einrichtungen im Projekt »AVATOR«. Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM ist mit an Bord und entwickelt dazu einen Multiskalen-Simulator, mit dem die Aerosolausbreitung in Innenräumen berechnet werden kann.
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Anita Schöbel wird Präsidentin der Europäischen OR-Gesellschaften

Einstimmig und ohne Enthaltungen wählte das Council der »Association of Euopean Operational Research Societies« (EURO) am 9. Juli 2021 Prof. Dr. Anita Schöbel zur nächsten Präsidentin. Die Leiterin des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM wird ihr Amt im Januar 2022 antreten, zunächst als »President Elect«.
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