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Wenn Mathematik lebendig wird

Mitja Echim, Geschäftsführer der Bremer TOPAS Industriemathematik Innovation gGmbH

Mitja Echim, Geschäftsführer der Bremer TOPAS Industriemathematik Innovation gGmbH, Bild: WFB/Rathke

#MOIN – Modellregion Industriemathematik schafft neues Verständnis für Mathe in Schulen, Industrie und Gesellschaft

Mathematik ist die Grundlage von fast jeder Technologie, die uns umgibt – aber sie könnte in der Industrie noch viel mehr genutzt werden – in Form von Industriemathematik. Die #MOIN-Initiative verschafft Unternehmen Vorteile dank mathematisch fundierten Algorithmen und Verfahren.

Daniel Düsentrieb gab einst den berühmten Spruch „Dem Ingeniör ist nichts zu schwör“ zum Besten. Doch hin und wieder kommen auch die Daniel Düsentriebs unserer Zeit an ihre Grenzen – oder wissen gar nicht, was sich jenseits davon befindet.

„Ingenieur:innen haben eine sehr hohe Erfindungsgabe und können mit ihrem Rüstzeug erstaunliche Innovationen schaffen. Aber es gibt eine ganze Reihe an Algorithmen und Methoden, die vor allem Mathematiker:innen nutzen. Wenn wir dieses Wissen mit dem der Industrie verbinden, können noch viel großartigere Innovationen entstehen“, weiß Mitja Echim. Längst nicht nur eine Behauptung – der Geschäftsführer der Bremer TOPAS Industriemathematik Innovation gGmbH ist einer der Initiatoren der „#MOIN – Modellregion Industriemathematik“. Sein Start-up arbeitet genau an der Grenze zwischen wissenschaftlicher Mathematik und industrieller Anwendung.
Die Modellregion Industriemathematik erstreckt sich über das Land Bremen und die benachbarten Landkreise und stützt sich auf drei Säulen: Projekte mit Schülerinnen und Schülern sowie Studierenden, Öffentlichkeitsarbeit und den Transfer von Wissen in die Industrie.

In den Schulprojekten werden zum Beispiel Forschungstage organisiert, die einen neuen Zugang zu Mathe-Themen durch Planspiele und anwendungsnahe Beispiele bieten sollen. Eine Stadtrallye soll Schüler:innen zeigen, wo sich Mathe im Alltag findet. Die Industrie und Wirtschaft profitieren, in dem die Initiative mit regionalen Unternehmen innovative Produkte, Verfahren und Dienstleistungen auf Basis industriemathematischer Algorithmen entwickelt. Wichtig ist den Köpfen hinter #MOIN zudem, dass auch die Öffentlichkeit Mathe nicht länger mit negativen Gefühlen aus der Schule verbindet, sondern positiv kennenlernt. Dazu entstehen etwa Lernumgebungen, die zeigen, wie KI und die Industriemathematik dahinter genau funktioniert. Oder mathematische Stadtführungen, in denen aufgezeigt wird, wie Mathematik von Menschen entwickelt und genutzt wird, und dass man mit Mathematik auch Spaß haben kann.

Mit jeder Menge Projekten und Engagement soll das Image der (Industrie-)Mathematik aufpoliert werden – und ihr Potenzial ausgeschöpft. #MOIN wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Programmlinie „T!Raum – TransferRäume für die Zukunft von Regionen“ gefördert.

Von der Forschung in die Praxis – etwa in der Medizin

Wie die Industrie von den Mathe-Cracks profitiert, das kann Dr. Maximilian Schmidt erzählen. Er ist einer der Gründer der aisencia GmbH, ein junges Bremer Health-Start-up.
Es arbeitet daran, mittels KI automatisiert Hautkrankheiten zu erkennen und zu klassifizieren. „Unsere KI ist auf Bilderkennung spezialisiert, daran forschen wir. Wir haben uns gefragt: Könnte sie auch andere Daten verwenden, um zu präziseren Schlüssen zu kommen? Was uns vorschwebte war eine multimodale KI“, so Dr. Schmidt.

Multimodale KI heißt: Eine KI, die Daten verschiedener Art verarbeiten kann, zum Beispiel Bilder und Texte oder Audioaufzeichnungen. Eine deutlich andere und komplexere Herausforderung als bisher – und darum eine gute Aufgabe für ein Forschungsprojekt innerhalb der #MOIN-Initiative.

Und so kam das Team auf die #MOIN-Initiative zu und gemeinsam starteten sie das darin geförderte Teilprojekt MuKIDERM:

Wie können Unternehmen am besten von der Industriemathematik profitieren?

aisencia ist ein gutes Beispiel dafür, wie (Industrie-)Mathematik von der Forschung in die Industriepraxis gelangen kann. Die #MOIN-Initiative möchte es dabei Unternehmen so einfach wie möglich machen.

Deshalb gibt es drei Innovationsscouts, die in der Modellregion unterwegs sind und Unternehmen ansprechen, besuchen und herausfinden, wo der beste Ansatzpunkt ist. Ihre Dienste sind kostenlos. „Wir freuen uns über jede Anfrage. Gerade kleinere Unternehmen haben oft keine eigene Entwicklungsabteilung, aber Ideen für spannende Projekte. Oder sie haben sehr viele Daten, wissen aber nicht, was sie damit anfangen können. Dann kommen unsere Expert:innen ins Spiel, die genau hier Lösungen kennen und anwenden können“, sagt Natascha Schmitt, Referentin bei der Senatorin für Wirtschaft, Häfen und Transformation und eine der Innovationsscouts für #MOIN. Die Initiative wird gemeinsam durch due Universität Bremen in Zusammenarbeit mit der BIS Wirtschaftsförderung Bremerhaven und der Wirtschaftssenatorin koordiniert, die Projektleitung liegt bei Prof. Dr. Christof Büskens vom Zentrum für Industriemathematik an der Universität Bremen.

„Bei unseren Projekten geht es häufig um darum, optimale Lösungen für ein Problem zu finden. Mit den Unternehmen arbeiten wir bei #MOIN dabei immer anwendungsnah bis hin zu einem funktionsfähigen Demonstrator, also ein funktionsfähiger Prototyp, der zeigt, dass die Idee dahinter klappt“, erläutert Schmitt die Arbeitsweise.

Ein weiteres Beispiel ist das Projekt AutoDrohn. Hier forschen das Bremer Start-up Trilitec und der Mittelständler OptoPrecision gemeinsam mit den Forscher:innen vom Zentrum für Industriemathematik an Drohnen, die durch autonome Steuerung und Sensorik in der Lage sind, Wildtiere im Feld zu erkennen. So können sich Landwirt:innen vor dem Einsatz von Erntemaschinen absichern, sowie Unfälle und Schäden an landwirtschaftlichen Maschinen vermeiden. Industriemathematik kommt hier bei den Computer Vision-KI-Algorithmen oder bei der intelligenten, autonomen Steuerung der Drohne zum Einsatz.

Insgesamt zwölf Projekte sind Teil der #MOIN-Initiative, die mit sechs Millionen Euro vom BMBF unterstützt wird, weitere 1,5 Millionen Euro kommen aus der Industrie hinzu. „Die ersten Projekte sind auf einem guten Weg, aber es gibt immer noch die Chance, einzusteigen – wir freuen uns über jeden Ansatz“, so Dr. Matthias Knauer. Er arbeitet in der Arbeitsgruppe Optimierung und Optimale Steuerung am Zentrum für Industriemathematik der Universität Bremen. Das Zentrum ist einer der initialen Partner der #MOIN-Initiative und begleitet mit seiner wissenschaftlichen Expertise Unternehmen. Bei vielen Projekten gehe es um das Optimieren und Automatisieren von Abläufen, um das Einsparen von Arbeitsaufwand und das Herunterbrechen von komplexen Sachverhalten.

#MOIN im Digital Hub Industry

Die Modellregion Industriemathematik #MOIN ist im Digital Hub Industry DHI angesiedelt, einem Innovationsort in direkter Nähe zur Universität Bremen, in dem zahlreiche Start-ups, etablierte Digitalunternehmen sowie Institute sitzen. „Das kommt dem #MOIN-Ansatz ideal entgegen, denn wir setzen ja genau da an, wo sich Wissenschaft und Industrie treffen. Innovationstransfer wird hier gelebt und wir sind daher sehr froh hier zu sein. Davon profitiert Bremen auch als Ganzes“, so Dr. Knauer.

Da stimmt auch Dr. Schmidt von aisencia zu: „Wir können mit #MOIN unser Produkt entscheidend weiterentwickeln und dafür sind wir sehr dankbar. Wir treffen uns zwei bis viermal im Monat mit dem Projektteam und arbeiten gemeinsam weiter. Das ist eine sehr fruchtbare Konstellation.“ Noch bis Ende 2025 läuft die Zusammenarbeit in diesem Teilprojekt, an dessen Ende dann ein Demonstrator der neuen multimodalen KI entsteht. Mit (Industrie-)Mathematik made in Bremen.

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Kontakt

Natascha Schmitt

Die Senatorin für Wirtschaft, Häfen und Transformation

Referentin / Innovationsscout Modellregion Industriemathematik

T +49 (0) 421 361 32172
natascha.schmitt@wht.bremen.de