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Ein Zwilling kommt selten allein – Digitale Zwillinge in der Trenntechnik sind dagegen oft Einzelgänger. Denn dort entsteht ein digitales Abbild eines bestimmten Produktionsschritts oder Bauteils meistens, ohne die gesamte Prozesskette im Blick zu haben. Das will ein Team um Dr. Ralf Kirsch, Teamleiter »Filtration und Separation« am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, ändern und stellt auf der FILTECH 2024 vom 12. bis 14. November 2024 neue Ansätze für die simulationsbasierte Verbesserung von Filtertechnik vor. Darüber hinaus bringt das Team des Fraunhofer ITWM weitere Forschungsthemen mit nach Köln.

Ein Buch mit Erfolgsgeschichten, das junge Frauen für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik (MINT) begeistert, mit Beispielen aus der Wissenschaft? Das allein wäre den Fraunhofer-Forscherinnen um Manja Mai-Ly Pfaff-Kastner, Esther Packullat, Dr. Isabel Michel, Lisa Martha Kunkel und Prof. Dr. Tanja Manuela Kneiske zu wenig. »Forscherinnen im Fokus – Wir schaffen Veränderung« will mehr: die Welt der Künstlichen Intelligenz und Simulation mit den Augen außergewöhnlicher Wissenschaftlerinnen betrachten und dabei spannende, eben ganz persönliche Geschichten erzählen. ›Frau N. Hofer‹, so der Kurztitel, spürt vielfältigen (Lebens-)Wegen in der Wissenschaft nach und lenkt so »ganz nebenbei« den Blick auf faszinierende Gestaltungschancen gerade in der angewandten Forschung.

In der ersten Episode unserer Mini-Serie zu »Künstlicher Intelligenz (KI) und Statistik« untersuchen wir, ob KI nur »glorifizierte Statistik« ist. Wir erläutern die Begriffe KI und Machine Learning anhand konkreter Beispiele und bieten eine interaktive Aufgabe, bei der Zuhörer überlegen, wie eine KI ein Rechteck auf einem karierten Blatt erkennen kann.

Das Fraunhofer ITWM kennt Daniel Stich gut: Vor seiner Ernennung zum Innenstaatssekretär war er im Landesministerium für Wissenschaft und Gesundheit für den Schwerpunkt »Gesundheit« verantwortlich. Während der Hochphasen der Corona-Epidemie untersuchte das Institut für das Ministerium die Fallzahlen und beriet Daniel Stich in seiner Rolle als Landesimpfkoordinator in wöchentlichen Meetings. Auch nach dem Abklingen der Epidemie ging die Zusammenarbeit weiter: Das Fraunhofer ITWM begleitete das Abwasseranalyseprogramm der Landesregierung im Abgleich mit dem Testprogramm SentiSurv. Dabei wurden bis März dieses Jahren Daten erhoben, um den Verlauf einer vergleichbaren Epidemie künftig besser vorhersagen und geeignete Maßnahmen ergreifen zu können.

Die neue EU-Verordnung European Deforestation Regulation – EUDR soll verhindern, dass in der EU gehandelte Waren zur fortschreitenden Entwaldung beitragen. Wer zum Beispiel ein Holzprodukt in den EU-Markt einbringt, muss dokumentieren, welche Holzarten zur Herstellung verwendet wurden, und dessen legale Herkunft belegen. Schon die erste Überprüfung der deklarierten Holzart ist – je nach Material – keine leichte Aufgabe. So muss etwa Papier zeitaufwändig von Spezialistinnen und Spezialisten untersucht werden. Eine KI-Analysesoftware zur Holzartenbestimmung soll diesen Prozess künftig vereinfachen und beschleunigen. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM entwickeln das automatische Bilderkennungssystem für die großflächige Überprüfung der Holzartendeklaration in enger Zusammenarbeit mit dem Thünen-Institut für Holzforschung.

Gemeinsam mit vier anderen Fraunhofer-Instituten präsentiert das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM seine aktuellen Forschungsergebnisse live auf der diesjährigen Weltleitmesse für die maritime Branche SMM (Shipbuilding, Machinery and Marine Technology) vom 3. bis 6. September 2024 in Hamburg. In Halle B6 am Stand 327 zeigen die Forschenden ihre Lösungen, die Reedereien, Werften, Häfen sowie Logistikdienstleister und die maritime Zulieferindustrie unterstützen.

Diese Frage konnten sich in den vergangenen 13 Jahren bereits sechs Doktorandinnen und Doktoranden der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau RPTU und des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM stellen. Sie haben einen Teil ihres Promotionsstudiums in Frankreich absolviert – genauer am Centre de Morphologie Mathématique de MINES Paris (CMM).

Was haben Julius Caesar, Albert Einstein, Goethe, Marie Curie, Isaac Newton, Beethoven, Charlie Chaplin und Marilyn Monroe gemeinsam? Sie alle waren nicht nur berühmte Persönlichkeiten, sondern auch Linkshänder:innen. Heute, am 13. August, feiern wir den internationalen Tag der Linkshänder:innen – mit unserer neuen Podcast-Episode und natürlich mit kuriosen Statistiken rund um dieses Thema.

In der neuen Streuspanne-Folge beschäftigen wir uns mit dem Benfordschen Gesetz. Dieses mathematische Prinzip deckt auf mysteriöse Weise Betrug in Statistiken auf. Unser Streuspanne-Team untersucht, ob Finanzfahnder:innen dadurch arbeitslos werden und ob das Gesetz Bielefeld widerlegen kann.

Batteriesimulation gehört schon seit Jahren zu den Forschungsschwerpunkten des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern. Seit kurzem erweitert die Qualitätskontrolle diesen Forschungszweig. Der Fokus liegt dabei auf Elektroden und ihren Leiteigenschaften. Bei der Stuttgarter Leitmesse »Battery Show Europe« präsentiert das Institut seine Neuheiten in Halle 9 an Stand B85.

Die heutige Kurzfolge des Streuspanne-Podcasts thematisiert die Wahl zum Europäischen Parlament. Das Special steht unter der steilen Aussage: »Es gibt keinen Rechtsruck. Leider. – Die AfD in der Europawahl seit 2014«. Im Mittelpunkt des Gesprächs ist – anknüpfend an die letzte Folge – u.a. das Wording von Medien in Zusammenhang mit Statistik und warum wir einen echten positiven Ruck brauchen.

Ob im Automotive-Bereich oder in der Produktion: Simulationen und Digitale Zwillinge sind für viele Unternehmen unverzichtbar. Weil hochdynamische Prozesse mit herkömmlicher Software oft nicht zufriedenstellend abgebildet werden können, haben Forschende am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM mit dem Tool MESHFREE eine Lösung entwickelt, die ohne starres Rechengitter arbeitet und in der Lage ist, komplexe Abläufe mit großer Zeitersparnis und damit kostengünstig zu simulieren. Dafür werden sie mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2024 ausgezeichnet.

Die neue Streuspanne-Folge beschäftigt sich mit einem brandaktuellen Thema: Der Polizeilichen Kriminalstatistik – kurz PKS. Diese wird jedes Jahr vom Bundeskriminalamt herausgegeben und zieht oft ein großes Medienecho nach sich. Besonders die Daten zur Herkunft der Täter:innen werden häufig für plakative Schlagzeilen genutzt.

Die stationäre Versorgung von pflegebedürftigen Menschen in Deutschland steht vor großen Herausforderungen. Nach Angaben von Statista wird die Zahl der Menschen, die auf Betreuung angewiesen sind, bis 2030 um 50 Prozent steigen. Gleichzeitig nimmt das Arbeitskräfteangebot die nächsten Jahre voraussichtlich weiter ab. Ein Weg, diesen Herausforderungen zu begegnen, bieten KI-basierte, digitale Systeme: Im Projekt »Versorgungsintegrierte Künstliche Intelligenz im professionellen Pflegeprozess« (ViKI pro) ermöglichen Forschende des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM gemeinsam mit Partnern Pflegefachkräften die Erhebung von individuellen Pflegebedarfen und die Planung geeigneter Maßnahmen mit Unterstützung von KI.

Der neue Eintrag unseres »Streuspanne-Lexikons« ist »F wie Freiheitsgrade« – und das, wie immer in unseren Lexikon-Folgen, kurz und knapp in wenigen Minuten. Unser »Streuspanne-Lexikon« ist keine reguläre Folge, sondern eine Rubrik, um auf kleine Erklärungen zu verweisen, ohne in einer eigenen Folge immer wieder neu ausholen zu müssen.

Heute geht es im »Streuspanne-Lexikon« weiter mit dem Eintrag »K wie Kritische Werte«. Unser Lexikon ist keine reguläre Folge, sondern eine Rubrik, um auf kleine Erklärungen zu verweisen, ohne in einer eigenen Folge immer wieder neu ausholen zu müssen. Kurz und knackig erklärt das Podcast-Team einen Begriff in wenigen Minuten.

Mit Graduiertenkollegs unterstützt die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) die Promotionen junger Wissenschaftler:innen. Der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau und dem Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM ist es gelungen, ein solches Graduiertenkolleg nach Kaiserslautern zu holen! Das interdisziplinäre Programm mit dem Namen MIMO – Mathematics of Interdisciplinary Multiobjective Optimization – bietet Promovierenden die Möglichkeit, Mathematik und Ingenieurwissenschaften zu verbinden.

Wie viel verdient man in der Rockmusik? Ob eure Antwort »mehrere Millionen« oder »Das ist brotlose Kunst « lauten wird, hat oft weniger mit der Frage an sich zu tun, sondern mit den eigenen, individuellen Verzerrungen und Denkfehlern – dem statistischen Rauschen oder »Noise«.

Der Bereich »High Performance Computing« des Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, bekannt für seine exascale-fähigen Programmierwerkzeuge und das parallele Dateisystem BeeGFS, kommt mit innovativen Lösungen für die HPC-Community in den Gebieten parallele Programmierung und Künstliche Intelligenz nach Hamburg. Am Gemeinschaftsstand mit ThinkparQ, einem Spinn-off des Fraunhofer ITWM, präsentieren die Expertinnen und Experten auf der ISC High Performance Computing 2024 verschiedene Innovationen des Instituts.

Einschneidende Ereignisse und herausfordernde Lebensumstände stellen eine enorme Belastung für die psychische Gesundheit dar. Menschen mit hoher Resilienz sind besser auf Stress und Schicksalsschläge vorbereitet. Doch kann diese psychische Widerstandskraft erlernt werden? Forschende vom Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM und dem Leibniz-Instituts für Resilienzforschung LIR haben im Projekt »APPWAG« die frei zugängliche Webanwendung »resiLIR« entwickelt, mit der Nutzende online ihre persönliche Resilienz bewerten lassen und trainieren können.

Unser »Streuspanne-Lexikon« ist keine reguläre Folge, sondern eine Rubrik, um auf kleine Erklärungen zu verweisen, ohne in einer eigenen Folge immer wieder neu ausholen zu müssen. Heute geht es mit »M wie Mittelwert« und »M wie Median« weiter. Das Streuspanne-Team erklärt kurz und knapp warum nicht alle »Mittel« gleich sind.

Das Team »Virtual Inspection Planning« des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM und die BMW Group haben ein gemeinsames Forschungsprojekt erfolgreich abgeschlossen, in dem der Einsatz synthetischer Bilddaten untersucht wird. Diese unterstützen Unternehmen aus der Produktion bei der Inspektion mit Künstlicher Intelligenz und beim standardisierten Erfassen von Defekten. Mit Methoden des Maschinellen Lernens wurden im Projekt hochglänzend bearbeitete Metalloberflächen detektiert. Die Expertinnen und Experten, darunter Vertreter des Fraunhofer ITWM und der BMW Group aus München und dem Steyr InnoLab, präsentierten ihre Erkenntnisse während eines Workshops im BMW Group Werk Steyr in Österreich.

Drei Jahre lang haben sie immer wieder getüftelt und sich freiwillig engagiert – Anfang April wurden sie dafür belohnt. 27 Schülerinnen und Schüler aus Rheinland-Pfalz haben erfolgreich am Landeswettbewerb Mathematik teilgenommen und sich gegen 72 weitere durchgesetzt. Der Abschluss des Wettbewerbs bildete die Preisverleihung am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM. Vor Ort beglückwünschten sie Oberbürgermeisterin Beate Kimmel, Vizepräsident der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) Dr. Stefan Löhrke sowie Prof. Dr. Ralf Korn, wissenschaftlicher Berater des Fraunhofer ITWM.

Die weltweit produzierte Datenmenge nimmt immer weiter zu. Damit steigt auch der Bedarf an der effizienten Verarbeitung der Daten, um die Kosten für Energie und Infrastruktur zu senken. Das Fraunhofer ITWM arbeitet an einer hardwarebewussten NAS (Neuronal Architecture Search), die mehrere vielversprechende Technologien zusammenbringt. Auf der Fachmesse »Embedded World« in Nürnberg stellen Forscher des Fraunhofer ITWM ihre Arbeiten am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand (Halle 4, Stand 422) vom 9. bis zum 11. April 2024 vor.

Ende April 2024 läuft das von der rheinland-pfälzischen Landesregierung geförderte Projekt »Angewandtes Quantencomputing« (AnQuC) aus. Darum traf sich jetzt die Arbeitsgruppe Quantencomputing des Fraunhofer ITWM mit dem industriellen Beirat, der das Projekt über zwei Jahre begleitete, für ein abschließendes Resümee.

Die neue Podcast-Folge dreht sich um die sogenannten »p-Werte«, auch als empirische Signifikanz bekannt. Das »Streuspanne«-Team erklärt anhand von Statistik aus dem Wilden Westen, was es damit auf sich hat und wie man zum Beispiel testen kann, ob ein Würfel gezinkt ist.

Im heutigen »Streuspanne-Lexikon«-Eintrag geht es darum, wofür man die Binomialverteilung braucht und was das überhaupt ist. Wie gewohnt: kurz und knapp verständlich erklärt – in unter fünf Minuten.

Eine intensive Woche des Lernens und Wettbewerbs liegt hinter 36 mathematischen Talenten aus ganz Rheinland-Pfalz. Die Schülerinnen und Schüler, ausgewählt aus einem Pool von 1500 Teilnehmenden in der Schulrunde, haben am Mathematik-Camp am Fachbereich »Mathematik« der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) teilgenommen. Für zwölf von ihnen heißt es im Juni: Wir fahren nach Flensburg! Wer zur Siegesgruppe gehört, wurde am 15.03.2024 bei der Abschlussfeier am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM verkündet.

Batterien zu optimieren, sei es für die E-Mobilität oder für große Speicheranlagen, ist eine der wichtigen Aufgaben für Industrie und Wissenschaft. Am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM gehört die Simulation von Batteriemodellen seit Jahren zum Tagesgeschäft. Mit einer knappen Million Euro unterstützt das rheinland-pfälzische Ministerium für Wissenschaft und Gesundheit nun ein neues Projekt, welches den gesamten Herstellungsprozess im Modell abbildet.

Die JEC World bezeichnet sich selbst als das »Festival der Verbundwerkstoffe«, denn unter ihrem Dach versammeln sich jedes Jahr in Paris Composites-Profis aus aller Welt. Mit dabei sind Forschende des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern. Am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand präsentieren sie vom 5. bis 7. März 2024 Prüf- und Analyseverfahren für Verbundwerkstoffe.

Im Projekt »Quanten-Initiative Rheinland-Pfalz« (QUIP) veranstaltete das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM gemeinsam mit seinen Partnern vergangene Woche die »QUIP International Winter School on Quantum Machine Learning / Quickstart 2024«. Studierende und Nachwuchs-Forschende aus aller Welt sowie die Industrie kamen zusammen, um die neuesten Entwicklungen, Herausforderungen und Anwendungen auf diesem Fachgebiet zu erörtern.

In der neuen Streuspanne-Folge stehen sich Vertreter der zwei größten Statistik-Denkschulen im Gespräch gegenüber. So bringt das Team dem Publikum die beiden Ansätze zur Wahrscheinlichkeitsberechnung spielerisch näher: Auf der einen Seite schlüpft Jochen Fiedler in die Rolle von Mr. Bayes für die Bayes'sche Statistik und auf der anderen Seite spielt Sascha Feth Mr. Frequentist, der für die frequentistischen Denkschule spricht.

Unser »Streuspanne-Lexikon« ist keine reguläre Folge, sondern eine Rubrik, um auf kleine Erklärungen zu verweisen, ohne in einer eigenen Folge immer wieder neu ausholen zu müssen. Hier gibt es S wie »die Schätzung« oder »der Schätzer« im »Streuspanne-Lexikon« in unter fünf Minuten erklärt.

Unser »Streuspanne-Lexikon« ist keine reguläre Folge, sondern eine Rubrik, um auf kleine Erklärungen zu verweisen, ohne in einer eigenen Folge immer wieder neu ausholen zu müssen. Heute geht es mit »K wie Konfidenzintervall« weiter. Das Streuspanne-Team erläutert kurz und knapp das Konfidenzintervall.

Die Energiewende ist eine große Herausforderung; welche innovativen Methoden und technologischen Fortschritte ihr Schwung geben, zeigt die Leitmesse E-world energy & water vom 20. bis 22. Februar 2024 in Essen. Zu den Ausstellern gehört das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM mit spannenden Projekten für die Energiebranche.

In der erste Folge 2024 geht es im Podcast direkt paradox weiter. Was ist das Simpson-Paradoxon? Wie kann es eine sinnvolle Datenanalyse beeinflussen? Und wie kann man verhindern, dass man darauf reinfällt?

Vom Haushaltsgegenstand über Bauteile für Fahrzeuge bis hin zu Medizintechnik – bei der Herstellung von Produkten gilt es, selbst die kleinsten Defekte sicher und schnell zu entdecken, am besten automatisiert. Wie dieser Prozess dank Künstlicher Intelligenz (KI) verbessert werden kann, untersuchen Forschende des Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM im Projekt »eQuality«. Das Land Rheinland-Pfalz unterstützt das Projekt mit 600.000 Euro.

Sind die Fahrtwege gut geplant, bleibt mehr Zeit für die Pflege. Wie groß das Verbesserungspotential bei der Tourenplanung ist, belegt eine Studie, die Forschende des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM gemeinsam mit dem Abrechnungsdienstleister ARZ Haan erstellt haben.

Wer kennt es nicht, KI-unterstützte Systeme schlagen uns unterschiedliche Produkte vor, obwohl wir sie vielleicht sogar nur einmal angeschaut haben. Das mag störend oder gar nervig sein, viel wichtiger wird es jedoch, wenn Systeme potentielle Betrugsfälle oder Fehler aufdecken sollen. Dann müssen wir darauf vertrauen können, dass sie sich so verhalten, wie wir es auch beabsichtigen. Leider ist die Welt der Daten selten homogen, sondern sehr divers. Worauf wir bei Unterrepräsentation in der Entwicklung von Algorithmen aufpassen müssen, teilen wir mit Euch im neuen Blog-Post.

Zum Ende des Jahres wird es bei unserem Streuspanne-Team märchenhaft. Was genau ist das Sleeping-Beauty-Paradox und was daran ist eigentlich paradox? Im mathematischen Wahrscheinlichkeitsmärchen geht es nicht um einen Kuss oder einen Prinzen, sondern um ein märchenhaftes Gedankenexperiment – wie könnte es in der Wahrscheinlichkeitsrechnung anders sein – mit einer Münze.

Unser »Streuspanne-Lexikon« ist keine reguläre Folge, sondern eine neue Rubrik, um auf kleine Erklärungen zu verweisen, ohne in einer eigenen Folge immer wieder neu ausholen zu müssen. Unser Streuspanne-Team beginnt mit »Z wie Ziegenproblem« und erläutert kurz und knapp das Ziegenproblem, auch »Monty-Hall-Problem« genannt.

Eine neue Studie des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM analysiert, wie hoch die Effektivkosten bei typischen Altersvorsorge-Produkten unter realistischen Kostenparametern sind. Sie zeigt, dass die Kosten, die sich bei Berechnungen unter Vorgabe des Bundesfinanzministeriums ergeben, die realistischen Kosten deutlich übersteigen.

Neue Verbindungen und neue Einblicke verspricht die Fachmesse Foam Expo, die vom 5. bis 7. Dezember in Stuttgart stattfindet. Letzteres nehmen die Forschenden des Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern wörtlich: Mit der Software FOAM sind Einblicke in die Mikrostruktur verschiedenster Schäume möglich. Vorgestellt wird das Tool in Halle 1 an Stand 250.

Wohl jede:r fragt sich mal, wie lange man eigentlich leben wird. Man kann es zwar nicht auf die Sekunde genau sagen, aber Statistiken zeigen ganz unterschiedliche Aspekte. Wer lebt am längsten? Was sagen die Zahlen?

Am 12. bis 17 November 2023 dreht sich in Denver, Colorado alles um die Themen »High Performance Computing«, »Networking«, »Speicherung« und »Analyse«. Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern stellt am Stand 1563 die bahnbrechenden exascale-fähigen Tools, das bekannte parallele Dateisystem »BeeGFS«, die Fraunhofer STX-Prozessortechnologie und vieles mehr vor!