Mathematik Archive - Studieren in Mittweida

Mit Mathematik gegen Tropenkrankheiten

Mathematik und Malaria – was auf den ersten Blick überhaupt nicht zusammenpasst, entpuppt sich bei genauerem Hinsehen als spannende Schnittmenge zweier Wissenschaften: Biomathematik. Schneider trägt mit mathematischen Modellen dazu bei, neue Wege für die Bekämpfung der Krankheit zu finden.

Resistente Erreger breiten sich aus

„Um Malaria effektiv eindämmen zu können, braucht man wirksame Medikamente“, erklärt der 31-Jährige: „Leider entwickeln sich die Erreger immer weiter und werden resistent gegen die eingesetzten Wirkstoffe. Das gefährdet Malariakontrollprogramme weltweit und verursacht jährlich wirtschaftliche Schäden in Milliardenhöhe.“ Daher müssen immer neue Methoden gefunden werden, um die Ausbreitung von medikamentenresistenten Malariaerregern zu verlangsamen und zu stoppen. Daran forscht Kristan Schneider unter anderem mit Partnern der amerikanischen Arizona State University und der Ewha Womans University in Korea. „Das ist aufregende, praxisnahe und gesellschaftlich relevante Forschung mit vielen spannenden mathematischen Anwendungen. Zusätzlich analysiere ich genetische Daten basierend auf eigens entwickelten mathematischen und statistischen Methoden.“ Der mittweidaer Professor versucht, durch verschiedene Modellansätze herauszufinden, welche Faktoren die Ausbreitung der resistenten Erreger beschleunigen oder verlangsamen. Mit seinen Ansätzen kann er erklären, weshalb sich Resistenzen bei einigen Malaria-Arten wesentlich schneller verbreiten als bei anderen. Sind die Faktoren erst einmal bestimmt, können die Forscher ableiten, was man tun kann, um Resistenzen bei den „schnellen“ Arten einzudämmen. So sind dann weiterhin effiziente und zuverlässige Malariakontrollprogramme gewährleistet.

Erste Erfolge

Schneiders Partner in den Vereinten Staaten ist Professor Ananias Escalante. Mit ihm arbeitete der gebürtige Wiener bereits von 2009 bis 2011 zusammen. Damals war er wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Arizona State University. „Ich hatte mich auf Biomathematik spezialisiert. Die Universität suchte damals jemanden für den Bereich Modellierung und das Thema Malaria faszinierte mich“, erzählt Schneider. Der Kontakt blieb bestehen und entwickelte sich zu einer sehr erfolgreichen Forscherfreundschaft. Erst im Januar veröffentlichten beide einen Artikel zur Bekämpfung des Sumpffiebers im „Malaria Journal“ und erhielten dafür große Anerkennung in der Fachwelt. So machen sie weiterhin kleine Schritte auf dem Weg zur Ausrottung einer der schlimmsten Krankheiten unserer Zeit.

Schneider lehrt seit dem Wintersemester 2012 an der Fakultät Mathematik/Naturwissenschaften/Informatik der Hochschule Mittweida.

Echte Faszination für Mathematik

Mathematik, Professoren

Prof. Villmann beim Judo

Der sympathische Professor lehrt Mathematik in den Bachelor- und Masterkursen und forscht auf dem Gebiet der Computational Intelligence: „Wir haben gelernt, wie die Natur gewisse Lösungen für Probleme gefunden hat, und das inspiriert uns für die Mathematik.“ Als Beispiel nennt er die Reaktionen, die unsere echten Nervenzellen im Gehirn auslösen, wenn ein Stein auf uns zu geflogen kommt. Nämlich Ausweichen oder das Abwehren der Gefahr. Auf Basis sogenannter künstlicher neuronaler Netze, das sind Computermodelle, die Nervenzellen abbilden, werden dann Datenanalysen und Berechnungen getätigt.

Kaffeebohnen und andere „Blüten“

Prof. Villmann mit seinen Forschungskollegen Frau Dr. Geweniger und Herrn Haase

Mit seinem Forscherteam arbeitete er außerdem an den mathematischen Verfahren um mit Hilfe einer Spektralkamera Kaffeebohnen zu betrachten und anhand der Farbe den Reifegrad und die Möglichkeit der Weiterverarbeitung zu bestimmen. Hierfür wurde das Forscherteam sogar international ausgezeichnet.

Weiterhin wird mittels eines ähnlichen Systems derzeit daran geforscht zerstörte oder gefälschte Geldscheine bei Einzahlungen an Geldautomaten automatisch auszusortieren. Die forschenden Mathematiker stellen hierfür die Algorithmen bereit.

Auf die Frage, was ihm zuerst einfällt, wenn er an seine eigene Studienzeit zurück denkt, berichtet Prof. Villmann von seinem Mathematik-Stammtisch an der Universität Leipzig, zu dem er sich ein Mal wöchentlich mit seinen Kommilitonen in gemütlicher Runde traf um über Mathematik zu plaudern. Richtig gelesen – zu plaudern. Was für viele schwer vorstellbar ist nennt Prof. Villmann die Faszination. Mathematik passt fantastisch in die Natur und viele Naturphänomene lassen sich nur mit Mathematik beschreiben.

Prof. Villmann bedauert aber auch, dass die Begeisterung, die er und seine damaligen Kommilitonen für die Mathematik hatten bei heutigen Schülern und Studenten ein wenig auf der Strecke bleibt. Die heutige mathematische und naturwissenschaftliche Vorbildung aus der Schule habe nachgelassen und in der Gesellschaft sei es „cool“ Naturwissenschaften nicht zu mögen.

Prof. Villmann auf dem Gipfel des Muztagh Ata (China, 7546m)

Ohne Mathematik geht es einfach nicht

Doch sagt er auch, dass Mathematik, wie sie in Hochschulen gelehrt wird, wenig mit Rechnen und dem Verständnis von Mathematik aus der Schule zu tun hat, sondern einfach logische Schlüsse aus naturwissenschaftlichen Gegebenheiten zieht. Jeder, der eine gewisse Neigung für die Mathematik besitzt, kann gekoppelt mit Fleiß und Leidenschaft ein guter Mathematiker werden. Denn wie sollten Smartphones, Facebook oder Google ohne mathematische Hintergründe funktionieren?

Jedoch gibt Prof. Villmann auch zu, dass sein mathematisches Verständnis die Phantasie Hollywood oft schlägt. Der Durch-und-Durch Mathematiker hinterfragt bei Filmen dann auch Naturgesetze, die häufig außer Kraft gesetzt werden.

Neben der Mathematik ist Prof. Villmann auch noch amtierender sächsischer Hochschulmeister im Judo und leidenschaftlicher Bergsteiger, und das bis auf Höhen von über 7.500m – denn mit schwindelerregenden Zahlen kennt er sich aus.

Absolventenportrait: Wie werde ich Professor?

Absolventenportraits, Aktuell, Mathematik

Prof. Dr. Sebastian Dörn, Absolvent Angewandte Mathematik

„Durch eine Informationsveranstaltung an meinem Gymnasium, dem ehemaligen Gellert Gymnasium in Hainichen, bin ich auf ein Studium an der Hochschule Mittweida aufmerksam geworden. Die Hochschule hat in der Region Mittelsachsen durch ihre praxisorientierten Studiengänge einen sehr guten Ruf. Bereits seit meiner Schulzeit war mein Interesse für Mathematik und naturwissenschaftliche Fächer sehr groß. Ich entschloss mich deshalb, ein Studium der Angewandten Mathematik aufzunehmen.“

„Guter Austausch zwischen Professoren und Studenten“

„Die Studienbedingungen an der Hochschule Mittweida waren sehr gut. Die meisten Vorlesungen fanden in kleinen Seminargruppen statt, sodass ein enger Austausch zwischen den Professoren und Studenten stattfand. Die räumliche Ausstattung war sehr zufriedenstellend und auch Computerarbeitsplätze waren reichlich vorhanden. Die Bibliothek ist zwar kleiner als an vielen Universitäten, aber gut ausgestattet. Bei Fragen von Studenten hatten die Mitarbeiter hier immer ein offenes Ohr. Nicht zu vergessen ist die sehr gute Mensa. Ich habe später noch einige Hochschulen und Universitäten kennengelernt. Doch nirgends gab es ein so qualitativ hochwertiges und abwechslungsreiches Mittagessen wie in Mittweida.“

„Durch einen Artikel in Spektrum der Wissenschaft über Quantencomputer bin ich auf das Forschungsgebiet der Quanteninformatik aufmerksam geworden. An Quantum Computing faszinierte mich der breite interdisziplinäre Charakter dieses neuen Forschungsgebiets zwischen Informatik, Mathematik und Physik sowie die enormen Anwendungsmöglichkeiten von Quantenrechnern. Ich habe mir die Grundlagen dieses Gebietes während meiner Studienzeit selbst angeeignet. Durch ein neu eingerichtetes Promotionskolleg an der Universität Ulm bekam ich die Chance, eine Promotion im Institut für Theoretische Informatik in diesem Bereich durchzuführen. Nach dem erfolgreichen Abschluss meiner dreijährigen Dissertation konnte ich nahtlos in das Berufsleben wechseln.“

Von der Hochschule in die Wirtschaft – und wieder zurück

„Vor meiner Tätigkeit als Professor war ich in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Firma Carl Zeiss SMT GmbH, einem international führenden Technologiekonzern im Bereich der Halbleitertechnik, beschäftigt. Zu meinen Hauptaufgaben gehörte hier die Simulation, Optimierung und Modellentwicklung im Bereich von Beleuchtungssystemen für die Lithographieoptik. Das große Interesse an Lehre und Forschung, meine umfangreichen Kenntnisse im Bereich der Mathematik und Informatik sowie die verantwortungsvollen Aufgaben an einer Hochschule waren einige Gründe für meine Bewerbung um die Professur für das Lehrgebiet Mathematik an der Hochschule Furtwangen.“

„Der Arbeitstag eines Professors ist sehr abwechslungsreich. Neben den Grundlagenvorlesungen im Bereich der Ingenieurmathematik für Studierende der Medizintechnik, Fertigungstechnik, Mechatronik und Werkstofftechnik gibt es am Hochschulcampus Tuttlingen den Studiengang Virtual Engineering (Ingenieurmathematik und Simulation), in dem viele interessante mathematische Vorlesungen zu halten sind. Zu Beginn der Tätigkeit als Professor nimmt die sorgfältige Ausarbeitung der Vorlesungsunterlagen für die Studenten sehr viel Zeit in Anspruch. In meinem Fall sind es ca. zehn Vorlesungen, die vorbereitet werden müssen: Analysis, Lineare Algebra, Gewöhnliche Differentialgleichungen, Numerik, Modellbildung und Simulation, Vektoranalysis, Operations Research, Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik, Qualitätssicherung in der Medizintechnik und Ausgewählte Kapitel der Ingenieurmathematik.“

Mathematik-Professoren im Internet

„Am Hochschulcampus Tuttlingen wird eine neue Form der Kooperation zwischen Hochschule, Wirtschaft und Staat vollzogen. Als Praktikumsbeauftragter und Leiter des Praktikantenamtes des Hochschulcampus bin ich hier u.a. für die Betreuung der Studenten im Praxissemester zuständig und oft bei in der Region ansässigen Firmen zu Gast.“

„Eine weitere interessante Aufgabe ist die Zusammenarbeit mit der Abteilung Learning Services des Informations- und Medienzentrums der Hochschule Furtwangen. Hier wurde die Serie LatteMATHEiato entwickelt, bei der in zehn Minuten mathematische Konzepte und Grundlagen erklärt werden. Neben dem Vorlesungsbetrieb, der Betreuung von Studierenden und der Forschung, der ich mich in nächster Zeit wieder verstärkt zuwenden will, gibt es natürlich noch weitere interessante Aufgaben als Professor: Vorlesungen für Schüler am Studieninformationstag, Beratungsgespräche bei Ausbildungsmessen, Durchführung von Vorstellungsgesprächen für Mitarbeiterstellen und vieles mehr.“

Prof. Dr. Sebastian Dörn könnt ihr hier zum Thema Lineare Gleichungen in Aktion erleben. Wer jetzt neugierig geworden ist und mit dem Gedanken spielt Mathematik zu studieren, der findet auf unserer Webseite alle Informationen zum Studiengang Angewandte Mathematik. Wer stattdessen selber Interesse an einer Promotion hat, kann in Mittweida ein kooperatives Promotionsverfahren absolvieren. Alle Infos zum Promotionskolleg findet ihr hier.

Mit Mathematik gegen Malaria

Mathematik, Professoren

Kristan Schneider, Professor für Mathematik

Kristan Schneider ist 31 Jahre alt und seit diesem Semester Professor für Mathematik an der Hochschule Mittweida. Geboren und aufgewachsen ist er in Wien und hat dort auch Mathematik studiert. Zur Schule gegangen ist er nach eigenen Aussagen nicht besonders gern und trotzdem spürt man die Leidenschaft für Mathematik förmlich, wenn man mit ihm spricht. Dass ihm die Mathematik in die Wiege gelegt wurde, ist gut möglich, denn sowohl sein Bruder als auch seine Mutter sind ebenfalls Mathematiker. Doch Prof. Schneider behauptet: „Mathematik kann jeder verstehen, denn Mathe ist ein Begreiffach, kein Lernfach. Es fordert allerdings extreme Hartnäckigkeit und man muss lernen, nicht beim geringsten Widerstand umzuknicken.“

Nach seinem Studium in Wien ging Kristan Schneider für zwei Jahre nach Arizona. Dort forschte er auf dem Gebiet der Medikamentenresistenz bei Malariaerregern. Was auf den ersten Blick überhaupt nichts miteinander zu tun zu haben scheint, entpuppt sich bei genauerem Hinsehen als spannende Schnittmenge zweier Wissenschaften: Biomathematik. Gegen Malaria gibt es verschiedene Medikamente, allerdings mutieren die Erreger und entwickeln zunehmend Resistenzen gegen die eingesetzten Wirkstoffe. Dieses Verhalten lässt sich mathematisch auf molekularer Ebene abbilden und dadurch ermitteln, wie sich die resistenten Parasiten ausbreiten. Ziel der Forschung ist es, bei der Entwicklung neuer Medikamente Resistenzen vorzubeugen.

Zu seiner Professur in Mittweida ist Prof. Schneider ganz unspektakulär über eine Stellenanzeige gekommen. Wer nach Wien und Phoenix jetzt mit einem Kulturschock rechnet: Mitnichten! Der sympathische Österreicher findet die Kleinstadt charmant und vor allem praktisch. In Mittweida ist alles zu Fuß erreichbar, dafür ist er in Wien auch gern mal mit dem Skateboard unterwegs.

Sein erstes Semester als Professor beginnt er mit den Vorlesungen „Einführung in die Analysis“ und „Mathematik“ für Informatiker. Dabei will er den Ehrgeiz seiner Studenten wachrütteln: „Gerade eben noch bestehen reicht nicht“ sagt er und fordert die Studenten auf, ihre Ziele nicht so weit runterzuschrauben. „Es ist wichtig sein Gehirn zum Durchhalten zu trainieren, denn Streber verdienen später besser.“ Als Beispiel nennt Schneider Top-Manager Ron Sommer, der Mathematiker ist, kein Betriebswirt. „Mathematik fördert analytische Denkmuster und Fähigkeiten wie sie überall gebraucht werden.“ Die Hartnäckigkeit zahlt sich also im besten Fall irgendwann aus.

Hoffen wir, dass es Prof. Schneider gelingt vielen Studenten den Zugang zur Mathematik zu erleichtern und wünschen ihm einen guten Start ins Semester.

Theoretisch, diskret, kryptisch – Begeisterung auf hohem Niveau

Forschung, Mathematik, Professoren

Das Arbeitsgebiet des promovierten Mathematikers und habilitierten Informatikers ist die Diskrete Mathematik – ein noch relativ junges Teilgebiet der Mathematik, welches an der Schnittstelle zur Theoretischen Informatik angesiedelt ist. Hierzu zählen insbesondere die Codierungstheorie und die Kryptologie, die das theoretische Fundament für eine zuverlässige und sichere Datenübertragung im Internet bilden.

Wir haben ihn nach seiner Auszeichnung getroffen und können gut nachvollziehen, wieso der Preis, dessen Nominierungen von Studenten vorgeschlagen wurden, an ihn verliehen wurde.

Was denken Sie, warum haben die Studenten Sie nominiert?

„Sicherlich nicht, weil ich es den Studierenden besonders leicht mache. In meinen Lehrveranstaltungen gibt es jede Woche ein Aufgabenblatt mit sehr anspruchsvollen Aufgaben. Im Masterstudiengang Diskrete und Computerorientierte Mathematik stelle ich vereinzelt sogar Aufgaben, die bisher niemand gelöst hat.“ sagt Prof. Dohmen und betont außerdem, dass die Studenten an ihren Aufgaben wachsen wollen. „Die Studierenden fühlen sich dadurch nicht verschaukelt, sondern sehr ernst genommen. Wer Mathematik studiert, möchte keine dünnen Bretter bohren, sondern die wirklich wichtigen Probleme lösen. Diesem hohen Anspruch der Studierenden versuche ich als Professor gerecht zu werden. Es freut mich, dass meine Bemühungen um ein anspruchsvolles Studium von Seiten der Studierenden durch meine Nominierung für den Helmut-Lindner-Preis in angemessener Weise gewürdigt wurden.“

Was unterscheidet Ihren Unterricht im Gegensatz zu anderen Vorlesungen?

„Ich unterrichte nicht, ich lehre. Das ist vielleicht der Unterschied. Lehrer unterrichten, Professoren lehren. Die Lehre bezieht immer auch den aktuellen Stand der Forschung auf dem jeweiligen Gebiet mit ein.“ Besonders aktuelle und noch nicht gelöste Probleme der Mathematik bringt er in seine Lehre ein und verdeutlicht uns das an einem Beispiel: „Wenn ich meinen Studierenden erkläre, wie man große Zahlen unter Verwendung eines Algorithmus schnell miteinander multipliziert, dann erkläre ich ihnen auch, dass das umgekehrte Problem, nämlich eine natürliche Zahl in ihre Primfaktoren zu zerlegen, noch offen ist – offen in dem Sinne, das niemand hierfür ein schnelles Verfahren kennt. Das ist auch gut so, da die Sicherheit der heute verwendeten Verschlüsselungsverfahren im Internet (z.B. beim Electronic Banking) im Wesentlichen auf der Annahme basiert, dass die Faktorisierung großer Zahlen nicht schnell möglich ist. Das hat aber bisher niemand bewiesen.“

Einer der Studenten, die Prof. Dohmen für den Helmut-Lindner-Preis vorgeschlagen haben, bezeichnet seine Lehre als „stets fordernd und anspruchsvoll, wobei er es jedoch verstand Rücksicht zu nehmen und Einfühlungsvermögen im Hinblick auf die persönlichen Stärken und Schwächen des jeweiligen Studenten zu zeigen.“ Das Preisgeld, das er für seine Auszeichnung erhalten hat, will er unter anderem in Fachliteratur investieren und somit die Qualität und das hohe Niveau seiner Lehre sichern.

Welches Ihrer Forschungsthemen finden Sie am spannendsten? Und können Sie uns mehr darüber erzählen?

„Meine Forschungsthemen liegen an der Schnittstelle zwischen Diskreter Mathematik und Theoretischer Informatik. Nachdem ich lange Zeit auf den Gebieten Kombinatorik und Graphentheorie gearbeitet habe und dabei Anwendungen im Bereich der mathematischen Netzwerkanalyse fokussiert habe, wende ich mich aktuell grundlegenden Fragen der Kryptologie zu. Die Kryptologie ist ein sehr aktuelles und überaus spannendes Teilgebiet der Mathematik, welches vielfältige Anwendungen in Bezug auf eine gesicherte Datenübertragung und digitale Medien besitzt (u.a. Digital Rights Management, Authentifikationsprotokolle, E-Mail-Verschlüsselung, digitale Unterschrift, elektronisches Geld). Wenn Sie mehr wissen möchten, dann besuchen Sie doch einmal meine Vorlesung über Kryptologie. Gäste sind bei mir immer willkommen.“

Was haben Sie vor ihrer Tätigkeit als Professor in Mittweida gemacht?

„Vor meiner Berufung an die Hochschule Mittweida war ich insgesamt zehn Jahre Assistent mit Lehraufgaben an verschiedenen Universitäten, u.a. in Düsseldorf, Berlin und München. An der HU Berlin habe ich die Lehrbefähigung für das Fach Informatik erworben.“

Inwieweit beeinflussen Ihre vorherigen Tätigkeiten Ihre Lehre an der Hochschule Mittweida?

„Ich suche immer die Verbindung zwischen Mathematik und Informatik. Das kommt gerade bei Studierenden der Informatik, Wirtschaftsinformatik und Bioinformatik gut an. Sie lernen Mathematik als anwendungsbezogene Wissenschaft kennen.“

Bleibt bei Ihrem Einsatz für Forschung und Lehre noch Zeit für Hobbies, Freizeit und Familie?

„In der Vorlesungszeit wird es manchmal etwas eng. Dafür haben wir Mathematiker einen großen Vorteil: Wir haben unser Hobby zum Beruf gemacht. Die Interessen meiner Kinder liegen leider in anderen Bereichen. Sie interessieren sich u.a . für Tiere und Fußball.“

Aber das ändert sich vielleicht noch, denn die Leidenschaft für Mathematik bei den Studenten zu entfachen, hat Prof. Dohmen ja auch schon geschafft.