Gesundheit : Mit Formeln gegen Viren

Ein Zentrum für die Sprache der Wissenschaft – die Mathematik

Heiko Schwarzburger

Börsenkurse, Wahlprognosen, Logistikkonzepte, Halbleiterchips oder die Flugbahnen interplanetarer Sonden: Ohne Mathematik ist die moderne Wissenschaft undenkbar. Sie ist die Sprache, die alle Forscher verbindet. In Berlin gibt es jetzt ein einzigartiges Forschungszentrum, das die Mathematik in Wissenschaft und Technik voranbringen will. Die drei Berliner Universitäten, das Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik in Dahlem und das Weierstraß-Institut für angewandte Analysis und Stochastik in Berlin-Mitte gründeten das Forschungszentrum „Mathematik in Schlüsseltechnologien.“ Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligte dafür rund 20 Millionen Euro, verteilt auf zunächst vier Jahre.

Die Hochschulen und Institute bringen jährlich drei Millionen Euro aus eigener Kraft auf. Damit stehen insgesamt rund 32 Millionen Euro zur Verfügung. „Wir wollen die Mathematik besser mit anderen, zukunftsträchtigen Wissensgebieten vernetzen“, sagt Martin Grötschel, Mathematiker am Konrad-Zuse-Zentrum und Professor an der Technischen Universität. Bei ihm laufen die Fäden des DFG-Zentrums zusammen.

Die Wissenschaftler wollen sich konkrete Probleme vornehmen: „Wir haben zum Beispiel eine Theorie entwickelt, um Medikamente gegen Viruserkrankungen am Computer zu entwerfen“, erläutert sein Kollege, der Mathematiker Peter Deuflhard. Er ist Präsident des Konrad-Zuse-Zentrums und zugleich Professor für wissenschaftliches Rechnen an der Freien Universität. „Die Schwierigkeit besteht darin, dass Biomoleküle innerhalb unvorstellbar kurzer Zeit ihre Form ändern können. Ein chemischer Wirkstoff hat aber nur wenige Formen, in denen er seine Aufgabe erfüllen kann.“ Derzeit sind die Forscher dabei, für den gezielten Entwurf neuer Wirkstoffe die zugehörigen Rechenalgorithmen und die Software zu entwickeln. In einem weiteren Projekt kooperieren die Dahlemer Forscher mit Kollegen von der Humboldt-Universität und dem Klinikum Benjamin Franklin. „Dort machen wir die Mathematik zur Belastungsprognose von Prothesen. Das sind irrsinnig komplizierte Berechnungen“, sagt Deuflhard. „Aus diesen Vorhersagen leiten wir dann konkrete Planungen für medizinische Operationen beispielsweise in der Unfallmedizin ab.“

Mit Hilfe aufwendiger Rechnungen lassen sich zum Beispiel die Gesichtszüge eines schwer entstellten Patienten im Voraus berechnen. Der Schädel des Patienten wird im Computer erfasst. Darauf aufbauend kann der Chirurg plastische Korrekturen genau prognostizieren und planen, bis hin zu den Muskeln und anderen Weichteilen.

Das neue Forschungszentrum ermöglicht in Berlin sechs neue Professuren und einige Nachwuchsgruppen in der angewandten Mathematik. Berlinweit nehmen etwa 50 Wissenschaftler an den Forschungen teil. Insgesamt werden rund 70 neue Arbeitsstellen in der Stadt geschaffen. Neben der Forschung wollen die Wissenschaftler den Mathematikunterricht an den Berliner Schulen und Hochschulen verbessern. So sollen Lehrer zusätzliche Möglichkeiten zur Weiterbildung erhalten. Ein weiteres Ziel ist es, den wissenschaftlichen Nachwuchs zu fördern und Firmengründungen aus dem Umfeld der angewandten Mathematik zu unterstützen.

Mit solchen Forschungszentren will die DFG den Anschluss an die internationale Spitzenforschung in den USA und England sicherstellen und wissenschaftlichem Nachwuchs in Deutschland exzellente Arbeitsbedingungen bieten. Die Zentren bauen auf lokalen Forschungskapazitäten auf und können für maximal zwölf Jahre gefördert werden. Insgesamt stellt die DFG dafür rund 47 Millionen Euro bereit.

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