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Mathematik im Alltag:

Komplexe Rechenverfahren helfen Pannenfahrzeugen und der Fußballbundesliga

Von Unispectrum live
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Komplexe Rechnungen, abstrakte Formeln – wie komplizierte Mathematik unseren Alltag leichter macht, daran forscht Professor Dr. Sven O. Krumke. Auch in seinen Vorlesungen zeigt er solche Beispiele immer wieder auf, etwa wie der Allgemeine Deutsche Automobil-Club (ADAC) seine Pannenfahrzeuge effizient einsetzt. Für seine überzeugende Lehre hat er kürzlich den internen TU-Preis „Distinguished Teaching Award“ erhalten.

Mathematik ist wahrlich keine leichte Kost. Vor allem nicht an einer Universität. Für die meisten von uns stellt sich beim Blick auf Integrale, Matrizen und Co. eher die Frage, was nutzen all die komplizierten Formeln und Wahrscheinlichkeitsrechnungen im Alltag? Sehr viel, wie Mathematik-Professor Krumke weiß. Der Forscher und sein Team haben sich der Optimierung verschrieben. „Das kennt man aus der Wirtschaft. Davon ist immer die Rede, wenn man den Profit vergrößern und die Kosten senken möchte“, nennt der Professor als Beispiel. Genauer gesagt: Die Mathematiker um Krumke widmen sich der „Diskreten Optimierung“. „Wir beschäftigen uns mit sogenannten 0-1-Entscheidungen“, fährt er fort. „Darunter versteht man etwa die Entscheidung, ob ein Aufzug an einem Stockwerk hält oder nicht. Es gibt hier nur zwei Möglichkeiten. Schließlich kann man nicht nur halb halten.“ Beispiele wie dieses kommen im Alltag immer wieder vor. Wir müssen schnell Entscheidungen treffen, dabei zugleich abwägen, was beispielsweise schneller oder besser ist.

Krumke und sein Team erforschen unter anderem ganze Aneinanderreihungen solcher Entscheidungen und arbeiten an Methoden, um solche komplexen Prozesse zu modellieren oder optimal zu lösen. Vor einigen Jahren haben sie ein Verfahren entwickelt, das dem ADAC dabei hilft, seine Pannenfahrzeuge möglichst effizient einzusetzen. Dabei geht es unter anderem darum, welche Route die Helfer am besten abfahren. „Bei einem Pannenfahrzeug und 40 Schadensmeldungen bräuchte man 3.000 Jahre, um alle rechnerisch möglichen Wege abzufahren“, nennt der Mathematiker als Beispiel. „Bei der Service-Hotline melden sich aber innerhalb einer Stunde viele Anrufer, die Hilfe benötigen“, fährt er fort. „Der ADAC braucht daher ein schnelles System, das innerhalb von 30 Sekunden eine Antwort liefern kann, wann die Pannenhelfer beim Anrufer vorbeikommen werden.“

Das Verfahren, das Krumke mit seinen Kollegen entwickelt hat, läuft nun schon seit über zehn Jahren konstant. „Bei solchen Optimierungen gelten fast immer drei Aussagen“, so der Kaiserslauterer Professor weiter. „Erstens: Ein schwieriges Problem muss gelöst werden. Zweitens: Es muss schnell gelöst werden. Und drittens: Man muss eine Entscheidung auf Basis von unvollständigem Wissen treffen.“ Für die ADAC-Helfer bedeutet dies beispielsweise, dass sie am Morgen noch nicht wissen können, zu wie vielen Pannen sie an welche Orte gerufen werden. „Mit unserem System können wir diese Entwicklungen aber berücksichtigen“, sagt Krumke.
Dass solche Rechenverfahren den Alltag in vielen Bereichen deutlich erleichtern, macht Krumke in seinen Vorlesungen auch immer wieder seinen Studentinnen und Studenten klar. Stephan Westphal, ein früherer Mitarbeiter Krumkes, der mittlerweile eine Professur an der TU Clausthal innehat, erstellt mit einem solchen System den Spielplan der Fußballbundesliga. „Der konkrete Bezug ist für die Studierenden wichtig. Es hilft, wenn man ihnen zeigt, dass es ein Problem gibt und dass man es lösen kann“, so der Professor, der sich nebenbei noch in der Foto AG der TU engagiert.

Seine Art der Vorlesung kommt an. Das belegt unter anderem der Distinguished Teaching Award, den er kürzlich erhalten hat. Dieser TU-interne Lehrpreis wird jedes Jahr an Dozenten vergeben, die mit ihrem Unterricht zu überzeugen wissen. Die Preisträger werden dabei vom jeweiligen Fachbereich sowie durch ein Votum von Studentinnen und Studenten gekürt.

Der konkrete Bezug ist für die Studierenden wichtig. Es hilft, wenn man ihnen zeigt, dass es ein Problem gibt und dass man es lösen kann.

Professor Krumke

„Über die Auszeichnung habe ich mich sehr gefreut“, so Krumke. Eines seiner Erfolgsgeheimnisse liegt vielleicht auch in der Tatsache, dass er sich Zeit nimmt. „Ich setze mich jede Woche für rund eine Stunde jeweils mit jedem meiner Bachelor- und Masterstudierenden zusammen, um über den Fortschritt ihrer Arbeiten zu sprechen. Zusammen überlegen wir dann, was bis nächste Woche erarbeitet werden soll“, sagt er.

„Ich bereite mich sehr gewissenhaft auf meine Vorlesungen vor und lasse sie auch aufzeichnen.“ Mit der Technik unterstützt ihn dabei immer ein Kollege des Selbstlernzentrums Distance and Independent Studies Center, DISC. Die Videos stellt er danach auf seine Webseiten. „Die Studierenden haben so Gelegenheit, den Stoff noch einmal zu vertiefen, vor allem vor den Prüfungen gehen die Klickraten deutlich nach oben“, so Krumke. Dabei habe sich auch gezeigt, dass sie trotz der Videos nicht von der Vorlesung fernblieben. Aus Zeitgründen gibt es in diesem Semester ausnahmsweise aber keine Filme.

In seinen Vorlesungen bindet der Mathematiker seine Hörer aktiv mit ein. Er möchte weg vom bloßen Frontalunterricht. „Wichtig ist, dass sich die Studierenden sich gerne mit Mathematik beschäftigen und sich ernst genommen fühlen. Ich hoffe, dass ich ihnen dieses Gefühl vermitteln kann.“ Und so wird er auch den kommenden Studentengenerationen aufzeigen, wie komplexe Mathematik hilft, den Alltag leichter zu machen.

 

Bild des Benutzers Melanie Löw
Erstellt
am 01.02.2017 von
Melanie Löw

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