Internationale Vernetzung: FernUni-Professor holt COST-Projekt nach Hagen

Prof. Dr. Delio Mugnolo erforscht gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus 31 Ländern mathematische Methoden in einer COST-Action, um Lösungen zu finden, die in der Lehre und in der Industrie angewendet werden können. Ziel ist, durch die COST-Action mathematische Lösungen interessanter und realistischer aufbereiten zu können. Das Projekt wird von der zwischenstaatlichen Initiative COST (European Cooperation in Science and Technology) unterstützt. COST fördert europäische Forschungs- und Innovationsnetzwerke.

Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus ganz Europa stellte Mugnolo einen Antrag für die Action „Mathematical models for interacting dynamics on networks“ (Mathematische Modelle für dynamische Wechselwirkungen in Netzwerken). Besonders erfreulich für die FernUniversität und Prof. Mugnolo ist, dass sich der Antrag bei der Initiative durchgesetzt hat. Nur sieben Prozent aller Anträge werden durchschnittlich von COST bewilligt. Das Projekt ist auf vier Jahre angelegt und wird zentral von Prof. Dr. Marjeta Kramar Fijavž (Universität Ljubljana) koordiniert.

Die Forschenden organisieren sich in fünf international zusammengesetzten Projektgruppen. Die Gruppe 4 „Variational methods on graphs and networks“ (Variationsmethoden in Graphen und Netzwerken) leitet Prof. Mugnolo. „Ich übernehme mit Prof. Dr. Bálint Farkas von der Bergischen Universität Wuppertal auch die Koordination innerhalb der Action für Deutschland“, erzählt er.

In jeder Forschungsgruppe gibt es andere mathematische Ansätze und Systeme. Die Forschenden tauschen diese aus und überprüfen gemeinsam, welche sich davon verknüpfen lassen könnten. „Meine Hauptaufgabe ist die theoretische Untersuchung der Lösbarkeit solcher Gleichungen und die Analyse der Eigenschaften der Lösungen. Die Erkenntnisse, die meine Forschungsgruppen gewonnen hat, werden dann von Kolleginnen und Kollegen der Numerik durch Computersimulationen ergänzt“, erläutert Prof. Mugnolo.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler schauen sich in ihrer Arbeit zum Beispiel den Verkehrsfluss in einem Straßen- und Verkehrsnetz an. Hier sind mögliche Fragestellungen: Wie wird sich der Verkehrsfluss auf einem neuen Autobahnkreuz auswirken? Die Forschergruppen versuchen dann mit Hilfe von mathematischen Gleichungen eine Lösung für das Problem zu finden. Mugnolo erklärt weiter: „In meiner Forschungsgruppe untersuchen wir dann die Gleichung, indem wir uns nicht - wie sonst oft üblich - nur auf den Verkehrsfluss in einzelnen Autobahnabschnitten fokussieren, sondern das Netzwerk als Ganzes sehen. Wir stellen dann Fragen wie: Wo soll das Autobahnnetz verdichtet werden, um die existierenden Straßen zu entlasten? Ist eine solche Verdichtung überhaupt vorteilhaft? Die hierbei gewonnenen Informationen lassen sich oft auch auf in anderen Bereichen anwenden, die auf ähnliche mathematische Modellierung beruhen zum Beispiel bei der Nanotechnologie oder dem Bauwesen."

Die Numerik visualisiert diese Annahmen oder Lösungsversuche in Grafiken und überprüft, ob die Annahmen der Forschenden bestätigt werden oder auch nicht. Die Berechnung von Lösungen geschieht mit Hilfe von Computern und konstruiert mögliche Szenarien.

„Mit der COST-Action möchten wir neue Methoden und Input entwickeln. In der Schule lernen die Menschen Gleichungen zu lösen, doch so einfach ist es nicht mit der Forschung in der Mathematik. Die Mathematik ist komplex, sodass die Forschenden versuchen, mit verschiedenen Ansätzen der Lösung so nah wie möglich zu kommen“, erklärt der theoretische Mathematiker.

Die COST-Action ermöglicht es den Forschenden, weitere Kontakte zu schließen und sich auch mit Vertreterinnen und Vertretern aus der Industrie auszutauschen, in der Ergebnisse möglicherweise Anwendung finden könnten. Ein Drittel der Actions-Gruppenmitglieder arbeitet in der Industrie, vorwiegend in den Branchen Elektrotechnik und Informatik, und agiert international.

„Das Projekt ermöglicht den Mathematikerinnen und Mathematiker eine aktive Zusammenarbeit mit der Industrie, sodass wir auch davon profitieren zu wissen, was heute realistische Fragestellungen sind, die wir mit der Mathematik lösen können“, unterstreicht Prof. Mugnolo. Er freut sich sehr, dass er diese Forschung an die FernUniversität holen konnte.

Kürzlich gab es bereits das Kick-Off-Meeting in Brüssel, in dem weitere Schritte geplant wurden. Im Februar 2020 findet die nächste große Tagung in Zagreb (Kroatien) statt, in der die gemeinsame Arbeit und der Austausch vertieft werden.