Algorithmen, die geheime Schlüsseltechnologie

Prof. Dr. Dr. h.c. Peter Deuflhard
Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB)


Der Vortrag wird drei Beispiele aus Forschungsgruppen des ZIB präsentieren, in denen neue mathematische Ideen und Algorithmen, von der Öffentlichkeit fast unbemerkt, den Schlüssel zu modernsten Technologien liefern.
(I)   Operationsplanung in der Mund-Kiefer-Geschichts-Chirurgie: Bei manchen Menschen ist das Gesicht von Geburt an entstellt. Die MKG-Chirurgie versucht durch zum Teil drastische Eingriffe dieses Leid zu mildern: Kieferknochen werden zersägt, bis zu einigen Zentimetern verkürzt, verlängert oder verschoben. Solche Operationen werden heute am „virtuellen Patienten“ detailgenau geplant. Noch ehe der Chirurg das Skalpell angesetzt hat, kann das Aussehen des Patienten nach der Operation berechnet werden. Hier tut sich durch Mathematik eine neue Welt auf: Arzt und Patient können gemeinsam vorab verschiedene Varianten im Rechner durchspielen.
(II)  Entwurf von nanophotonischen Chips: Bis vor wenigen Jahren gab es weltweit keine Algorithmen, die Probleme aus diesem Gebiet der Nanotechnologie ausreichend genau und schnell lösen konnten. Die ZIB-Arbeitsgruppe konnte dabei auf Problemlösungen zurückgreifen, die zehn Jahre zuvor im Gebiet der Krebstherapie entwickelt worden waren. Der Vortrag wird internationale Vergleiche von Rechenverfahren zeigen sowie die Bedeutung effizienter Algorithmen in diesem Hochtechnologiefeld erläutern.
(III) Entwurf neuartiger Medikamente: Wenn neue Krankheiten unsere Gesundheit gefährden, setzt die Suche nach einem Wirkstoff zu ihrer Bekämpfung ein. Das wissenschaftliche Wettrennen um diese neuen Wirkstoffe beginnt heute im Computer – mit Hilfe der modernen Mathematik. Der Vortrag zeigt, welchen Beitrag Berliner Mathematiker durch eine völlig neue mathematische Herangehensweise erfunden haben. Mit Hilfe dieser viel schnelleren Algorithmen sind inzwischen die ersten potenziellen Wirkstoffe von Mathematikern des ZIB vorgeschlagen worden.