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TU Chemnitz neue Forschungsstätte für Humboldt-Stipendiat

Dr. Ye Zhang untersucht an der Fakultät für Mathematik nichtlineare inverse Probleme – Prof. Dr. Bernd Hofmann ist Gastgeber

Seit Februar 2018 beherbergt die Technische Universität Chemnitz einen weiteren internationalen Gastwissenschaftler. Mit der Bewilligung eines der begehrten Forschungsstipendien für Postdoktoranden der Alexander von Humboldt-Stiftung für den Mathematiker Dr. Ye Zhang erhielt die Professur Inverse Probleme (Prof. Dr. Bernd Hofmann) der Fakultät für Mathematik gleichzeitig den Zuschlag als Zhangs neue Forschungsstätte. Nach rund zwei Monaten zieht er ein erstes Fazit.

Erfahrung und Reputation sprechen für TU Chemnitz

„Ich habe mich für Prof. Hofmann als Gastgeber entschieden, weil er ein weltweit anerkannter Experte für inverse Probleme ist. Mehr als 40 Jahre Erfahrung auf diesem Gebiet sind ein deutliches Indiz“, äußert sich Dr. Zhang.

Nachdem zwei volle Monate seit Beginn seines Gastaufenthalts vergangen sind, zeigt sich der Wissenschaftler sehr zufrieden mit seinem neuen Forschungsumfeld und ist seiner Kollegenschaft auch für die Unterstützung außerhalb der Universität dankbar: „Dank der Unterstützung durch die TU Chemnitz konnten ich und meine Familie schnell in eine schöne Wohnung ziehen. Meine neuen Kollegen geben mir außerdem Informationen über die Universität und die Stadt Chemnitz. Beim Visum sowie Fragen des alltäglichen Lebens hat mir außerdem das Internationale Universitätszentrum sehr unter die Arme gegriffen.“

Zhang kommt von der Universität im schwedischen Karlstad und wird sich für die Dauer seines zwölfmonatigen Aufenthaltes an der TU Chemnitz mit der „Regularisierung nichtlinearer inverser Probleme“ beschäftigen. „Ich freue mich sehr, dass ich als Gastgeber eines dieser relativ seltenen Forschungsstipendien mit Herrn Dr. Ye Zhang an der Fakultät für Mathematik gemeinsame Forschungsarbeiten zu inversen Problemen durchführen kann“, sagt Prof. Dr. Hofmann und ergänzt: „Wir erhoffen uns als Chemnitzer Forschungsgruppe durch die Kooperation mit Dr. Zhang in diesem Jahr interessante neue Ergebnisse auf dem Gebiet der mathematischen Grundlagenforschung und bei entsprechenden Anwendungen.“

Grundlegende Theoriebildung als Ziel

Den wissenschaftlichen Fortschritt in der äußerst komplexen Thematik inverser Probleme will der Mathematiker Zhang mit zwei Zielsetzungen voranbringen: „Zum einen will ich eine grundlegende Theorie für asymptotische Regulariersierungsmethoden zweiter Ordnung zur Lösung von nichtlinearen inversen Problemen aufstellen. Zum anderen untersuche ich Probleme atypischer Homogenisierungen in partiellen Differentialgleichungen hinsichtlich ihrer Schlechtgestelltheit, um effiziente Algorithmen zur Regularisierung zu entwickeln.“

Für seine Forschung greift Ye Zhang auf Methoden der Funktionalanalysis, der Optimierung und der Theorie partieller Differentialgleichungen zurück. Neben diesen eher abstrakten mathematischen Theorien wird der Wissenschaftler aber auch eigene „MATLAB“ Programme erstellen und so geeignete Werkzeuge zur Analyse und Lösung konkreter Anwendungsprobleme, zum Beispiel aus Physik und Chemie, zur Verfügung haben.

Inverse Probleme – Anwendungen in Naturwissenschaft und Technik

In der Mathematik spricht man von einem inversen Problem, wenn man, vereinfacht gesagt, von einer beobachteten oder gewünschten Wirkung eines Systems auf die der Wirkung zugrunde liegende Ursache schließen will. Zum Beispiel könnte man aus den gemessenen Signalen eines Erdbebens die Eigenschaften des Erdinneren ableiten. „Das problematische bei diesen Messungen ist, dass sie nur indirekt in Verbindung mit den zu bestimmenden geologischen Formationen im Untergrund stehen. Hinzu kommt, dass Störgeräusche in den Daten die Ergebnisse erheblich manipulieren können. Die Aufgabe besteht also darin, eine passende Methode zur Regularisierung dieser Störungen zu entwickeln“, umreißt Zhang kurz die Thematik. Der Wissenschaftler selbst hat sich in den vergangenen Jahren unter anderem mit auftretenden inversen Problemen bei verschiedenen bildgebenden Verfahren beschäftigt, zum Beispiel bei der robotergestützten Gas-Tomographie sowie bei der Flüssigkeitschromatographie.

Hintergrund: Forschungsstipendium für Postdoktoranden der Alexander von Humboldt-Stiftung

Mit den Humboldt-Forschungsstipendien für Postdoktorandinnen und Postdoktoranden ermöglicht die Alexander von Humboldt-Stiftung überdurchschnittlich qualifizierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem Ausland, die am Anfang ihrer wissenschaftlichen Laufbahn stehen und ihre Promotion vor nicht mehr als vier Jahren abgeschlossen haben, kurz- und mittelfristige Forschungsaufenthalte (6-24 Monate) in Deutschland einzugehen. Die Stipendiatinnen und Stipendiaten erhalten die Möglichkeit, ihr Forschungsvorhaben in Deutschland mit einem selbstgewählten wissenschaftlichen Gastgeber durchzuführen.

Es ist gute Tradition der Alexander von Humboldt-Stiftung, auch im Nachgang des Aufenthalts noch langjährigen Kontakt mit den Forschenden zu halten und so im besten Sinne aus Deutschland heraus ein internationales wissenschaftliches Netzwerk zu pflegen. Das kommt auch den gastgebenden Institutionen wie der TU Chemnitz zugute.

(Autor: Lars Meese)

Matthias Fejes
18.04.2018

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