27. November 2020 / Fachbereich Mathematik

Herr Buchfink, wie haben Sie zur Mathematik gefunden?

Porträts am Fachbereich Mathematik der Universität Stuttgart


Zunächst war ich in der Schule schon von der Mathematik begeistert. Allerdings interessierte ich mich auch sehr für Physik und Informatik. Deswegen fiel meine Studienwahl auf den Studiengang Simulation Technology (SimTech) hier an der Uni Stuttgart. Neben der Mathematik gehören im Grundstudium Vorlesungen aus den Ingenieurswissenschaften, der Physik und der Informatik zur Ausbildung. Dies passte also sehr zu meinen Interessen nach dem Abitur. Im Laufe des SimTech-Studiums gibt es ab dem dritten Semester viele Wahlmöglichkeiten, sodass man sich sehr individuell im Bereich der Simulationen vertiefen kann. Ein Muster, das sich durch die Nicht-Mathematikfächer zog, war, dass die Vorlesungen schwammig wurden, sobald mathematisch komplexe Fragen in der Vordergrund traten. Da Simulationsmodellen meist mathematische Modelle zu Grunde liegen, wurde dieser Punkt in vielen Vorlesungen erreicht. Für mich kristallisierte sich also heraus, dass ein vertieftes Verständnis der Mathematik in allen Teilbereichen der Simulationstechnik von großem Vorteil ist. Somit wählte ich meine Vertiefungen unter anderem in der Numerischen Mathematik. Schlussendlich entschloss ich mich zu einer Promotion in der Mathematik am Institut für Angewandte Analysis und numerische Simulation mit einer Anstellung als wissenschaftlicher Mitarbeiter.

Hätten Sie im Rückblick dann lieber Mathematik studiert?

Für mich war der Bezug zur Anwendung immer ein Antrieb, mich in komplexe Theorien einzuarbeiten. Daher bin ich, für mich persönlich, mit meiner Studienwahl sehr zufrieden. Es gab allerdings auch SimTech-Studierende, die noch im Laufe des Bachelors zu einem Mathematik-Studium gewechselt sind, da sie sich mehr mit der reinen Mathematik auseinandersetzen wollten. Eine pauschale Aussage ist also nicht möglich. Das größte Problem, das ich im Rückblick sehe, ist, dass man diese Entscheidung erst so richtig treffen kann, wenn man anfängt eines der beiden Fächer zu studieren. Es ist also keine Schande, sich noch während dem Studium umzuorientieren.

Und in welchem Bereich promovieren Sie dann genau?

Diese Frage bekommt man als Promovierender oft gestellt. Üblicherweise antworte ich auf diese Frage mit der Gegenfrage, wie gut sich die Fragenden mit mathematischen Modellen auskennen. Wenn sich mein Gegenüber damit nicht auskennt, erzähle ich, dass mathematische Modelle für virtuelle Experimente (also Simulationen) benötigt werden und ich mich damit beschäftige, diese Modelle zu beschleunigen. Dabei betone ich, dass sich solche Methoden losgelöst von der Anwendung entwickeln lassen. Dies ist ein großer Vorteil, da anwendungsübergreifende Lösungen geschaffen werden. Damit sich mein Gegenüber etwas Konkretes vorstellen kann, nenne ich beispielhaft das Muskelmodell, das hier an der Uni Stuttgart entwickelt wird. Dieses wird genutzt, um Muskel besser zu verstehen und Krankheiten zu untersuchen.
Wenn mein Gegenüber Bezug zur Mathematik hat, werde ich etwas spezifischer: Ich promoviere im Bereich der Modellreduktion. Wir schaffen Ersatzmodelle, indem wir hoch-dimensionale (meist dynamische) Systeme in niedrig-dimensionale Unterräume projizieren. Da die Dimensionalität des Problems üblicherweise direkt mit der Rechenzeit korreliert, wird mit diesem Schritt die Rechenzeit reduziert und ein "günstiges" Ersatzmodell berechnet. Die Schwierigkeit liegt dabei in einer geschickten Wahl des niedrig-dimensionalen Unterraums, damit in diesem Schritt ein möglichst kleiner Fehler entsteht. Bestimmte Probleme lassen sich mittels Modellreduktion bei kleinem Fehler bis zur Echtzeitfähigkeit reduzieren. Somit können diese Modelle in ganz neuen Kontexten eingesetzt werden, wie z.B. in der modellbasierten Regelung. Außerdem werden die Ersatzmodelle der Modellreduktion eingesetzt, wenn ein Modell sehr oft ausgewertet werden muss - wie z.B. bei Parameterstudien oder der Quantifizierung von Unsicherheiten im Modell.

Was begeistert Sie an der Promotion am meisten?

Am aufregendsten finde ich die Teilname an wissenschaftlichen Konferenzen. Zunächst gibt es im Bereich der Modellreduktion eine sehr gut vernetzte Community. Man trifft also eigentlich auf jeder Konferenz ein bekanntes Gesicht, mit dem man sich über die neusten Trends in unserem Fachbereich austauschen kann. Außerdem begeistert mich bei Konferenzen das Halten von Vorträgen vor Fachpublikum. Nur weil man gut in der eignen Forschung ist, heißt das noch lang nicht, dass man diese auch gut präsentieren kann. Deswegen muss man sich für den Vortrag zunächst gut überlegen, wie man seine Forschung prägnant darstellen kann. Hier gilt es die Gratwanderung zwischen zu vielen Details und einem mathematisch fundiertem Vortrag zu meistern. Wenn dies gelingt, bekommt man üblicherweise eine gute Rückmeldung und interessante Rückfragen im Anschluss an seinen Vortrag. Dies ist extrem hilfreich, da hier Hinweise auf ähnliche Arbeiten oder kritische Rückfragen kommen, die einem ermöglichen, die eigene Forschung aus einer anderen Perspektive zu betrachten. Nicht selten werden solche Diskussionen auch nochmal beim gemeinsamen Essen aufgegriffen. Alles in allem sind Vorträge auf Konferenzen also eine super Möglichkeit, um externe Eindrücke zu seiner Forschung zu erlangen und "outside the box" zu denken. Und selbst wenn man keinen Vortrag hält, kann man die Möglichkeit nutzen, um sich bei anderen Vortragenden abzuschauen, wie sie die eben geschilderten Aufgaben meistern.

Was überraschte Sie bei Ihrer Tätigkeit als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am meisten?

Neu war für mich, Tätigkeiten im Bereich der Lehre zu übernehmen. Dazu gehört das Erstellen von Übungsblättern, das Halten von Vortragsübungen in einem großen Vorlesungssaal oder sogar, vertretend für die Dozierenden, das Halten einer Vorlesung. Ich nehme stark an, dass das für Studierende der Mathematik im übertragenen Sinne nicht viel Neues ist, da diese während dem Studium im Bereich der Lehre oftmals Erfahrungen als Vorlesungstutor sammeln. Allerdings konzentrierten sich meine Tätigkeiten als studentische beziehungsweise wissenschaftliche Hilfskraft während meinem Studium im Bereich der Entwicklung und Implementierung von Simulationswerkzeugen, sodass ich zum Beginn meiner Promotion ein Neuling auf dem Gebiet Lehre war. Es gab aber immer die Möglichkeit, einen erfahrenen Kollegen oder eine erfahrene Kollegin um Hinweise oder Rückmeldung zu bitten. Damit ließ sich schnell ein Zugang zu dem Thema finden. Außerdem ist das Lehren eine gute Möglichkeit, die im vorgehenden Paragraph angesprochene Fähigkeit zu trainieren, Wissen verständlich zu präsentieren.

Wissen Sie schon, wie es nach der Promotion weiter gehen soll?

Dazu habe ich mir ehrlich gesagt noch nicht sehr viele Gedanken gemacht. Durch meinen starken Bezug zur Anwendung kann ich mir vorstellen in die Industrie zu wechseln. In der Region Stuttgart und darüber hinaus gibt es diesbezüglich ja eine weitreichende Auswahl. Mir wäre es allerdings wichtig, einen Bezug zur Wissenschaft zu halten, da mir das wissenschaftliche Arbeiten sehr gefällt.

Vielen Dank für das Interview und weiterhin alles Gute für Ihre Promotion!

Patrick Buchfink M.Sc.
Institut für Angewandte Analysis und numerische Simulation

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