04.11.2014, 15:01 Uhr

Zürcher Computerwissenschaftler im Industrie-Check

In der Academia Industry Modeling Week haben Doktoranden in «Computational Science» von Uni Zürich und ETH Zürich Lösungen für aktuelle und konkrete Forschungsfragen industrieller Unternehmen gesucht.
Die Atmosphäre ist geschäftig, aber konzentriert. In jedem Stockwerk am Sitz des Computational Science and Engineering Laboratory (CSElab) der ETH Zürich sitzen Gruppen von PhD-Studierenden und bringen den letzten Schliff an ihrer Präsentation an, die sie in kurzer Zeit Vertretern von Industrieunternehmen wie ABB, Alstom, ASCOMP oder IBM zeigen werden. Fünf Tage lang haben sie im Rahmen der Academia Industry Modeling (AIM) Week an einer Aufgabe gearbeitet, die ihnen die Partner anfangs der Woche vorgestellt hatten.

Explosive Behälter und energiehungrige Rechner

Insgesamt sieben Gruppen von zwei bis sechs Mitgliedern aus unterschiedlichen Fachbereichen bearbeiten konkrete Probleme, für welche die Unternehmen bisher unbefriedigende Lösungen gefunden haben und dafür neuen Ansätze finden wollen. IBM etwa sucht nach Methoden, um bestimmte Berechnungen in Computern möglichst energieeffizient ausführen zu können. ABB präsentierte die Aufgabe, die Druck- und Dichteverteilung in einem geschlossenen Behälter zu simulieren. Dies ist notwendig, um den Behälter und die Überdruck-Ventile so zu gestalten, dass er im Falle eines Lichtbogens nicht explodiert.


«Es ist spannend, an etwas zu arbeiten, das tatsächlich einmal in der Industrie Verwendung finden könnte», sagt der Astrophysiker Michael Rieder, der am ABB-Projekt arbeitet und sich normalerweise mit der Berechnung von Galaxien beschäftigt. Zusammen mit Elena Gavagnin, wie Rieder Astrophysikerin am Institut for Computational Science (ICS) der UZH sowie den Computerwissenschaftlern Sergej Ivannikov und Christian Conti vom CSElab der ETH hat er die Simulationen für die Ausbreitung des Gasdruckes im Behälter berechnet.

«Dafür haben wir eine Software verwendet, mit der wir sonst die Entstehung von Galaxien simulieren», erklärt Gavagnin. Sie findet es spannend, dieses Instrument für eine ganz andere Aufgabe einzusetzen. Lehrreich und interessant war für sie die Zusammenarbeit im gemischten Team: «Die Computerwissenschaftler gehen beispielsweise viel strukturierter an die Aufgabe heran, als ich es gewohnt bin». Das Team musste in kürzester Zeit eine für sie ungewohnte Fragestellung bearbeiten. «Wir haben eine sehr spezifische Aufgabe erhalten», erklärt Ivannikov «und mussten mit einem vereinfachten Modell rechnen, um in der kurzen Zeit zu einem Ergebnis zu kommen.» Er hätte sich deshalb gewünscht, mehr Zeit zur Verfügung zu haben. Nächste Seite: Programmieren und präsentieren

Kontakte untereinander und zur Industrie knüpfen

Dass sich die PhD-Studierenden im Programm gegenseitig kennen lernen und im Team an Problemen arbeiten können, ist eines der Ziele, das die Initiatoren mit der AIM Week verfolgen. Die Anregung kam von Petros Koumoutsakos, Professor für Computational Science an der ETH; beim Mathematiker Rémi Abgrall und beim Astrophysiker Romain Teyssier vom ICS stiess er auf offen Ohren. «An seiner PhD-Thesis arbeitet man meistens für sich», sagt Teyssier. «Hier kommen PhD-Studierende aus unterschiedlichsten Fachgebieten zusammen, um gemeinsam an einem Problem zu arbeiten. Weil jeder von einer anderen Warte her kommt, kann der Austausch sehr kreativ sein.»

Darüber hinaus sollen die PhD-Studierenden ein Gefühl dafür erhalten, welche realen Probleme sich in der Industrie stellen und auch erste Kontakte zu Unternehmen knüpfen. «Das gibt ihnen Selbstvertrauen, wenn sie sich später bei einem Unternehmen bewerben. Sie wissen, dass sie schon an Fragestellungen gearbeitet haben, die in einem industriellen Umfeld relevant sind», so Teyssier.

Programmieren und präsentieren

Die Computerwissenschaftlerin Lina Kulakova vom CSElab und der Chemiker Mauro Del Ben vom Institut für Chemie der UZH arbeiten im Zweierteam am Problem des Energieverbrauchs von Computern. «Wegen Problemen mit der Inftrastruktur konnten wir uns erst vor einem Tag zusammensetzten und unsere Ansätze zusammenbringen», erklärt Del Ben. «Wir mussten dann quasi nochmals von Null beginnen», ergänzt er lachend. Doch die beiden sind zufrieden, mit der Lösung, die sie vorstellen können. Sie haben unter anderem heraufgefunden, dass die geeignete Methode, den Energieverbrauch zu minimieren, auch davon abhängt, welche Art von Berechnung man ausführt. «Nun müssen wir es nur noch schön präsentieren», meint Kulakova.
Die Idee der AIM Week ist, dass die PhD-Studierenden eine Woche lang intensiv am Problem arbeiten und ihre Lösung danach den anderen Teams und dem Industrie-Partner präsentieren. Ob er den Lösungsanatz aufnimmt und ihn weiter verfolgt, ist dem Partner überlassen. Marcelo Buffoni und Bernardo Galletti, Senior und Principal Scientists bei der ABB, sind von der Lösung, die Ihnen das Team am Freitag präsentierte, angetan. «Sie haben uns einen Ansatz gezeigt, auf den wir bisher noch nicht gekommen sind», so Buffoni. Extrem hilfreich sei es, die Expertise der Teammitglieder aus verschiedenen Richtungen kombinieren zu können. Nächste Seite: Überdurchschnittliche Qualität

Überdurchschnittliche Qualität

«Ich hätte mir zwar eine noch etwas einfachere Lösung erhofft», sagt Galletti. «Aber es ist sicher ein Ansatz, der für uns von Interesse ist.» Entsprechend zufrieden ist er mit dem Ergebnis, das in der kurzen Zeit erreicht werden konnte: «Die Qualität ist sicher überdurchschnittlich.»

Für die beiden ist es wichtig, dass sie über eine Plattform wie die AIM Week mit jungen Forschenden in Kontakt kommen können und allenfalls weitere Möglichkeiten für eine Zusammenarbeit ausloten. «Die PhD-Studierenden können hier an Problemen arbeiten, die sie später im Berufsleben ausserhalb der Universität vorfinden», so Buffoni.

Die AIM Week ist auch für die beteiligten Professoren ein Experiment. Ein gelungenes, wie Romain Teyssier meint. «Es ist für alle Beteiligten ein Gewinn», ist er überzeugt. «Für die Doktorierenden ist es eine gute Gelegenheit, sich gegenseitig kennenzulernen und gleichzeitig erste Kontakte zu Unternehmen zu knüpfen.» Die Unternehmen ihrerseits können Beziehungen in die Hochschulen aufbauen und die dort vorhandene «Brain-power» anzapfen für Fragestellungen, für die ihnen sonst die Zeit oder die Ressourcen fehlen.

Schliesslich ist es die AIM Week auch für die Professoren eine neue Erfahrung. «Die Rolle der Professoren ist sehr wichtig, denn die Teams brauchen Unterstützung darin, wie man die gestellten Aufgaben angehen kann.» Teyssier hofft deshalb, dass sich in einer künftigen Ausgabe der AIM Week noch mehr von seinen Kolleginnen und Kollegen auf diese neue Form der Lehre einlassen. «Dann können wir auch das Spektrum der Fachgebiete weiter öffnen und neue Industrie-Partner am Projekt beteiligen.» Dass es eine nächste AIM Week geben wird, ist für Teyssier nach den guten Erfahrungen der ersten Ausgabe sowieso klar.


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