Algorithmische Optimale Steuerung - CO2-Aufnahme des Meeres

Forschung

Wir befassen uns mit der Optimierung und Steuerung von Systemen, die aus Anwendungen in Naturwissenschaft, Technik und Ökonomie kommen und meist durch Differentialgleichungen beschrieben werden. Neben der algorithmischen Umsetzung untersuchen wir auch theoretische Fragestellungen und arbeiten an neuen Lösungsmethoden. Durch unsere Mitarbeit im Exzellenzcluster "Ozean der Zukunft" ist ein Kernthema unserer Arbeit die numerische Simulation und Parameteroptimierung biogeochemischer Modelle. Für unsere Arbeit in den Bereichen Datenerfassung, Datenanalyse und -auswertung sowie numerische Simulation und Optimierung setzen wir Software, geschrieben in Programmierprachen wie Fortran, C, Java sowie in Tools wie Matlab®/Octave, Python, FreeFem++ und COMSOL Multiphysics® ein.

Unsere Kompetenzen liegen in folgenden Gebieten

  • Algorithmen für Optimierungsprobleme, die aus technischen, natur-, ingenieur- und wirtschaftswissenschaftlichen Anwendungen stammen
  • Surrogaten-basierte Optimierungsverfahren
    beispielsweise die Anwendung einer Surrogaten-basierten Optimierungsmethode (Aggressives Space Mapping) auf die Optimierung mariner Ökosystemmodelle.
  • Sensitivitätsanalysen für parameterabhängige Systeme
    beispielsweise die Sensitivitätsanalyse und Parameteroptimierung ökologischer Modell mit Hilfe algorithmischen Differenzierens.
  • Optimale Versuchsplanung
    bei marinen Ökosystemmodellen. Untersuchung der Genauigkeit der Modellergebnisse und der Parameter sowie Strategien zu deren Verbesserung.
  • Algorithmisches/Automatisches Differenzieren für exakte Sensitivitäts- und Gradientenberechnung von Computerprogrammen   |mehr…
  • Numerische Simulation, Lösung mathematischer Probleme mit ComputerhilfeHigh Performance Computingnumerische Softwarebibliotheken.
  • Mathematische Modellbildung und Modellvalidierung
  • Matlab® allgemein und speziell für Simulation und Optimierung, freie Alternativen (z.B. Octave).
  • COMSOL Multiphysics® für Simulation und Optimierung, beispielsweise die Lösung von Optimalsteuerungsproblemen.