Was ist Technomathematik?
Definition
Technomathematik ist diejenige Teildisziplin der Mathematik, die eng mit den Ingenieurwissenschaften, der Informatik und industriellen Anwendungen verknüpft ist. Sie beschäftigt sich mit der mathematischen Modellierung, Analyse, Simulation und Optimierung technischer und naturwissenschaftlicher Prozesse. Fast kein modernes Produkt wird heute ohne den Einsatz technomathematischer Methoden entworfen, entwickelt oder überprüft.
Technomathematik verbindet dabei theoretische Mathematik, praktische Anwendung und computerbasierte Umsetzung und gilt daher als Schlüsseltechnologie der Schlüsseltechnologien.
Prozess- / Projektablauf
Der typische Arbeitsablauf in der Technomathematik lässt sich in mehrere aufeinander aufbauende Schritte gliedern:
1. Modellbildung (Mathematische Abbildung der Realität)
Ein reales technisches oder naturwissenschaftliches Problem, z. B. eine Strömung, ein logistischer Prozess oder ein Kommunikationssystem, wird in ein mathematisches Modell übersetzt, häufig mithilfe von Differentialgleichungen, stochastischen Modellen oder Optimierungsansätzen.
2. Mathematische Analyse
Das Modell wird theoretisch untersucht: Existenz von Lösungen, Stabilität, Genauigkeit, Randbedingungen oder Abhängigkeiten von Parametern werden analysiert.
3. Numerische Umsetzung am Computer
Da viele Modelle nicht exakt lösbar sind, werden numerische Verfahren entwickelt, mit denen Lösungen am Computer näherungsweise berechnet werden können.
4. Simulation, Auswertung und Optimierung
Die berechneten Ergebnisse werden interpretiert, mit Messdaten verglichen und zur Optimierung von Prozessen oder Produkten genutzt.
5. Anwendung und Zusammenarbeit mit Ingenieur:innen
Die mathematischen Ergebnisse fließen direkt in die technische Entwicklung ein, oft in enger interdisziplinärer Teamarbeit.
Etwas anschaulicher bitte?
Technomathematik lässt sich gut mit der Arbeit eines Architekten für unsichtbare Strukturen vergleichen. Bevor ein Gebäude gebaut wird, entstehen zuerst exakte Baupläne. Ähnlich erstellt die Technomathematik die unsichtbaren mathematischen Baupläne für technische Systeme.
Beispielsweise wird der Luftstrom um ein Flugzeug nicht direkt im Windkanal getestet, sondern zunächst mithilfe mathematischer Gleichungen am Computer simuliert. Auch Verkehrsflüsse, Lieferketten, medizinische Bildgebung oder die Datenübertragung im Internet beruhen auf solchen mathematischen Modellen.
Wie beim Prototypenbau in der Technik werden diese Modelle immer weiter verfeinert, getestet und angepasst, bis sie die Realität möglichst genau abbilden. Erst dann werden sie in der Praxis eingesetzt.
Technomathematik verbindet damit abstrakte Theorie mit greifbaren Anwendungen, und macht Mathematik direkt in der realen Welt wirksam.
Übersicht der verschiedenen Bereiche der Technomathematik
Was ist eigentlich Technomathematik? Wie ist es an der Technischen Universität Hamburg (TUHH) zu studieren?
Im Bachelorstudiengang Technomathematik an der TUHH lernst du, wie mathematische Methoden genutzt werden, um technische, naturwissenschaftliche und digitale Systeme zu verstehen, zu simulieren und zu optimieren. Du baust dir ein starkes Fundament in Analysis, Linearer Algebra, Numerik und Stochastik auf und verknüpfst dieses Wissen von Anfang an mit Anwendungen aus der Mechanik, Elektrotechnik und Informatik.
Der Studiengang kombiniert theoretische Mathematik mit ingenieurwissenschaftlichen Fragestellungen und der praktischen Umsetzung am Computer. Du entwickelst mathematische Modelle, analysierst sie, programmierst numerische Verfahren und nutzt diese schließlich zur Simulation realer Prozesse. So lernst du nicht nur, mathematische Werkzeuge anzuwenden, sondern auch selbst weiterzuentwickeln.
Besonders charakteristisch ist der interdisziplinäre Aufbau: Die TUHH und die Universität Hamburg (UHH) gestalten den Studiengang gemeinsam. Die ersten Semester bestehen aus verbindlichen Grundlagenmodulen, danach hast du große Wahlfreiheit in Bereichen wie Bildgebung, Strömungsmechanik, Optimierung, Maschinellem Lernen oder Nachrichtentechnik. Durch die enge Verbindung zur Ingenieurpraxis und mögliche Kooperationen mit Unternehmen kannst du dein Wissen direkt in realen Projekten einsetzen.
Wenn du wissen möchtest, wie das Studium im Alltag aussieht, kannst du dir Erfahrungsberichte von Studierenden des Studiengangs Technomathematik anschauen.
