Für das Projekt Science TV der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) haben zehn Forscherteams eine Kamera in die Hand genommen und ihren Arbeitsalltag dokumentiert. Herausgekommen sind Kurzfilme über Biologen, die nach Wasservögeln tauchen, Materialforscher, die Beton gießen – oder Mediziner, die Demenz an Zebrafischen erforschen.

Die Mathematiker Wiebke Höhn und Marco Lübbecke vom DFG-Forschungszentrum Matheon in Berlin haben es sich zur Aufgabe gemacht, praktische Lösungen für viele Aufgaben aus allen Lebensbereichen zu finden.

Ob mathematische Probleme, Modelle oder Algorithmen – Mathematik steckt in viel mehr Dingen als gedacht. Das Fachgebiet der beiden Wissenschaftler ist die diskrete Optimierung, die sich damit beschäftigt, aus vorgegebenen Möglichkeiten die beste auszuwählen. Das kann zum Beispiel bedeuten, die kürzte Fahrroute von Berlin nach München zu finden oder die kürzeste Strecke für den Briefträger.

Dabei antworten die beiden Mathematiker zunächst auf jede Frage mit einer Formel – denn damit lassen sich dann praktischer Weise gleich mehrere, ähnlich Probleme lösen. Für die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes, die gerade in einem großen Projekt den Nordostsee-Kanal erweitert, entwickeln die Wissenschaftler Modelle und Algorithmen, um die Wartezeiten der Schiffe zu minimieren. Denn in dem Kanal, der in beide Richtungen von Tankern, Segelschiffen und Containerschiffen befahren wird, herrscht reger Verkehr. Große Schiffe dürfen sich nur an einigen Stellen begegnen. Im Zweifel müssen sie aufeinander warten – und das kostet die Reedereien Geld.

Immer mehr Unternehmen fragen bei den Mathematikern an, ob sie Lösungen für Planungs- und Entscheidungsprobleme finden können. Dazu schauen sich die Wissenschaftler die Situation vor Ort an, und versuchen den abstrakten Kern der Aufgabe zu erfassen. Die Wirklichkeit wird dann in mathematischen Modellen simuliert. Hat man erst einmal ein geeignetes Modell gefunden, gilt es ein Verfahren – einen Algorithmus zu finden, der die beste Lösung bestimmt, die mathematisch bewiesen werden kann. 

In den nächsten zehn Folgen begeben sich Wiebke Höhn und Marco Lübbecke auf eine mathematische Weltreise. Im praktischen Alltag stoßen sie dabei auf unerwartet komplizierte Fragen der Mathematik.