Nr. 153 / 15. Mai 2014 RO

Internationale Anerkennung der Bremer Mathematik: Zum zweiten Mal wurde jetzt von der amerikanischen Informatik-Gesellschaft „ACM“ eine Liste für die weltweit besten Publikationen im Bereich "Computing" erstellt. Die Liste „Best of 2013“ ist ziemlich umfassend, da es hier um das gesamte "Computing" geht. Das Buch des Bremer Mathematikprofessors Dmitry Feichtner-Kozlov “Distributed Computing Through Combinatorial Topology”, das er zusammen mit zwei Fachkollegen schrieb, hat es auf Platz 3 dieser Liste gebracht. Das ist umso beachtlicher, da es in dem Werk um grundlegende interdisziplinäre Forschung geht. Und mehr noch: Für einen Mathematiker ist es mehr als unüblich bei der „ACM“ eine Auszeichnung zu bekommen. ACM steht für Association for Computing Machinery und ist die erste in den USA gegründete Gesellschaft für Informatik - und mit 100.000 Mitgliedern auch die größte.

Seit 2007 ist Dmitry Feichtner-Kozlov Hochschullehrer für Algebra und Geometrie im Fachbereich Mathematik/Informatik der Uni Bremen. Sein Arbeitsgebiet ist die diskrete Mathematik, die sich mit mathematischen Operationen über endliche oder zumindest abzählbar unendliche Mengen beschäftigt. Vor fünf Jahren hat er sich in die Welt des Computing - genauer: der Theorie der Berechnungen - vorgewagt, um mit mathematischen Modellen und geometrischen Räumen die Kommunikation von Netzwerken zu studieren. Seine Forschung zu Computing hat er mit Fördergeldern aus der Exzellenzinitiative betreiben können.

Wie kommunizieren Netzwerke miteinander?

„Im Zeitalter des Internet ist die wichtigste Frage nicht mehr unbedingt „Wie schnell ist ein Rechner“ sondern vielmehr „Wie kommunizieren Computer miteinander“, meint Dmitry Feichtner-Kozlov. „In unserer Forschungsarbeit haben wir mathematische Modelle entworfen, um zu verstehen, wie Netzwerke miteinander reden. Bei zentralen Netzwerken ist das nicht so problematisch. Anders sieht es bei dezentralen Netzwerken aus – wenn die Rechner nicht miteinander kommunizieren können, kann es weitreichende und gefährliche Folgen haben.“

Das betrifft beispielsweise die Flugsicherung: Für die Flugkoordination ist es wichtig, dass die einzelnen Radarsysteme und Computersysteme sich exakt verständigen können. „Wenn es hier zu Störungen in den Abläufen kommt, kann ein Flugzeugabsturz die Folge sein, das hat man 2002 bei der Flugzeugkollision in Überlingen in der Schweiz gesehen. Die Piloten erhielten widersprüchliche Instruktionen: der Tower gab eine bestimmte Flughöhe vor – das Antikollisionssystem im Flugzeug eine andere Höhe. Das Ergebnis war die Kollision, die 71 Menschen das Leben kostete. Auch wenn letztlich menschliches Versagen eine große Rolle spielte, kann eine exakte Kommunikation der Netzwerke untereinander solche Unfälle verhindern helfen. Hier Lösungen aus der diskreten Mathematik beisteuern zu können, empfinde ich wirklich als aufregend und bereichernd.“

Die wichtigsten Regeln werden ins System eingebrannt

Dmitry Feichtner-Kozlov arbeitet mit Algorithmen und parallelen Berechnungen zu den Fragen: Welche Kommunikationsregeln sind die wichtigsten? Wie viele Nachrichten können schnell verarbeitet und neu berechnet werden? Wie erkennt das System die Reihenfolge? Was passiert, wenn eine Nachricht nicht ankommt? Die wichtigsten Parameter und Operationen werden in das System dann eingebrannt. „Unsere Aufgabe ist es, durch algebraische Topologie die Liste der Spezifikationen festzulegen“, erläutert der Mathematiker. „Für einen Programmierer ist es wichtig zu wissen, welche Regeln beim Bau eines Netzwerkes berücksichtigt werden müssen.“

„A big deal“

Besonders spannend findet der Wissenschaftler die Forschung zu „Shared Memory Systemen“ – also der Umgang mit geteilten Speichern. „Das muss man sich wie ein Schwarzes Brett vorstellen. Wenn ich dort eine Nachricht hinhänge, kann der nächste das lesen, eine weitere Nachricht einstellen und für dritte verfügbar machen. Problematisch wird es, wenn zwei gleichzeitig etwas einstellen, aber nichts voneinander wissen und dennoch glauben, dass sie den neusten Stand haben. Für solche Probleme haben wir geometrische Räume konstruiert, um diese Eigenschaften zu studieren und Lösungen für die Praxis zu entwickeln.“

Die internationale Beachtung, die das Buch erhält, kommt nicht von ungefähr: Die Modellberechnungen, die in der Forschungsarbeit vorgestellt werden, sind für den Bereich Computing bahnbrechend und können den Bereich komplett neu definieren. Amerikanische Kollegen haben dem Bremer Forscher mit den Worten „A big deal“ gratuliert.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereich Mathematik / Informatik
Prof. Dr. Dmitry Feichtner Kozlov
Tel.: 0421 218 63681
E-Mail dfkprotect me ?!math.uni-bremenprotect me ?!.de
www.alta.uni-bremen.de/MMDC13/