SFB 1456:  Mathematik des Experiments: Die Herausforderung indirekter Messungen in den Naturwissenschaften

• Fachliche Zuordnung: Mathematik ; Biologie ; Chemie ; Informatik, System- und Elektrotechnik ; Medizin ; Physik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432680300

Wir sind Zeugen einer Epoche, in der Daten von nie gekanntem Ausmaß in der experimentellen naturwissenschaftlichen Forschung gewonnen werden. Während ständig neue Messtechniken und -instrumente entwickelt und verbessert werden, um günstig und effizient Daten zu erlangen, besteht das Nadelöhr heute darin, aussagekräftige Informationen aus diesen riesigen Datenmengen zu gewinnen. Typische Gründe sind, dass moderne Messtechnologien oft Informationen nur indirekter Weise liefen und dass die beobachteten Daten stark verrauscht sind und oft in einer inhärent zufälligen Weise gewonnen werden. Ziel dieses Sonderforschungsbereichs ist es, basierend auf mathematischer Modellierung und Analysis zu der effizienten Extraktion maximaler quantitativer Informationen aus experimentellen Daten beizutragen.Die Forschung in diesem Sonderforschungsbereich wird durch Daten gesteuert. Wir konzentrieren uns auf drei Arten von Strukturen, die sehr oft in experimentellen Daten vorkommen: Daten mit geometrischen Nichtlinearitäten, Daten mit unvollständigen Informationen und Daten mit Informationen in der Abhängigkeitsstruktur.Unter diesem Dach untersuchen in jedem der vorgeschlagenen Teilprojekte mindestens ein Naturwissenschaftler und ein Mathematiker gemeinsam eine spezifische relevante Klasse experimenteller Daten aus Gebieten, die von der Physik der kondensierten Materie, molekularer oder zellulärer Biophysik, biomedizinischer Forschung bis hin zur Astronomie reichen. Dabei können wir auf starke Verbindungen zwischen angewandter Mathematik und experimentellen Naturwissenschaften aufbauen, die sich seit über einem Jahrzehnt etabliert haben und den Göttingen Campus einmalig auszeichnen. Langfristig stellen wir uns vor, dass neue mathematische Werkzeuge zur Analyse experimenteller Daten neue experimentelle Techniken mit nie gekannter Leistungsfähigkeit ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche
• Internationaler Bezug: Österreich

Laufende Projekte

• A01 - Geometrie und Bayessche Statistik zur Rekonstruktion von Proteinradikalstrukturen aus der ENDOR-Spektroskopie (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Bennati, Marina ;  Huckemann, Stephan )
• A02 - Geometrie der Konformationsdynamik von Biopolymeren (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Enderlein, Jörg ;  Sturm, Anja ;  Wardetzky, Max )
• A03 - Dimensionalitätsreduktion und Regression im Wasserstein-Raum für quantitative 3D-Histologie (Teilprojektleiter Salditt, Tim ;  Schmitzer, Bernhard )
• A04 - Dynamik von Zytoskelett-Netzwerken: Von geometrischer Struktur zur Zellmechanik (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Köster, Sarah ;  Munk, Axel )
• A05 - Statistische Methoden zur Rekonstruktion kontinuierlicher Bewegungen aus Kryo-EM Daten (Teilprojektleiter Habeck, Michael ;  Stark, Holger )
• A06 - Prädiktive Modelle und Referenzrahmen im sensomotorischen Kortex von Makaken unter natürlichen Bedingungen (Teilprojektleiter Gail, Alexander ;  Sinz, Fabian )
• B01 - Mathematik der Atomorbital-Tomographie (Teilprojektleiter Luke, David Russell ;  Mathias, Stefan )
• B02 - Ensemble-Inferenz - neue Abtastalgorithmen und Anwendungen in der Strukturbiologie (Teilprojektleiter de Groot, Berend ;  Habeck, Michael ;  Rudolf, Daniel )
• B03 - Niedrigrang- und Sparsity-basierte Modelle in der Magnetresonanztomographie (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Plonka-Hoch, Gerlind ;  Uecker, Martin )
• B04 - Kollektive Dynamik von Ionenkanälen: statistische Modellierung und Analyse (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Li, Housen ;  Steinem, Claudia )
• B05 - Inferenz funktioneller Netzwerke mit Hilfe von parallelen Messungen von Nervenzellaktivität in der Netzhaut (Teilprojektleiter Ecker, Alexander ;  Gollisch, Tim )
• B06 - Kompensation von Bewegungen und Modellungenauigkeiten in der Nano-CT und lokalen Tomographie (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Salditt, Tim ;  Wald, Anne )
• C01 - Dichtematrix-Rekonstruktionen in der ultraschnellen freien Elektronenoptik (Teilprojektleiter Hohage, Thorsten ;  Ropers, Claus )
• C02 - Stochastische Computertomographie: Theorie und Algorithmen für X-FEL-Bildgebung in Echtzeit (Teilprojektleiter Grubmüller, Helmut ;  Luke, David Russell )
• C03 - Intensitätskorrelationen in Beugungsexperimenten: Faltung, Rekonstruktion und Information (Teilprojektleiter Hohage, Thorsten ;  Salditt, Tim )
• C04 - Korrelationen von Oszillationen der Sonnenoberfläche: Modellierung und Inversionen (Teilprojektleiter Gizon, Laurent ;  Hohage, Thorsten ;  Lehrenfeld, Christoph )
• C06 - Kolokalisierung basierend auf optimalem Transport (Teilprojektleiter Jakobs, Stefan ;  Munk, Axel ;  Schmitzer, Bernhard )
• INF - Infrastruktur zum Austausch von Forschungsdaten und Software (Teilprojektleiter Lehrenfeld, Christoph ;  Osterhoff, Markus ;  Uecker, Martin )
• Z01 - Verwaltungsprojekt (Teilprojektleiter Hohage, Thorsten )

• Antragstellende Institution: Georg-August-Universität Göttingen
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS); Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie; (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) (aufgelöst)
• Beteiligte Hochschule: Friedrich-Schiller-Universität Jena
• Sprecher: Professor Dr. Thorsten Hohage