Evolution technischer Prozesse

Dr. Loch (Schott AG, Mainz) referiert in der Schwerpunkt-AG "Mathematisches Modellieren"

An drei Nachmittagen erklärte Dr. Loch den Teilnehmerinnen und Teilnehmern der AG "Mathematisches Modellieren" den Zusammenhang zwischen biologischer Evolution und der Optimierung technischer Prozesse.

Die meisten Abläufe in Produktionsbetrieben wie zum Beispiel bei der Produktion von hochwertigem Glas - sind so komplex, dass sie nicht mit einfachen, leicht handhabbaren Gleichungen beschrieben werden, die mit Computern in vertretbarer Zeit gelöst werden können.

Deshalb leistet sich die Firma Schott einen Stab von ca. 30 Wissenschaftlern, die versuchen, den Produktionsprozess mit Hilfe von Kennzahlen zu beschreiben, von denen die Qualität des Glases abhängt. Jeder Satz von Kennzahlen beschreibt dann einen Produktionszustand, dessen Güte an der Qualität des produzierten Glases gemessen wird.

Übersetzt in die Sprache der Biologie entsprechen die Produktionszustände Individuen, die Kennzahlen den Genen und die Qualität des Glases der Fitness der Individuen. Bei der natürlichen Evolution pflanzen sich die Individuen fort und geben ihre Gene an ihre Nachkommen weiter. Nur die fitesten überleben und können ihre Gene an die nächste Generation vererben.

Dieser Prozess wurde in der AG an einem überschaubaren Optimierungsproblem, das mit Hilfe von Mittelstufen-Mathematik "konventionell" gelöst werden kann, mathematisch modelliert und für einige Generationen durchgespielt. Die Fitness der jüngsten Generation stimmte erstaunlich gut mit der konventionellen Lösung überein.

Zur Zeit arbeitet die AG an einem Programm, das es ermöglicht, den Evolutionsprozess auch bei komplexeren Aufgabenstellungen anzuwenden. Sobald das Programm zur Verfügung steht, will Dr. Loch die Seminarreihe fortsetzen.