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„In der Robotik kann ich mich mathematisch austoben“
Junge Talente für die Zukunft zu rüsten, sie für MINT-Fächer zu begeistern und ihnen neue Technologien näher zu bringen, ist ein Mammutprojekt. Wir bei KUKA arbeiten daran an verschiedenen Stellen, stehen mit Bildungseinrichtungen und der Politik in engem Austausch, um der jüngeren Generation den Umgang mit neuen Technologien zu ermöglichen.
Ulrike Götz
25. November 2022
Society
Lesezeit: 4 Min.
Zu KUKAs Engagement zählt in diesem November auch die Ausrichtung der Preisverleihung für den Bundeswettbewerb Mathematik. Am KUKA Hauptsitz in Augsburg trafen sich die jungen Preisträgerinnen und Preisträger aus ganz Bayern. Wenn sie Ende November ihre Preise entgegennehmen, haben die Jungen und Mädchen 14 Monate Algebra, Geometrie und Kombinatorik hinter sich gebracht. Der Bundeswettbewerb Mathematik ist ein Schülerwettbewerb für alle, die sich für Mathematik interessieren. Er besteht aus zwei Hausaufgabenrunden und einem mathematischen Fachgespräch in der abschließenden dritten Runde. Neben dem mathematischen Schulwissen zählen vor allem auch Motivation und Ausdauer. Einer, der bei KUKA arbeitet und einen Doktor in Mathematik hat, ist Jonas Schwinn. Wir haben mit ihm darüber gesprochen, was ihm an der Mischung aus Zahlen und Technik so gefällt und was er jungen Talenten mit auf den Weg geben würde.
Jonas, bei KUKA arbeitest du bereits seit mehreren Jahren im Forschungsbereich an Themen wie maschinellem Lernen oder Datenanalysen. Wie passen dein Doktor in Mathematik und dein Arbeitsalltag zusammen?
Jonas Schwinn: „Robotik ist ein wunderbares Anwendungsfeld für angewandte und theoretische Mathematik. Schön ist dabei, dass man in einem Moment interessante Mathematik machen darf und schon im nächsten Moment die Resultate in Form eines beweglichen Roboters sieht, der seine Aufgabe - Dank mathematischer Überlegungen - jetzt schon ein bisschen besser macht.
Jonas Schwinn hat einen Doktor in Mathematik und arbeitet bei KUKA im Forschungsbereich.
Um einen Roboter zu bewegen, muss man wissen, welche Achswinkel eingestellt werden müssen, damit der TCP – also die vordere Spitze des Roboters – an eine gewünschte Position fährt. Das funktioniert über das Lösen von linearen Gleichungen, und das wird ja teilweise bereits in jungen Jahren an den Schulen gelernt.“
Welchen Schwerpunkt hast du denn für deinen Mathe-Doktor gewählt?
„Mein Schwerpunkt im Studium war die mathematische Optimierung. In diesem Feld kann man sich in der Robotik, gerade auch in der Robotik-Forschung, ganz wunderbar austoben. Mathematische Optimierungsverfahren sind ein wichtiger Bestandteil von modernen Regelungsalgorithmen. Sie bestimmen also, wie sich ein Roboter optimalerweise bewegen soll, um eine bestimmte Aufgabe zu lösen. Dazu ein kurzes Beispiel: Der Roboter soll mit maximal möglicher Geschwindigkeit einer Linie folgen, dabei einen Teller transportieren und sicherstellen, dass kein Essen herunterfällt. Und genau solche realen Problemstellungen in mathematischen Modellen zu formulieren: Das prägt meinen Arbeitsalltag bei KUKA. Und dabei hilft mir meine abgeschlossene Promotion ungemein. Ich analysiere Daten aus dem Bereich des maschinellen Lernens – einer Unterform der künstlichen Intelligenz – bringe sie in mathematische Modelle, um Lösungen zu finden, damit eben kein Essen vom Teller fällt, wenn ein Roboter den Teller transportiert.
"Nie die Leidenschaft verlieren – Mathematik ist ein großartiges Themengebiet.“ Jonas Schwinn, KUKA Mitarbeiter und Doktor der Mathematik
Gibt es noch weitere Beispiele?
„Definitiv. Wir haben beispielsweise einen Algorithmus entwickelt, der entscheidet, wie ein Roboter einen Gegenstand aus einer Kiste nehmen soll, um möglichst selten einen Gegenstand beim Greifvorgang zu verlieren. Das klingt jetzt etwas trivial – für einen Menschen ist es das auch, weil Augen und Verstand ideal zusammenspielen und wir das unbewusst machen. Für einen Roboter ist das eine große Aufgabe.
Um zu verstehen, wie Maschinen lernen, ist mathematisches Verständnis unabdingbar. Andere Anwendung aus der angewandten Stochastik oder Statistik finden sich in der Umgebungsmodellierung. Zum Beispiel dann, wenn ich ein Objekt aus verschiedenen Perspektiven mit einer Kamera gesehen habe und jetzt wissen will, welches die wahrscheinlichste Position des Objekts ist.
In der mobilen Robotik – wenn unsere Roboter also auf mobilen Plattformen montiert sind, um sich frei im Raum bewegen zu können – kommt Statistik ins Spiel, um Karten der Umgebung zu erstellen oder die genaue Position des Roboters herauszufinden.
Auch die theoretische Mathematik spielt eine große Rolle, wenn man Probleme in der Robotik lösen will.
Da ist auf jeden Fall eine große Leidenschaft herauszuhören: Was fasziniert dich an Zahlen und Technik?
„Generell bin ich ein Problemlöser. Dabei helfen mir Statistik und mathematische Modellierung und Optimierung, Probleme zu verstehen und Lösungen zu entwickeln. Außerdem fasziniert es mich, Dinge, zu entwickeln, die dem Menschen Aufgaben abnehmen. Das kann Software sein oder Hardware - in der Robotik macht man beides.“
Nach der Preisverleihung des Bundeswettbewerbs Mathematik konnten die bayrischen Mathe-Talente testen, wie einfach es ist, den KUKA LBR iisy zu steuern.
Was würdest Du jungen Talenten gerne mit auf den Weg geben?
„Eine der drängendsten Fragen ist, wie wir unsere Gesellschaft und insbesondere unsere Industrie in den nächsten Jahrzehnten nachhaltiger und ökologischer gestalten können. Als Mathematiker könnt ihr eine zentrale Rolle dabei spielen, in dem ihr und wir gemeinsam die Nutzung von Energie mathematisch optimal planen. Das ist eine großartige Fähigkeit – und irgendwie auch ein Stück unsere Verantwortung. Wichtig ist dabei immer wieder auszuprobieren, wie ihr mathematisches Wissen und Talent in Lösungen für reale Probleme umwandeln könnt. Und: nie die Leidenschaft verlieren – es ist ein großartiges Themengebiet.“
