Mit Mathematik Unsicherheiten im deutschen OP-Saal auf der Spur

Die Forschungsgruppe „Data Mining and Uncertainty Quantification“ am Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) berechnet Unsicherheiten in technischen Systemen und will damit der Frage auf den Grund gehen, ob Forscher sich auf die Erkenntnisse, die er aus seiner Computersimulation gewonnen werden, wirklich verlassen können.

Wirklich zuverlässig?

Dank feinerer Sensortechnologie und Computersimulationen erzeugen die Naturwissenschaften immer größere und komplexere Datensätze. Aber kann ein Forscher sicher sein, dass die daraus gewonnenen Erkenntnisse wirklich akkurat und vor allem zuverlässig genug sind – selbst wenn Aspekte des betrachteten Systems als ungewiss gelten??

Auch den Zufall mit einbeziehen

Unter der Leitung von Prof. Vincent Heuveline befassen sich ein halbes Dutzend Wissenschaftler mit der Analyse großer Datensätze und der Berechnung von Unsicherheiten in technischen Systemen. Dabei setzen sie auf modernste Techniken des High Performance beziehungsweise Cloud Computing. „Die heutige Rechnerleistung ermöglicht es uns, die Qualität einer Berechnung zu ermitteln, indem wir auch das Unerwartete, den Zufall, mit einbeziehen“, sagt Heuveline. „Die philosophische Frage: »Was ist sicher?« kann dadurch mit Mitteln der Mathematik neu gestellt werden.“

Fallbeispiel OP-Saal

Als zentrales Anwendungsgebiet hat sich die Forschungsgruppe dabei den Operationssaal (OP-Saal) ausgesucht. „Der OP-Saal ist heute wie ein Cockpit ausgestattet, mit zahlreichen technischen Instrumenten“, erläutert Heuveline. Diese Instrumente produzieren permanent Daten, damit der Operateur den aktuellen Zustand des Patienten und den Status der Geräte kennt. „Chirurgen müssen sich auf ihre Instrumente verlassen können wie Piloten“, so Heuveline. „Dabei wollen wir sie unterstützen.“

Die HITS-Forscher analysieren die technischen Systeme, simulieren Operationsabläufe einschließlich der Auswirkungen für den menschlichen Körper, und berechnen dabei auch die Fehlerwahrscheinlichkeit der Simulationen. Dem Forschungsleiter zufolge werden die Ergebnisse der Berechnungen in die IT-Infrastruktur der OP-Säle mit einfließen und die Systeme noch verlässlicher machen.

(cs)

HCC Redaktion

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