Komplexe Systeme besser verstehen

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Ökologie, Ökonomie, die Welt der Finanzen und maschinelles Lernen – diese
auf den ersten Blick so unterschiedlichen Bereiche haben eins gemeinsam:
ihre Komplexität. Es sind empfindliche Systeme mit vielen Akteuren. Ein
Schlüssel, um sie besser zu verstehen, ist die Random Matrix Theory (RMT),
die Theorie der Zufallsmatrizen. Die internationale Forschungsgruppe „The
Lush World of Random Matrices“

(Die vielfältige Welt der Zufallsmatrizen),
wird von August bis Dezember am Zentrum für interdisziplinäre Forschung
(ZiF) der Universität Bielefeld daran arbeiten, diese Theorie für
möglichst viele Forschungsfelder fruchtbar zu machen.

Sie beginnt am 25. August mit einer Sommerschule für Nachwuchsforschende.
„Das Besondere an der Theorie der Zufallsmatrizen ist, dass sie so
vielfältig einsetzbar ist. Sie ist auch nicht nur ein Rechenwerkzeug,
sondern liefert tiefe theoretische Einsichten in die Eigenschaften
komplexer Systeme“, erklärt der Physiker Jean-Philippe Bouchaud, Professor
an der École Normale Supérieure in Paris. Er leitet die Forschungsgruppe
zusammen mit der Physikerin Dr. Valentina Ros, die am Laboratoire de
Physique Théorique et Modèles Statistiques an der Université Paris-Saclay
forscht. Mit diesen Einsichten lasse sich besser verstehen, wie zum
Beispiel Ökosysteme auf Störungen reagieren, aber auch, wie Algorithmen
lernen. Erdacht wurde sie ursprünglich, um Quantenprozesse in chaotischen
Vielteilchensystemen zu beschreiben.

Gemeinsames Werkzeug weiter entwickeln
„Es gibt so viele Bereichen, in denen die Zufallsmatrizen zum Einsatz
kommen, dass wir uns zum Ziel gesetzt haben, Forschende aus verschiedenen
Bereichen zusammenzubringen, um sich auszutauschen und unser gemeinsames
Werkzeug weiterzuentwickeln“, so Valentina Ros. Dazu hat sie zusammen mit
Jean-Philippe Bouchaud zwanzig Forschende aus neun Ländern an ZiF
eingeladen.

Den Start der Forschungsgruppe bildet die „Summer School on Randomness in
Physics and Mathematics“, die vom 25. August bis 6. September am ZiF
stattfindet. Die internationale Sommerschule bringt Promovierende und
junge Postdocs unterschiedlicher Länder aus verschiedenen Bereichen der
Mathematik und mathematischen und theoretischen Physik zusammen. „Wir
bauen dabei auf den Erfolgen der vorherigen vier Summer Schools auf,“
berichtet Professor Dr. Gernot Akemann, mathematischer Physiker an der
Universität Bielefeld, der die Veranstaltung gemeinsam mit dem
Mathematiker Professor Dr. Friedrich Götze (Bielefeld) organisiert. „Das
Programm für die Teilnehmenden besteht aus acht interdisziplinären
Vorlesungsreihen, für die wir renommierte Forscherinnen und Forscher als
Lehrende gewinnen konnten.“ Die Themen reichen von der Chaostheorie bis
hin zu Neuronalen Netzen und Deep Learning.

Drei Workshops bis Jahresende
Weiter geht es dann mit insgesamt drei Workshops: Der erste mit dem Thema
„Random Matrix Theory for Learning and Statistical Physics” findet vom 8.
bis 12. September 2025 statt, der Workshop „Random Matrix Theory for
Ecology, Economics, Finance and Statistical Physics” vom 27. bis 31.
Oktober. Den Abschluss der Reihe bildet der „Brunel-Bielefeld Workshop on
Random Matrix Theory” vom 8. bis 12. Dezember.

Die Arbeitssprache der Forschungsgruppe ist Englisch. Journalist*innen
sind herzlich eingeladen, über die Veranstaltung zu berichten. Die
Leiter*innen stehen für Medienanfragen gerne zur Verfügung.