Research Group of Prof. Dr. Jochen Garcke

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Institut für Numerische Simulation
Friedrich-Hirzebruch-Allee 7
53115 Bonn
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Fraunhofer SCAI

Siehe auch die Seiten der Abteilung Numerische datenbasierte Vorhersage bei Fraunhofer SCAI, sowie über die Zusammenarbeit zwischen INS und Fraunhofer SCAI.

Informationen für Studierende

Bei Interesse an anwendungsorientierten Aufgabenstellungen und angewandter Mathematik sind regelmäßig Praktika, SHK-Stellen sowie Bachelor- und Masterarbeiten in meiner Arbeitsgruppe zu vergeben. Falls Sie sich konkreter interessieren und bewerben möchten, bräuchte ich (mindestens) einen aktuellen Notenauszug, einen kurzen Lebenslauf und den Stand Ihrer Programmiererfahrung.

Typische Themen von Abschlussarbeiten sind in der Numerik von hochdimensionalen Problemen oder im Maschinellen Lernen. In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer SCAI können im Rahmen einer Abschlussarbeit oft auch Anwendungaspekte, wie z.B. virtuelle Produktentwicklung, Sensordatenanalyse, oder Energienetze (auch im Kontext von erneuerbaren Energien), mit betrachtet werden.

Teaching

Summer semester 2025

Summer semester 2024

See teaching activities of the whole group.

Publications

Dissertations (click to expand)

  1. Passive and model-agnostic sampling for training data development in machine learning regression. P. Climaco. Doktorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2025. BibTeX PDF
  2. Low-dimensional Representations for Diverse Collections of 3D Surface Meshes. S. Hahner. Doktorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2024. BibTeX DOI
  3. Knowledge Graph for CAE-based Development in Vehicle Safety. A. Pakiman. Doktorarbeit, Fakultät für Maschinenbau und Sicherheitstechnik, Bergische Universität Wuppertal, 2024. BibTeX PDF DOI
  4. Social-aware Robot Navigation based on Deep Reinforcement Learning. Y. Zhou. Doktorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2024. BibTeX PDF
  5. Automatisierte Auswertung von Crashsimulationen unterschiedlicher Fahrzeug-Entwicklungsstände mit Methoden des maschinellen Lernens. D. Kracker. Doktorarbeit, Fakultät für Maschinenbau und Sicherheitstechnik, Bergische Universität Wuppertal, 2023. BibTeX Link
  6. Interpretable Deep Learning for Studying the Earth System: Soil-Moisture-Precipitation Coupling Across Europe. T. Tesch. Doktorarbeit, Institut für Geowissenschaften, Universität Bonn, 2023. BibTeX DOI
  7. Informed Machine Learning: Integrating Prior Knowledge into Data-Driven Learning Systems. L. von Rüden. Doktorarbeit, Institut für Informatik, Universität Bonn, 2023. BibTeX DOI
  8. Numerical Methods for Uncertainty Quantification in Gas Network Simulation. B. Fuchs. Doktorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2018. BibTeX Link
  9. Geometrical Methods for the Analysis of Simulation Bundles. R. Iza-Teran. Doktorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX Link
  10. New Importance Sampling Based Algorithms for Compensating Dataset Shifts. T. Vanck. Doktorarbeit, Institut für Mathematik, TU Berlin, 2016. BibTeX DOI Link

Master theses (click to expand)

  1. Kolmogorov Arnold Networks. E. Brenner. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2025. BibTeX
  2. Energy Transformer: Associative Memory Networks and Transformers. F. Konrad. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2025. BibTeX
  3. Advancing the Fourier Neural Operator: From the FNO to the Wavelet Neural Operator and Beyond. S. Langenbach. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2025. BibTeX PDF
  4. Wavelets for diffusion models. F. Blanke. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2024. BibTeX PDF
  5. Transformers for time-series forecasting. B. Breitinger. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2024. BibTeX PDF
  6. An examination of topological loss functions and their applications in autoencoders. J. Brundan. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2024. BibTeX
  7. Investigation on neural stochastic differential equations. M. Komisarczyk. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2024. BibTeX
  8. Physics-informed graph neural networks for the power flow problem. K. Lyczek. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2024. BibTeX
  9. Learning dynamics from sampling. A. Weiß. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2024. BibTeX PDF
  10. Examing solution diversity in reinforcement learning algorithms using time series analysis. L. Friederichs. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2023. BibTeX
  11. Deep reinforcement learning for energy asset optimization. D. Badarinath. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2022. BibTeX
  12. Exploring the Potential of CNN Transfer Learning for Vehicle Crash Test Image Classification on CAE Data. A. Sharafi. Masterarbeit, Institut für Informatik, Universität Bonn, 2022. BibTeX
  13. Koopman Operator Analysis. P. Climaco. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2021. BibTeX
  14. The Limits of Deep Learning and How to Overcome Them With Respect to Reinforcement Learning. R. Krause. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2021. BibTeX
  15. Analysis of Neural Tangent Kernels. M. Ollech. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2021. BibTeX
  16. Modelling and Analysis of Automobile Simulations using Knowledge Graphs. S. Thakur. Masterarbeit, Institut für Informatik, Universität Bonn, 2021. BibTeX
  17. Graph-convolutional neural networks for chemical applications. K. Waldorf. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2021. BibTeX
  18. Kernels for Topological Data Analysis of Sensor Signals. Y. Burchart. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2020. BibTeX
  19. Algebraic Approaches for Gas Networks. O. Chiara Llanos. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2020. BibTeX PDF
  20. Active Learning for Bayesian Neural Networks with Gaussian Processes. L. Erlenbach. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2020. BibTeX PDF
  21. Multi-Scale Spectral-Based Deep Graph Convolutional Networks for Molecular Property. D. A. Hines Chaves. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2020. BibTeX PDF
  22. Causal Inference with Focus on Dynamical Systems and Applications in Machine Learning. J. Kemper. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2020. BibTeX PDF
  23. Physics Constrained Deep Learning. D. Klingmann. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2020. BibTeX
  24. Wasserstein Metric in Deep Learning. J. Li. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2020. BibTeX
  25. Analyzing and Predicting Simulation Results using Oriented Bounding Boxes and Recurrent Neural Networks. S. Hahner. Masterarbeit, Institut für Informatik, Universität Bonn, 2019. BibTeX PDF
  26. Tensortrain für Hamilton-Jacobi-Belllman. B. Höveler. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2019. BibTeX
  27. Die Verbesserung von Datenqualität mit Hilfe konditioneller funktioneller Abhängigkeiten. C. Mazziotta. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2019. BibTeX
  28. Persistent Homology for Triangulations and Digital Elevation Models. J. L. Villegas Segura. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2019. BibTeX
  29. Topological Data Analysis for Single Cell Data. Y. Zhang. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2019. BibTeX
  30. Visualization and Analysis of Single-Cell Data using Diffusion Maps. L. Beer. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2018. BibTeX PDF
  31. Subspace Identification and Koopman Theory for Modal Analysis of Linear Dynamical Systems. A. Dyck. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2018. BibTeX
  32. Approximate Dynamic Programming applied to a wind energy storage problem. M. Lu. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2018. BibTeX PDF
  33. Adaptive Sparse Grids for Solving Continuous Time Heterogeneous Agent Models. S. Ruttscheidt. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2018. BibTeX PDF
  34. Hierarchical reduction in modeling of gas transport networks. L. Segiet. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2018. BibTeX
  35. Invariant operator approach for the analysis of simulation bundles. T. Tesch. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2018. BibTeX PDF
  36. Quadrature Approximation for Feature Maps in Kernel Methods. T. Ruland. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2017. BibTeX
  37. Fast Approximation of Gaussian Processes. J. Schürg. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2017. BibTeX
  38. Event-triggered Learning. F. Solowjow. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2017. BibTeX
  39. Quasi-Newton Methods for Unstable Partitioned Fluid-Structure Interactions. M. Koch. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX PDF
  40. Optimized Sparse Grid Combination Technique for Eigenvalue Problems. A.-L. Schwartz. Masterarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX PDF
  41. Model Order Reduction for Linearized Systems arising from the Simulation of Gas Transport Transport Networks. S. Roggendorf. Master's thesis, Universität Bonn, 2015. BibTeX
  42. Design and Implementation of a Software Infrastructure for Relevance Feedback Applied to Big Data from Simulations. I. C. Poitasu. Master's thesis, RWTH Aachen, 2013. BibTeX
  43. Multilevel methods for dynamic programming equations related to recommendation engines. A. Paprotny. Master's thesis, Technische Universität Hamburg-Harburg, 2010. BibTeX

Diploma theses (click to expand)

  1. Eine ortsadaptive Dünngitterkombinationstechnik und ihre Anwendungen in der Finanzmathematik. D. Gefen. Diplomarbeit, Universität zu Köln, 2014. BibTeX PDF
  2. Pde approach for american barrier options. J. Ensgraber. Diplomarbeit, Technische Universität Berlin, 2011. BibTeX

Bachelor theses (click to expand)

  1. Kernapproximation mit QMC-Methoden und Anwendung auf die Kern-Ridge-Regression. M. Hellner. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2025. BibTeX PDF
  2. Robuste Gauß-Prozess Regression. D. Klein. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2025. BibTeX
  3. A reinforcement learning algorithm for risk-sensitive control in finance. J. Neuschäfer. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2025. BibTeX
  4. Untersuchung von Mechanism beim Lernen von Attributen. M. Sowa. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2025. BibTeX
  5. Untersuchung von Abstandsbegriffen bei DBSCAN, k-Center und Spektralen Clustering. H. Stebner. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2025. BibTeX
  6. Data visualization with t-SNE in theory and practice. S. Tränkner. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2025. BibTeX PDF
  7. Boosting bei Transferlernen für Regression. A.-S. Fleck. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2024. BibTeX PDF
  8. Maschinelles Lernen von effektiven Hamiltonoperatoren. L. Galbas. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2024. BibTeX
  9. Signalanalyse mittels Variationsbasierter Modenzerlegung. H. O. Scholz. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2024. BibTeX
  10. Konforme Vorhersage unter Kovariatenverschiebung mit verschiedenen Kerndichteschätzungen. C. Wiefel. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2024. BibTeX
  11. Ähnlichkeit von neuronalen Netzen. F. Hauser. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2023. BibTeX
  12. Spektralzerlegung von Operatoren auf Mannigfaltigkeiten zur Datenanalyse. M. Hinz. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2023. BibTeX
  13. Analyzing Diffusion Models. J. Mao. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2023. BibTeX
  14. Tiefes Verstärkendes Lernen für Energie Assets mit Preisunsicherheit. P. Stoffel. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2023. BibTeX
  15. Matrixprofile zur Zeitreihenanalyse. M. Link. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2022. BibTeX
  16. Deep Active Learning für Surrogate Modelle zur Berechnung von Optionspreisen. C. Meerpohl. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2022. BibTeX
  17. Vorhersage der Verformung von Oberflächengitten mittels Transformer-Netzwerken. L. Metz. Bachelorarbeit, Institut für Informatik, Universität Bonn, 2022. BibTeX
  18. Shapley-Werte zur Erklärung von Finanzmodellen. D. Söllheim. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2022. BibTeX PDF
  19. Randbehandlung bei Wavelets für Faltungsnetzwerke. F. Blanke. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2021. BibTeX PDF
  20. Maschinelles Lernen aus sequentiell geordneten Daten mithilfe von Signaturkernen. M. Jaehde. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2021. BibTeX
  21. Ausdünnung variationeller Fourier-Attribute für Gaußprozesse. A. Vogt. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2021. BibTeX
  22. Analyse dünnbesetzter Hauptachsen für Frequenzdaten. T. Bork. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2020. BibTeX PDF
  23. Tiefes Q-Lernen mit Demonstrationen. F. Kerkhoff. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2020. BibTeX PDF
  24. Maschinelles Lernen mit Bayes'schen Programmen. M. Matveev. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2020. BibTeX PDF
  25. Untersuchung des Map Elites Algorithmus. L. Scharr. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2020. BibTeX
  26. The Analysis Of Time Series And Frequency Data From Engineering Applications. S. Aziz. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn and German University in Cairo, 2019. BibTeX PDF
  27. Untersuchung des Pre-Image Problems bei nichtlinearer Dimensionsreduktion. F. Bender. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2019. BibTeX
  28. Untersuchung von Gauß-Prozessen zur Dichte-Schätzung. M. Recker. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2019. BibTeX
  29. Analyse des UMAP-Verfahrens. C. Reiners. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2019. BibTeX
  30. Methoden zur Changepointbestimmung und das Bayes-Verfahren. K. Weinreiß. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2019. BibTeX
  31. Quantifizierung von Unsicherheiten im Gasnetzwerken. P. Döpper. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2018. BibTeX
  32. Untersuchung aktiver Unterräume und deren Anwendung. H. Kleikamp. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2018. BibTeX PDF
  33. Deformationsinvariante Funktionale Korrespondenz für partielle 3D-Geometrien. L. Schleithoff. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2018. BibTeX
  34. Untersuchung von Eigenwertlösern. G. J. Aguirre-Chan. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2017. BibTeX
  35. Der Gauß-Quadratur-Lanczos Algorithmus. U. Brodowsky. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2017. BibTeX
  36. Probabilistische Liniensuche für stochastische Optimierung. D. Schmitz. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2017. BibTeX PDF
  37. Dichteverhältnisschätzung mit Tschebyschow-Polynomen. L. Beer. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX
  38. Anomaliendetektion auf Sensornetzwerken via Analyse von Zeitreihen mittels Diffusion Maps. A. Dyck. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX
  39. Untersuchung einer inversen Abbildung zu nichtlinearen Dimensionsreduktionen mit Anwendung auf Simulationsdaten. S. Hahner. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX PDF
  40. Untersuchung der ARMA-Familie von Analyseverfahren für Zeitreihen aus Produktionsprozessen. B. Japes. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX
  41. Time-adaptive Semi-Lagrangian Approximation to Hamilton-Jacobi-Bellman Equation. I. Kalmykov. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX PDF
  42. Untersuchung eines Verfahrens zur Stichprobenziehung auf Graphen. P. Neubert. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX PDF
  43. Lösen von dynamischen Wirtschaftsmodellen mit dünnen Gittern. S. Ruttscheidt. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX PDF
  44. Betrachtung der Scatter-Transformation zur Analyse von Winddaten. T. Tesch. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX PDF
  45. RadauIIa zur Lösung von steifen Differentialgleichungen. N. Unger. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX
  46. Das Regularized-Principal-Manifold-Prinzip. C. Wasserfuhr. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2016. BibTeX PDF
  47. Nachbarschaftskriterien für Isomap. B. Höveler. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2015. BibTeX
  48. Numerische Verfahren zur Berechnung der Aerosol-optischen Dicke. M. Kirchner. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2015. BibTeX
  49. Untersuchung von Dimensionsreduktion zur Datenanalyse bei Windenergieanlagen. M. Marks. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2015. BibTeX
  50. Untersuchung von linearer und nichtlinearer Dimensionsreduktion für die Klassifikation. N. Sajzew. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2015. BibTeX
  51. Čebyšëv-Approximation im Verstärkenden Lernen. J. Schürg. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2015. BibTeX PDF
  52. Compensating Covariate Shift using Chebyshev Approximation. A. Bablok. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2014. BibTeX
  53. Untersuchung von Optimierungsverfahren zur Verdichtung von Versicherungsbeständen. M. Dämgen. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2014. BibTeX
  54. Numerische Analysis des Trueskill Verfahrens. J. Loevenich. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2014. BibTeX
  55. Untersuchung segregierter Verfahren in OpenFOAM. C. Reising. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2014. BibTeX
  56. Datenapproximation mit radialsymmetrischen Basisfunktionen - sowie Dünngitterverfahren - ein Vergleich. F. Solowjow. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2014. BibTeX
  57. Power-Flow. R. Suter. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2014. BibTeX
  58. Vergleich von Initialisierungsverfahren für nichtlineare Systeme in der Netzwerksimulation. S. Roggendorf. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2013. BibTeX
  59. Diffusion Maps und ihre Anwendung bei der Analyse von Automobildaten. A.-L. Schwartz. Bachelorarbeit, Institut für Numerische Simulation, Universität Bonn, 2013. BibTeX PDF
  60. Untersuchung und Implementierung einer Methode zur direkten Dichteverhältnisschätzung. J. Schilling. Bachelorarbeit, Universität zu Köln, 2012. BibTeX