Mathematiker (Dr.) ? Mathematische Modellierung, numerische Simulation, Optimierung, KI und Data Science
Aktualisiert am 09.12.2025
Profil
Freiberufler / Selbstständiger
Remote-Arbeit
Verfügbar ab: 05.01.2026
Verfügbar zu: 100%
davon vor Ort: 100%
Wissenschaftliches Rechnen / Scientific Computing
Künstliche Intelligenz und Data Science
Algorithmenentwicklung
Numerische Mathematik
C++
Python
GPU
Mathematik
numerische Simulation
CMake
HPC / Parallel Computing
Git
Jenkins
Machine Learning
Physics-Informed Neural Networks (PINNs)
Signalverarbeitung
Zeitreihenanalyse
Linux
Numerische Optimierung
OpenFOAM
VTK
MPI
FEM

Einsatzorte

Einsatzorte

Deutschland
möglich

Projekte

Projekte

6 Monate
2025-07 - heute

GPU-basierte Signalverarbeitung und Kreuzkorrelationsanalyse

Mathematiker / Software-Entwickler Signalverarbeitung GPU-Programmierung CUDA ...
Mathematiker / Software-Entwickler
  • Entwicklung und Evaluation einer GPU-basierten Pipeline für Signalverarbeitung an der PHY/MAC-Schnittstelle (u. a. FFT, Faltungen, Kreuzkorrelation, LDPC-Decoding)
  • Implementierung und Optimierung von CUDA-Kernels zur Beschleunigung der Kreuzkorrelations-basierten Peak-Suche und Spektralanalyse
  • Performance-Vergleich verschiedener GPU-Plattformen (NVIDIA, ggf. Intel) und Analyse numerischer Stabilität
  • Dokumentation von Ansatz und Ergebnissen
CUDA NVIDIA CUDA Toolkit C++ CMake Intel oneAPI
Signalverarbeitung GPU-Programmierung CUDA C++ HPC / Parallel Computing Kreuzkorrelation FFT
13 Jahre
2013-01 - heute

Strahlungstransfer und Wärmetransport in komplexen Geometrien

Mathematiker / Software-Entwickler C++ Python numerische Simulation ...
Mathematiker / Software-Entwickler
  • Entwicklung eines Simulators für thermischen Strahlungs- und Wärmetransport in komplexen 3D-Geometrien mit und ohne Phasenwechsel (Radiosity-/Rendering-Gleichung, Enthalpie- und Wärmeleitungsgleichung)
  •  Konzeption und Implementierung effizienter numerischer Verfahren (FEM, BEM, Panel-Clustering) für großskalige Industriefälle in der Automobilindustrie
  •  Sichtbarkeitsberechnung mit Raytracing (Intel Embree) und verlustfreier Kompression großer Sichtbarkeitsmengen als diskrete Indexmengen
  •  GPU-beschleunigte Sichtbarkeitsberechnung (Embree, CUDA) zur deutlichen Reduktion der Rechenzeiten
  •  Simulation der thermischen Belastung wärmekritischer Fahrzeugkomponenten und Kopplung von Enthalpie- und Wärmetransportlösern mit Strömungslösern (OpenFOAM, Vectis)
  •  Langfristige Betreuung und Weiterentwicklung des Simulators für mehrere Marken eines Automobilkonzerns (über 45 Einzelverträge seit 2013)
C++ Python numerische Simulation mathematische Modellierung numerische Optimierung GPU-Programmierung HPC / Parallel Computing FEM BEM Panel-Clustering Raytracing
1 Jahr 10 Monate
2023-03 - 2024-12

KI- und PINN-basierte Modelle für Temperatur- und Wärmeleitungsprobleme in der Fahrzeugtechnik

Mathematiker / KI- und Simulationsspezialist Künstliche Intelligenz Machine Learning Physics-Informed Neural Networks (PINNs) ...
Mathematiker / KI- und Simulationsspezialist
  • Konzeption und prototypische Umsetzung von KI-basierten Modellen zur Beschreibung von Temperatur- und Wärmeleitungsprozessen in komplexen Geometrien im Automotive-Umfeld
  • Evaluierung von Physics-Informed Neural Networks (PINNs) mit C++/libtorch und Frameworks wie NVIDIA Modulus für 3D-Wärmeleitungsprobleme, inklusive Betrachtung der Generalisierung außerhalb des Trainingsintervalls
  •  Entwicklung eines KI-basierten Exponentialmodells und Diskussion der Integration in bestehende Simulations- und Auswerteketten
  • Analyse von Schnittstellen zwischen klassischer numerischer Simulation (PDE-Löser) und KI-Modellen, inkl. Datendesign, Testfällen und Performance-Betrachtungen
C++ libtorch Nvidia Modulus Python
Künstliche Intelligenz Machine Learning Physics-Informed Neural Networks (PINNs) numerische Simulation C++ libtorch Data Science
2 Jahre 6 Monate
2019-07 - 2021-12

Gekoppelter Wärme- und Feuchtetransport

F&E-Berater / Software-Entwickler C++ numerische Simulation CFD ...
F&E-Berater / Software-Entwickler
  • Öffentliche Forschung bei der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zum gekoppelten Wärme- und Feuchtetransport
  • Implementierung und Erweiterung von OpenFOAM um ein vollständig gekoppeltes Feuchtemodell (Dichte, Auftrieb, Strömung, Temperatur) sowie Modellierung von Wärmeleitung und Transparenz dünner Schichten
  • Optimierung der Gitterauflösung, insbesondere der Grenzschichten, und Sicherstellung stabiler numerischer Lösungen 
OpenFOAM Linux ParaView
C++ numerische Simulation CFD mathematische Modellierung Wärme- und Stofftransport OpenFOAM HPC / Parallel Computing Linux
Berlin Teltow

Aus- und Weiterbildung

Aus- und Weiterbildung

1992

Promotion in Mathematik

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Thema: Finite-Volumen-Methoden


1994 ? 2000

Wissenschaftlicher Assistent (C1-Stelle)

Technische Universität Berlin

Lehre und Forschung im Bereich numerische Mathematik.

Vorlesungen u. a. zu Mehrgitterverfahren, Integralgleichungen und Eigenwertproblemen.

Kompetenzen

Kompetenzen

Top-Skills

Wissenschaftliches Rechnen / Scientific Computing Künstliche Intelligenz und Data Science Algorithmenentwicklung Numerische Mathematik C++ Python GPU Mathematik numerische Simulation CMake HPC / Parallel Computing Git Jenkins Machine Learning Physics-Informed Neural Networks (PINNs) Signalverarbeitung Zeitreihenanalyse Linux Numerische Optimierung OpenFOAM VTK MPI FEM

Produkte / Standards / Erfahrungen / Methoden

Kurzprofil

Experte für numerische Simulation, mathematische Modellierung und Softwareentwicklung mit über 30 Jahren Erfahrung. Schwerpunkte: partielle Differentialgleichungen (PDEs), Integralgleichungen und die Entwicklung effizienter numerischer Algorithmen ? einschließlich der Konzeption und Umsetzung komplexer Simulationssoftware. Langjährige interdisziplinäre Zusammenarbeit in Industrie- und Forschungsprojekten, insbesondere in der Automobilindustrie.


Kernkompetenzen & Methoden

  • Numerische Simulation (FEM, BEM, FVM)
  • Strahlungstransport, Wärmeübertragung mit Phasenwechsel und Sichtbarkeitsberechnung (Raytracing)
  • Hierarchische Verfahren, Mehrgittermethoden
  • Softwareentwicklung in C++ (modernes C++, Performance-Optimierung), CMake, Python, Lua, Java
  • Parallelisierung mit TBB, OpenMP, MPI sowie CUDA (GPU)
    • GPU-Signalverarbeitung an der Schnittstelle PHY ?MAC (Layer 1/2): FFT und Faltungen, Kreuzkorrelation (Präambel-Detektion, Synchronisation) und effiziente Frequenzraum-Pipelines. Normierung und Schwellenwahl. Implementierung in Python sowie C++/CUDA. Performance-Optimierung: Host?Device?Transfers minimieren. Profiling mit NVIDIA- und Intel-Tools. Iterative, graphbasierte FEC-Verfahren (LDPC).
  • Machine Learning und Physics-Informed Neural Networks (PINNs, PINOs)
  • Frameworks: OpenFOAM, VTK, Boost, SCOTCH, Embree, Intel oneAPI (MKL, TBB, MPI), BLAS, LAPACKE
  • Versionsverwaltung und Build-Prozesse mit Git und Jenkins


Projekterfahrung

2013 ? heute

Rolle: Strahlungstransfer und Wärmetransport in komplexen Geometrien

Kunde: Automobilindustrie


Aufgaben:

  • Entwicklung eines Simulators für thermischen Strahlungs- und Wärmetransport mit und ohne Phasenwechsel (Radiosity-Gleichung, Rendering-Gleichung, Enthalpie-Gleichung, FEM, BEM, Panel-Clustering)
  • Sichtbarkeitsberechnung mit Raytracing (Embree) und verlustfreier Kompression großer Sichtbarkeitsmengen (als diskrete Indexmengen)
  • GPU-beschleunigte Sichtbarkeitsberechnung (Embree, CUDA)
  • Simulation der thermischen Belastung wärmekritischer Fahrzeugkomponenten
  • Kopplung von Enthalpiegleichung und Wärmetransport (Heat-Solver) mit Strömungslösern (OpenFOAM, Vectis)
  • Langfristige Betreuung mit über 45 Einzelverträgen (jeweils 12-Monatsverträge für verschiedene Marken innerhalb des Konzerns)


2019 ? 2021

Rolle: BAM: Gekoppelter Wärme- und Feuchtetransport

Kunde: Öffentliche Forschung


Aufgaben:

  • Implementierung und Erweiterung von OpenFOAM um ein vollständig gekoppeltes Feuchtemodell (Dichte, Auftrieb, Strömung, Temperatur), Modellierung von Wärmeleitung und Transparenz dünner Schichten 
  • Optimierung der Gitterauflösung (inkl. Grenzschichten) und Sicherstellung stabiler numerischer Lösungen


2000 ? 2012

Rolle: Diverse Industrieprojekte


Aufgaben:

  • Zusammenarbeit mit Ingenieurburos (Automobilindustrie)
  • Thermische und akustische Eigenschaften von Ziegeln (Fa. Rimmele): Simulation des Wärmedurchgangs (k-Wert) und des akustischen Verhaltens (Schallschutz)
  • Entwicklung algebraischer Mehrgitterverfahren (BAM)
  • Ablaufplanung für Straßenbahnwartung (Startup-Projekt), kombinatorische Optimierung


1992 ? 1993

Rolle: Diffraktive Optik

Kunde: NuTech Neumünster, Lasertechnologie


Aufgaben:

  • Berechnung von Beugungseffizienzen diffraktiver optischer Elemente (DOEs)
  • Lösung des Problems mithilfe zweier gekoppelter Integralgleichungen zur Helmholtz-Gleichung

Einsatzorte

Einsatzorte

Deutschland
möglich

Projekte

Projekte

6 Monate
2025-07 - heute

GPU-basierte Signalverarbeitung und Kreuzkorrelationsanalyse

Mathematiker / Software-Entwickler Signalverarbeitung GPU-Programmierung CUDA ...
Mathematiker / Software-Entwickler
  • Entwicklung und Evaluation einer GPU-basierten Pipeline für Signalverarbeitung an der PHY/MAC-Schnittstelle (u. a. FFT, Faltungen, Kreuzkorrelation, LDPC-Decoding)
  • Implementierung und Optimierung von CUDA-Kernels zur Beschleunigung der Kreuzkorrelations-basierten Peak-Suche und Spektralanalyse
  • Performance-Vergleich verschiedener GPU-Plattformen (NVIDIA, ggf. Intel) und Analyse numerischer Stabilität
  • Dokumentation von Ansatz und Ergebnissen
CUDA NVIDIA CUDA Toolkit C++ CMake Intel oneAPI
Signalverarbeitung GPU-Programmierung CUDA C++ HPC / Parallel Computing Kreuzkorrelation FFT
13 Jahre
2013-01 - heute

Strahlungstransfer und Wärmetransport in komplexen Geometrien

Mathematiker / Software-Entwickler C++ Python numerische Simulation ...
Mathematiker / Software-Entwickler
  • Entwicklung eines Simulators für thermischen Strahlungs- und Wärmetransport in komplexen 3D-Geometrien mit und ohne Phasenwechsel (Radiosity-/Rendering-Gleichung, Enthalpie- und Wärmeleitungsgleichung)
  •  Konzeption und Implementierung effizienter numerischer Verfahren (FEM, BEM, Panel-Clustering) für großskalige Industriefälle in der Automobilindustrie
  •  Sichtbarkeitsberechnung mit Raytracing (Intel Embree) und verlustfreier Kompression großer Sichtbarkeitsmengen als diskrete Indexmengen
  •  GPU-beschleunigte Sichtbarkeitsberechnung (Embree, CUDA) zur deutlichen Reduktion der Rechenzeiten
  •  Simulation der thermischen Belastung wärmekritischer Fahrzeugkomponenten und Kopplung von Enthalpie- und Wärmetransportlösern mit Strömungslösern (OpenFOAM, Vectis)
  •  Langfristige Betreuung und Weiterentwicklung des Simulators für mehrere Marken eines Automobilkonzerns (über 45 Einzelverträge seit 2013)
C++ Python numerische Simulation mathematische Modellierung numerische Optimierung GPU-Programmierung HPC / Parallel Computing FEM BEM Panel-Clustering Raytracing
1 Jahr 10 Monate
2023-03 - 2024-12

KI- und PINN-basierte Modelle für Temperatur- und Wärmeleitungsprobleme in der Fahrzeugtechnik

Mathematiker / KI- und Simulationsspezialist Künstliche Intelligenz Machine Learning Physics-Informed Neural Networks (PINNs) ...
Mathematiker / KI- und Simulationsspezialist
  • Konzeption und prototypische Umsetzung von KI-basierten Modellen zur Beschreibung von Temperatur- und Wärmeleitungsprozessen in komplexen Geometrien im Automotive-Umfeld
  • Evaluierung von Physics-Informed Neural Networks (PINNs) mit C++/libtorch und Frameworks wie NVIDIA Modulus für 3D-Wärmeleitungsprobleme, inklusive Betrachtung der Generalisierung außerhalb des Trainingsintervalls
  •  Entwicklung eines KI-basierten Exponentialmodells und Diskussion der Integration in bestehende Simulations- und Auswerteketten
  • Analyse von Schnittstellen zwischen klassischer numerischer Simulation (PDE-Löser) und KI-Modellen, inkl. Datendesign, Testfällen und Performance-Betrachtungen
C++ libtorch Nvidia Modulus Python
Künstliche Intelligenz Machine Learning Physics-Informed Neural Networks (PINNs) numerische Simulation C++ libtorch Data Science
2 Jahre 6 Monate
2019-07 - 2021-12

Gekoppelter Wärme- und Feuchtetransport

F&E-Berater / Software-Entwickler C++ numerische Simulation CFD ...
F&E-Berater / Software-Entwickler
  • Öffentliche Forschung bei der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zum gekoppelten Wärme- und Feuchtetransport
  • Implementierung und Erweiterung von OpenFOAM um ein vollständig gekoppeltes Feuchtemodell (Dichte, Auftrieb, Strömung, Temperatur) sowie Modellierung von Wärmeleitung und Transparenz dünner Schichten
  • Optimierung der Gitterauflösung, insbesondere der Grenzschichten, und Sicherstellung stabiler numerischer Lösungen 
OpenFOAM Linux ParaView
C++ numerische Simulation CFD mathematische Modellierung Wärme- und Stofftransport OpenFOAM HPC / Parallel Computing Linux
Berlin Teltow

Aus- und Weiterbildung

Aus- und Weiterbildung

1992

Promotion in Mathematik

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Thema: Finite-Volumen-Methoden


1994 ? 2000

Wissenschaftlicher Assistent (C1-Stelle)

Technische Universität Berlin

Lehre und Forschung im Bereich numerische Mathematik.

Vorlesungen u. a. zu Mehrgitterverfahren, Integralgleichungen und Eigenwertproblemen.

Kompetenzen

Kompetenzen

Top-Skills

Wissenschaftliches Rechnen / Scientific Computing Künstliche Intelligenz und Data Science Algorithmenentwicklung Numerische Mathematik C++ Python GPU Mathematik numerische Simulation CMake HPC / Parallel Computing Git Jenkins Machine Learning Physics-Informed Neural Networks (PINNs) Signalverarbeitung Zeitreihenanalyse Linux Numerische Optimierung OpenFOAM VTK MPI FEM

Produkte / Standards / Erfahrungen / Methoden

Kurzprofil

Experte für numerische Simulation, mathematische Modellierung und Softwareentwicklung mit über 30 Jahren Erfahrung. Schwerpunkte: partielle Differentialgleichungen (PDEs), Integralgleichungen und die Entwicklung effizienter numerischer Algorithmen ? einschließlich der Konzeption und Umsetzung komplexer Simulationssoftware. Langjährige interdisziplinäre Zusammenarbeit in Industrie- und Forschungsprojekten, insbesondere in der Automobilindustrie.


Kernkompetenzen & Methoden

  • Numerische Simulation (FEM, BEM, FVM)
  • Strahlungstransport, Wärmeübertragung mit Phasenwechsel und Sichtbarkeitsberechnung (Raytracing)
  • Hierarchische Verfahren, Mehrgittermethoden
  • Softwareentwicklung in C++ (modernes C++, Performance-Optimierung), CMake, Python, Lua, Java
  • Parallelisierung mit TBB, OpenMP, MPI sowie CUDA (GPU)
    • GPU-Signalverarbeitung an der Schnittstelle PHY ?MAC (Layer 1/2): FFT und Faltungen, Kreuzkorrelation (Präambel-Detektion, Synchronisation) und effiziente Frequenzraum-Pipelines. Normierung und Schwellenwahl. Implementierung in Python sowie C++/CUDA. Performance-Optimierung: Host?Device?Transfers minimieren. Profiling mit NVIDIA- und Intel-Tools. Iterative, graphbasierte FEC-Verfahren (LDPC).
  • Machine Learning und Physics-Informed Neural Networks (PINNs, PINOs)
  • Frameworks: OpenFOAM, VTK, Boost, SCOTCH, Embree, Intel oneAPI (MKL, TBB, MPI), BLAS, LAPACKE
  • Versionsverwaltung und Build-Prozesse mit Git und Jenkins


Projekterfahrung

2013 ? heute

Rolle: Strahlungstransfer und Wärmetransport in komplexen Geometrien

Kunde: Automobilindustrie


Aufgaben:

  • Entwicklung eines Simulators für thermischen Strahlungs- und Wärmetransport mit und ohne Phasenwechsel (Radiosity-Gleichung, Rendering-Gleichung, Enthalpie-Gleichung, FEM, BEM, Panel-Clustering)
  • Sichtbarkeitsberechnung mit Raytracing (Embree) und verlustfreier Kompression großer Sichtbarkeitsmengen (als diskrete Indexmengen)
  • GPU-beschleunigte Sichtbarkeitsberechnung (Embree, CUDA)
  • Simulation der thermischen Belastung wärmekritischer Fahrzeugkomponenten
  • Kopplung von Enthalpiegleichung und Wärmetransport (Heat-Solver) mit Strömungslösern (OpenFOAM, Vectis)
  • Langfristige Betreuung mit über 45 Einzelverträgen (jeweils 12-Monatsverträge für verschiedene Marken innerhalb des Konzerns)


2019 ? 2021

Rolle: BAM: Gekoppelter Wärme- und Feuchtetransport

Kunde: Öffentliche Forschung


Aufgaben:

  • Implementierung und Erweiterung von OpenFOAM um ein vollständig gekoppeltes Feuchtemodell (Dichte, Auftrieb, Strömung, Temperatur), Modellierung von Wärmeleitung und Transparenz dünner Schichten 
  • Optimierung der Gitterauflösung (inkl. Grenzschichten) und Sicherstellung stabiler numerischer Lösungen


2000 ? 2012

Rolle: Diverse Industrieprojekte


Aufgaben:

  • Zusammenarbeit mit Ingenieurburos (Automobilindustrie)
  • Thermische und akustische Eigenschaften von Ziegeln (Fa. Rimmele): Simulation des Wärmedurchgangs (k-Wert) und des akustischen Verhaltens (Schallschutz)
  • Entwicklung algebraischer Mehrgitterverfahren (BAM)
  • Ablaufplanung für Straßenbahnwartung (Startup-Projekt), kombinatorische Optimierung


1992 ? 1993

Rolle: Diffraktive Optik

Kunde: NuTech Neumünster, Lasertechnologie


Aufgaben:

  • Berechnung von Beugungseffizienzen diffraktiver optischer Elemente (DOEs)
  • Lösung des Problems mithilfe zweier gekoppelter Integralgleichungen zur Helmholtz-Gleichung

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