Machine Learning for the Sciences

Von der Systembiologie, über die Epidemiologie, hin zum Ingenieurwesen – als interdisziplinärer Mathematiker geht Prof. Dr. Christoph Zimmer seit seiner Promotion der Frage nach, wie er mathematische Methoden in die Anwendung bringen kann. Geforscht und gearbeitet hat er an renommierten Institutionen, national wie international. Gestartet hat er im Heidelberger Center for Modelling and Simulation in the Biosciences, wo er mathematische Algorithmen für die Untersuchung von Calcium-Oszillationen in weißen Blutkörperchen entwickelte. In diese Zeit fielen zwei Gastaufenthalte, zunächst 2013 am Massachusetts Institute of Technology (MIT), dann 2014 an der Harvard School of Public Health in Boston. Darauf folgten zwei Jahre als Postdoc an der Yale University. Der Fokus: Entwicklung eines Prognosesystems, um die Aktivität von grippeähnlichen Erkrankungen in den USA vorherzusagen. 

Von der Biologie in die Industrie

2017 tauchte er in ein neues Gebiet ein und konzentrierte sich auf mathematische Methoden gepaart mit KI und Machine Learning für das Ingenieurwesen. Beim Bosch Center for Artificial Intelligence (BCAI) in Renningen entwickelte er einen KI-basierten Algorithmus, um den Aufwand für die Datenerfassung für Digitale Zwillinge, virtuelle Sensoren und Co. zu reduzieren. Dank Safe Active Learning wurde die Datenerfassung für diese technischen Systeme effizient und sicher. 

Mit dem Start an der DHBW Mannheim gingen für Prof. Dr. Christoph Zimmer knapp 8 spannende und erfüllende Jahre beim BCAI zu Ende: Er baute nicht nur das Zentrum mit auf, sondern erlebte hautnah, wie Machine Learning und Mathematik Impact erzielen. Dabei konnte er die Grundlagenforschung vorantreiben und sie direkt in die Umsetzung bringen. 

Wissen vermitteln an der DHBW Mannheim 

Und doch entschied er sich für den Weg in die Professur. Hier kann er seine Begeisterung für mathematische Methoden in der Praxis fortführen, sein eigenes Wissen erweitern, anwenden – und den bislang fehlenden Baustein in seinen Berufsalltag integrieren: Wissen weitergeben. Im Interview gibt der Professor im Studiengang Data Science und Künstliche Intelligenz Einblick in seine Lehr- und Forschungstätigkeit, gibt Tipps für Forschungsinteressierte und teilt seine Erfahrungen im internationalen Kontext. 

Herr Prof. Zimmer, Sie sind seit 1. Juli 2025 an unserer Hochschule. Das erste Jahr ist geschafft, die Prozesse sitzen und Sie haben bereits viele Studierende begleitet. Mit diesem fundierten Blick aus der Praxis: Wie fällt Ihr Resümee nach den ersten 365 Tagen aus? 

Sehr positiv, alle meine Hoffnungen und Erwartungen haben sich erfüllt:

• Mit Mathe-Grundlagen und Machine Learning unterrichte ich genau die Vorlesungen, die ich mir gewünscht habe.
• Die DHBW hat tolle, motivierte Studis, die viel Interaktion in Vorlesungen ermöglichen.
• Die Flexibilität bei der Terminierung der Vorlesungen ist super und hat mir bereits im ersten Jahr Freiräume für Forschungsaktivitäten ermöglicht. 

Insofern blicke ich mit Dankbarkeit zurück auf das erste Jahr und freue mich auf die kommenden.

Der Wechsel in die Hochschule entstand aus dem Wunsch heraus, auch zu lehren. Doch warum haben Sie sich ausgerechnet für die DHBW Mannheim entschieden? 

Beruflich habe ich Mathematik immer als eine Disziplin betrachtet, die anderen Disziplinen einen Nutzen bringen kann und erforscht, wo und wie sie sinnvoll eingesetzt werden kann. Ich habe bereits andere Hochschulen kennengelernt, doch durch das duale System lebt der Anwendungsbezug an der DHBW Mannheim wie an keinem anderen Hochschultyp. Dank der Kooperation mit Unternehmen und Institutionen zahlreicher Branchen gibt es hier eine enorme Vielfalt an Anwendungsfeldern. 

Mein Fazit nach einem Jahr an der DHBW ist außerdem – hier vertiefe ich meine Antwort aus der ersten Frage, dass das duale Studium für die Studierenden sehr attraktiv ist, was sich automatisch positiv auf meine Zusammenarbeit mit ihnen auswirkt. In den USA muss man für seinen Studienplatz eine hohe Summe bezahlen, hier wird man für das Studium bezahlt. Das zeigt sich auch an der Motivation und an der Aktivität unserer Studierenden – im Vergleich zu anderen Hochschulen beteiligen sich unsere Studierenden deutlich stärker an den Lehrveranstaltungen. 

Welche Veranstaltungen bieten Sie an und was davon finden Sie besonders spannend? 

Mathematische Grundlagen und Statistik sowie weiterführende Vorlesungen in Machine Learning. Über erstere freue ich mich, weil sie essenziell sind, um letztere zu verstehen. Die Vorlesungen im Machine Learning sind ein Highlight, weil ich hier viel Erfahrung und spannende Beispiele einfließen lassen kann. Zu meinen Veranstaltungen gehören u. a.: 

• Grundlagen Lineare Algebra und Analysis 
• Fortgeschrittene Lineare Algebra und Analysis 
• Künstliche Intelligenz und Machine Learning 
• Intelligence Engineering 
• Reinforcement Learning 
• Schlüsselqualifikationen und Wissenschaftliches Arbeiten 

Wo liegen Ihre Stärken als lehrende Person?

Ich verbinde eine fachliche Bandbreite mit wissenschaftlichem Know-how und Erfahrung im Publizieren sowie klarer Praxisrelevanz. Von mir lernen Studierende, wie sie Fragestellungen wissenschaftlich untersuchen und aufschreiben, dabei aber immer die praktische Anwendung im Blick behalten. 

Wie werden Ihre Forschungsaktivitäten an der DHBW Mannheim aussehen?

Zunächst werde ich meine Linie „Machine Learning for the Sciences“ fortsetzen und mathematische Machine-Learning-Methodik in die Anwendung bringen – zum Beispiel mit den Dualen Partnern in Kooperationen oder in Form von Bachelor-Arbeiten. Inhaltlich geht es dabei um hybride Modellierung: Man baut Modelle, also computergestützte Repräsentationen der Realität, die sowohl rein datenbasierte Machine-Learning-Komponenten beinhalten als auch domänenspezifisches Wissen. Diese beiden Komponenten werden zusammengeführt, um das Wissen aus der Industrie zu integrieren. Dank Active Learning wird die Datenerhebung effizient gestaltet und ist nicht zu kostspielig. 

Ich freue mich hier auf die Impulse und Fragestellungen aus der Wirtschaft, für die ich die Methodik liefern kann. 

Sie haben zwei Jahre lang an der Yale School of Public Health geforscht, eine der ältesten und renommiertesten Institutionen ihrer Art. In den aktuellen US News & World Report Rankings liegt sie unter den Top 15 der Public Health Schools in den USA. Was haben Sie aus der Zeit mitgenommen? 

Sowohl die beiden Kurzaufenthalte am MIT und in Harvard als auch die zwei Jahre in Yale waren eine super Zeit. Fachlich sowie persönlich habe ich es genossen, in einem inspirierenden Umfeld zu leben und zu agieren. Besonders spannend war die Arbeit in Yale. Verschiedene Forschungsteams haben in Kooperation mit den CDC (Centers for Disease Control and Prevention), eine Behörde des US-amerikanischen Gesundheitsministeriums, Influenza-Prognosen eingereicht. Unsere Methode hat sich sowohl für 2016/2017 als auch für 2017/2018 als erfolgreich erwiesen. Nach letztmaliger Teilnahme in 2018/19 ist unser Team ausgestiegen – da ahnten wir nicht, dass der darauffolgende Zyklus die Corona-Pandemie beinhaltet hätte. 

Haben Sie Tipps für unsere Studierenden oder unsere wissenschaftlichen Mitarbeiter*innen, die nach einem vergleichbaren Forschungsaufenthalt streben? 

Träumen Sie früh und beobachten Sie Ihre Chancen mit langem Atem. Austauschprogramme sind frühe Möglichkeiten, bieten aber noch wenige fachliche Anknüpfungspunkte an die gewünschte Institution. Für Abschlussarbeiten oder Gap-Zeiten besitzen Sie schon ein geschärftes Profil, sodass sich leichter Anknüpfungspunkte erkennen lassen. Spätestens mit der Veröffentlichung erster eigener Forschungsergebnisse können Sie klar herausarbeiten, welchen Nutzen Ihre Expertise und ein Aufenthalt für die gastgebende Gruppe haben kann. Erste kurze Besuche, möglicherweise mit eigenen finanziellen Mitteln, können Chancen erhöhen.

 Haben Sie einen Tipp für ein erfolgreiches Studium?

Ja, klar!

1. Auch für das Studium braucht man Ausdauer, es ist kein Sprint. 
   Achten Sie auf Ihre Work-Life-Balance – und zwar in beide Richtungen. Work gehört genauso dazu wie Life. Den Mittelweg zu finden, ist ein Prozess und möchte gelernt werden.  
2. Es ist wichtig, eine Strategie zu entwickeln, um mit Misserfolgen und Frust umzugehen. Lebensläufe vieler Professorinnen und Professoren und ihre Liste an Karrierehighlights sowie Veröffentlichungen können einschüchternd wirken. Was man nicht sieht und worüber selten gesprochen wird, ist wie oft eine Arbeit eingereicht, zurückgewiesen oder überarbeitet wurde, bis sie glanzvoll auf der Liste der veröffentlichten Arbeiten erscheint. Dessen sollte man sich bewusst sein, darüber reden und eigene Wege für den Umgang damit finden. 
3. Bei meinem letzten Punkt geht es zwar nicht um ein erfolgreiches Studium, aber darum wie man auch mit knapper Kasse Auslandsaufenthalte und Reisen machen und dabei neben viel Spaß tolle Lebenserfahrungen sammeln kann. Es gibt viele Stipendien für Kurzzeitaufenthalte oder internationale Studierendengruppen, die so etwas ermöglichen. Der Wunsch, die Welt zu erkunden, hängt nicht am Geld. 

Was machen Sie, wenn Sie nicht arbeiten?

Viel Sport: Volleyball (bis 5. Liga), Rennrad inklusive Trips in den Alpen; Reisen mit dem Rucksack in spannende Länder. Und mittlerweile verbringe ich auch viel Zeit mit meiner Familie. 

Vielen Dank und alles Gute, Herr Prof. Dr. Christoph Zimmer!