Die Friedrich-Schiller-Universität Jena hat Dr. Mario Chemnitz vom Leibniz-IPHT zum Junior-Professor für Intelligente Photonische Systeme berufen. Der Physiker erforscht maschinelles Lernen für die Entwicklung intelligenter Sensoren, Mikroskope und diagnostischer Verfahren, die ohne herkömmliche Computer auskommen.

Seit 2022 leitet Mario Chemnitz am Leibniz-IPHT die Nachwuchsforschungsgruppe Smart Photonics. Er und sein internationales Team untersuchen die Anwendungsmöglichkeiten, die sich aus der Kombination neuer programmierbarer Optiken mit maschinellem Lernen und nichtlinearer Photonik ergeben. Im Dezember 2023 hat er darüber hinaus seine Tätigkeit als Junior-Professor am Institut für Angewandte Optik und Biophysik der Friedrich-Schiller-Universität Jena aufgenommen.

„In der akademischen Welt habe ich nicht nur mein berufliches Zuhause gefunden, sondern mit der Berufung habe ich auch ein von mir schon lange gestecktes Karriereziel erreicht“, sagt Mario Chemnitz. „Besonders freue ich mich darauf, mit Studierenden in aktuelle Forschungsthemen einzutauchen, ihnen Wissen über maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz zu vermitteln und dieses besondere Klicken in ihren Augen zu erleben, wenn sie die Materie verstehen.“ In seiner Funktion als W1-Professor wird er insbesondere die Lehre in den Masterstudiengängen Photonik und Physik mit gestalten.

Mario Chemnitz wendet maschinelles Lernen in der Optik an, um mit Hilfe intelligenter optischer Systeme und Sensoren sowie fortschrittlicher Computerarchitekturen die medizinische Diagnostik zu voranzubringen. Im Mittelpunkt dieser Bemühungen stehen faserbasierte neuromorphe Prozessoren, die dank ihrer dem menschlichen Gehirn nachempfundenen Informationsverarbeitung Muster in großen optischen Datensätzen erkennen können.

„Unser Gehirn verarbeitet Informationen, die unsere Augen aufnehmen, äußerst effizient, erkennt Strukturen und klassifiziert diese automatisch. Diese Fähigkeiten versuchen wir mit optischen neuronalen Netzwerken nachzubilden, die auf ähnliche Weise funktionieren“, erklärt Mario Chemnitz. „Wir versuchen, diese Prozesse durch den Einsatz von natürlichen Wellendynamiken künstlich zu imitieren und in optische neuronale Netzwerke zu übersetzen, die ähnlich arbeiten, wie unser Gehirn. Solche optischen und neuronal-ähnlichen Prozessoren — so unsere Vision — sollen die im Licht enthaltenen Informationen intelligent erkennen und verarbeiten können.“ Er sieht in diesen optischen neuromorphen Systemen, kombiniert mit ultraschnellen Messmethoden, ein großes Potential für die medizinische Diagnostik.

Gemeinsam mit seinem Team erforscht er nichtlineare Phänomene in optischen Lichtleitern, wie optischen Fasern und chipbasierten Wellenleitern, und deren Anwendung in der photonischen Automatisierung, optischen Datenverarbeitung und Biophotonik. Die Ergebnisse dieser Forschung könnten die direkte optische Verarbeitung und Auswertung komplexer Muster in optischen Signalen aus Spektrometern und Mikroskopen ermöglichen, was die Grundlage für intelligente Instrumente und energieeffiziente KI-Hardware bildet.

Die enge Zusammenarbeit zwischen dem Leibniz-IPHT und der Friedrich-Schiller-Universität Jena manifestiert sich in zahlreichen erfolgreichen Forschungskooperationen. „Die gemeinsamen Berufungen sind ein Grundstein unserer starken Partnerschaft und ein Erfolgsmodell, das den wissenschaftlichen Nachwuchs fördert und die persönliche Vernetzung stärkt“, betont Prof. Jürgen Popp, wissenschaftlicher Direktor des Leibniz-IPHT. „Wir gratulieren Mario Chemnitz zu seinem Karriereschritt und wünschen ihm einen erfolgreichen Start.“

An der Universität Jena hat Mario Chemnitz seine wissenschaftliche Laufbahn begonnen: Er studierte dort Photonik und zusätzlich Chemieingenieurwesen an der University of Cambridge in Großbritannien. Nachdem er 2019 seine Promotion über Solitonen in Flüssigkernfasern unter der Betreuung von Prof. Markus Schmidt am Leibniz-IPHT mit Auszeichnung abgeschlossen hatte, forschte er drei Jahre als Postdoktorand am Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) in Québec. Im August 2022 kehrte Chemnitz nach Jena zurück, um die Leitung der neu etablierten Nachwuchsforschungsgruppe Smart Photonics am Leibniz-IPHT zu übernehmen. Ausgestattet mit einer Förderzusage des CZS Nexus-Programms der Carl-Zeiss-Stiftung, begann er, dort ein interdisziplinäres Team zusammenzustellen und ein hochmodernes Labor aufzubauen. Sein Ziel ist es, an der Schnittstelle von Biologie, Physik und Datenwissenschaften neue Wege in der Diagnostik zu beschreiten und damit die Diagnostik der Zukunft voranzubringen.