Publikationsliste

Accuracy of an articulated head-and-neck motion model using deep learning-based instance segmentation of skeletal bones in CT scans for image registration in radiotherapy
Walter, A.; Bauer, C. J.; Yawson, A. K.; Hoegen-Saßmannshausen, P.; Adeberg, S.; Debus, J.; Jäkel, O.; Frank, M.; Giske, K.
2025. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering: Imaging & Visualization, 13 (1), 2455752. doi:10.1080/21681163.2025.2455752

Data Cleaning in Mathematics Education: Teaching Statistical Methods of Outlier Detection
Eckert, J.; Schönbrodt, S.
2025. Towards Fostering AI and Data Science Literacy in Schools Across Disciplines. Proceedings of the 1st Symposium on Integrating AI and Data Science into School Education Across Disciplines (AIDEA1 2025), Salzburg, Austria. Ed.: S. Podworny

Structure-preserving neural networks for the regularized entropy-based closure of a linear, kinetic, radiative transport equation
Schotthöfer, S.; Laiu, M. P.; Frank, M.; Hauck, C. D.
2025. Journal of Computational Physics, 533, 113967. doi:10.1016/j.jcp.2025.113967

Maschinelles Lernen lernen : Entwicklung und Erforschung einer Lehr-Lernumgebung in den Ingenieurwissenschaften
Bata, K.
2025. Springer Fachmedien Wiesbaden. doi:10.1007/978-3-658-47458-4

Deep Learning for Radiotherapy: Target Volume Segmentation and Dynamical Low-Rank Training. Dissertation
Walter, A.
2025, Juni 12. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000182310

Entwicklung von computergestützten Lehr- und Lernmaterialien für einen realitätsbezogenen Mathematikunterricht zum Kontext Sprachverarbeitung. Dissertation
Hofmann, S.
2025, Juni 5. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000182142

Numerical Methods and Machine Learning for Prompt-Gamma Neutron Activation Analysis. Dissertation
Jesser, A.
2025, Mai 22. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000181887

How Do AI Educators Use Open Educational Resources? A Cross-Sectoral Case Study on OER for AI Education
Rampelt, F.; Ruppert, R.; Schleiss, J.; Mah, D.-K.; Bata, K.; Egloffstein, M.
2025. Open Praxis, 17 (1), 46 – 63. doi:10.55982/openpraxis.17.1.766

Asymptotic-Preserving and Energy Stable Dynamical Low-Rank Approximation for Thermal Radiative Transfer Equations
Frank, M.; Kusch, J.; Patwardhan, C.
2025. Multiscale Modeling & Simulation, 23 (1), 278–312. doi:10.1137/24M1646303

Improving Efficiency of Parallel Across the Method Spectral Deferred Corrections
Čaklović, G.; Lunet, T.; Götschel, S.; Ruprecht, D.
2025. SIAM Journal on Scientific Computing, 47 (1), A430 – A453. doi:10.1137/24M1649800

TotalSegmentator MRI: Robust Sequence-independent Segmentation of Multiple Anatomic Structures in MRI
Akinci D’Antonoli, T.; Berger, L. K.; Indrakanti, A. K.; Vishwanathan, N.; Weiss, J.; Jung, M.; Berkarda, Z.; Rau, A.; Reisert, M.; Küstner, T.; Walter, A.; Merkle, E. M.; Boll, D. T.; Breit, H.-C.; Nicoli, A. P.; Segeroth, M.; Cyriac, J.; Yang, S.; Wasserthal, J.
2025. Radiology, 314 (2). doi:10.1148/radiol.241613

Energy efficiency trends in HPC: what high-energy and astrophysicists need to know
Suarez, E.; Amaya, J.; Frank, M.; Freyermuth, O.; Girone, M.; Kostrzewa, B.; Pfalzner, S.
2025. Frontiers in Physics, 13, 1542474. doi:10.3389/fphy.2025.1542474

Low-rank variance reduction for uncertain radiative transfer with control variates
Patwardhan, C.; Stammer, P.; Løvbak, E.; Kusch, J.; Krumscheid, S.
2025. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000178192

Solving stationary nonlinear Fokker-Planck equations via sampling
Li, L.; Tang, Y.; Zhang, J.
2025. SIAM journal on applied mathematics, 85 (1), 249–277. doi:10.1137/23M1616054

Numerical solution of a parameter estimation problem arising in Prompt-Gamma Neutron Activation Analysis
Jesser, A.; Krycki, K.; Frank, M.
2024. Applied Mathematics in Science and Engineering, 32 (1), Article no: 2336170. doi:10.1080/27690911.2024.2336170

Numerical Robustness of PINNs for Multiscale Transport Equations
Jesser, A.; Krycki, K.; McClarren, R. G.; Frank, M.
2024. arxiv. doi:10.48550/arXiv.2412.14683

A stochastic Galerkin lattice Boltzmann method for incompressible fluid flows with uncertainties
Zhong, M.; Xiao, T.; Krause, M. J.; Frank, M.; Simonis, S.
2024. Journal of Computational Physics, 517, 113344. doi:10.1016/j.jcp.2024.113344

Towards Unifying Anatomy Segmentation: Automated Generation of a Full-Body CT Dataset
Jaus, A.; Seibold, C.; Hermann, K.; Shahamiri, N.; Walter, A.; Giske, K.; Haubold, J.; Kleesiek, J.; Stiefelhagen, R.
2024. 2024 IEEE International Conference on Image Processing (ICIP), Abu Dhabi, 27th-30th October 2024, 41–47, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/ICIP51287.2024.10647307

Developing a holistic AI literacy assessment matrix – Bridging generic, domain-specific, and ethical competencies
Knoth, N.; Decker, M.; Laupichler, M. C.; Pinski, M.; Buchholtz, N.; Bata, K.; Schultz, B.
2024. Computers and Education Open, 6, Art.-Nr.: 100177. doi:10.1016/j.caeo.2024.100177

Longitudinal phase space density tomography constrained by the Vlasov-Fokker-Planck equation
Donoso, F.; Santamaria Garcia, A.; Mueller, A.-S.; Bruendermann, E.; Frank, M.; Reissig, M.; Funkner, S.
2024. 15th International Particle Accelerator Conference, Nashville, Tennessee : May 19-24, 2024, Nashville, Tennessee, USA : proceedings. Ed.: F. Pilat, 2350–2353, JACoW Publishing. doi:10.18429/JACoW-IPAC2024-WEPG55

Projektkurs für Mädels: Mit Mathe und KI reale Probleme lösen
Hofmann, S.; Schönbrodt, S.
2024. Mitteilungen der Deutschen Mathematiker-Vereinigung, 32 (2), 124–126. doi:10.1515/dmvm-2024-0037

Essential parameters needed for a U-Net-based segmentation of individual bones on planning CT images in the head and neck region using limited datasets for radiotherapy application
Yawson, A. K.; Walter, A.; Wolf, N.; Klüter, S.; Hoegen, P.; Adeberg, S.; Debus, J.; Frank, M.; Jäkel, O.; Giske, K.
2024. Physics in Medicine & Biology, 69 (3), Art.-Nr.: 035008. doi:10.1088/1361-6560/ad1996

Moderner Mathematikunterricht: Vermittlung der mathematischen Grundlagen künstlicher Neuronaler Netze
Kindler, S.; Schönbrodt, S.; Frank, M.
2024. Beiträge zum Mathematikunterricht 2024. Hrsg.: P. Ebers, 163–166, Verlag für wissenschaftliche Texte und Medien (WTM). doi:10.17877/DE290R-25009

Mathematische Grundlagen des Data Cleanings
Eckert, J.; Schönbrodt, S.
2024. Beiträge zum Mathematikunterricht 2024: 57. Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Mathematik .vom 04.03.2024 bis 08.03.2024 in Essen. Hrsg.: P. Ebers, F. Rösken, B. Barzel, A. Büchter, F. Schacht & P. Scherer, Gesellschaft für Didaktik der Mathematik (GDM). doi:10.17877/DE290R-25151

TotalSegmentator MRI: Sequence-Independent Segmentation of 59 Anatomical Structures in MR images
D’Antonoli, T. A.; Berger, L. K.; Indrakanti, A. K.; Vishwanathan, N.; Weiß, J.; Jung, M.; Berkarda, Z.; Rau, A.; Reisert, M.; Küstner, T.; Walter, A.; Merkle, E. M.; Segeroth, M.; Cyriac, J.; Yang, S.; Wasserthal, J.
2024. arxiv. doi:10.48550/arXiv.2405.19492

Model Fusion via Neuron Transplantation
Öz, M.; Kiefer, N.; Debus, C.; Hörter, J.; Streit, A.; Götz, M.
2024. Machine Learning and Knowledge Discovery in Databases. Research Track : European Conference, ECML PKDD 2024, Vilnius, Lithuania, September 9–13, 2024, Proceedings, Part IV. Ed. by Albert Bifet, Jesse Davis, Tomas Krilavičius, Meelis Kull, Eirini Ntoutsi, Indrė Žliobaitė, 3–19, Springer Nature Switzerland. doi:10.1007/978-3-031-70359-1_1

Wortvorschläge beim Chatten : KI und natürliche Sprachverarbeitung im Stochastikunterricht
Hofmann, S.; Frank, M.
2024. Mathematik lehren, (244), 24–29

Segmentation of 71 Anatomical Structures Necessary for the Evaluation of Guideline-Conforming Clinical Target Volumes in Head and Neck Cancers
Walter, A.; Hoegen-Saßmannshausen, P.; Stanic, G.; Rodrigues, J. P.; Adeberg, S.; Jäkel, O.; Frank, M.; Giske, K.
2024. Cancers, 16 (2), Art.-Nr.: 415. doi:10.3390/cancers16020415

Rigidity of -harmonic maps of low degree
Hörter, J.; Lamm, T.; Micallef, M.
2023. Annali della Scuola Normale Superiore di Pisa - Classe di Scienze, 24 (4), 2269 – 2310. doi:10.2422/2036-2145.202201_002

A parallel-in-time collocation method using diagonalization: theory and implementation for linear problems
Čaklović, G.; Speck, R.; Frank, M.
2023. Communications in Applied Mathematics and Computational Science, 18 (1), 55 – 85. doi:10.2140/camcos.2023.18.55

ParaDiag and Collocation Methods: Theory and Implementation. Dissertation
Caklovic, G.
2023, November 28. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000164518

KiT-RT: An extendable framework for radiative transfer and therapy
Kusch, J.; Schotthöfer, S.; Stammer, P.; Wolters, J.; Xiao, T.
2023. ACM Transactions on Mathematical Software, 49 (4), Art.-Nr.: 38. doi:10.1145/3630001

Improvement of temperature uniformity by using novel guide vanes in solar external receiver tubes
Long, Y.; Tu, Z.; Piccioni Koch, D.; Frank, M.; Zhu, R.
2023. Applied Thermal Engineering, 233, Art.-Nr.: 121182. doi:10.1016/j.applthermaleng.2023.121182

RelaxNet: A structure-preserving neural network to approximate the Boltzmann collision operator
Xiao, T.; Frank, M.
2023. Journal of Computational Physics, 490, Art.-Nr.: 112317. doi:10.1016/j.jcp.2023.112317

Predicting continuum breakdown with deep neural networks
Xiao, T.; Schotthöfer, S.; Frank, M.
2023. Journal of Computational Physics, 489, Art.-Nr.: 112278. doi:10.1016/j.jcp.2023.112278

Synergies between Numerical Methods for Kinetic Equations and Neural Networks. Dissertation
Schotthöfer, S.
2023, Juni 5. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000158838

Maschinelles Lernen im Schulunterricht am Beispiel einer problemorientierten Lerneinheit zur Wortvorhersage
Hofmann, S.; Frank, M.
2023. 56. Jahrestagung der Gesellschaft für Didaktik der Mathematik, 157–160, WTM Verlag für wissenschaftliche Texte und Medien. doi:10.17877/DE290R-23317

Uncertainty quantification and numerical methods in charged particle radiation therapy. Dissertation
Stammer, P.
2023, Mai 4. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000158316

Implicit propagation of directly addressed grids in lattice Boltzmann methods
Kummerländer, A.; Dorn, M.; Frank, M.; Krause, M. J.
2023. Concurrency and Computation: Practice and Experience, 35 (8), Art.-Nr.: e7509. doi:10.1002/cpe.7509

A Flux Reconstruction Stochastic Galerkin Scheme for Hyperbolic Conservation Laws
Xiao, T.; Kusch, J.; Koellermeier, J.; Frank, M.
2023. Journal of Scientific Computing, 95 (1), 18. doi:10.1007/s10915-023-02143-3

A robust collision source method for rank adaptive dynamical low-rank approximation in radiation therapy
Kusch, J.; Stammer, P.
2023. ESAIM: Mathematical Modelling and Numerical Analysis, 57 (2), 865–891. doi:10.1051/m2an/2022090

Constructing relaxation systems for lattice Boltzmann methods
Simonis, S.; Frank, M.; Krause, M. J.
2023. Applied Mathematics Letters, 137, Art.-Nr.: 108484. doi:10.1016/j.aml.2022.108484

Multivariate error modeling and uncertainty quantification using importance (re-)weighting for Monte Carlo simulations in particle transport
Stammer, P.; Burigo, L.; Jäkel, O.; Frank, M.; Wahl, N.
2023. Journal of Computational Physics, 473, Artkel-Nr.: 111725. doi:10.1016/j.jcp.2022.111725

From school mathematics to artificial neural networks: Developing a mathematical model to predict life expectancy
Kindler, S.; Schönbrodt, S.; Frank, M.
2023. Proceedings of the Thirteenth Congress of the European Society for Research in Mathematics Education. Ed.: P. Drijvers Hrsg.: Drijvers, Paul; Csapodi, Csaba; Palmér, Hanna; Gosztonyi, Katalin; Kónya, Eszter, 956–963, Alfréd Rényi Institute of Mathematics

Von der Schulmathematik zu künstlichen neuronalen Netzen
Kindler, S.; Schönbrodt, S.; Frank, M.
2023. Beiträge zum Mathematikunterricht 2022, Verlag für wissenschaftliche Texte und Medien (WTM). doi:10.17877/DE290R-23766

Klassifizierungsprobleme : Maschinelles Lernen und KI im Mathematikunterricht
Schönbrodt, S.; Frank, M.
2023. Beiträge zum Mathematikunterricht 2022, Gesellschaft für Didaktik der Mathematik (GDM). doi:10.17877/DE290R-23426

Dynamical low-rank approximation for Marshak waves
Ceruti, G.; Frank, M.; Kusch, J.
2022. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000154134

Methodisch-didaktische Entwicklung und Evaluation von interaktiven Lehr- und Lernmaterialien zur Mathematik im Bereich der Klimaforschung. Dissertation
Hattebuhr, M.
2022, Oktober 21. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000151547

Mathematische Modellierungswochen – auch online
Schönbrodt, S.; Hofmann, S.
2022. Mitteilungen der Deutschen Mathematiker-Vereinigung, 30 (1), 46–50. doi:10.1515/dmvm-2022-0016

Optimierungsprobleme in der mathematischen Modellierung : Grundlegende Aspekte und Chancen aus Sicht der Mathematikdidaktik – herausgestellt an aktuellen Problemen aus der Forschung zu künstlicher Intelligenz und erneuerbaren Energien. Dissertation
Schönbrodt, S.
2022, März 10. Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000143530

Structure Preserving Neural Networks: A Case Study in the Entropy Closure of the Boltzmann Equation
Schotthöfer, S.; Xiao, T.; Frank, M.; Hauck, C.
2022. 39th International Conference on Machine Learning, ICML 2022 Baltimore17 July 2022through 23 July 2022. Ed.: K. Chaudhuri, 19406–19433

Neue Materialien für einen realitätsbezogenen Mathematikunterricht 9 – ISTRON-Schriftenreihe
Frank, M.; Roeckerath, C. (Hrsg.)
2022. Springer-Verlag. doi:10.1007/978-3-662-63647-3

Low-rank lottery tickets: finding efficient low-rank neural networks via matrix differential equations
Schotthöfer, S.; Zangrando, E.; Kusch, J.; Ceruti, G.; Tudisco, F.
2022. doi:10.48550/arXiv.2205.13571

Low-rank lottery tickets: finding efficient low-rank neural networks via matrix differential equations
Schotthöfer, S.; Zangrando, E.; Kusch, J.; Ceruti, G.; Tudisco, F.
2022. 36th Conference on Neural Information Processing Systems, NeurIPS 2022, Neural information processing systems foundation

Compressing audio signals with interactive and cloud-based learning material - a workshop for high-school students
Wohak, K.; Frank, M.
2022. Teaching Mathematics and its Applications: An International Journal of the IMA, 41 (3), 240–255. doi:10.1093/teamat/hrab009

Teaching data science in school: Digital learning material on predictive text systems
Hofmann, S.; Frank, M.
2022. Twelfth Congress of the European Society for Research in Mathematics Education (CERME12)

Einführung
Frank, M.; Roeckerath, C.; Schönbrodt, S.
2022. Neue Materialien für einen realitätsbezogenen Mathematikunterricht. Hrsg.: M. Frank, 1–6, Springer Spektrum. doi:10.1007/978-3-662-63647-3_1

Data Science and Machine Learning in mathematics education: Highschool students working on the Netflix Prize
Schönbrodt, S.; Frank, M.
2022. Twelfth Congress of the European Society for Research in Mathematics Education (CERME12), Feb 2022, Bozen-Bolzano, Italy

Non-destructive Material Characterization of Waste Packages with QUANTOM - 22208
Herbell, H.; Coquard, L.; Hummel, J.; Nordhardt, G.; Veltkamp, T.; Havenith, A.; Krycki, K.; Fu, B.; Helmes, C.; Doemeland, M.; Heidner, M.; Simons, F.; Köble, T.; Schumann, O.; Jesser, A.
2022

Constructing relaxation systems for lattice Boltzmann methods
Simonis, S.; Frank, M.; Krause, M. J.
2022. doi:10.48550/arXiv.2208.14976

Digital Tools to Enable Collaborative Mathematical Modeling Online
Schönbrodt, S.; Wohak, K.; Frank, M.
2022. Modelling in Science Education and Learning, 15 (1), 151–174. doi:10.4995/msel.2022.16269

Partial Cross-Section Calculations for PGNAA Based on a Deterministic Neutron Transport Solver
Jesser, A.; Krycki, K.; Frank, M.
2022. Nuclear technology, 208 (7), 1114–1123. doi:10.1080/00295450.2021.2016018

Uncertainty quantification of offshore wind farms using Monte Carlo and sparse grid
Richter, P.; Wolters, J.; Frank, M.
2022. Energy Sources, Part B: Economics, Planning and Policy, 17 (1), Art.Nr. 2000520. doi:10.1080/15567249.2021.2000520