Hilpoltstein: Zwölf Kandidaten mit faszinierenden Ideen
2.3.2021, 06:00 Uhr
Die Gesamtbeteiligung an "Jugend forscht" und "Schüler experimentieren" ging bundesweit infolge der Pandemie auf 8998 Anmeldungen zurück. Das ist ein Minus von knapp einem Viertel gegenüber dem Vorjahr. Das Hilpoltsteiner Gymnasium hat heuer neun Projekte eingereicht, die an den (diesmal virtuell durchgeführten) Regionalwettbewerben teilnehmen. Die Einzel- und Gruppenprojekte der Schülerinnen und Schüler sind auf die Kategorien Biologie, Chemie, Physik, Mathematik/Informatik, Arbeitswelt sowie Technik aufgeteilt. Bei ihrer Arbeit betreut und unterstützt wurden sie von den Lehrkräften Melanie Schmidt, Dr. Stefan Strömsdörfer und Peter Wutschka.
So hat Jan Jonas (5e) eine automatische Buchumblättermaschine erfunden, die auf Knopfdruck eine Seite eines Buches vor- beziehungsweise zurückblättert. Konstruiert hat er sie mit dem System "Lego Mindstorms", und kann sowohl Kindern als auch Erwachsenen zum Beispiel mit einem gebrochenen Arm oder Behinderten das Lesen erleichtern.
Um das Färben von weißen Schnittblumen mit unterschiedlichen Flüssigkeiten und Anschneidetechniken dreht sich das Experiment von Johannes Schaller (6b). Ziel seines Projekts ist es herauszufinden, welche Techniken und Farben am besten und am intensivsten färben.
Welches Waschmittel wäscht am besten hartnäckige Flecken raus? Um das herauszufinden, begaben sich Ole Gebauer, Eva Klumpers und Helena Pille (alle 6c) in die Waschküche und testeten unterschiedliche Waschmittel an diversen Fleckenarten, um so eine wassersparende und gewebeschonende Methode zu finden, damit die Wäsche wieder strahlt.
Diana Houri und Josephine Loh-Meier untersuchten auf chemische Weise die Federn der Rothaubenturako, deren roter Farbstoff sich durch Regenwasser auswaschen lassen soll. Um das zu beweisen, verwendeten sie drei unterschiedlichen Stoffen mit verschiedenen pH-Werten (saure, neutrale und alkalische Lösung) und verglichen ihre Ergebnisse auch mit denen von anderen tropischen Vogelfedern.
Justus Klingenberg (8a) hat im vergangenen Jahr bereits eine Bambuszahnbürste konstruiert, mit der er der Plastikflut, die unsere Welt überschwemmt, etwas entgegensetzen will. Heuer drehten sich seine fortgesetzten Forschungen um die Verbesserung der Borsten, die er auf unterschiedliche Weise testete. Als Material verwendete er eine spezielle Wurzel, die antibakteriell wirken soll, und deren Eigenschaften er untersuchte.
Mit Würfelarten experimentiert
Mit der mathematischen Berechnung der Wahrscheinlichkeiten verschiedener Würfelarten beschäftigte sich Evelyn Schneider (8c). Zur Vorbereitung hat sie sich mit dem 3D-Drucker einen Würfelturm gedruckt, um die menschliche Komponente zu umgehen. Anschließend experimentierte sie mit Würfelarten (vom klassischen Casino- bis hin zu einem handgefertigten Steinwürfel) verschiedener Kantenlängen und berechnete aufgrund der Ergebnisse die realen Wahrscheinlichkeiten bei den Würfeln. Zum Schluss stellte sie Überlegungen an, woran die unterschiedlichen Ergebnisse liegen könnten.
Das Projekt von Christopher Baraniewicz (Q12) beschäftigt sich mit Monsterwellen in Spielfilmen. Dabei ging er sowohl auf die Entstehung und die Ursachen dieses natürlichen Phänomens ein, und stellte den Vergleich der Physik der Monsterwellen in der Realität mit denen in Spielfilmen an. Abschließend versuchte er, eine Computersimulation einer Monsterwelle zu erstellen.
Tamara Pröbster (Q12) hatte mit früheren Projekten bei "Schüler experimentieren" (für unter 14-Jährige) schon viel Erfolg und konnte bereits einen Regional- und einen Landeswettbewerb für sich entscheiden. Diesmal beschäftigte sie sich für "Jugend forscht" mit ultraschnellen Emissionsprozessen in Graphen. Klingt kompliziert – ist es auch. "Graphen ist die Bezeichnung für eine Modifikation des Kohlenstoffs mit zweidimensionaler Struktur, in der jedes Kohlenstoffatom im Winkel von 120 Grad von drei weiteren umgeben ist, sodass sich ein bienenwabenförmiges Muster ausbildet." (Quelle: Wikipedia).
Diese versprechen aufgrund ihrer vielfältigen, einzigartigen Eigenschaften viele Anwendungen in neuen Technologien, wie beispielsweise verbesserte Elektronenquellen. Die Emissions- und Streuungsprozesse in Graphen besser zu verstehen, ist Ziel ihres Projekts. Die theoretischen Vorhersagen für die thermische Emission werden mithilfe einer Computersimulation berechnet und können so mit den experimentellen Daten verglichen werden.
Nicht minder kompliziert klingt das Projekt von Christoph Schmidtmeier: "Bildklassifizierung auf mobilen Endgeräten mithilfe von Machine Learning": "Deep Learning (DL) und Edge Computing (EC) sind zwei vielversprechende Technologien, die in den nächsten Jahren einen großen Einfluss auf unser Leben haben werden", ist Christoph überzeugt. DL ist ein Teilbereich des Machine Learning, welches sich mit Algorithmen beschäftigt, die das Programm und die dazugehörige Entscheidungslogik automatisch aus gesammelten Daten lernen lassen. EC bezeichnet die Datenverarbeitung auf Edge-Geräten, die sich am Ursprung des Datenstroms befinden. Durch diese lokale und dezentrale Verarbeitung wird Netzwerkbandbreite gespart und werden Antwortzeiten kurz gehalten. Auch in der Industrie finden diese Techniken und Modelle immer mehr Verwendung, wobei zeitgleich auch zunehmend die Fertigungsanlagen digitalisiert und automatisiert werden. Dieser sogenannte Wandel zur Industry 4.0 wendet vor allem auf dem Internet und der Cloud basierende Technologien an, wie beispielsweise beim "Internet der Dinge" oder Edge Computing.
Die Zukunft beginnt jetzt
Ziel seiner Arbeit war es, eine Smartphone-App zu entwickeln, die über die Kamera Bilder aufnimmt und diese dann mithilfe eines DL Modells einer von vier Kategorien zuordnet: Apfel, Banane, Zitrone oder weder noch. Des Weiteren gibt das Edge-Gerät das Ergebnis über eine API an einen Auswertungsserver weiter, der gleichzeitig als Webserver eine Internetseite hostet, die zum Beispiel Statistiken und andere Informationen anzeigt.
"Die Bildklassifikation in meiner Arbeit gibt nur einen kleinen Einblick darüber, was jetzt schon möglich ist, und nutzt bei Weitem nicht das volle Potential dieser Technologie", so Christophs Fazit zu seinem Projekt.
Die Zukunft beginnt jetzt – das machen die "Jugend forscht"-Wettbewerbsbeiträge des Gymnasium Hilpoltstein auch heuer wieder deutlich.
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