Wie auch im letzten Jahr wurde das MPG beim Regionalwettbewerb Jugend forscht 2021 in Marl gleich von mehreren Teams vertreten. Nachdem die letzte Wettbewerbsrunde aufgrund der fortschreitenden Entwicklung der Pandemie abgebrochen werden musste, konnte der Wettbewerb dieses Jahr nur online durchgeführt werden. Hierfür wurden im Rahmen der jeweiligen Wettbewerbe Videokonferenzräume für die Begrüßung, die Jurygespräche und die Feierstunden eingerichtet.

Teilgenommen haben dieses Jahr insgesamt sechs SchülerInnen aus der Q2, wobei drei Projekte in die Wettbewerbssparten Biologie, Mathematik/Informatik und Physik eingebracht wurden. Die SchülerInnen wurden von Herrn Stoppel betreut, der verantwortlich für die „Jugend forscht“-AG ist.

Das Team um Antonia Esser, Mihajlo Popović und Maximilian Herzig entwickelte einen Ansatz zur Erkennung von Lungenentzündungen auf Röntgenbildern des Oberkörpers. Dafür wurde mittels künstlicher Intelligenz ein umfangreicher Bilddatensatz einer pädiatrischen Klinik in China ausgewertet. Das Ziel des Projekts war die Umsetzung einer „Diagnoseinstanz“, die als ergänzende Expertise bei der Behandlung von Patienten helfen kann. Dabei haben die „Jungforscher“ auf diverse Techniken des maschinellen Lernens zurückgegriffen und so über den Rahmen einer üblichen Bilderkennung hinaus die Rohdaten optimiert, Lernalgorithmen getestet und abschließend die Zukunftsmöglichkeiten künstlicher Intelligenz auf dem Gebiet der diagnostischen Medizin diskutiert. Da in dieser Wettbewerbsrunde keine Plätze für den Landeswettbewerb an Projekte aus der Biologie vergeben wurden, endete die Reise im Regionalwettbewerb.

Die Gruppe um Manh-Hao Do, Maximilian Herzig und Felix Lerner hat sich mit der Automatisierung von höherdimensionalem Tic-Tac-Toe durch künstliche Intelligenz auseinandergesetzt. Ziel ihres Projekts war die Programmierung eines „perfekten“ Spielers für eine deutlich komplexere Version des altbekannten Spiels. Anstatt des klassisch-zweidimensionalen Tic-Tac-Toes untersuchten die „Jungforscher“ ein Spielfeld im vierdimensionalen Raum, für das sie eine eigene Spiellogik entwickelten. Mit vorsichtiger Untersuchung erweiterten sie das Spiel in beliebig viele Dimensionen. Außerdem konnten sie eine Strategie finden, für die der Spieler, der beginnt immer gewinnt. Diesen Zusammenhang zeigten sie nicht nur für 3 und 4 Dimensionen, sondern auch für alle weiteren Dimensionen. Um diesen „perfekten“ Spieler zu erschaffen programmierten die Jungforscher ein neuronales Netz, welches selbstständig Spielstrategien erlernt und optimiert. Im Regionalwettbewerb konnte sich das Projekt nicht durchsetzen und erhielt einen Sonderpreis.

Das Team um Joshua Röhring, Felix Lerner und Maximilian Herzig beschäftigte sich mit kosmischer Strahlung und entwickelte in einer Kooperation mit der Fakultät für Astroteilchenphysik der Bergischen Universität Wuppertal ein Programm, welches das Auftreffen von Myonen – winzig kleinen und unfassbar schnellen Elementarteilchen – auf die Erdoberfläche simuliert und grafisch darstellt. Dafür wurde ein umfangreicher Datensatz vom Pierre-Auger-Observatorium in Argentinien durch künstliche Intelligenz ausgewertet und reproduziert. In der letzten Wettbewerbsrunde erhielten Joshua, Felix und Maximilian für ihr Projekt den ersten Platz in der Sparte Mathematik/Informatik. Nach der Überarbeitung der schriftlichen Arbeit und der Weiterentwicklung ihres Programmes konnten sie auch dieses Jahr die Jury des Regionalwettbewerbs überzeugen und gewannen den ersten Platz in der Sparte Physik und damit auch die Qualifikation für den Landeswettbewerb NRW. Hier hat es dann leider nur für einen Sonderpreis gereicht.

Rückblickend können wir die Teilnahme an Jugend forscht allen Schüler:innen empfehlen, die einen Einblick in das wissenschaftliche Arbeiten im MINT-Bereich erhalten wollen und in den Kontakt mit anderen MINT-begeisterten „Jungforscher:innen“ kommen wollen. Gerade im Hinblick auf ein Studium im naturwissenschaftlichen Bereich kann das selbstständige und umfangreichere wissenschaftliche Arbeiten im Rahmen von Jugend forscht als Art Vorgeschmack gesehen werden. Dabei muss das Gewinnen von Preisen nicht im Vordergrund stehen, die Erfahrung im Austausch mit anderen und die Prüfung durch die Fachjury gehen in ihrer Tiefe und ihrem Anspruch weit über das hinaus, was im naturwissenschaftlichen Regelunterricht abgedeckt werden kann. Trotz einiger technischer Schwierigkeiten auf beiden Seiten war diese Wettbewerbsrunde trotzdem eine langersehnte Abwechslung für uns Schüler. Unser großer Dank gilt Herrn Stoppel, der uns sehr viel Zeit und Unterstützung geschenkt hat und damit die Teilnahme an der Wettbewerbsrunde erst ermöglicht hat.

Felix Lerner und Maximilian Herzig

PS: Für besonders Interessierte findet sich und dem nachfolgenden Link die schriftliche Ausarbeitung für das Projekt, das den Regionalwettbewerb gewonnen hat: https://t1p.de/jufo-physik