Athenaeum gewinnt 15 Preise bei Jugend forscht
Am 5. und 6. Februar nahmen ein Dutzend Teams des Athenaeums, in denen auch Lernende des VLG und der IGS Stade betreut werden, am Regionalwettbewerb für Jugend forscht in Lüneburg teil. Drei Erstplatzierungen, vier Zweitplatzierungen, vier Drittplatzierungen, drei Sonderpreise und der Lehrerpreis für engagierte Talentförderung wurden gewonnen. Dabei qualifizierten sich zwei Teams für Landeswettbewerb der Juniorsparte vom 9.4. bis zum 11.4. in Einbeck. Jannes Ruder erhielt das Ticket zum Landeswettbewerb der Großen vom 16.3. bis zum 19.3. in Clausthal – Zellerfeld.
Herzlichen Dank an Frau Inga von Bargen für ihre sehr engagierte und erfolgreiche ehrenamtliche Mitarbeit bei der Betreuung der Projekte und der Lernenden.
Moje Wittkowski (11), Jakob Lent (12 und Mattes Augustin (11) bauten einen Schneeschieberoboter, passend zu unserem aktuellen Winter. Die Jury lobte eine überzeugende Teamarbeit, Programmierung, 3D-Druck von Schaufel und Streusandtrichter sowie besonders die systematische Modelloptimierung. So gewannen die drei den ersten Platz im Fachgebiet Technik in der Juniorsparte und qualifizierten sich für den Landeswettbewerb. Wir wünschen viel Erfolg.
Bengt Johannsen (11, VLG) hat mit einer Drohne Gebäude inspiziert und Gebäudeteile wie Fenster mithilfe von Referenzmaßstäben genau vermessen. Die Jury hob besonders positiv hervor, dass dadurch gefährliche und teure Arbeitsschritte vermieden werden können. Bengt ermittelte zudem seine Messgenauigkeit. Das begrüßte die Jury, indem sie hierzu eine Systematisierung und Untersuchung der Abstandsabhängigkeit vorschlug. Mit seiner sinnvollen und schon weitgehend ausgereiften Anwendung von Drohnen gewann Bengt den ersten Platz im Fach Mathematik/Informatik und die Einladung zum Landeswettbewerb in Einbeck. Alles Gute auf Landesebene!
Jannes Ruder nahm mit dem Thema „Programmierbare Quantencomputer und Teleportation – Theorie und Experimente“ am Wettbewerb teil. Jannes präsentierte dazu im Versuch Quantengatter, mit denen prinzipiell alle Programme im Quantencomputer realisierbar sind. Der Quantencomputer arbeitet mit Licht, das die besonders hochwertige Quanteninformation prinzipiell ohne Energieverlust verarbeitet. Dazu zeigt er im Foto ein NOT-Gatter: eine spezielle Folie, die das Licht ohne Energieverlust verändert, sodass ein logisches NOT entsteht. Neben der außergewöhnlichen Energieeffizienz haben Quantencomputer den Vorteil extrem hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit. Diese sogenannte Quantenüberlegenheit hat beispielsweise die KFA Jülich am Beispiel der für die Medikamentenentwicklung wichtigen Berechnung der Proteinfaltung völlig überzeugend nachgewiesen. Wir haben unseren Quantencomputer in der Jugend forscht AG seit einigen Jahren entwickelt. Jannes sorgte nun für eine elektrooptische Schnittstelle, mit der Programme in das optische quantentaugliche Rechenwerk übertragen werden können. Zudem bewies er die Hochwertigkeit der Quanteninformation, indem er zeigte, dass man mit Quanteninformation teleportieren kann – das geht mit klassischer 0/1 Information keineswegs, da die 0/1 Information viel zu lückenhaft ist, wogegen Quanteninformation prinzipiell naturgesetzlich vollständig ist. Wir bedanken uns bei dieser Gelegenheit bei unseren Sponsoren, der Anna und Claus Heinrich Siemsen Stiftung, dem Niedersächsischen Sponsorenpool und beim Verein der Freunde des Athenaeums. Die Jury lobte die sehr anspruchsvolle theoretische und experimentelle Arbeit sowie Jannes‘ bedeutsame Überlegungen und die elektronisch gesteuerte Präparation von Qubits, also Quanteninformation, die ein Bit umfasst und zur entsprechenden Quanteninformation vervollständigt. So gewann er den ersten Preis im Fachgebiet Physik und qualifizierte sich für den Landeswettbewerb in Clausthal-Zellerfeld. Wir wünschen viel Erfolg!
Lennard Böger (12) hat „sich der Herausforderung gewidmet, die komplizierten Bewegungen der Erde experimentell nachzuweisen“, so die Jury. Das war schon immer eine spannende Frage: So hat Foucault 1851 mit einem Pendel experimentell nachgewiesen, dass die Erde relativ zum Raum um die eigene Achse rotiert, vorher war das noch unbewiesen.
Ähnlich messen Rotationssensoren Drehbewegungen von Autos, Schiffen, Flugzeugen und Raumfahrzeugen oder Mücken, Vögel und Menschen nehmen Rotationen mit ihrem jeweiligen Gleichgewichtssinn wahr. Bewegung ist in dieser Welt grundlegend und evolutionär sowie technologisch sehr relevant.
Die Erdachse rotiert zusätzlich in ca. 25000 Jahren um 360°. Das Phänomen heißt Präzession. Weiterhin führt die Erde eine Translationsbewegung um die Sonne aus. Solche Translationsbewegungen konnte erstmals 1725-1728 Bradley mithilfe einer scheinbaren Richtungsänderung des Lichts nachweisen, mit der Aberration des Lichts. Lennard „hat durch eigene Beobachtungen von Sternpositionen und Anwendung einer Planetariumssoftware im Rahmen der Messgenauigkeit die Aberration und Präzession der Erde nachvollziehen können. Seine Ergebnisse konnte er überzeugend präsentieren,“ lobte die Jury. So gewann er den zweiten Preis im Fachgebiet Geo- und Raumwissenschaften.
Niklas Felger (13, links), Mariella Behnke (12 Jahre, Mitte) und Mattis Wiebusch (13) erkannten das Problem, dass immer mehr Server für Computer und KI gebaut werden, sodass ein sehr großer Bedarf an elektrischer Energie entsteht. Manche Server erhalten sogar eigene Kernkraftwerke, um diesen Energiebedarf zu decken. Daher entwickelten sie ihr Projekt „Bau und Test eines Solarservers“. Ihr Ziel war es, einen eigenen Server zu bauen, der nur durch Solarenergie betrieben wird. Die drei haben einen Rasperry Pi als Server betrieben. Die Energie stellte eine Power Station bereit. Diese wurde über ein Solarpanel aufgeladen. Die Jury lobte besonders, dass die drei ihre Ergebnisse mit dem Energiebedarf tatsächlicher Serverfarmen verglichen haben. Für diese sinnvolle und zukunftsweisende Arbeit erhielten die drei den zweiten Preis im Fachgebiet Mathematik/Informatik sowie den Sonderpreis Energie.
Arne Ewald (14 Jahre, VLG) stellte sein Projekt „Präventives Erkennen der Veränderung der Herzfrequenz von Föten durch Sauerstoffmangel“ vor.
Wenn wir Sauerstoffmangel haben, dann atmen wir schneller und die Herzrate steigt: Wir holen uns einfach zusätzlichen Sauerstoff aus der Luft. Das kann ein Fötus nicht, sodass für diesen Sauerstoffmangel sehr gefährlich werden kann. Bei Sauerstoffmangel bleibt dem Fötus nichts anderes übrig, als die verringerte Menge zu verwenden. Entsprechend sinkt die Herzfrequenz, weil ja weniger zu transportieren ist. Und dadurch kann man erkennen, dass der Fötus Hilfe von außen benötigt. Diese Früherkennung ist z. B. mit einem elektronischen Stethoskop möglich.
Dazu führte Arne sein Projekt durch. Er untersuchte die Herzfrequenz bei Jugendlichen und zusammen mit einer Hebamme als externem Partner auch bei einem Fötus. Wir bedanken uns bei Frau Horn Stinner für die hervorragende Zusammenarbeit. Die Jury lobte, dass sich Arne gut in die Thematik eingearbeitet hat, sehr schön vortrug und vor allem einen ausführlichen Ausblick gab, der auch weitere Anwendungsmöglichkeiten beinhaltete. So gewann er den zweiten Preis in der Rubrik Arbeitswelt – Junior Sparte.
Paul Zörb (16 Jahre) setzte sich wie Arne Ewald mit der Thematik Sauerstoffmangel auseinander. Dabei nutzte er seine weit entwickelten Fähigkeiten aus seinen KI-Projekten der Vorjahre: er nutzte KI zur Problemlösung. Sein Projekt: „Früherkennung von Sauerstoffmangel bei Föten mithilfe von KI“.
Seine KI ist grundsätzlich für verschiedene Systeme zur Datenerfassung geeignet, für ein EKG, für ein elektronisches Stethoskop, und für ein Ultraschallgerät mit Erfassung des Doppler Effekts, kurz Dopplersonographie.
Zunächst konzentrierte er sich auf den Einsatz einer EKG-Sensorik. Damit konnte er das EKG von Jugendlichen hervorragend aufzeichnen. Mithilfe der Hebamme Frau Horn Stinner gelangen erste Aufzeichnungen eines fötalen EKGs. Die Datenanalyse ergab, dass das feine fötale EKG robuster mit mehr Datenpunkten pro Sekunde abgetastet wird. Das wurde durch eine neuere Promotion der TUM bestätigt, die jedoch noch keine KI verwendet.
Die Jury lobte, dass die KI erfolgreich mit im Medizinsektor vorhandenen künstlich simulierten Daten trainiert wurde und so das Mutter EKG und das fötale EKG klar unterscheiden wurden. Natürlich sollte das Projekt weitergeführt werden.
Paul gewann so den zweiten Preis im Gebiet Arbeitswelt.
Bengt Wallhöfer (12, IGS) stellte sein Projekt „Eine effiziente biologische Lösung für das Klimaproblem“ vor. Er wies nach, dass man den seit 1958 erzeugten CO2 – Überschuss in der Atmosphäre wieder binden kann, indem man die in acht Jahren in Wäldern global wachsende Holzmenge vergräbt. Dadurch wird verhindert, dass dieses Holz wieder CO2 in die Atmosphäre abgibt, beispielsweise durch Pilze oder Käfer.
Zum „Ernten“ dieser Holzmenge müsste jeder Erdbewohner pro Jahr nur einen Waldarbeiter 2,17 Stunden lang arbeiten lassen.
Die Jury erkannte das große Potenzial der Analyse und schlug vor, weitere Untersuchungen dazu durchzuführen. So gewann Bengt den dritten Preis im Fach Biologie.
Lukas Kleinostendarp (12) stellte sein Projekt „Entwicklung einer Lasermessmethode mit Drohnen zum Einsatz auf Obstanbauplantagen“ vor. Die Jury lobte Lukas‘ großen Einsatz und seine experimentelle Arbeit. So erzielte er den dritten Preis im Fachgebiet Technik sowie einen Sonderpreis.
Bengt Wallhöfer (12, IGS) stellte sein Projekt „Eine effiziente biologische Lösung für das Klimaproblem“ vor. Er wies nach, dass man den seit 1958 erzeugten CO2 – Überschuss in der Atmosphäre wieder binden kann, indem man die in acht Jahren in Wäldern global wachsende Holzmenge vergräbt. Dadurch wird verhindert, dass dieses Holz wieder CO2 in die Atmosphäre abgibt, beispielsweise durch Pilze oder Käfer.
Zum „Ernten“ dieser Holzmenge müsste jeder Erdbewohner pro Jahr nur einen Waldarbeiter 2,17 Stunden lang arbeiten lassen.
Die Jury erkannte das große Potenzial der Analyse und schlug vor, weitere Untersuchungen dazu durchzuführen. So gewann Bengt den dritten Preis im Fach Biologie.
Lukas Kleinostendarp (12) stellte sein Projekt „Entwicklung einer Lasermessmethode mit Drohnen zum Einsatz auf Obstanbauplantagen“ vor. Die Jury lobte Lukas‘ großen Einsatz und seine experimentelle Arbeit. So erzielte er den dritten Preis im Fachgebiet Technik sowie einen Sonderpreis.
Lasse Treutler (10, VLG) stellte sein Projekt „Metalle finden mit Drohnen“ vor. Die Jury erkannte, dass er eine wichtige Aufgabe bearbeitet hat: schnelles Finden von Metallen, beispielsweise bei Landminen, und späteres Räumen. So gewann er den Sonderpreis Umwelttechnik.
