M1 Entwicklung eines dezentralen Roboter Workdesks

Andreas Blech

KĂ€the-Kollwitz-Schule Hannover

 

Im Mittelpunkt meines Projektes steht die Dezentralisierung einer Robotersteuerung mittels TCP/IP-Connection.

Dabei werden die laufzeitkritischen Grundfunktionen wie zum Beispiel â€žFahre zu einem bestimmten Ort und passe dabei deine Geschwindigkeit an“, von der flexiblen und schnellen Skriptsprache Lua ĂŒbernommen. Kompliziertere Berechnungen wie direkte und inverse Kinematik werden von einem anderen Tool ĂŒbernommen, welches sich auch um das User-Interface kĂŒmmert. Dabei können die beiden Programme auf unterschiedlichen Rechnern laufen und auch um eine Smartphone App ergĂ€nzt werden. Der so entstehende Roboter Workdesk unterstĂŒtzt sowohl Online-, als auch Offline Programmierung.

M2 Fußball ist ein WĂŒrfelspiel, oder: Mit welcher Wahrscheinlichkeit schafft Eintracht Braunschweig den Klassenerhalt?

Malte Braband

Gymnasium Neue Oberschule Braunschweig

 

Ich habe mich gefragt, wie Wetten auf den Klassenerhalt fĂŒr Mannschaften wie Eintracht Braunschweig angeboten werden können, die die letzten 28 Jahre nicht in der Bundesliga gespielt haben. Kann man wirklich Wahrscheinlichkeiten fĂŒr den Klassenerhalt, SaisonverlĂ€ufe, SpielausgĂ€nge oder Anzahl der Tore bei Fußballspielen berechnen?

ZunĂ€chst einmal habe ich wichtige Annahmen von bekannten Prognosemodellen statistisch und mathematisch ĂŒberprĂŒft. Dabei konnte ich mehrere Annahmen als wenig plausibel nachweisen oder mit statistischen Tests signifikant ablehnen. Die Ergebnisse wurden in Korrespondenz mit dem Autor der Modelle diskutiert und bestĂ€tigt.

Deswegen habe ich ein angepasstes Prognosemodell fĂŒr Fußballspiele und -saisons aufgestellt und in der Programmiersprache R implementiert. Die Simulationsergebnisse habe ich im Vergleich mit Wettquoten plausibilisiert. Fußball ist nach diesen Modellen statistisch ein WĂŒrfelspiel mit einem Poisson-WĂŒrfel. Konkret konnte ich mit meinem Modell fĂŒr Eintracht Braunschweig bestĂ€tigen, dass die Klassenerhaltwahrscheinlichkeit der Wettanbieter gerechtfertigt, wenn nicht sogar optimistisch war. Nach meinem Modell hĂ€tte Eintracht Braunschweig den Marktwert seiner Mannschaft vor Saisonbeginn fast verdoppeln mĂŒssen, um dieselbe Klassenerhaltwahrscheinlichkeit zu erreichen wie ein durchschnittlicher Aufsteiger.

M3 3D-Schach - Bau und Entwicklung

Torben Paul Evers und Joshua Naumann

Scharnhorstgymnasium Hildesheim

 

Die FĂ€higkeit Schach spielen zu können, war schon im Mittelalter hoch geachtet und eine der sieben Tugenden eines Ritters. Heutzutage ist das Schachspielen leider nicht mehr derartig in die Gesellschaft integriert. Wir haben uns mit der Entwicklung und dem Bau eines dreidimensionalen Schachspieles beschĂ€ftigen. Dabei bauten wir zuerst einen Prototypen um die Probleme, welche dieses Projekt birgt, zu untersuchen. SpĂ€ter entwarfen wir dann, auf dieser Grundlage, ein Modell des entwickelten Spieles. Außerdem legen wir dar, wie es zu den drei Ebenen und den zusĂ€tzlichen Regeln gekommen ist.

Das revolutionierte Schach wurde infolgedessen einem Vergleich mit dem ursprĂŒnglichen Schachspiel unterzogen.

M4 Wie zufÀllig ist der Zufall?

Christoph Friedrich, Elisa Rudolph und Laura Leuschner

CĂ€cilienschule Wilhelmshaven

 

ZufĂ€llige Ereignisse beschĂ€ftigen die Menschen schon seit Jahrhunderten – man denke nur an Gesellschaftsspiele, bei denen man sich dem Diktat des WĂŒrfels unterwirft. Doch wie zufĂ€llig ist dieser scheinbare Zufall wirklich? Um diese Frage zu beantworten, untersuchten wir zunĂ€chst reale Zufallsversuche wie WĂŒrfeln, MĂŒnzen oder alle Lottoziehungen seit 1955. Bald wendeten wir uns abstrakteren Methoden zu, indem wir unter anderem die Dezimalbruchentwicklung irrationaler Zahlen und verschiedenste Zufallsgeneratoren auf Basis von Quanten oder atmosphĂ€rischem Rauschen in unseren PrĂŒfstand schickten. Auch die hĂ€ufige Situation, durch das Prinzip „Denke dir eine Zahl“ eine quasizufĂ€llige Entscheidung zu treffen, ĂŒberprĂŒften wir in einer groß angelegten Umfrageaktion auf Herz und Nieren. Mit Hilfe unseres selbst geschriebenen Analyse-Tools werten wir nun unseren Datenbestand aus, um Abweichungen von der erwarteten Gleichverteilung zu entdecken und so dem realen Zufall auf den Zahn zu fĂŒhlen.

M5 Problemlösung mittels neuronaler Netze

Kai-Uwe Hollborn

Christian-Gymnasium Hermannsburg

 

Das Projekt befasst sich mit der Umsetzung von zunĂ€chst Neuronalen Netzen, welche ĂŒber den Lernalgorithmus Backpropagation trainiert werden, sowie ihren Anwendungen. Die Umsetzung erfolgt ĂŒber ein von den Mathematischen Methoden bis zur Visualisierung ĂŒber DirectX ĂŒber ein selbst in Visual C++ geschriebenes Programm. Im besonderen beschĂ€ftigt sich das Projekt mit der Optimierung des sonst langsamen Lernalgorithmus, beispielsweise durch die Ausnutzung der Grafikkarte als stark parallelisiertes Rechenwerk. Diese kann zusĂ€tzlich zum Prozessor mit variierende Startparametern parallel einlernen lassen, wobei anschließend die optimalste Lösung weiterverarbeitet werden kann. In der Arbeit werden die Netze außerdem zur Lösung von praktischen Problemen eingesetzt. Geplant ist unter anderem eine Ausweitung dieser Konzepte um einen EvolutionĂ€ren Algorithmus der den Aufbau des Netzes selbststĂ€ndig anpasst um auch völlig unbekannte ZusammenhĂ€nge möglichst plausibel abbildbar zu machen, sowie eine Weiterentwicklung der Algorithmen auf der Grafikkarte.

M6 Wie der Vertretungsplan aufs Handy kommt ...

Till Proschaska

Johanneum LĂŒneburg

 

FĂŒr SchĂŒler ist es besonders Ă€rgerlich, wenn sie frĂŒh aufstehen und erst in der Schule erfahren, dass die ersten beiden Unterrichtsstunden ausfallen. Um dies in Zukunft zu vermeiden, habe ich ein System entwickelt, mithilfe dessen die VertretungsplĂ€ne, die von der Schule als PDF-Datei zur VerfĂŒgung gestellt werden, individualisiert in einer Smartphone-App dargestellt werden und SchĂŒler zeitnah ĂŒber die sie betreffenden Änderungen benachrichtigt werden können.

M7 Programmierung eines Latein-Deutsch-Übersetzers

Pascal Schnieder und Christian Michels

Gymnasium Carolinum OsnabrĂŒck

 

Jede LateinschĂŒlerin und jeder LateinschĂŒler trĂ€umt davon, ein Programm zu besitzen, das ihr/ihm die Last des Übersetzens abnimmt. Deshalb verknĂŒpfen wir die Geisteswissenschaft Latein mit der Strukturwissenschaft Informatik. Unser Latein-Deutsch-Übersetzer ist ein Computerprogramm, das Latein ins Deutsche ĂŒbersetzen kann, indem es auf theoretische Werkzeuge der Informatik – wie formale Sprachen und endliche Automaten – zurĂŒckgreift. Auf diese Weise ahmt das Programm das menschliche Übersetzen nach. Die Übersetzung funktioniert anhand der Bestimmung der lateinischen Wörter und der deutschen Wortstellung. Die grammatikalische Funktion der Wörter wird von hinten anhand ihrer Endungen bestimmt. Je nach Funktion werden sie in der Übersetzung der deutschen Wortstellung entsprechend angeordnet. Zur Ăœbersetzung sind Vokabelverzeichnisse eingerichtet.

 

2018