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Zwei Freiburger sind im Endspurt für das Finale von «Jugend forscht»

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Das Finale des Wettbewerbs «Schweizer Jugend forscht» ist auf Ende April angesetzt. Zwei junge Freiburger aus Murten und Kerzers haben es in die Endrunde geschafft und sind nun daran, ihre Maturaarbeiten nochmals zu verbessern.  

Mateo Schärer Gonzalez aus Kerzers und Cordian Lehmann aus Murten haben es in das Finale von «Schweizer Jugend forscht» geschafft. Sie messen sich im April mit 90 anderen Jungforschenden aus der ganzen Schweiz. Bei den Projekten handelt es sich um Maturaarbeiten, um Arbeiten aus Berufsschulen oder Lehrbetrieben oder auch eigens für den Wettbewerb erstellte Arbeiten. Die Maturaarbeiten der beiden Freiburger haben die Jury bereits in zwei ersten Runden überzeugt. Gemeinsam ist den beiden Jungen, dass sie sich ein Thema ausgesucht haben, das sie ausserordentlich fasziniert, sodass sie deutlich mehr Zeit in das Projekt investiert haben als die 120 Stunden, die von der Schule als Richtschnur veranschlagt sind.

«Bei so einer Arbeit muss es einen interessieren, sonst ist die Motivation schnell weg», sagt Cordian Lehmann. Er hat untersucht, wie sich Fussbälle in der Luft verhalten, und dazu ein theoretisches Modell erarbeitet, welches er mittels Videoanalysen experimentell überprüfte. «Bei Bällen mit glatter Oberfläche ist das Flugverhalten gut erforscht», erklärt der Murtner. Bei Bällen mit Unebenheiten sehe es anders aus. 

Schon kleinste Unebenheiten können das aerodynamische Verhalten verändern.

Cordian Lehmann
Maturand

Für seine Arbeit habe er den offiziellen Fussball der Europameisterschaften untersucht. «Ich vergleiche das Flugverhalten dieses Balls mit einer glatten Kugel.» Zwar habe die Produktionsfirma das Verhalten dieses Balls bestimmt auch untersucht, «aber das ist ein Betriebsgeheimnis». Entscheidend für gute Bälle sei, dass sie in der Luft nicht flattern.

Der Windkanal

Die Versuche für seine Maturaarbeit habe er in einer Sporthalle gemacht, so der Schüler des Kollegiums St. Michael in Freiburg. Dort seien die Temperatur und der Luftdruck immer etwa gleich hoch. Durch seinen Einzug in das Finale habe er nun die Gelegenheit, den Windkanal der Zürcher Hochschule für angewandte Wissenschaften (ZHAW) zu nutzen: «So kann ich meine Resultate mit einer anderen Herangehensweise überprüfen.» Er hoffe, dass sie sich bestätigen. «Meine erste Methode war schon anders.» Im Windkanal könne er die Widerstandskraft direkt messen und deshalb exaktere Berechnungen anstellen. 

In der Turnhalle habe er die Bälle selber geschossen, «mal stärker, mal weniger stark, tiefe, hohe und weite Schüsse, aber immer gerade», sagt der Achtzehnjährige. Er habe hochaufgelöste Videoaufnahmen von über 80 Schüssen verwertet. Ein Knackpunkt seiner Arbeit sei mathematischer Natur gewesen: «Nach vielen langen Nächten konnte ich das Problem aber lösen», erzählt Cordian Lehmann lachend. Er habe zwar früher mal Fussball gespielt, das Thema habe ihn aber vielmehr durch sein Interesse an Physik gepackt. «Der Fussball bietet eine gute Möglichkeit, die Aerodynamik zu erforschen.» 

Nach dem Einzug ins Finale haben die Forschenden einen Coach erhalten, um ihre Arbeiten zu verfeinern. Wie gross seine Chancen sind, kann Cordian Lehmann nicht abschätzen: «Ich hoffe auf spannende Begegnungen und bin schon froh, so weit gekommen zu sein.» Später wolle er an der ETH in Zürich Elektrotechnik studieren, so der junge Wissenschaftler. 

Immer mehr Daten

Mateo Schärer Gonzalez aus Kerzers hat im Rahmen seiner Maturaarbeit ein Programm erarbeitet, das Hirntumorzellen in MRI-Bildern erkennen kann. Dabei handelt es sich jedoch nicht um ein traditionelles Programm, sondern ein auf Machine-Learning basierendes – und damit um künstliche Intelligenz (KI). Letztere lerne anhand von Beispielen, Parameter zu optimieren, erklärt Mateo Schärer Gonzalez, der das Gymnasium Kirchenfeld in Bern besucht. «Dafür braucht es sehr viele Daten, und das Resultat ist ein Modell, welches für Vorhersagen verwendet werden kann.» Er habe von Anfang an etwas mit KI machen wollen, so der junge Forscher. 

Künstliche Intelligenz ist zeitgemäss und wird immer besser, weil es immer mehr Daten gibt.

Mateo Schärer Gonzalez
Maturand

Auf die Idee für seine Arbeit sei er durch ein Praktikum im Inselspital in Bern gekommen.

Für seine Arbeit hat der zwanzigjährige Kerzerser 3000 MRI-Bilder aus einer frei verfügbaren Datenbank herangezogen. Durch die Rotation der Bilder konnte er die Datenmenge auf 24’000 vergrössern: «Wenn das Bild gedreht oder gespiegelt ist, weiss das Programm nicht, dass es dasselbe Bild ist.» Das Interessante, aber auch Gefährliche an seiner Vorgehensweise sei, dass das Programm nach Korrelationen suche. «Die Bilder mit oder ohne Tumor müssen deshalb genau gleich gross sein.» Das sei nicht der Fall gewesen, weshalb der junge Forscher die Bilder mit Schwarz nachfüllte. «Ich musste die Grösse jedes Bildes anpassen, auch jene ohne Tumoren. Weil die Tumorbilder nun aber tendenziell grösser waren, hatten sie ein bisschen mehr Schwarzrand, was der Algorithmus ausnützte.» Das habe er nun bereinigen können, und er sei weiter daran, das Programm zu optimieren bis zum Finale im April. Sein Ziel ist klar: «Ich will aufzeigen, was es braucht, damit jemand in einem nächsten Schritt ein klinisches Setting für die Praxis entwickeln kann.»

Kontakte knüpfen

Auch für Mateo Schärer Gonzalez sind seine Chancen im Finale völlig offen: «Ich will meine Arbeit so gut wie möglich verbessern und werde sehen.» Er wolle später an der EPFL in Lausanne Life Science Engineering studieren. Seine Arbeit schrieb der Kerzerser in Englisch. Die meisten Kurse dieses Studienfachs würden auch in Lausanne in englischer Sprache abgehalten. «Die Kontakte, die ich mit der Teilnahme an dem Wettbewerb knüpfen kann, werden mir später sicher auch helfen», freut sich der motivierte Forscher. 

Mateo Schärer Gonzales aus Kerzers musste die Bilder aus der frei verfügbaren Datenbank in der Grösse bereinigen. 
zvg

Wettbewerb

Ein dritter Freiburger

Das Finale des Wettbewerbs findet vom 21. bis 23. April in Lugano statt. Alle Teilnehmenden erhalten für ihre vorgestellten Projekte ein Prädikat – gut, sehr gut oder ausgezeichnet – und einen entsprechenden Geldbetrag von bis zu 1000 Franken. Darüber hinaus zeichnet die Jury die besten Arbeiten mit einem Sonderpreis aus. Er soll es den Jugendlichen ermöglichen, ins Ausland zu reisen, um die Schweiz bei internationalen Wettbewerben zu vertreten – zum Beispiel am European Contest for Young Scientists, wo sich Jungforschende aus ganz Europa treffen. Fabrice Schneuwly aus Schmitten hat es ebenfalls ins Finale geschafft. Er widmete sich in seiner Maturaarbeit den Folgen des Alkoholkonsums für die Sensler Bauern in der Zeit von 1945 bis 1980. Inspiriert hat ihn das Theaterstück «Hörti Zytte». Für Fabrice Schneuwly konnte das öffentliche Interesse an seiner Arbeit durch verschiedene Medienbeiträge bereits gestillt werden, sodass er es bevorzugte, von einem Gespräch mit den FN abzusehen.

56. Ausgabe

Adolf Portmann, ein Biologe aus Basel, hatte in seiner Jugend kaum die Mittel, um zu forschen. Das nahm er Jahre später zum Anlass, das Präsidium des ersten nationalen Wettbewerbs von «Schweizer Jugend forscht» zu übernehmen. Das war 1967. Drei Jahre später gründete er die gleichnamige Stiftung, die nun zum 56. Mal den Wettbewerb durchführt. emu

 

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