Individuelle Lösungen für moderne Technologien – eine Exkursion der Mathematik-Leistungskurse.
Was haben Deep Learning, Streifen der Zebras und Lithium-Ionen-Batterien gemeinsam? All diese Themen sind Teil der neusten mathematischen Forschung. An der Urania wird mit dem MathInside-Programm Schülern und interessierten Erwachsenen ein verständlicher Einblick in die modernen Technologien gewährt. Unsere beiden Mathematik-Leistungskurse des 2. Semesters verbrachten zum Frühlingsanfang einen spannenden Vormittag mit drei Vorlesungen in der Urania.
Der erste Vortrag behandelte das Thema „Deep Learning“. Dieses System beschreibt die Entwicklung und Erweiterung der Künstlichen Intelligenz und somit künstlicher neuronaler Netze. Die ersten Forschungen zu dem Thema begannen bereits 1950. Heute gibt es vielfältige Anwendungen in Computerspielen, in der Sprach- und Bilderkennung, in der medizinischen Diagnose und in der Robotik.
Der zweite Vortrag, der sich mit der Musterbildung von Zebrastreifen befasste, begann mit der Darstellung einer chemischen Uhr. Hier kam es zu einer Oszillation von zwei verschiedenfarbigen Stoffen mit einem zeitlichen Muster. Wenn bei einer solchen Reaktion Reaktionspartner diffundieren, bilden sich räumliche Muster. Von diesem Prozess aus konnten wir auf die mathematischen Zusammenhänge der Musterbildung schließen.
Der dritte Vortrag war für uns aufgrund der Anschaulichkeit und der rhetorischen Fähigkeiten des Redners das Highlight des Vormittags. Er befasste sich mit einer mathematischen Gleichung für die Ladung und Entladung einer Lithium-Ionen-Batterie. Anfangs vermuteten wir, dass die Lithium-Atome alle gleichzeitig ihre Elektronen abgeben und man somit nur eine Gleichung für ein Lithium-Atom benötigt. Doch wie wir in einem Modellversuch erkannt haben, entladen sich die Lithium-Atome nacheinander, wobei die anderen Lithium-Atome das Lithium-Atom, welches sich entlädt, „unterstützen“. Dadurch mussten die Mathematiker ihre Denkweisen ändern und eine kompliziertere Gleichung erstellen.
Differentialrechnung, notwendige Bedingung für Extrema, was wir im Unterricht gelernt hatten, kam hier zur Anwendung. Uns wurden die verschiedensten Zukunftstechnologien vorgestellt und nie ging es an der Mathematik vorbei. Dabei stellten wir fest:
Alles ist Mathematik.
q.e.d.
“Fast” alles ist Mathematik!
Text & Foto: die Mathe-Leistungskursler
Ansprechpartnerinnen: Frau Weißler & Mariella Eschrich