Regionalwettbewerb am 25. und 26. Februar
Pilz-Baustoff, Erdbebensimulator und KI für Film-Untertitel: Berchtesgadener bei „Jugend forscht“
Der hölzerne Boden unter dem Gebäude wackelt. Das darauf befindliche Haus schwingt gefährlich. Johanna Kastner und Anhelina Riabets sind stolz auf ihren selbst konstruierten Erdbebensimulator, der sie ein Jahr Zeit gekostet hat und der nun beim Regionalwettbewerb von „Jugend forscht” vorgestellt wird. Der Berchtesgadener Kilian Kienast hat eine Künstliche Intelligenz entwickelt, Antonia Ilsanker und Lea Marx testen zudem Baustoffe aus Pilzmyzel. Einblicke in eine Jugend, die die Jury begeistern will.
Berchtesgaden - Bahnbrechende Ideen sind im Schülerforschungszentrum Berchtesgadener Land der TU München schon jede Menge entstanden. Als es der ehemalige Berchtesgadener Gymnasiast Simon Metzendorf vor fünf Jahren mit seiner Murmel-Musik-Maschine in den Bundesentscheid von „Jugend forscht” schaffte, war die Freude in Berchtesgaden riesig groß.
Die drei Teams, die nun für den Regionalwettbewerb Ende Februar antreten, haben viel Freizeit in ihre Projekte investiert. Die 17-jährige Antonia Ilsanker und ihre ein Jahr jüngere Klassenkameradin Lea Marx tragen noch Spuren von Sägespänen und Pilzsubstrat an ihren Händen. Stolz präsentieren sie ihre selbst angesetzten Proben: bräunlich-weiße Blöcke, die sich weich anfühlen und doch erstaunlich stabil sind. Die Jungforscherinnen arbeiten mit einem Pilz, um daraus Baustoff herzustellen. „Das ist die Schmetterlingstramete“, erklärt Antonia Ilsanker und deutet auf das weiß durchzogene Myzel, das sich durch die Holzspäne seinen Weg gebahnt hat. „Wir testen, ob wir mithilfe des Pilzes nachhaltigen Baustoff schaffen können”, sagt sie.
Harte und langwierige Laborarbeit
Ihr Experiment klingt ein bisschen wie Science-Fiction, ist aber harte Laborarbeit. Schon lange arbeiten sie an ihrem „Baustoff der Zukunft”. In einem Inkubator lagern die unzähligen Proben vergangener Monate. Darin herrschen kontrollierte Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen, die für das optimale Wachstum des Pilzmyzels entscheidend sind, weiß Lea Marx. „Unsere aktuell wichtigsten Haupterkenntnisse sind, dass der Pilz eine etwas, aber eben nicht vollständig abgedunkelte Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit bevorzugt.“ Hier wächst der Pilz am besten, zu viel Licht bremst ihn aus. „Luftfeuchtigkeit ist der Schlüssel“, sagt Antonia Ilsanker.
Nicht alle Versuche glückten in der Vergangenheit: Komposterde versagte kläglich, während grobe Walnussspäne den Myzelwuchs begünstigten. So manche Kontamination von außen machte mühsam angesetzte Proben am Ende unbrauchbar. Trotzdem gibt es Hoffnung bei ihrer langfristigen Forschung: Das Pilzmyzel bildet eine wasserabweisende Haut und schwimmt sogar auf Wasser. Gute Eigenschaften, finden die Zwei. „Es ist zwar noch ein langer Weg“, räumt das Duo ein, „aber vielleicht kann der Baustoff aus der Schmetterlingstramete irgendwann auch beim Bau von Häusern dienlich sein“, hoffen die beiden.
Zwei Gebäudemodelle für den Erdbebensimulator
Zwei Stockwerke weiter unten im Schülerforschungszentrum wird es beim Einschalten eines Elektromotors durchaus etwas lauter: Ein Erdbebensimulator lässt zwei aus Holz gefertigte Bauwerke erzittern. Zwei junge Frauen aus 3D-gedruckten Sperrholzteilen ein kleines Meisterwerk erschaffen. „Alles selbst gemacht“, sagen Johanna Kastner und Anhelina Riabets, beide 17 Jahre alt. Sie besuchen derzeit die elfte Klasse des Europäischen Gymnasiums in Berchtesgaden. Weil die Zahl der Erdbeben in jüngster Vergangenheit weltweit zugenommen hat, haben sie sich für die Idee entschieden, diesen Simulator zu konstruieren zu und schließlich einzureichen.
Es ist eine Holzkonstruktion samt Federn und Elektromotor, der demonstriert, wie tektonische Platten bei verschiedenen Stärken kollidieren und Häuser zum Beben bringen. Dabei nutzen sie zwei Gebäudemodelle: einen Turm, der sich am Design des berühmten Wolkenkratzers Taipei 101 orientiert und durch einen integrierten Schwingungstilger stabilisiert wird, sowie ein zweistöckiges Wohnhaus, das mit magnetisch befestigten, variabel einsetzbaren Wänden konstruiert ist. Damit zeigen sie, wie unterschiedlich Bauweisen auf seismische Belastungen reagieren.
Die Simulation erfolgt über eine bewegliche Grundplatte, die von einem Elektromotor in Schwingung versetzt wird: ein gelungenes Zusammenspiel moderner Fertigungstechniken wie CNC-Fräsen, 3D-Druck und Laser-Cutting. Die Schülerinnen konnten auf die Technik zurückgreifen, Mentor Jürgen Gasteiger half ihnen dabei. Die Ergebnisse der Experimente zeigen, dass der Turm durch den integrierten Pendelmechanismus deutlich stabiler reagiert. Das Ziel: Bewusstsein schaffen für erdbebensicheres Bauen.
KI für Filmuntertitel
Auch Kilian Kienast möchte für die Möglichkeiten Künstlicher Intelligenz aufmerksam machen. Der Berchtesgadener, der kurz vor dem Abitur steht, hat sich an ein Vorzeigevorhaben im Bereich der Mathematik gewagt. Seit KI salonfähig geworden ist, beschäftigt er sich mit der Materie. Das Verständnis dafür ist bei ihm durchaus vorhanden. „Ich habe mir schon selbst ein KI-Programm gebaut”, sagt der junge Mann, dem Begriffe wie ChatGPT, Deepseek und Co. alles andere als fremd sind. Kilian Kienast will mit seiner Idee bei „Jugend forscht” antreten. Anders als die beiden anderen Teams hat er nichts Haptisches geschaffen, vielmehr eine Idee skizziert und umgesetzt, die im Alltag nützlich sein könnte.
Mit seinem adaptiven Untertitelsystem will er herkömmliche, permanente Untertitel in Fremdsprachen-Filmen ablösen. Mithilfe einer eigens programmierten Software werden fünf zentrale Merkmale - Audiokomplexität, Wort- und Satzkomplexität, Wortwichtigkeit sowie das Wortvorkommen - analysiert, um in Echtzeit zu entscheiden, wann Untertitel eingeblendet werden. Das System nutzt ein neuronales Netz, um essenzielle Informationen zuverlässig darzustellen und gleichzeitig visuelle Ablenkungen auf dem Bildschirm zu minimieren. Erste Versuche waren schon recht erfolgreich, sagt der Gymnasiast. Verbesserungswürdig seien sie aber allemal noch, findet Kienast. Potenzial ist vor allem dann vorhanden, sobald der Trainingsdatensatz, auf dem sein Konzept beruht, weiter ausgebaut wird.
Alle drei Jungforscher haben einen mehrseitigen Forschungsbericht erstellt. Dieser ist Voraussetzung für die Juryurteile, die über die Bewertung der Ideen schließlich entscheiden wird. Der „Jugend forscht”-Regionalwettbewerb findet am Dienstag und Mittwoch, 25. und 26. Februar, an der Technischen Hochschule in Rosenheim statt. (kp)