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Einer Schlange das Denken beibringen


Abiturient Konrad Weiß hat ein Computerprogramm zu Künstlicher Intelligenz entwickelt. Mit seiner Idee hat er nun den ersten Platz beim 30. Regionalwettbewerb Südwestsachsen von „Jugend forscht“ in der Kategorie Mathematik/Informatik belegt. Pandemiebedingt fand der Wettbewerb dieses Mal vollständig digital statt. Bald misst sich Konrad Weiß auf Landesebene.

Auf einer festlich geschmückten Bühne spricht ein Mann, im Hintergrund ist auf einer Leinwand ein Schüler zu sehen.
Normalerweise gehört zu einem Sieg bei "Jugend forscht" auch ein feierlicher Auftritt auf großer Bühne - in Zeiten von Corona musste die Preisverleihung digital stattfinden. Auf der Leinwand ist Konrad Weiß zu sehen. Screenshot: DPFA Augustusburg/Caroline Lindner

Der Computer zeigt einen grünen Bildschirm, darauf eine blaue Schlange. Sie kriecht geradeaus, immer nur in diese eine Richtung. Das Futter – ihr Ziel – scheint sie nicht zu sehen. Doch nach etwa einer halben Stunde tut sich etwas – die Schlange beginnt zaghaft, ihre Richtung zu ändern. Schließlich findet sie auch den Apfel und vertilgt ihn. „Am Anfang verfügt die Schlange über eine extrem vereinfachte Form eines menschlichen Gehirns, ein Neuronen-Netz. Die von mir programmierten Algorithmen bringen diesem Neuronen-Netz, das anfangs nichts kann, Intelligenz bei. Das heißt, durch Trainings lernt die Schlange, wie die Spieltechnik funktioniert“, erklärt Abiturient Konrad Weiß seinen Wettbewerbsbeitrag bei „Jugend forscht“, der ihn zum Sieger im Regionalwettbewerb in der Kategorie Mathematik/Informatik machte. Darüber hinaus erhielt er dafür den Sonderpreis des „Rotary Hilfswerkes Chemnitz e. V.“

Vor einem grünen Hintergrund ist eine blaue digitale Schlange zusehen.
So sieht das Computerspiel von Konrad Weiß zum Thema Künstliche Intelligenz aus: Die Schlange kriecht anfangs in nur eine einzige Richtung. Im Verlauf des Programmes lernt sie, wie sie zu ihrem Futter findet. Möglich machen dies Algorithmen. Screenshot: DPFA Augustusburg/Konrad Weiß

Nach etwa 30 Minuten Laufzeit des Programmes könne man erste Erfolge – also „Lerneffekte“ – erkennen. Der Schüler des DPFA-Regenbogen-Gymnasiums hat sich an das Thema Künstliche Intelligenz im Rahmen einer „Besonderen Lernleistung“, kurz BELL, herangewagt. Der 18-Jährige war schon bei mehreren Wettbewerben im Bereich Informatik erfolgreich. „Ich habe etwas gesucht, das mich herausfordert und wo ich etwas dazulerne.“ Die BELL ist von der Art her an eine Studienarbeit angelehnt und wird innerhalb der Sekundarstufe II angefertigt. Die Schüler wählen und bearbeiten das Thema selbstständig. Die Arbeit ist schriftlich zu dokumentieren, in einem Kolloquium zu verteidigen und kann damit Bestandteil der Abiturprüfung sein. Betreut und fachlich begleitet wird Konrad Weiß dabei von dem Fachberater Informatik Rainer Werner sowie Informatiklehrer Dr. Peter Nestler.

Rote und blaue Striche auf schwarzem Hintergrund.
Dieser Ausschnitt zeigt die Visualisierung des neuronalen Netzes, auf das mittels Algorithmen eingewirkt wird. Dadurch verändert es sich. Screenshot: DPFA Augustusburg/Konrad Weiß

Erste Ergebnisse seiner BELL in Form einer 15-seitigen Abhandlung reichte der 18-Jährige unter dem Titel „Künstliche neuronale Netze und genetische Algorithmen beim Spiel ,Snake‘“ bei „Jugend forscht“ ein, dem wohl bekanntesten Nachwuchswettbewerb Deutschlands. Ziel des Wettbewerbs ist es, junge Menschen für Wissenschaft und Forschung zu begeistern und Talente aus den Bereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik zu fördern. Abiturient Konrad Weiß ist nun offiziell der beste Jungforscher in seiner Wettbewerbskategorie in Südwestsachsen und hat sich – wie alle Sieger in den jeweiligen Kategorien – für den Sächsischen Landeswettbewerb qualifiziert. Sollte er auch dort gewinnen, tritt er abschließend beim großen Bundesfinale an. Ein wenig Aufregung sei bei einem solchen Wettbewerb schon dabei, so Konrad Weiß und fügt an: „Aber ich finde es vor allem inspirierend, sich mit der Jury fachlich auszutauschen und neue Anregungen für meine Arbeit mitzunehmen.“