A1 KI zur autonomen Erkennung von Wölfen

Paul Zörb 
Gymnasium Athenaeum Stade

Mein Ziel ist es, ein Kamerasystem zu bauen, das mit Hilfe einer KI autonom Wölfe erkennt und einen Verantwortlichen alarmiert. Auf die Idee kam ich, weil in der Region Stade oft Rinder oder Schafe gerissen werden und es noch keine nachhaltige Lösung für dieses Problem gibt, die auch den Tierschutz berücksichtigt. Laut einer Wolfsbeauftragten, mit der ich zusammenarbeite, sei es von entscheidender Bedeutung, einen Wolfsriss von einem Hunderiss unterscheiden zu können. 50% aller vermeintlichen Wolfsrisse werden durch Hunde verursacht. Ein Videonachweis durch mein Kamerasystem kann durch die Weiterentwicklung zum Vorjahresprojekt nun erbracht werden, da die Software um eine Segmentierung und das Kamerasystem um neue Module verbessert wurde. Diese Verbesserungen ermöglichen eine Zuordnung des Tieres und optimieren das Wolfsmonitoring. Die Funktionalität hat sich in mehreren Realversuchen mit echten Tieren sowie in einem Langzeitversuch im Wildpark Schwarze Berge bestätigt.

A2 Nachhaltige Superabsorber und deren Auswirkungen auf Pflanzenwachstum

Christin Andermann und Helvi Rinne 
Marion-Dönhoff-Gymnasium, Nienburg

Wir versuchen, einen biologisch abbaubaren Superabsorber aus nachwachsenden Materialien herzustellen. Dieser könnte in trockene Böden gemischt werden, um Wasser langanhaltend zu speichern und so in niederschlagsarmen Gebieten für besseres Pflanzenwachstum und demzufolge für ertragreichere Ernten sorgen. Um das zu erreichen, lassen wir Stärke mit Zitronensäure reagieren. Wir bestimmen zunächst die Wasseraufnahmefähigkeit des entstandenen getrockneten Produkts und geben es anschließend in Erde mit Radieschensamen. Über mehrere Wochen beobachten wir das Wachstum der Pflanzen und überprüfen dann den Einfluss der Absorber. Zudem geben wir eine Auswahl der Absorber für mehrere Wochen in Erde und testen die Kompostierbarkeit. Darüber hinaus überprüfen wir die Auswirkungen von Absorbern auf Pflanzen in einer Dürresituation.

A3 PIGTaiL - KI trifft auf Schweinestall

Marlene Meyer, BBS Rotenburg 
Tobias Reinert, Technische Universität Darmstadt

Um ein Projekt zur Verbesserung von Tierwohl und Arbeitswelt in der Landwirtschaft vorzustellen, haben wir uns der Erkennung von Ringelschwänzen bei Schweinen gewidmet. Unverletzte Ringelschwänze werden als Indikator für eine gute Tierhaltung angesehen. Damit man diese in einer großen Gruppe von Schweinen erkennen und zählen kann, soll ein neuronales Netz Ringelschwänze auf Bildern erkennen und als solche kennzeichnen. In der klassischen Schweinehaltung werden die Schwänze der Schweine gekürzt. Allerdings wird in einigen modernen Ställen bereits probiert, die Ringelschwänze des Tierwohls wegen vollständig zu erhalten. In diesen Ställen muss der Anteil an unverletzten Ringelschwänzen noch händisch überwacht werden, was in großen Ställen kaum möglich ist. Eine automatisierte Überwachung der Schweine soll Zeit sparen und gleichzeitig die Qualität der Überwachung wesentlich verbessern. So könnte in vielen landwirtschaftlichen Betrieben die Voraussetzung für mehr Tierwohl geschaffen werden.

A4 MotionCompanion - Gesund im Handumdrehen

Peter Fuchs und Leander Richter 
Gymnasium Schillerschule Hannover

Wir erforschen, wie individuelles Feedback Physiotherapie-Patienten hilft, konsequent und selbständig an verordneten Krankengymnastik-Übungen dranzubleiben und so schneller zu genesen. Menschen bleiben an Übungen dran, wenn sie individuelles Feedback erhalten. Deshalb haben wir einen Prototyp entwickelt, der ein solches Feedback geben kann. Zunächst nimmt der Patient beaufsichtigt die verordnete Übung auf. Übt der Patient später selbständig, nehmen wir den Patienten auch auf und vergleichen mit der „korrekten“ Bewegung. Danach erstellen wir textbasiertes individuelles Feedback. Wir formulieren es freundlich und motivierend mit KI und geben es per Sprachausgabe aus. Im Hintergrund erfasst unser System kontinuierlich Datenpunkte des Skeletts. Daraus berechnen wir Winkel von Gelenken in 3D, glätten diese Daten und teilen sie für die Analyse und das Feedback in zeitliche Abschnitte auf. Wir optimieren zusätzlich einige Parameter unseres Prototyps, um die Qualität des Feedbacks zu erhöhen.

A5 Doggoschmoggo

Alia Marrone 
Neue Schule Wolfsburg

Mein Projekt trägt den Namen „Doggoschmoggo“ und entstand aus der Grundidee, einen Roboter für die Altenpfl ege zu bauen. Der Roboter ist ein Projekt, das von der Jugend kommt und Ältere erreichen soll. Doggoschmoggo soll an die Einnahme von Medikamenten erinnern, seinen Besitzern folgen können und eine emotionale Stütze sein, in dem er sowohl einfache Konversationen führen sowie Witze erzählen kann. Es ist ebenfalls möglich, den Roboter um Rat zu fragen. Die Fähigkeit des Roboters mit Menschen zu kommunizieren wird durch ein lokales und datenschutzkonformes Large Language Model (LLM) ermöglicht.

B1 Die Mehlrevolution - Eichelmehl als Alternative zu Getreidemehl

Matthias Schuback
Halepaghen-Schule Buxtehude

Eicheln fallen jeden Herbst von den Bäumen, aber werden nicht verwendet. Dagegen wird jedes Jahr Getreide großfl ächig angepfl anzt, dessen Anbau und Ernte durch den Klimawandel zunehmend erschwert werden. In erntearmen Jahren wurden früher Eicheln als Getreideersatz verwendet. Warum sollte dies also nicht auch heutzutage möglich sein? Besonders, da Eichelmehl auf natürliche Weise glutenfrei ist und die Produkte daraus somit auch eine Alternative zu Getreideprodukten für Allergiker darstellen könnten. Die Eiche ist als Pflanze ein Klimabaum und dafür geeignet, auch mit extremeren Bedingungen zurecht zu kommen. Die Eicheln müssen also nur geerntet und zu Mehl verarbeitet werden. Doch neben der Entfernung der giftigen Tannine stellt sich die Frage, ob das Ergebnis aus Eichelmehl auch qualitativ mit einem Produkt aus Getreidemehl vergleichbar ist. Dazu habe ich entscheidende Inhaltsstoffe des Mehls experimentell analysiert, verglichen und Backversuche durchgeführt.

B2 Organe Recyclen ?! De- und Rezellularisierung von Organen

Felix Saathoff und Ben Schüler 
Ubbo-Emmius-Gymnasium Lee

Tote oder beschädigte Organe dezellularisieren und das gewonnene Zellgerüst durch Rezellularisierung wieder mit Zellen besetzen und ein funktionierendes Organ(-oid) herstellen: Das ist der Traum für Transplantationsmedizin und Pharmaforschung. Dieser Prozess ist Kern unseres Projektes. Ziel ist es, mittels De- und Rezellularisierung von Organen bzw. Organproben funktionierende Organoide herzustellen und den Herstellungsprozess dabei einfacher und zugänglicher zu machen. Erste Dezellularisierungen von toten Schweineleberproben und Apfelproben wurden erfolgreich durchgeführt und das Verfahren für zukünftige Dezellularisierungen angepasst. Momentan sind wir dabei mit ersten Rezellularisierungsversuchen an den dezellularisierten Zellgerüsten zu beginnen

B3 Tumorsupressor-Gen p53 und Palbociclib lassen Lungenkrebszellen langsamer wachsenn

Charlotte Sophie Martini 
Elisabeth-Selbert-Schule, Hameln

Das Ziel meines Projekts ist es, ein Tumorsuppressor-Gen in Krebszellen wieder einzufügen, das bei der Krebsentstehung verloren gegangen ist und die Zellen mit einem Arzneimittel zu behandeln, das sonst nur für die Behandlung vom Mammakarzinom zugelassen ist. Dadurch erhoffe ich mir ein langsameres Wachstum der Tumorzellen. Um meine Forschungsfrage zu beantworten, plane ich das Plasmid p53 in Lungenkrebszellen einzufügen, genauer in die Krebszellen, die selber kein p53 mehr haben. Dafür werde ich die Technik der Transfektion verwenden, die beispielsweise auch bei der Covid -Impfung angewendet wird.

B4 Auswirkung von Multistressoren auf die Ökologie des Meeres am Beispiel von Kalktieren

Fenna Fuchs und Mirabel Marlene Könneke 
Herbartgymnasium Oldenburg

Mit unserem Projekt wollten wir herausfi nden, bei welchen Umweltbedingungen, wie zum Beispiel dem pH-Wert oder der Temperatur des Ozeans, Kalktiere - in unserem Beispiel Schnecken - die (besten) Lebensbedingungen und Überlebenschancen haben. Dafür haben wir ein Experiment entwickelt und durchgeführt, in dem leere Schneckenhäuser in verschieden saure beziehungsweise verschieden warme Flüssigkeiten eingelegt und über einen bestimmten Zeitraum beobachtet wurden. Das Ziel unseres Projektes war es, in Anbetracht des Klimawandels und der damit einhergehenden Ozeanversauerung wie auch der Ozeanerwärmung, die Lebensqualität bestimmter Lebewesen im Meer zu untersuchen, um auf die Auswirkungen des Klimawandels auf Meereslebewesen eingehen zu können. Dadurch lassen sich Prognosen für kommende Jahre aufstellen und mögliche Lösungen finden.

B5 Clams’ contagious cancer – Prävalenz und Peptidtherapie infektiöser Krebszellen

Julia Lenger und Leila Jürß 
Mariengymnasium Papenburg

Die Marine Bivalve Transmissible Neoplasie (MarBTN) ist ein infektiöser Krebs, der Muscheln befällt und durch die Übertragung lebender Tumorzellen verbreitet wird. Während die Krankheit in Nordamerika gut untersucht ist, fehlten bisher Daten zur Verbreitung in der deutschen Nordsee. Diese Studie weist erstmals MarBTN in Mytilus edulis-Populationen der ostfriesischen Küste nach und zeigt eine Infektionsrate von 25 % mit höherer Prävalenz in Regionen mit starkem Schiffsverkehr. Neben der epidemiologischen Analyse wurde das therapeutische Potenzial antimikrobieller Peptide (AMPs) untersucht. Magainin-2 zeigte eine selektive, konzentrationsabhängige Wirkung gegen MarBTN, ohne gesundes Gewebe zu schädigen. Diese Ergebnisse können langfristig zur Entwicklung 7 neuer Schutzmaßnahmen für Muscheln beitragen. MarBTN kann zusätzlich aufgrund seiner dokumentierten Eigenschaften als Modellorganismus für in-vitro-Studien zur Tumorbiologie und Wirkstoffforschung dienen.

B6 Kleine Boten, große Wirkung

Kian Safidbakht 
Erich Kästner Gymnasium, Laatzen

In seltenen Fällen fi ndet man Keimlinge in Tomaten. Weshalb ist dieser Vorfall so selten? Liegt es möglicherweise an einem Stoff in dem Tomatensaft? Wenn ja, von welchem Stoff ist es abhängig? Ich möchte mit diesem Versuch die Auswirkung von Tomatensaft auf die Keimung herausfi nden.

B7 Ansätze zu einer DNA-Impfung

Anna Dobbelstein 
Max-Planck-Gymnasium Göttingen

Impfungen basieren meist auf Proteinantigenen. mRNA-Impfstoffe ermöglichen es Körperzellen, das Antigen selbst zu produzieren. Sie sind jedoch teuer und leicht verderblich. Daher wollte ich testen, ob man das Antigen auch mit Hilfe von DNA herstellen könnte. Dazu muss aber die zugeführte DNA in den Zellkern aufgenommen werden. Die meisten Zellen des Körpers teilen sich nicht mehr. Daher war die Frage: Kann mit von außen hinzugefügter DNA auch in ruhenden Zellen ein Antigen hergestellt werden? Um dies zu überprüfen, brachte ich die DNA in Zellen ein, deren Teilung ich gestoppt hatte. Um die Genexpression nachzuweisen, verwendete ich grün fluoreszierendes Protein. Bei meinen Experimenten stellte sich heraus, dass auch sich nicht teilende Zellen die zugeführte DNA in Proteine übersetzen können. Das funktionierte auch mit dem SpikeProtein von SARS-CoV-2. DNA-Impfstoffe könnten somit zu einer kostengünstigen und haltbaren Alternative zu mRNA-Impfstoffen entwickelt werden.

C1 Separatorfolie auf PMMA-Basis

Tina Pingel, Dana Zoé Couppée und Anne Rüsch
Bernhard-Riemann-Gymnasium Scharnebeck

Unser Projekt besteht darin eine Folie als Seperator herzustellen, die man in einer Batterie für die Trennung der Elektroden benutzten könnte. Ein lonentransfer sollte trotz des Seperators, der auf PMMA-Basis (Polymethylmethacrylat) ist, möglich sein. Wir wollen versuchen eine Folie zu ziehen und diese dann auf Ionendurchlässigkeit überprüfen.

C2 Untersuchung der PAK-Konzentration auf Spielplätzen: Analyse urbaner Umweltgefährdungen

Joshua Akkermann, Max-Windmüller-Gymnasium Emden 
Martje Alberts-Tammena, Johannes-Althusius-Gymnasium Emden

In diesem Projekt wird die Konzentration von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) in einer städtischen Umgebung untersucht, wobei besonders Spielplätze im Fokus stehen. PAKs entstehen vor allem durch unvollständige Verbrennung organischer Materialien, etwa aus Verkehrsemissionen oder Industrieabgasen, und sind aufgrund ihrer krebserzeugenden Wirkung eine ernstzunehmende Gefahr für die Gesundheit, besonders für Heranwachsende. Mithilfe von Fluoreszenzspektroskopie und Hochleistungsfl üssigkeitschromatographie werden Bodenproben von verschiedenen Spielplätzen in der Stadt auf die Konzentration von PAK analysiert. Diese Methode ermöglicht eine schnelle und präzise Identifi zierung und Quantifi zierung der Schadstoffe. Das Ziel der Untersuchung ist es, potenziell gefährliche Konzentrationen von PAKs auf Spielplätzen zu identifi zieren und auf die gesundheitlichen Risiken dieser Umweltbelastung hinzuweisen und nach Möglichkeit zu beseitigen, als Beitrag für eine saubere Umwelt.

C3 Sauberes Wasser-Silbernanopartikel als Indikatoren für Schwermetall-Ionen

Jantje Kolberg und Daliya-Daylin Tas 
Evangelische IGS Wunstorf

Alle Menschen benötigen sauberes Trinkwasser. In Entwicklungs- und Schwellenländern ist Trinkwasser häufig mit Schwermetall-Ionen verunreinigt. Diesem Problem sind wir nachgegangen, indem wir L-Cystein-beschichtete Silbernanopartikel synthetisierten. Diese nutzen wir erfolgreich zum Nachweis von Schwermetall-Ionen in geringen Konzentrationen. Nun wollen wir chemisch verstehen, wie dieser Nachweis funktioniert und welche Bedeutung die einzelnen funktionellen Gruppen haben. Dazu haben wir AgNPs L-Cystein-ähnlichen Verbindungen beschichtet und damit Schwermetall-Nachweise durchgeführt. Die Farbänderungen traten nur auf mit L-Cystein als Beschichtung. Ohne Thiol-Gruppe bindet die Beschichtung vermutlich nicht die AgNPs. Außerdem werden sowohl die Amino-Gruppe als auch die Carboxyl-Gruppe benötigt, um Schwermetall-Ionen zu binden. Dies zeigt, warum gerade L-Cystein verwendet werden muss und keine anderen Verbindungen. Unsere Ergebnisse können helfen, noch spezifischere Beschichtungen zu finden.

C4 Herstellung von Octan durch Kolbe-Elektrolyse

Bennit Willenkamp und Jannis Ostermann 
Gymnasium Sulingen

Das Projekt „Synthese von Octan durch Kolbe-Elektrolyse“ untersucht die Herstellung von Octan, einem potenziellen Kraftstoff. Dabei soll durch die Kolbe-Elektrolyse Octan unter Verwendung biologischer Rohstoffe hergestellt werden. Ziel ist die Entwicklung eines nachhaltigen und wirtschaftlichen Prozesses, der fossile Ressourcen ersetzt und bestehende Infrastruktur nutzt. Als Ausgangsstoff dient Pentansäure, die aus Baldrianwurzeln gewonnen wird. Dabei kommt die sogenannte Kolbe-Elektrolyse zum Einsatz, die biologische Rohstoffe in wertvolle Kohlenwasserstoffe wie Octan umwandelt. Bei der Umsetzung des Versuchs ist ein komplexer Aufbau erforderlich, der verschiedene Aspekte berücksichtigt. Nach der Durchführung des Experiments konnte im zweiten Anlauf Octan hergestellt werden. Trotz technischer Herausforderungen und einer bislang geringen Octanausbeute zeigt der Ansatz vielversprechendes Potenzial für die Entwicklung nachhaltiger Kraftstoffe und die Nutzung biologischer Ressourcen.

C5 Synergetische Nutzung natürlicher Farbstoffe als Sensibilisatoren für die Photokatalyse

Paula Schoe 
Gymnasium Marianum Meppen

IInspiriert von der Photosynthese untersucht das Projekt wie natürliche Farbstoffe (Betanin, Chlorophyll, Cyanidin) mit Titandioxid (TiO2) kombiniert werden können, um Sonnenlicht effizienter zu nutzen und somit die Herausforderungen der nachhaltigen Energiegewinnung zu bewältigen. Ziel ist es, ein kostengünstiges und umweltfreundliches System zu entwickeln, das als Alternative zu klassischen Farbstoffsolarzellen dient und Potenzial für die photokatalytische Wasserspaltung zur Wasserstoffproduktion bietet. Im Projekt wurden synergetische Effekte bestimmter Farbstoffmischungen zur verbesserten Lichtabsorption und möglichen Optimierung der Elektronentransferprozesse gemessen. Besonders vielversprechend ist die Kombination aus Betanin und Chlorophyll, die nicht nur Licht effektiv absorbiert, sondern auch mit TiO2 interagiert. Diese Erkenntnisse eröffnen neue Wege für nachhaltige Energiekonzepte und könnten langfristig in der Industrie, zum Beispiel zur Wasserstoffproduktion, genutzt werden.

C6 Einfluss von Acetylnitrat, Kieselgel und Kupferionen auf die Nitrierung von Benzaldehyd

Lasse Nils Schuricht
Kaiser-Wilhelm- und Ratsgymnasium, Hannover

In der Organischen Chemie wimmelt es nur so von verschiedenen Synthesemethoden. Jedoch auch gut etablierte Methoden zeigen oft noch Anomalien wie zum Beispiel die Nitrierung. Mir ist eine Besonderheit des Nitriermittels Acetylnitrat aufgefallen und ich habe infolgedessen seinen Einfl uss auf die Nitrierung von Benzaldehyd experimentell untersucht. In einer ersten Reaktion wurde nach vier Tagen nur zu 2,49\% mein Produkt erzeugt. Durch die Verknüpfung vieler wissenschaftlicher Arbeiten konnte ich Kupfer(- ionen) als essentiellen Katalysator herausstellen und in einer 22-stündigen Reaktion meinen Umsatz auf 47,66\% steigern.

C7 Entfernung von Phosphaten und Nitraten aus dem Abwasser

Elijah Zur Nieden und Péter Bendegúz Bognár 
Otto-Hahn-Gymnasium Göttingen

Die Aktion „Unsere Flüsse“ der ARD zeigt, dass aktuell 76% der deutschen Flüsse eutrophiert sind. Durch die intensive Benutzung von Düngemitteln in der Landwirtschaft gelangen immer mehr Phosphate und Nitrate in die Gewässer, welche dadurch eutrophiert werden. Zudem sind die Phosphatressourcen begrenzt und der Abbau ökologisch problembehaftet. Wir hatten nun also die Idee zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen und Nitrate und Phosphate aus dem Wasser zu filtern, wobei das Phosphat wieder nutzbar gemacht werden soll. Unsere Vorgehensweise hierbei ist, das Phosphat chemisch durch eine Fällungsreaktion zurückzugewinnen und das Nitrat biologisch abzubauen. Diese (kleine) Maßnahme soll dazu beitragen, die EU-Ziele zum Schutz der Gewässer zu erreichen und dabei gleichzeitig wirtschaftlich zu sein. Eine realitätsnahe Anwendung erproben wir an unserem Fluss vor der Schule - der Leine.

G1 Analyse der Dynamik von Raum und Energie beim Schwarzen Loch

Ivan Renner und Jeremy Neumann
Gymnasium Athenaeum Stade

In diesem Projekt untersuchen wir die Energie und Masse eines Schwarzen Lochs anhand der exakt hergeleiteten Dynamik des Volumens in der Natur. Durch präzise mathematische Modelle basierend auf der hergeleiteten Gesetzen durch Carmesin (2024) und iterative Simulationen erforschen wir, wie sich der Raum in der Nähe eines Schwarzen Lochs entwickelt und wie sich dieser auf physikalische Größe wie das Volumen auswirkt. Mithilfe einer Computersimulation ermitteln wir kritische Werte, welche die Veränderung der Raumzeitstruktur und der daraus resultierenden physikalischen Größen beschreiben. Die Ergebnisse vergleichen wir mit den realitätsgetreuen Fotos des Schwarzen Loches in M87, siehe EHT (2019).

G2 Jahrzehnte im Wandel: Langfristige Temperaturentwicklungen in Deutschland

Hans Wiesner und Elias Ohlmann 
Cäcilienschule Wilhelmshaven

Seit 2022 sind wir Mitglieder im Team Stratofische, das mit einem Wetterballon in die Stratosphäre fliegt, um Umweltdaten zu messen. Um die Qualität der Messdaten einzuschätzen, verglichen wir sie mit Daten professioneller Wetterballonflüge des deutschen Wetterdienstes, die in einer Datenbank veröffentlicht sind. Und so entschieden wir uns, die langfristige Temperaturentwicklung an verschiedenen deutschen Standorten zu untersuchen. In vorherigen Jahren fanden wir nur verlässliche Daten ab 1960 in Höhen von oberhalb 1000 Metern. Beim Durchstöbern der vom DWD veröffentlichten Daten stießen wir diesen Sommer auf Statistiken zu den monatlichen Durchschnittstemperaturen aus den einzelnen Bundesländern, die durchgehend seit Ende des 19. Jahrhunderts aufgezeichnet wurden. Anhand dieser umfangreichen Daten untersuchen wir den Klimawandel bezüglich der Temperaturentwicklung genauer und führen eine Analyse auf einen größeren betrachteten Zeitraum aus.

G3 Untersuchung der Dämpfung von Autobahnlärm durch Bäume und Sträucher

Antonia Linke 
Ratsgymnasium Peine

Lärm macht krank, aber Lärmschutz ist teuer. Dies wirft die Frage auf, ob Bäume und Sträucher einen Beitrag zum Schutz gegen Verkehrslärm bieten können. Mit Verfügbarkeit immer leistungsfähigerer und raumsparender Mikrocontroller-Technik ist es mir gelungen, eine Messapparatur aufzubauen, die alle relevanten Messgrößen für die Bearbeitung der Fragestellung erfasst: Frequenz-Spektrum, Zeit und Ort der Messung, Foto des Bewuchses sowie Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Mit diesem Aufbau habe ich umfangreiche Untersuchungen in der Umgebung der Autobahn A2 gemacht.

G4 Eine Stadt-Land-Analyse in Zeiten des Klimawandels. Städte vor dem Hitzekollaps?

Florian Behrens, Laurenz Burchardt und Jannes Stier 
Lise-Meitner-Schule Stuhr-Moordeich

In unserer Forscherarbeit geht es um die zunehmende Erhitzung ganz besonders unserer Städte im Zusammenhang mit dem Klimawandel. Um zu belegen, dass von der globalen Erwärmung vor allem unsere Städte betroffen sind, führen wir zwei Wettermessreihen durch: an unserer Stuhrer Schule im städtischen Umfeld und nahe der Steller Heide am Ortsrand von Stuhr. Zusätzlich soll uns ein Experiment Aufschluss über die möglichen Unterschiede in unseren Messreihen geben. Es werden verschiedene Materialien auf ihre Fähigkeiten hin untersucht, Wärme zu speichern und wieder abzugeben. Basierend auf den in den Messreihen und im Experiment gewonnenen Erkenntnissen wird ein Modell einer Stadt gebaut, das die Möglichkeiten zur Anwendung unserer Ergebnisse im Städtebau veranschaulichen soll.

G5 Einsatz eines selbstgebauten fasergekoppelten Spektrographen für astronomische Beobachtung

Titus Schwegmann, Julian Reil und Florian Waschki 
Angelaschule Osnabrück

Im letzten Durchgang des Jugend forscht-Wettbewerbs haben wir die Konstruktion eines fasergekoppelten Spektrographen mit variabler Auflösung vorgestellt. Die letztjährige Arbeit zeigte die prinzipielle Funktionstüchtigkeit des Messgeräts im Labor. In dieser Arbeit präsentieren wir den Teleskopteil des Spektrographen und zeigen, dass unser Messinstrument in der Schulsternwarte für astronomische Beobachtungen genutzt werden kann. Dazu berichten wir über die Kopplung des Spektrographen mit dem Teleskop, die Untersuchung der Auflösung des Spektrographen und von ersten Beobachtungserfolgen.

G6 Bodenproben zur Ermittlung von Fruchtbarkeit

Kevin Hou und Johann Heuer 
Kaiser-Wilhelm- und Ratsgymnasium, Hannover

Wir nehmen Bodenproben von Feldern, die verschieden viel bewirtschaftet und gedüngt werden, aus verschiedenen Erdschichten und in verschiedenen Jahreszeiten. Wir analysieren die Proben durch Gelelektrophorese und Gensequenzierung, um die Mikrolebewesen zu erkennen. Mit den Ergebnissen, die wir durch die Analyse erhalten, können wir die Fruchtbarkeit der Felder und den Effekt von Dünger und Bewirtschaftung nachvollziehen.

G7 AstroPiScope: Das selbstgebaute, automatisierte Teleskop

Dominik Kultys 
Hoffmann-von-Fallersleben-Schule, Braunschweig

Die AstroPiScope ist ein vollständig selbstgebautes Teleskop, das auf der AstroPi basiert - einer drahtlosen, astronomischen Kamera, die ich vor einem Jahr selbst entwickelt habe. Das Teleskop selbst ist ebenfalls komplett eigenhändig konstruiert worden und aktuell speziell für die Beobachtung der Sonne (insbesonders der Sonnenflecken) optimiert. In der Zukunft ist es geplant, das Projekt so zu modifizieren, dass es auch mit klassischen Teleskopen kombiniert werden kann und somit für die Beobachtung des Nachthimmels geeignet ist. Für eine weitere Automatisierung ist das Teleskop mit einem eigenen Stativ ausgestattet, das über Schrittmotoren verfügt. Diese Motoren nutzen Sensoren und präzise Berechnungen auf der AstroPi, um das Teleskop auf ein ausgewähltes Himmelsobjekt auszurichten und dessen Bewegung zu folgen.

M1 Voraussage magnetischer Stürme mithilfe von Sonnenaktivität und künstlicher Intelligenz

John Neumann 
Gymnasium Athenaeum Stade

Künstliche Intelligenz ist ein aktuelles und wichtiges Thema, das jedem bereits im Alltag begegnet sein sollte. Doch sie kann nicht bloß für Chatbots und die Bildgenerierung verwendet werden, sondern auch im wissenschaftlichen Sinne. Das Erdmagnetfeld unserer Erde ist für viele Systeme unserer Gesellschaft von hoher Bedeutung. So wirken sich zum Beispiel Störungen in diesem direkt auf unsere Stromnetze und unsere Kommunikationsnetze aus. Dies kann zu Stromausfällen oder Zusammenbrüchen unserer Kommunikation führen. Doch was lässt sich dagegen tun? Die Voraussage der Störungen im Erdmagnetfeld ist seit jeher eine wichtige Aufgabe, für die bereits einige Methoden entwickelt wurden. In dieser Arbeit wird das Vorgehen bearbeitet, diese Störungen mithilfe von künstlicher Intelligenz, um genau zu sein einem neuronalen Netz, vorauszusagen.

M2  Genetische Algorithmen zur Optimierung von Brücken

Paul Menzlaff 
IGS Marienhafe

Thema dieses Forschungsprojekts ist die Entwicklung und Anwendung eines genetischen Algorithmus, also evolutionärer Prozesse wie Mutation, Selektion und Rekombination, zur Optimierung von Brücken hinsichtlich einer Steigerung der Stabilität und gleichzeitiger Gewichtsreduktion. Das Forschungsziel dieser Arbeit besteht darin, herauszufinden, ob und wie es überhaupt möglich ist, einen genetischen Algorithmus anzuwenden, um mit diesem erfolgreich Brücken optimieren zu können. Um die Ergebnisse des Algorithmus zu validieren und das Potenzial zu ermitteln, wurde ein Vergleich mit herkömmlichen Fachwerkbrücken durchgeführt. Im weiteren Forschungsverlauf soll eine Erweiterung des genetischen Algorithmus stattfinden, um noch bessere Lösungen zu erreichen und die Anwendbarkeit auf komplexere Probleme auszuweiten. Die Wahl dieses Forschungsthemas ergab sich dabei aus der aktuell höchst brisanten Lage um Deutschlands Brücken sowie der Faszination an der Evolution.

M3 Optimierung von Entfl uchtungssituationen durch Simulation menschlichen Schwarmverhaltens

Henri Meyer-Gauen 
Gymnasium Mariano-Josephinum, Hildesheim

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Simulation und Analyse von Entfluchtungen mittels Software. Hierbei ist das zentrale Ziel, Menschenmengen in Evakuierungssimulationen zu modellieren, um ineffiziente Fluchtwege zu identifizieren. Durch Simulationen soll ein realitätsorientierter Ansatz gegenüber klassischen Bauvorschriften zu Fluchtwegen aufgezeigt werden, um durch die Gebäude- und Veranstaltungsplanung sicherheitsrelevante Entfluchtungssituationen zu entschärfen und die Gesamtentfluchtungszeit zu reduzieren. Der entwickelte Algorithmus zur Simulation von Entfluchtungsprozessen konnte genutzt werden, um Fluchtwege unter realistischen Bedingungen mittels eines Schwarmes zu evaluieren. Es konnte gezeigt werden, dass sich die erarbeitete Erweiterung des Boid-Algorithmus eignet, um Entfluchtungen zu simulieren und dass die sich ergebenen Simulationen korrekt, plausibel und verlässlich sind.

M4 LaserAI: Kann ein Computer als Schach-Profi täuschen?

Mattis Backhaus und Samuil Petrov
Max-Planck-Gymnasium, Delmenhorst

In unserem Jugend forscht-Projekt haben wir uns mit der Entwicklung einer Schach-KI beschäftigt, um zu untersuchen, inwieweit es möglich ist, dass ein Computer mithilfe von Deep Learning menschenähnliche Schachzüge ausführt. Hierzu haben wir eine eigene künstliche Intelligenz (KI) unter Verwendung der weit verbreiteten Bibliothek PyTorch implementiert. Ein zentrales Ziel unserer Forschung war die Evaluierung der Eignung von Convolutional Neural Networks zur Analyse und Bewertung von Schachpositionen. Das Training unserer KI basiert auf einer umfangreichen Datenbasis von Partien, die von den besten Schachspielern der Welt gespielt wurden. Um die Leistungsfähigkeit unserer Schach-KI zu überprüfen, planen wir die Durchführung eines doppelblinden Turing-Tests. In diesem Test sollen die Teilnehmer beurteilen, ob sie gegen einen menschlichen Gegner oder gegen die KI spielen. Unser Ziel ist es, eine leistungsstarke Schach-KI zu entwickeln, die natürliche und strategisch sinnvolle Züge macht.

M5 Entwicklung eines abhörsicheren und quantenresistenten Chat-Protokolls

Elias Kuscholke
Ernst-Moritz-Arndt-Gymnasium Osnabrück

Dieses Projekt fokussiert sich auf die Entwicklung eines datensicheren Chat-Protokolls, welches Sicherheit der Kommunikation und den Schutz der Privatsphäre gewährleistet. Durch die Integration moderner Verschlüsselungstechnologien wie der Enkapsulierung mittels Kyber für den Schlüsselaustausch wird ein hoher Sicherheitsstandard sichergestellt. Die Nutzung der AES-Verschlüsselung für die Integrität und von HMACs zur Authentifi- zierung sichert Perfect Forward Secrecy, wodurch die Vertraulichkeit und Plausible Deniability der Daten gewährleistet sind. Meine Leistung bestand darin, diese Methoden erstmalig kohärent miteinander zu verbinden. Zusätzlich enthält das Protokoll das von mir neuartig entwickelte Sealed Messaging, sodass Sender und Empfänger einer Nachricht verborgen bleiben, um die Anonymität weiter zu erhöhen. Durch implimentierte Mechanismen wie P2P-Kommunikation und Onion-Routing wird zudem sichergestellt, dass weitere Metadaten der Kommunikation geschützt sind.

M6 Schnelle und sichere Schlaganfalldiagnostik mit räumlich-zeitlichen Encoder-Decodern

Simon Ma 
Gymnasium Schillerschule Hannover

Bei Schlaganfällen heißt es: ,,Zeit ist Hirn“— eine schnelle und akkurate Diagnose ist entscheidend. Die Perfusions-CT (PCT) liefert durch sequenzielle Scans funktionelle Informationen über die Gehirndurchblutung, welche für die effektive Behandlung der Volkskrankheit unverzichtbar sind. Durch die vielen Scans erhöht sich die Strahlenbelastung jedoch erheblich. Ziel meiner Forschung ist die Reduzierung der hohen Strahlenbelastung und Scanzeit der PCT mit generativer KI. Hierfür bereitete ich einen klinischen Datensatz auf und trainierte damit gezielt entwickelte räumlich-zeitliche Encoder-Decoder-Netzwerke, den Blutfluss im Gehirn präzise zu modellieren und vorherzusagen. Die Netzwerke wurden quantitativ verglichen und in die Literatur eingeordnet. Erste Auswertungen zeigen vielversprechende Ergebnisse. Um dem Fernziel des klinischen Einsatzes näher zu kommen, werde ich komplexere Netzwerke und robustere Verlustmetriken entwickeln, umfangreich vergleichen und klinisch auswerten.

M7 Analyse und numerische Lösung des FitzHugh-Nagumo-Modells in ein und zwei Dimensionen

Anna Luther 
Theodor-Heuss-Gymnasium – Europaschule, Göttingen

In meinem Projekt habe ich mich mit der Modellierung elektrischer Ströme und ihrer Wirkung auf erregbare Zellen befasst. Nervenzellen sowie Muskelzellen können elektrische Signale aneinander weitergeben, um Erregungsleitungen auszubilden. Dies ist im Körper grundlegend, da dadurch z. B. Denkprozesse und der Herzschlag ausgeführt werden können. Diese Signalübertragungen lassen sich mit mathematischen Modellen wie dem FitzHugh-Nagumo-Modell zur Beschreibung dynamischer Systeme modellieren und untersuchen. In meinem Projekt habe ich dieses Modell am Computer in der Programmier-sprache Matlab implementiert. Das Ziel des Projekts ist, verschiedene physiologische Kontexte zu simulieren (zuerst eine einzelne, isolierte Zelle, dann verschiedene Anordnungen mehrerer Zellen in ein und zwei Dimensionen) und zu untersuchen, inwiefern das Modell biologische Gegebenheiten repräsentiert und welche Phänomene auftreten.

P1 Simulationsgestützte parametrisierte Entwicklung eines elektrodenlosen ECR-Ionentriebwerks

Johanna Pluschke
Gymnasium Johanneum Lüneburg

In diesem Projekt wurde mithilfe von Simulationen parametrisiert ein elektrodenloses ECR-Ionentriebwerk entwickelt. Dieser neue Triebwerkstyp erzeugt Plasma elektrodenlos durch Elektronenzyklotron-Resonanz und beschleunigt dieses über eine sogenannte magnetische Düse, bestehend aus einem divergenten Magnetfeld. Die elektrodenlose Bauart verlängert dabei die Lebensdauer des Triebwerks signifi kant, da sie Erosion an Triebwerksteilen minimiert. Die verwendete Simulation „IonSolver“ wurde vollständig selbst geschrieben, ist recheneffizient, bis auf Supercomputer skalierbar und hochoptimiert für verschiedenste Probleme der Plasmaphysik.

P2 Das EPA-Modell – Ein verlässliches Prognoseinstrument oder doch zu stark vereinfacht?

Marvin Behrmann 
Immanuel-Kant-Gymnasium, Lachendorf

In meinem Projekt untersuche ich das EPA-Modell genauer und finde heraus, ob es seinen Zweck, molekulare Strukturen vorherzusagen, verlässlich und angemessen erfüllt. Dazu schreibe ich ein eigenes Computerprogramm in der Programmiersprache Python, welches mithilfe des EPA-Modells Molekülstrukturen unter Berücksichtigung physikalischer Gesetze simulieren kann. Die berechneten Strukturen vergleiche ich dann mit Strukturen aus offiziellen Datenbanken. Ich begrenzte mich hierbei zunächst auf gesättigte Kohlenwasserstoff-Moleküle, doch mein aktuellstes Forschungsziel ist es, die Simulation auf verschiedenste andere Moleküle mit freien Elektronenpaaren und Mehrfachbindungen zu erweitern. Dabei zeigt sich, dass das EPA-Model sowohl auf theoretischer (Literatur) als auch auf praktischer Ebene (Programm) sehr viel schlechter abschneidet, als erwartet. Im Gegensatz dazu liefert ein von mir eigens entwickeltes Modell sehr sinnvolle Simulationsergebnisse und ist auch fachlich besser zu begründen.

P3 Vom Verpackungsmüll zum Dämmstoff der Zukunft

Lucy Börsting und Amy Himpel 
Gymnasium Melle

In unserem Projekt behandeln wir die Frage, ob verschiedener Verpackungsmüll wie Tetra Paks oder Joghurtbecher zu Dämmstoff umfunktioniert werden kann und ob dieser genau so effizient wie herkömmliche Dämmstoffe ist. Wenn ja, von welchen Faktoren hängt deren Dämmleitung ab? Dies zu untersuchen ist uns mit einem Modellversuch gelungen, indem wir die Wärmeleitfähigkeit der verschiedenen Dämmstoffe untersucht haben

P4 Untersuchungen zum Erdmagnetfeld

Lars Weilert und Oleksandra Kompanets
Hoffmann-von-Fallersleben-Schule, Braunschweig

In unserem Projekt ging es uns darum, verschiedene Methoden zu überprüfen, Magnetfelder zu messen. So wollten wir auch herausfinden wie man am besten das Magnetfeld der Erde misst, um so eventuell auch auf das Erdmagnetfeld treffende Sonnenstürme zu erfassen. Wir sind auf das Thema gekommen als wir uns gefragt haben, ob wir Sonnenstürme selber messen können. Mithilfe des Hall-Effekts haben wir die Richtung des Erdmagnetfelds bestimmt und lang andauernde Messungen durchgeführt, um die Stärke des Erdmagnetfelds festzustellen und um unsere Messgenauigkeit zu überprüfen. Für das Finden der Flussrichtung des Erdmagnetfelds haben wir Drehgestelle gebaut. Außerdem können unsere Hall-Sensoren so in der optimalen Richtung messen. Die elektromagnetische Induktion haben wir als andere Methode genutzt, um die Stärke des Erdmagnetfelds festzustellen. Wir sind auf eine Genauigkeit gekommen, die die meisten Sensoren nicht hergeben. Leider können wir dennoch keine Sonnenstürme messen.

T1 Bernoulli 4.0

Leonardo Munguia Negrete und Kjell-Fabrice Kahle 
Baker Hughes

Im Jahr 1738 erkannte der Schweizer Mathematiker Daniel Bernoulli, dass die Summe der potentiellen, der kinetischen und der Druckenergie entlang der Stromröhre konstant bleibt. Jeder kennt den Versuch, bei dem ein Ball im Luftstrom eines Haartrockners relativ stabil über dem Fön schwebt und dabei nicht wegfl iegt. Wir haben uns gefragt, ob es möglich ist, die Höhe des Balls so zu kontrollieren, dass sie exakt der Höhe eines vorgegebenen Wertes entspricht. Dazu haben wir ein Regelsystem entwickelt, in dem die vorgegebene Höhe durch einen Sensor erfasst wird und die Strömungsgeschwindigkeit so verändert wird, dass der Ball auf die gleiche Höhe befördert wird. Unser Regelsystem beruht auf Abstandssensoren, die den momentanen Soll- und Istwert erfassen und einem Mikrokontroller, auf dem ein komplexer digitaler PID-Regler implementiert ist. Unser System hat einen hohen didaktischen Wert und eignet sich ideal für den MINT-Unterricht in Schulen, Betrieben und Universitäten.

T2 MUFUMI Multifunktionales Messinstrument

Dajo Kegler und David Zehnpfund 
Bildungszentrum für Technik und Gestaltung der Stadt Oldenburg

Naturwissenschaftliche Experimente produzieren in der Regel große zahlenbasierte Datenmengen. Diese gilt es zu erfassen und so zu verarbeiten und zu visualisieren, dass ein zielleitender Erkenntnisgewinn möglich wird. Diese Prozesse sind zeitaufwendig und erfordern oft spezielles Equipment. Das Projekt MUFUMI widmete sich der Frage: Wie kann es gelingen ein Gerät sowie ein Anwendungsprogramm zu entwickeln, die den Datenerhebungs- und -visualisierungsprozess in naturwissenschaftlichen Experimenten vereinfachen? Folgendes haben wir in dieser Arbeit verfolgt:

• zur Datenerfassung das MUFUMI (multifunktionales Messinstrument) als kosten- günstige und einfach zu handhabende Basis zu entwickeln, die mit untersch. Sensoren bestückt werden kann.

• zur Datenanalyse und Visualisierung ein geeignetes Anwendungsprogramm zu schreiben.

• für die beispielhafte Anwendung im neurowissenschaftlichen Bereich ein kostengünstiges EEG zu entwickeln und dafür eine Leiterplatine zu konzipieren.

T3 Gewichtsreduzierung von technischen Bauteilen mittels additiver Fertigung

Ben Heinemann 
Gymnasium „In der Wüste“ Osnabrück

Stellen Sie sich vor, Ihre täglichen Fortbewegungsmittel könnten leichter, effi zienter und umweltfreundlicher werden – und das alles durch den Einsatz von additiver Fertigung. Wie funktioniert das? Indem Bauteile nicht mehr wie in herkömmlicher Weise aus massiven Materialien gefertigt werden, sondern mit einer speziellen, innenliegenden Wabenstruktur. In meiner Arbeit konnte ich aus einer Reihe von technischen Füllstrukturen die stabilste Struktur erforschen. Zukünftig plane ich, diese leichteren Bauteile in Fahrzeugen und Maschinen praxisnah zu testen. Mein Projekt zeigt, wie moderne Fertigungstechniken einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz leisten können.

T4 KI gesteuerter Feldroboter

Leonel Hesse 
Gymnasium Winsen

Aktuell werden im Ackerbau zur Bekämpfung von unerwünschter Begleitvegetation (ugs. Unkraut) Herbizide verwendet, die jedoch eine erhebliche ökologische Belastung darstellen. Eine mögliche Lösung wären KI gesteuerte Roboter, welche Begleitvegetation autonom mechanisch oder mit Lasern entfernen könnten. Allerdings gibt es bisher lediglich teure Prototypen solcher Roboter. Im Rahmen dieses Projekts habe ich daher erfolgreich versucht, einen kostengünstigen Roboter zu entwickeln, der mithilfe von Objekterkennung (einer Form von KI) unerwünschte Begleitvegetation mechanisch entfernt. Der Roboter ist bereits in der Lage, einzelne Reihen auf Maisfeldern von Begleitvegetation zu befreien. Aufgrund der aktuellen Jahreszeit habe ich dies bei Indoor-Versuchen demonstriert. Aktuell arbeite ich daran, das Abarbeiten von gesamten Ackerfl ächen zu ermöglichen.

T5 E-cono Drive

Leonard Arndt 
Philipp Melanchthon Gymnasium Meine

Fortbewegung ist vor allem auch für Menschen mit Einschränkungen wichtig. Ich baue einen günstigen, elektrischen Antrieb für Rollstühle. Mit diesem e-Antrieb ist es Rollstuhlfahrern möglich, auch weite Strecken nahezu ohne Muskeleinsatz zu bewältigen. Dafür baue ich einen Antrieb, der für viele Rollstühle universell einsetzbar ist. Für den Motor designe ich eine Vorrichtung, die an den Rollstuhl montiert werden kann. Mein Anspruch ist dabei die Kompatibilität mit verschiedenen Rollstuhlmodellen. Für den Anwender soll es die Möglichkeit geben, die Unterstützung stufenlos zu wählen. Meine Idee ist es auch, einen bezahlbaren e-Antrieb für Menschen mit Einschränkungen zu bauen, der so einen Spaß macht wie ein E-Scooter