Girls'Day 2019 - MINTmachen!

Der Girls'Day 2019 findet am 28. März statt. Das Institut für Informatik, das Interdisziplinäre Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen, das Institut für Technische Informatik und das Mathematische Institut bieten als Teil der Initiative MINTMachen! und unterstützt durch das Mathematics Center Heidelberg ein vielfältiges Angebot an. In Workshops zu den Themen Mathematik und Informatik geben wir euch von 09:00 bis 14:00 Uhr einige Einblicke in die Arbeit von WissenschaftlerInnen. Dabei könnt ihr, wie bei allen Aktionen von MINTmachen!, selbst mitwirken und vieles ausprobieren.
Die Veranstaltungen unseres Girls'Days richten sich je nach Workshop an Schülerinnen der Jahrgangsstufen 5-10.

Wenn du an einem unserer Workshops teilnehmen willst, musst du dich über die zentrale Girls' Day Webseite registrieren:  https://www.girls-day.de

• Unsere Workshops findest du dort am schnellsten, wenn du im Suchradar Stichworte aus dem Workshoptitel eingibst. Dann sollte in Heidelberg ein Treffer angezeigt werden.
• Wenn du den Workshop gefunden hast (und noch Plätze frei sind), mußt du zunächst bei www.girls-day.de einen Account anlegen.
• Dann kannst du dich mit dem Account für einen Workshop anmelden.
• ACHTUNG: Die Anmeldung funktioniert nicht, wenn du nicht das erforderliche Alter für den Workshop hast (Altersangabe!)
• Wir können leider keine Anmeldungen direkt entgegennehmen. Die Workshops werden ausschließlich direkt über die Girls’Day-Webseite koordiniert.

Wir freuen uns auf deine Teilnahme!

Treffpunkt und Zeit
Registrierung ab 8:30 Uhr, am 28.3.2019
im Foyer des Mathematikon
Im Neuenheimer Feld 205 (gegenüber Bunsen-Gymnasium)
69120 Heidelberg
Beginn: 8:45 Uhr
Ende: 14:00 Uhr (dazwischen gemeinsames Mittagessen)
Infotelefon: 06221 54 14360

Programm

9:00 - 10:00 Uhr: Gemeinsamer Einführungsvortrag 

Prof. Dr. Katja Mombaur, Institut für Technische Informatik (ZITI)
Das Geheimnis der menschlichen Bewegung .... und was es mit Robotern zu tun hat

In diesem Vortrag geben wir Einblicke in aktuelle Forschungen zu Robotern und menschlichen Bewegungen. Humanoide Roboter sollen langfristig Menschen in Situationen unterstützen, die für sie zu gefährlich, zu weit entfernt oder zu eintönig sind. Auch wenn viele Kinofilme einen ganz anderen Eindruck vermitteln, müssen die Bewegungsfähigkeiten der Roboter dafür noch stark verbessert werden, da sie dem menschlichen Vorbild noch sehr weit hinterherhinken. Robotertechnologie spielt seit einiger Zeit auch eine wichtige Rolle in der Medizintechnik und Rehabilitation bei der Entwicklung von Exoskeletten, Orthesen und Prothesen nach Krankheit oder Unfällen. Roboter-Assistenzsysteme sollen außerdem dazu beitragen, die Mobilität bis ins hohe Alter zu bewahren. Neben aktuellen Prototypen zeigen wir, welche Beiträge Computermethoden auf der Basis mathematischer Modelle bei diesen Forschungen leisten. Außerdem stellen wir das neue Heidelberg Center for Motion Research vor.

10:00 - 14:00 Uhr: Workshops

Workshop 1 (Klasse 7-10)

Ein Tag im Motion Capture Labor
Prof. Dr. Katja Mombaur, Dr. Alexander Schubert, Kevin Stein, Institut für Technische Informatik (ZITI), Optimierung, Robotik und Biomechanik
(Max. 16 Teilnehmerinnen)

Menschliche Bewegung genau zu verstehen ist nicht nur wichtig, um Figuren wie in Avatar oder Herr der Ringe realistisch zu animieren, sondern hilft auch Sportlern bei ihrem Training und Ärzten bei der Behandlung von Erkrankungen des Bewegungsapparates.
Um die Bewegungen eines Menschen genau aufzuzeichnen und zu untersuchen, gibt es viele Methoden, die je nach Fragestellung eingesetzt werden.
Im ersten Abschnitt des Workshops erhaltet ihr eine Einführung in die Biomechanik des Menschen und die Grundlagen der Bewegungsanalyse. Ihr erfahrt, wie Spieleprogrammierer und Filmemacher diese Technik einsetzen, um realistische Bewegungen für Computerspiele und Filme zu generieren und wie Ärzte und Sportler durch Bewegungsanalyse genauere Einblicke in den menschlichen Körper erhalten und wie sie diese zur Trainings- und Behandlungsplanung einsetzen.
Von der Untersuchung einer Ganzkörperbewegung bis zur Analyse der Aktivität eines einzelnen Muskels könnt ihr im zweiten Teil des Workshops selbst mit den Geräten in unserem Motion Capture Labor arbeiten und eure Lauf-, Renn-, oder Springbewegungen aufzeichnen, untersuchen und auf virtuelle Avatare übertragen.

Workshop 2 (Klasse 7 - 10)

Von "Virtueller Realität" zum "Helikopter selber bedienen"
Prof. Dr. Essameddin Badreddin, Frank Stolzenberger, Institut für Technische Informatik (ZITI)
(Max. 8 Teilnehmerinnen)

Virtuelle Realität in der Realität erleben
Im Rahmen dieses Workshops wird der Begriff „Virtual Reality“ und die Erstellung künstlicher Welten durch Computersimulationen den Teilnehmerinnen näher gebracht. In einer Einführung geht es um die vielfältigen Einsatzbereiche dieser Technologie z.B. in der Medizin, für die Luft- und Raumfahrt, in der Industrie, in der Robotik, usw. Die Teilnehmerinnen bekommen die Möglichkeit eine virtuelle Büroumgebung (Wände, Türe, Tische, Schrank, Drucker, Zielpositionen) selbst zu entwerfen und durch diesen virtuellen Raum mit einem virtuellen Rollstuhl manuell oder auch automatisch zu navigieren. Mit dieser Simulationsumgebung können neuartige assistierte Rollstuhlsysteme getestet werden als auch Nutzer mit eingeschränkten Tätigkeiten zur Nutzung des Rollstuhls im Alltag trainiert werden.

Einen Helikopter selber bedienen
Die Regelungstechnik befindet sich überall. Das Problem liegt nur darin, dass sie unsichtbar ist. Zum Beispiel hat das System „Mensch“ sehr viele Regelkreise, ohne die wir nicht lange am Leben bleiben könnten. Wir werden sogar krank, wenn einer unserer Regelkreise nicht mehr richtig funktioniert. Im technischen Bereich ist die Regelungstechnik ebenfalls sehr wichtig. Ohne sie hätten wir u.a. keine Flugzeuge, keine Space-Shuttles, keine Hubschrauber, keine Kraftwerke und Fahrzeuge wie vor 50 Jahren. Darüber hinaus könnte die Industrie ohne die Hilfe der Regelungstechnik nicht ausreichend Lebens- und Heilmittel zur Verfügung stellen. Im Rahmen dieses Workshops machen wir zuerst die Regelungstechnik ersichtlich, dann erfahren wir wie sie überhaupt funktioniert und zum Schluss fassen wir sie anhand von Computersimulationen und einem realen Helikoptermodell an.

Workshop 3 (Klasse 5 - 10)

Girls machen Druck - Schmuck aus dem 3D Drucker
Prof. Dr. Peter Fischer, Institut für Technische Informatik (ZITI)
(Max. 16 Teilnehmerinnen)

Seit einigen Jahren gibt es günstige ‚3D-Drucker‘, die fast beliebig geformte Objekte herstellen können. Die Geräte spritzen dazu eine dünne Plastik-‚Wurst' aus einer Düse auf eine Unterlage und bauen so schichtweise den gewünschten Gegenstand auf.
Im Kurs wird erst vorgeführt und erklärt wie so ein 3D Drucker funktioniert.
Dann zeigen wir euch, wie ihr einfache Formen am Computer mit Textbefehlen beschreiben könnt, und wie ihr daraus dann kompliziertere Gegenstände am Bildschirm erzeugt. Ihr könnt dann ein eigenes Objekt am Computer entwerfen, z.B. einen Ring, der an die Fingergröße angepasst ist oder einen Anhänger mit den eigenen Initialen.
Habt keine Angst vor dem ‚Programmieren', wir helfen euch dabei!
Euren Gegenstand werden wir dann ausdrucken und ihr könnt ihn mit nach Hause nehmen!

Workshop 4 (Klasse 7 - 10)

Andere für sich arbeiten lassen - Roboter programmieren
Prof. Dr. Barbara Paech, Institut für Informatik (IFI)
(Max. 12 Teilnehmerinnen)

Computer sind dann richtig interessant, wenn sie uns das Leben leichter machen. Üblicherweise helfen sie bei der Kommunikation und Informationsverarbeitung. Roboter sind Maschinen, die nicht nur herumstehen, sondern sich von alleine bewegen und auf ihre Umwelt reagieren. Genau das wollen wir in diesem Workshop erreichen. Wir bauen aus LEGO kleine Maschinen und verbinden sie mit dem Computer. Über eine unsichtbare Leitung erhalten die Fahrroboter ihre Anweisungen und führen diese aus. Dabei werden wir entdecken, daß Roboter alleine nicht weit kommen. Mit Fühlern ausgestattet können sie viel besser auf Hindernisse reagieren und auch in schwierigerem Gelände die ihnen zugewiesene Aufgabe meistern. Letztlich gilt aber immer: ein Roboter ist nur so gut, wie die von uns gemachten Programme. Je cleverer wir den Roboter auf seine Ziele vorbereiten, desto besser kommt er zurecht. Schließlich ist es also euer Grips, der entscheidet, wer den besten Roboter baut.

Workshop 5 (12 - 16 Jahre)

Zeitungen austragen oder Setzlinge pflanzen - Mathematik ist überall
Dr. Michael Winckler, Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (IWR)
(Max. 25 Teilnehmerinnen)

Mathematische Modelle durchdringen unsere Welt: Nicht nur in technischen Anwendungen - auch in politischen Entscheidungen, in biologischen Modellen oder in Planungsprozessen für Großprojekte ist Mathematik eine Schlüsseltechnologie.
Am Girls‘ Day werden wir uns ganz praktisch mit Mathematik beschäftigen: Wir planen gemeinsam, wie Fischkolonien in Zoos am besten zusammengestellt werden, berechnen optimale Touren beim Zeitungsaustragen und überlegen, wie man mit modernen Energienetzwerken mit bestmöglicher Kapazität die Energiewende voranbringen kann. Und auch Origami, die Kunst Papier zu falten, hat einen engen Bezug zu mathematischen Modellen ...
Wenn du einen spannenden Tag in unserem Workshop verbringen möchtest, melde dich am besten gleich an. Wir freuen uns auf dich!

Workshop 6 (ab Klasse 7)

Mathematik und Muster - Was Omas Tapete mit Mathe zu tun hat
Prof. Dr. Anna Wienhard, Prof. Dr. Peter Albers, Mathematisches Institut (MI)
(Max. 12 Teilnehmerinnen)

Im Alltag begegnen uns ständig symmetrische Muster, ohne dass wir ihnen besondere Beachtung schenken. Man findet sie auf Gehwegen, auf Omas Blumentapete und an den Wänden der fast 1000 Jahre alten Festung Alhambra. Doch was bedeutet das überhaupt - symmetrisch? Und was haben solche Muster mit Mathematik zu tun?
In unserem Workshop werden wir diesen Fragen auf den Grund gehen und die Mathematik hinter sogenannten „Tapetenmustern“ kennen lernen. Dabei werden wir untersuchen, wie wir mathematisch zwischen Mustern unterscheiden können und mit diesen Kriterien bestimmen, wie viele verschiedene Arten von Tapeten es geben kann. So können wir nicht nur eigene Tapetenmuster entwerfen, sondern auch aufklären, welche Variante in Omas Wohnzimmer zu finden ist.