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Jugend forscht Bundessieger

So geht Mathe: Nordlichter beim Jugend forscht Bundesfinale erfolgreich

| Autor: Dr. Ilka Ottleben

Ende Mai 2018 fand in Darmstadt das Bundesfinale der mittlerweile 53. Ausgabe von Jugend forscht statt. Aus 182 LandessiegerInnen wurden die Bundessieger gekürt. Der Preis für eine außergewöhnliche Arbeit ging in diesem Jahr an drei Jungforscher aus Bremen. Mit Ihrem Projekt „Hilbert meets Isabelle“ konnte das Team eines der 23 Hilbertschen Probleme, die als die wichtigsten mathematischen Fragen des 20. Jahrhunderts gelten, erstmals am Computer verifizieren.

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Marco David (17), Abhik Pal (19) und Benedikt Stock (19) aus Bremen-Nord erhielten mit ihrem Projekt „Hilbert meets Isabelle“ den Preis des Bundespräsidenten für eine außergewöhnliche Arbeit, überreicht von Anja Karliczek, Bundesministerin für Bildung und Forschung sowie Kuratoriumsvorsitzende der Stiftung Jugend forscht e. V..
Marco David (17), Abhik Pal (19) und Benedikt Stock (19) aus Bremen-Nord erhielten mit ihrem Projekt „Hilbert meets Isabelle“ den Preis des Bundespräsidenten für eine außergewöhnliche Arbeit, überreicht von Anja Karliczek, Bundesministerin für Bildung und Forschung sowie Kuratoriumsvorsitzende der Stiftung Jugend forscht e. V..
(Bild: © 2018 Stiftung Jugend forscht e. V.)

Bremen, Darmstadt – An der mittlerweile 53. Ausgabe von Jugend forscht, das 2018 unter dem Motto „Spring! #denkneu“ stand, haben bundesweit mehr als 12.000 Schülerinnen und Schüler teilgenommen und Forschungsprojekte in den Kategorien Arbeitswelt, Biologie, Chemie, Geo- und Raumwissenschaften, Mathematik/Informatik, Physik und Technik eingereicht. 182 LandessiegerInnen qualifizierten sich für das Bundesfinale und stellten nun vom 24. bis 27. Mai 2018 in Darmstadt insgesamt 105 Projekte vor.

Bundessieger aus Bremen-Nord

Die Teilnehmer Marco David (17), Benedikt Stock (19) und Abhik Pal (19) von der Jacobs University Bremen gewannen beim diesjährigen Bundeswettbewerb von Jugend forscht den Preis des Bundespräsidenten für eine außergewöhnliche Arbeit. Das zweite Team mit Jonas Bayer (18, Jacobs University Bremen), Malte Haßler (18, Jacobs University of Bremen) und Simon Dubischar (17, Kippenberg- Gymnasium) erzielte einen beachtenswerten 3. Platz im Fachgebiet Mathe / Informatik.

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„Wir sind stolz auf unsere Teilnehmer und ihre tolle Leistung“, sagt Claudius Leykauff, Wettbewerbsleiter in Bremen-Nord. Er ergänzt: „wir haben die Projekte der Jacobs University schon hoch eingeschätzt und freuen uns, dass die Bundesjury die Arbeit mit diesem Preis ausgezeichnet hat“.

Der Preis des Bundespräsidenten für eine außergewöhnliche Arbeit ist mit 3000 Euro dotiert und wurde von Anja Karliczek, Bundesministerin für Bildung und Forschung sowie Kuratoriumsvorsitzende der Stiftung Jugend forscht e. V. überreicht.

Ausgezeichnet: Hochkomplexer mathematischer Beweis erstmals per Computer nachvollzogen

Den Jungforschern ist es in ihrem Projekt „Hilbert meets Isabelle“ gelungen, einen hochkomplexen mathematischen Beweis erstmals per Computer nachzuvollziehen und damit bis ins kleinste Detail formal zu verifizieren. Der Beweis belegt, dass es kein allgemeines Verfahren gibt, um zu entscheiden, ob so genannte diophantische Gleichungen eine Lösung besitzen oder nicht.

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„Hilbert meets Isabelle“: Lösung des zehnten Hilbertschen Problems in Methoden des 21. Jahrhunderts übertragen

Im Jahr 1900 stellte David Hilbert auf dem Internationalen Mathematiker Kongress in Paris 23 Probleme vor, welche er als die wichtigsten mathematischen Fragen für das kommende Jahrhundert erachtete. Das zehnte Hilbertsche Problem wurde 1970 von Yuri Matiyasevich gelöst. Marco David (17), Benedikt Stock (19) und Abhik Pal (19) führten in ihrem Projekt eine formale Verifizierung von Matiyasevichs umfassenden Beweis mit dem interaktiven Computer-Beweissystem „Isabelle“ durch.

Es wird jedes Lemma einzeln implementiert und Schritt für Schritt bewiesen; simpelste mathematische Gesetze wie Kommutativität oder Assoziativität werden explizit Teil des formalisierten Beweises. Zum Zeitpunkt des Schreibens sind der Großteil der zahlentheoretischen Resultate sowie wesentliche Teile der für den Beweis essentiellen Registermaschinen bereits formalisiert und verifiziert.

Weitere Arbeit soll zu einer vollständigen Verifikation von Matiyasevichs bekanntem DPRM–Theorem und damit des zehnten Hilbertschen Problems führen. Somit wäre zum ersten Mal ein Hilbert-Problem formal verifiziert. Auf diese Weise wird eines der wichtigsten Ergebnisse des 20. Jahrhunderts in Methoden des 21. Jahrhunderts übertragen.

Marco David (17), Benedikt Stock (19) und Abhik Pal (19) erhielten noch weitere Sonderpreise, und zwar eine Einladung zum 30. European Union Contest for Young Scientists in Dublin, Irland von der Europäischen Kommission sowie den Europa-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Mit dem Sonderpreis der DFG bekommen die drei Studenten einen Mentor zur Vorbereitung auf den Wettbewerb in Dublin an die Seite. Abgerundet wurde dieser Preissegen noch durch einen Preis für eine außergewöhnliche mathematische Arbeit in Höhe von 500 € von der Deutschen Mathematiker- Vereinigung e. V..

Mehr Effizienz für diophantische Gleichungen

Auch das zweite Team hat eine komplexe Fragestellung bearbeitet. Der Satz des Pythagoras zählt zum festen Bestandteil des Mathematikunterrichts. Mit der Formel a2 + b2 = c2 lassen sich die Seitenlängen in einem rechtwinkligen Dreieck ausrechnen. Sind alle Zahlen in dieser Formel ganze Zahlen, so sprechen Mathematiker von einer diophantischen Gleichung. Mit diesem Gleichungstyp befassten sich Jonas Bayer (18, Jacobs University Bremen), Malte Haßler (18, Jacobs University of Bremen) und Simon Dubischar (17, Kippenberg-Gymnasium).

Sie faszinierte, dass sich viele mathematische Mengen durch diophantische Gleichungen darstellen lassen. In ihrem Forschungsprojekt gingen die drei Jungforscher der Frage nach, ob sich diese Darstellung optimieren lässt und wie man mit möglichst wenigen Variablen in den Gleichungen auskommen kann. Sie bekamen den 3. Preis (1500 €) im Fachgebiet Mathematik / Informatik, der von der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. gestiftet wurde. Ferner erhielten auch sie den, von der Deutschen Mathematiker-Vereinigung e. V. vergebenen Preis, für eine außergewöhnliche mathematische Arbeit (500 €).

Viel Engagement für die MINT-Nachwuchsförderung

„Auf diesen überragenden Erfolg unserer beiden Teams, die beim diejährigen Bundeswettbewerb angetreten sind, sind wir sehr stolz und gratulieren diesen sechs Forschern ganz herzlich“, sagt Katja Schulz, Technologiepark Uni Bremen e.V. (Projektleiterin und Patenbeauftragte).

Der diesjährige Bundeswettbewerb am vergangenen Wochenende, an dem 182 Jungforscher mit 105 Projekten teilnahmen, wurde gemeinsam von der Stiftung Jugend forscht e. V. und dem Wissenschafts- und Technologieunternehmen Merck ausgerichtet. Bundesweit hatten sich am diesjährigen Durchgang 12.000 Teilnehmerinnen und Teilnehmer beteiligt. In über 110 Wettbewerben haben sich die Finalteilnehmer durchgesetzt. Das Jugend forscht Netzwerk gilt mit rund 250 Partnern als größte öffentlich-private Partnerschaft ihrer Art in Deutschland. Über 5000 Lehrkräfte engagieren sich ehrenamtlich als Projektbetreuer und Wettbewerbsleiter. Ferner unterstützen etwa 3000 Fach- und Hochschullehrer sowie Experten aus der Wirtschaft als Juroren die verschiedenen Wettbewerbe.

Den Regionalwettbewerb Bremen-Nord organisieren die Patenfirmen Technologiepark Uni Bremen e. V. und Omnilab-Laborzentrum GmbH & Co. KG gemeinsam mit der Thyssenkrupp System Engineering GmbH. Außerdem unterstützten die Universität Bremen, die Marahrens Group, das Gustav-Heinemann-Bürgerhaus Vegesack, das Kulturbüro Bremen Nord, der Förderverein Bürgerstiftung Blumenthal e.V., die Ortsämter in Blumenthal, Burglesum und Vegesack, der Lions Club Bremer Schweiz, der Edeka Schwientek-Heidelberg, der Edeka Damerow, das Edeka Center Blumenthal, das Edeka Center Schwinning, die Gerhard-Rohlfs-Oberschule, der Chor HSB Intonation, die Sparkasse Bremen, die Vector Foiltec GmbH, das DLR_School_Lab und die Agentur Druckarte diesen Wettbewerb.

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Dr. Ilka Ottleben

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