Begabtenförderung Neuronale Netze

AG Neuronale Netze

Funktion und Einsatz in einfachen Anwendungen

In unserm Gehirn sind Nervenzellen zu einem Neuronalen Netz verknüpft. Solch ein Netz ist im Bild dargestellt. Man sieht die Skizze eines Taubengehirns. Sie wurde schon 1899 erstellt!

Neuronale Netze in unserem Gehirn befähigen uns, zu denken, zu lernen, zu fühlen, uns zu bewegen…

Hinter praktisch allem was wir als künstliche Intelligenz (KI) bezeichnen, verbergen sich künstliche neuronale Netze. Wir verwenden KI-Anwendungen ständig: Sprach- und Bilderkennung, ChatGPT, Routenplaner…

In der AG beschäftigen wir uns damit, wie künstliche neuronale Netze aufgebaut sind und funktionieren. Wir beobachten an kleinen neuronalen Netzen wie „Lernen“ funktioniert. Dann programmieren wir umfangreiche Netze, in denen „deep learning“ stattfindet und die komplexe Aufgaben lösen können. Am Ende gelingt es vielleicht, „intelligente“ Maschinen zu bauen, in denen neuronale Netze auf einem RasperryPi laufen.

Begabtenförderung

Das solltest Du wissen

Organisation der AG

  • Die AG richtet sich an Schülerinnen und Schüler ab Klasse 10 mit Lust auf Coden, Ausprobieren, Basteln…, Interesse an Mathematik und Entschlossenheit zur regelmäßigen Teilnahme.
  • Termin und Ort: Donnerstagnachmittag am Schülerforschungszentrum Singen (gleichzeitig mit NeXt und Seminarkurs)
  • Die Teilnehmerzahl ist begrenzt.
  • Die Inhalte lassen sich teilweise mit einem Moodle-Selbstlernkurs erarbeiten. Somit ist eine Teilnahme in Präsenz nicht immer erforderlich.
  • Die Leistung kann in das Fach NeXT oder in den Seminarkurs Jugend forscht eingebracht werden.
  • Betreuende Lehrer: Dr. Daniel Reinke und Karl Laber

Melde Dich bei Interesse und Fragen bei Daniel.Reinke@hgs-singen.de

Die Themen im Einzelnen

Damit beschäftigt sich die AG

Wie ist das Gehirn aufgebaut, was ist ein Neuron, wie stellen wir uns seine Funktionsweise vor?
Künstliche Neuronale Netze bestehen aus künstlichen Neuronen. Wie ist ein künstliches Neuron aufgebaut, wie funktioniert es Mit einem „online machine learing tool“ bauen wir einfachen neuronale Netz. Daran untersuchen wir, wie künstliche neuronale Netze lernen und was man unter „deep learning“ versteht.
Tensorflow ist die aktuell meistverwendete Softwareumgebung zum Programmieren von neuronalen Netzen. Es ist vorgesehen, die Funktionsweise von Tensorflow anhand folgender Aufgaben kennen zu lernen:

  • Statistische Regression, d.h. es sind Daten gegeben. Mit einem Tensorflow-Programm soll die beste Funktion zur Beschreibung der Daten gefunden werden.
  • Bilderkennung: Es wird ein neuronales Netz programmiert, das in Bildern verschiedene Kleidungsstücke wie Hose, Socke, Jacke… erkennt.

Im letzten Teil der AG haben die Teilnehmerinnen und Teilnehmer die Gelegenheit, eigene Ideen für die Anwendung neuronaler Netze zu entwickeln. Es besteht die Möglichkeit, das neuronale Netz auf einem RasberryPI laufen zu lassen und so eine „Maschine“ für eine einfache Anwendung zu entwicklen.
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Schüler-Meinung

Mit ihrer technischen Ausrichtung hat die HGS mir schon früh den Weg zum Ingenieur bei Flugzeughersteller Airbus geebnet. Dafür bin ich sehr dankbar.

Timo Benitz

Leichtathlet & mehrfacher Deutscher Meister

Auch wenn meine Schulzeit auf dem Technischen Gymnasium bereits 10 Jahre zurückliegt, profitiere ich noch immer von dem Wissen, das ich dort erworben habe. Die technische Ausrichtung und die praxisnahen Inhalte des Profils Mechatronik haben mich optimal auf meine Karriere als Projektleiter bei der Bühler AG vorbereitet.

Felix Köppel

Projektleiter bei der Bühler AG (Schweiz)

Dank der spezifischen Ausbildung in den Bereichen, Wirtschaft in der Kombination mit kreativem Arbeiten und die Erstellung von digitalen Inhalten konnte ich eine fundierte Grundlage für meinen Karriereweg schaffen. Die Projekttage und viele Gruppenarbeiten halfen ebenfalls bereits früh zu Beginn auf die Werte: Zusammenarbeit, Führung von Stakeholder und Entscheidungskompetenzen aufzubauen.

Selina Spannagel

Country Manager Social Media Schweiz Adesso CH/DE und Reachbird,

Um einen ungewöhnlichen Karriereweg einzuschlagen, brauchen Menschen eine Grundlage, die Vielseitigkeit und Kreativität fördert. Auf der HGS wurde mir genau das mitgegeben. Lehrer:innen die vernetzt denken und über den Tellerrand hinaus, und die mit Klarheit einerseits, aber auch Humor anderseits zu hilfreichen Begleiter:innen von Schüler:innen geworden sind.

Paul Hoepner

Abenteurer & Erfinder

An der HGS konnte ich mein Hobby Programmieren zum Schulfach machen. Das war großartig und eine super Vorbereitung für meinen beruflichen Werdegang in der Informatik.

Prof. Dr. Florian Leitner-Fischer

Professor