Unsere Math-Talent-School 2019

Wie sieht die Berufswelt einer Mathematikerin aus und was ist angewandte Mathematik? Das konnten 26 Schülerinnen von Schulen des nationalen Excellence-Schulnetzwerks MINT-EC vom 21. bis zum 24. Mai 2019 bei uns am Fraunhofer ITWM erfahren. Unsere jährliche Math-Talent-School wird organisiert von MINT-EC in Kooperation mit dem Felix-Klein-Zentrum für Mathematik, eine gemeinsame Einrichtung des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM und des Fachbereichs Mathematik der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU).

Motivation und Mathe-Talente auf höchstem Niveau

»Ich würde gerne an der Math-Talent-School teilnehmen, da mich das Fach Mathematik fasziniert. Wenn ich an Matheaufgaben sitze, habe ich das Gefühl, einen Fall unbedingt lösen zu wollen – wie ein Kommissar. Jedoch ist Mathematik in der Schule nicht gleich Mathematik im Beruf, das erzählt mir jedenfalls mein Vater. Daher würde ich gerne herausfinden, wie Mathematik im Beruf zur Lösung von Problemen genutzt wird«, schreibt beispielsweise Lea Chen aus Wiesbaden in ihrer Bewerbung. So und ähnlich hören sich die Motivationsschreiben der ausgewählten Schülerinnen an, die sich im Vorfeld auf das Mathe-Camp beworben haben. Für ihren Mathe-Traum sind sie weit gereist, nicht nur aus ganz Deutschland, sondern sogar aus exzellenten Schulen aus Istanbul kommen zwei Teilnehmerinnen der Math-Talent-School.

Die Schülerinnen der Klassen 11-13 bearbeiten in Teams unterschiedliche Fragestellungen mit Hilfe mathematischer Modellierung und Computersimulationen. Bevor es los ging, wählten die Schülerinnen eins der vier Projekte aus, an dem sie am liebsten arbeiten möchten. Zur Auswahl standen:

1. Eine optimale Portfoliostrategie entwickeln

Aktienkurse spiegeln in ihren Schwankungen die Unsicherheit wider, mit der der zugehörige Unternehmenswert behaftet ist. Die Apple-Aktie beispielsweise hatte Anfang August 2018 einen Wert von 160€, ist zwischenzeitlich auf knapp 200€ angestiegen und liegt im Moment, Anfang Dezember 2018, wieder bei ungefähr 160€. Innerhalb von vier Monaten kam es also zu einer beachtlichen Preissteigerung und einem anschließenden genauso großen Preisfall. Um solchen Unsicherheiten in der Portfoliooptimierung Rechnung zu tragen, sind nicht nur die zu erwartenden Erträge, sondern auch mögliche Verluste einzukalkulieren. Unter diesen Gesichtspunkten liegt es an deinem Team, eine optimale Investitionsstrategie zu entwickeln.

2. Vliesstoffe intelligent produzieren

Vliese kommen fast überall vor, auch wenn man sie meist nicht sieht. Sie finden sich beispielsweise als Filter in Staubsaugern, in Reinigungstüchern, als Dämmmaterial in Wohnungen oder als Futter in Polstermöbeln oder Betten. Ein Vlies besteht aus einzelnen Fasern und wird weder gestrickt noch gewebt. Bei gängigen Herstellungsverfahren werden Fasern auf eine Unterlage abgelegt und verbinden sich großflächig zu Vliesstoffen. Im Workshop geht dein Team der Frage nach, wie sich die Fasern optimal ablegen lassen, um möglichst gleichmäßige Strukturen zu erhalten.

3. Mit Bahn und Co entspannt ans Ziel

Egal ob mit Straßenbahn, Bus, S-Bahn oder Regionalzug: Mehr als ein Drittel der Deutschen nutzen in einer normalen Woche mindestens an einem Tag öffentliche Verkehrsmittel. Es gibt viele gute Gründe, allerdings auch einige dagegen, Bahn und Co zu nutzen. So stört viele Nutzer die Unpünktlichkeit der eingesetzten Fahrzeuge. Oft bleibt dann nur wenig Zeit zum Umsteigen. Mit Glück kriegt man den Bus oder die Bahn dann noch, mit Pech musst man stehen und warten – Anschluss weg. Bei größeren Takten ist die Frustration groß. Nur, wie geht das eigentlich mit den Anschlüssen? Kann man das überhaupt planen?
 

4. Verkehrsszenarien für das autonome Fahren

Bei den großen Autoherstellern werden heutzutage in der Produktentwicklung Autos am Computer designt. Bei der Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen und automatisierten Fahrfunktionen für das autonome Fahren spielt vor allem die Einbeziehung von virtuellen Umgebungen und Szenarien eine wichtige Rolle. Ein wesentlicher Baustein ist hier die mathematische Modellierung von dynamischem Verkehr. Im Workshop erarbeitet dein Team Verkehrsszenarien (z.B. Überholen, Kreuzung oder Kreisverkehr), die später in einer Simulation eingesetzt werden sollen.