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Sortieren, Computer anzapfen und Schwingungen überlagern - die Ferienhochschule 2015

Auch 2015 haben wieder 40 Schülerinnen und Schüler die Gelegenheit genutzt in den Herbstferien eine Woche lang die Fakultäten der HTWK Leipzig kennenzulernen und hatten dabei vielfältige Aufgaben an der Fakultät Informatik, Mathematik und Naturwissenschaften zu lösen.

Ein Sortiernetz besteht aus vielen einfachen Schaltkreisen mit nur je zwei Ein- und Ausgängen, die so miteinander verbunden sind, dass sie insgesamt die Aufgabe lösen, jede Eingabefolge richtig anzuordnen. An diesem Thema erläuterte Prof. Johannes Waldmann typische Fragen der Algorithmik: Korrektheit (wird jede Eingabe richtig verarbeitet?) und Komplexität (wieviele Schaltkreise benötigt man für ein korrektes Netz, abhängig von der Größe der Eingabe?) Unabhängige Schaltkreise eines Netzes können gleichzeitig rechnen, deswegen ging es auch um die Parallelisierung von Algorithmen. Jeder Schüler konnte leicht folgen, da Prof. Waldmann die Netze einfach mit Kreide an die Tafel zeichnete und so keine Kenntnisse der Programmierung oder Rechnerbenutzung voraussetzte.

Dass Computer binär rechnen haben viele der Schüler schon gehört. Im Hardwarelabor konnten sie unter Anleitung von Prof. Klaus Bastian (unterstützt von Enkel Lars), Mitarbeiter Oliver Fasterding und Bachelorstudent Tobias Pabst direkt die Computer anzapfen und beim binären Rechnen zusehen. Damit konnte die Schüler elegant ein Ratespiel mit binärem Schummelfaktor bezwingen. Prof. Bastian sagt dazu: "So lässt sich zeigen, welche Probleme die Informatik löst und wie im Informatikstudium mit einfachen Begriffen beginnend ein weit verzweigtes Wissensgebiet studiert werden kann."

Bei der Untersuchung von Farbveränderungen in historischen Dokumenten gilt es komplexe Funktionen mit Hilfe von einfache Funktionen zusammenzubauen. Einer 200-Jahre alten Idee des französischen Mathematikers Joseph Fourier folgend, konnten die Schüler Sinus- und Cosinus-Schwingungen überlagern und mit Hilfe von Prof. Martin Grüttmüller und Masterstudent Marcel Steinborn daraus gute Näherungen für komplexe Ausgangsfunktionen zusammenstellen. Gar nicht so einfach, wie es vielleicht klingt. Die perfekte Lösung wurde am Ende auch verraten und weckt vielleicht das Interesse ein ganzes Mathematikstudium aufzunehmen.

Langweilige Ferien gehabt? Dann schon mal die zweite Herbstferienwoche 2016 vormerken. Hier kann man sich ab August 2016 für die Neuauflage im nächsten Jahr einschreiben.

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