19.09.2022
Von der Schulmathematik zur Zukunftstechnologiemint:pink erprobt VR und AR im DLR_School_Lab an der TU Hamburg
Alles an diesem Tag beginnt mit der Unterscheidung von Äpfeln und Birnen. „Wie bringt man einem Computer bei, wie er die beiden Obstsorten auseinanderhalten kann?“, fragt Wolfgang Mackens in die Runde. Maschinelles Lernen und neuronale Netze, die Grundlage für künstliche Intelligenz, reduziert auf einfache Geraden und Vektoren. Die Aufgabe des ehemaligen Professors für Mathematik und Gründer des SchoolLabs der Deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt am Campus der Technischen Universität Hamburg: Einer Gruppe Mittelstufenschülerinnen die Zukunftstechnologien VR (Virtual Reality) und AR (Augmented Reality) auf der Basis der Schulmathematik zu erklären. Die Mädchen sind an diesem Tag im Rahmen des Programms mint:pink der Initiative NAT zu Besuch im Schülerlabor. „Die Grundlagen sind dieselben, wenn man die einmal verstanden hat, dann braucht man die Mathematik hinter solch komplexen Technologien überhaupt nicht zu fürchten“, ermutigt Mackens die Teilnehmerinnen. „Für die technische Ausführung braucht es dann die Informatik, eine perfekte Ergänzung.“
Eine virtuelle Reise
„Wo bin ich“, fragt Maya und irrt durch die virtuelle Hamburger Innenstadt. Die VR-Brille am Hinterkopf festgezurrt, zwei Kontroller in der Hand. „Das ist unsere Schule“, jubelt Laura und zeigt auf den Eingang des Marion-Dönhoff-Gymnasiums im Stadtteil Blankenese, der nun groß auf dem Bildschirm für alle sichtbar wird. Nach der Theorie am Vormittag dürfen sich die Mädchen nun von dieser perfekten Ergänzung selbst überzeugen. Begleitet von Dr. Bjarne Wiegard, seit Jahresbeginn wissenschaftlicher Koordinator des Schülerlabors und seinem Team aus Studierenden verschiedener Fachrichtungen geht es an unterschiedliche Praxisstationen, vom Flugsimulator bis zur AR-basierten App-Anwendung für die Industrie. „Nach Corona läuft es bei uns langsam wieder an und darüber bin ich sehr froh.“ Anschaulichkeit und Praxisbezug seien essenziell, um junge Menschen für Technologien und entsprechende Studiengänge zu begeistern. Doch dies sei im Schulunterricht oft nicht umsetzbar, betont der Schiffsmaschinenbauingenieur. Maya und ihre Mitschülerinnen sind nach einem Bummel durch die bulgarische Hauptstadt mittlerweile am Strand angekommen. „Da braucht man fast nicht mehr in den Urlaub zu fahren“, so das Resümee ihres Ausflugs. Doch echten Sand und echtes Wasser kann die Virtualität nicht ersetzen – zumindest noch nicht!
Reelle Fragestellungen im Blick
„Eins flutet, Zwei trocknet alles wieder aus,“ instruiert Mackens die drei Schülerinnen an seiner Station. Lale drückt schnell auf die Computertastatur und Blau strömt in die AR-Sandbox. In dem in Kalifornien entwickelten offene Kasten, gefüllt mit analogem Sand, lässt sich die Landschaft beliebig mit den Händen formen. Ein entsprechendes Höhenmodell und die Wassersimulation werden in Echtzeit auf den Sand projiziert. Virtuelle Realität zum Anfassen. „Da fühlt man sich wieder wie im Sandkasten“, freut sich Lale. Doch was bei den Schülerinnen großen Spaß hervorruft, wird für ernste Forschungsthemen genutzt. „Damit können wir Hochwasserszenarien in Hamburg oder die Auswirkungen der Elbvertiefung demonstrieren“, führt der Professor aus. Er greift beherzt in den Sand und baut einen Wall. „Ihr könnt sehen, wie sich die Wellen entlang eines Deiches verhalten, bei Sturmflut etwa.“ Dann reißt er den Damm mit dem Finger ein und das Blau bahnt sich seinen Weg. Im Hinblick auf die zukünftigen Herausforderungen durch den Klimawandel, können solche Simulationsmöglichkeiten etwa für den Wasserbau wichtig werden, das ist offensichtlich.
