Wissenschaftskommunikation Workshop

Vom Ei zum Überflieger

Vom Ei zum Überflieger - Workshop am KIT

Künstliche Intelligenz verstehen und anwenden. In einem multimodalen Workshop entwickelten Schüler eigene Strategien und erstellten neuronale Netzwerke um eine Spielfigur zu trainieren. Abstrakte Themen der Informatik wie „Genetischer Algorithmus“ und „Maschinelles Lernen“ wurden in einen narrativen Rahmen eingebettet und interaktiv vermittelt.

Am Karlsruher Institut für Technologie führten wir mehrtägige Workshops zum Thema Künstliche Intelligenz mit Schülern der Oberstufe durch.

Im ersten Teil erstellten wir gemeinsam einen Datensatz, welcher zum Trainieren eines neuronalen Netzes verwendet wurde. Jeder Schüler malte hierzu Eier in den drei unterschiedlichen, vorgegebenen Formen „Kreis“, „Ellipse“ oder „Tropfen“. Die Zeichnungen wurden eingescannt und in sogenannten „Trainings“ und „Test“ Datensätze aufgeteilt.

Gestalteter Datensatz
Zeichnungen als Basis für unseren Datensatz
Detail Datensatz
Eigenen Datensatz auswerten: Alles Kreise, dennoch verschieden

Auf Basis des Testdatensatzes wurde ein neuronales Netz trainiert, mit dem Ziel, die drei unterschiedlichen Formen zu erkennen und zu unterscheiden.

Neuronales Netz, Maschinelles Lernen
Neuronales Netz, schematische Darstellung

Mit Hilfe des Testdatensatzes konnten die Schüler nachvollziehen, wie akkurat das neuronale Netz nach dem Training die Formen erkennen kann und wie sich unterschiedliche Parametereinstellungen dabei auswirken.

Schüler verstehen und wenden KI an
Die Schüler werten die Ergebnisse ihrer Programme aus

Im zweiten Teil hatten die Schüler die Aufgabe, eine künstliche Intelligenz zu programmieren, welche ein einfaches Spiel erlernen kann. Bei dem Spiel musste ein Vogel durch Lücken verschiedener Größen hindurchfliegen.

Künstliche Intelligenz lernt fliegen

Hierfür entwickelten sie genetische Algorithmen und Bewertungsfunktionen, mit deren Hilfe der Vogel dann in der Lage war, sich iterativ zu verbessern.

Pixelart Print-out
Ausdruck: Von Schülern gestaltete „Pixel-Art“ als Spielfigur

Auch die Gestaltung des Spiels wurde angepasst. Die Schüler fertigten Zeichnungen an und übertrugen ihre Ideen auf den Computer, so dass ganz unterschiedliche Pixel-Kunstwerke entstanden.

Zum krönenenden Abschluss präsentierten die Schüler Programme und Resultate ihren Eltern.

Science Camp Abschlusspräsentation
Die Eltern zeigten sich beeindruckt von den Ergebnissen
Unterschiedliche Ergebnisse werden auf Notebooks präsentiert
Unterschiedliche Programme waren auf Notebooks zu erleben