MINT-EC Akademie CAMMP


Vom 18. bis 23. September habe ich in Aachen an der CAMMP week im Rahmen der MINT-EC-Akademie teilgenommen.
Was kann man sich unter dem CAMMP (Computitional And Mathematical Modeling Program) der RWTH-Aachen vorstellen? Am besten so: Ein Unternehmen kommt auf sie zu und will von Ihnen für ein Problem eine praktikable Lösung haben. Um eine Lösung zu finden, versuchen sie dieses Problem in ein mathematisches Modell umzuformulieren; dies funktioniert von Problemstellung zu Problemstellung einfacherer oder schwieriger. Dieses Modell lösen sie dann mithilfe von geeigneter Software und interpretieren danach ihre Lösung, um zu einer in der Realität umsetzbaren Lösung zu kommen. Die einzelnen Problemstellungen waren:
  • MAGMA GmbH: Programm zum Prüfen, ob ein Gegenstand mit zwei Formen im Spritzgussverfahren hergestellt werden kann
  • KUKA AG: Programm zum Prüfen des Firmenportfolios auf eventuelle Lücken in der Produktpalette
  • Lehrstuhl II für Mathematik der RWTH-Aachen: Notdienstplan für Apotheke in Nordrhein erstellen
  • Uniklinik Aachen: Programm zur automatischen Segmentierung von Mäusen

Jede Problemstellung wurde in Gruppen von 5 bzw. 6 Schülern in der Begleitung von einem Doktorant bzw. einer Doktorantin bearbeitet. Da es zu ausführlich wäre, wenn ich auf jede Problemstellung und deren Lösung genauer eingehen würde, beschränke ich mich auf unsere Problemstellung: Die automatische Segmentierung von Mäusen. Zu Anfang haben wir unser Problem vorgestellt bekommen, worauf eine kurze Einweisung in die Software (MatLab zur Problemlösung und LaTeX für Bericht und Präsentation) folgte. Wie kann man sich unsere Aufgabe vorstellen?
Wir haben von der Uniklinik mehrere CT Scans (Computertomographie Scans) von Mäusen erhalten, welche zur Überprüfung von z. B. Wirkungen von Medikamenten verwendet werden. Um mit diesen eine brauchbare Feststellung machen zu können, muss man bisher die einzelnen Schichten des Scans durcharbeiten und den einzelnen Pixeln Organe zuweisen; dies ist sehr zeitintensiv und die Genauigkeit hängt stark vom Mitarbeiter ab. Deshalb war es unsere Aufgabe, die Organe mithilfe eines Programms zu segmentieren. Um die Organe voneinander zu unterscheiden kann man die im CT Scan gespeicherten Dichtewerte hernehmen und diese mit den Spektren der Organe vergleichen. Unser Endprogramm konnte mithilfe des semiautomatischen Rekursionsprinzips sehr viele Organe segmentieren – zur Vorstellung: Man hat ein Schneeballsystem, dass sich vom Startpunkt (Seedpoint) in x,y und z Richtung ausbreitet; das Programm läuft solange bis die nächsten Pixel nicht mehr einen passenden Dichtewert haben. Dieser Ansatz hat bei vielen Organen sehr gut funktioniert; bei einigen hatten wir das Problem, dass die Dichtewerte sich bei dichtaneinanderlagernden Organen überlagert haben und somit bei diesen keine zuverlässige Zuordnung stattfinden konnte. So hatten wir es bis zum Präsentationstag geschafft mit einem vorgegebenen Seedpoint die Lunge, den Magen, die Blase, das Skelett, die Haut und die Fetteinlagerungen der Maus mit unserem Programm zu segmentieren. Ohne vorgegebenen Seedpoint – also vollautomatisch - haben wir das Skelett und die Haut segmentieren können.

Bei den Teilnehmern des CAMMP waren sämtliche Regionen Deutschlands vertreten. Was mir und den anderen dabei sehr aufgefallen ist, ist die Tatsache, dass wir die unterschiedlichsten Schulsysteme haben, obwohl wir alle in Deutschland leben. Wir haben uns in den Arbeitsgruppen, aber auch in der großen Gruppe sehr gut verstanden, sodass man auch bei der Projektarbeit gerne für die Anderen da war, wenn diese mal ein Problem mit der Software oder ihrem Lösungsansatz hatten. Es besteht auch weiterhin Kontakt zwischen allen Teilnehmern. Die meiste Zeit verbrachten wir mit der Arbeit in den Gruppen, aber wir hatten auch an einem Nachmittag einen Wanderausflug an das Drei-Länder-Eck und es gab jeden Tag, nach getaner Arbeit, abendliche Spielerunden im Hostel. Abschließend empfehle ich jedem, der sich für ein MINT-Camp interessiert, sich zu bewerben, denn man sehr viele neue Erfahrungen sammeln und die Camps auch zur Berufsorientierung verwenden kann.

Vorbericht:

https://www.mint-ec.de/presse/schuelerinnen-und-schueler-optimieren-unternehmen/

https://www.mint-ec.de/veranstaltungen/326-mint-ec-akademie-cammp-week/

Fabian Schinzler

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