Kursübersicht

1 – Alles logisch? – Grundlagen der Logik in fachübergreifenden Kontexten

Hannah Wallböhmer & Wolf Kißler

„Falls Bochum in Bayern liegt, dann heiße ich August.“

Auch wenn die Person, die diesen Satz ausspricht, nicht August heißt, ist dies immer eine wahre Aussage. Wieso das so ist, untersucht dieser mathematische Kurs mit Hilfe der formalen Logik.

Die Logik ist die Wissenschaft des richtigen Schlussfolgerns. Mathematik, Naturwissenschaften, Informatik und Philosophie sind nur einige Beispiele: In allen wissenschaftlichen Gebieten ist es wichtig, die Struktur von Argumenten auf ihre logische Richtigkeit zu überprüfen. Darüber hinaus ist die Fähigkeit zum logischen Denken in vielen Lebensbereichen essenziell. Das Ziel dieses Kurses ist es, die Teilnehmenden in diese Denkweisen einzuführen und mit den Grundlagen der formalen Logik vertraut zu machen.


2 – Algorithm Engineering – When every cycle counts

Matthias Schimek & Marvin Williams

Auf Youtube, TikTok & Co kurz neue Katzenvideos anschauen oder sich auf schnellstem Weg zum nächsten Krankenhaus navigieren lassen?

Um diese Anfragen in Sekundenbruchteilen zu beantworten, müssen riesige Datenmengen effizient verarbeitet werden. Daher ist die Algorithmik – die Entwicklung und Analyse von Algorithmen – von großer Bedeutung. Allerdings hat sich in den letzten Jahren eine Lücke zwischen Theorie und Praxis aufgetan: Es werden immer aufwendigere Verfahren entwickelt, für die man auf vereinfachten Computermodellen starke Leistungsgarantien zeigen kann. Diese Modelle bilden die komplexen Komponenten moderner Computer jedoch nur noch unzureichend ab. Dadurch erreichen manche Algorithmen ihre theoretischen Leistungsgarantien auf realen Computern nicht oder können gar nicht erst implementiert werden.

Diese Lücke will das Forschungsfeld „Algorithm Engineering“ schließen. Durch das iterative Zusammenspiel von realistischen Computermodellen und umfassenden Experimenten werden Lösungen entwickelt, die nicht nur beweisbar performant, sondern auch praxistauglich sind.


3 – Von der Quantenmechanik zum Qubit

Friederike Ihssen & Alexander Lukas Wagner

Mit dem bloßen Auge betrachtet, erscheint die Welt mit der klassischen Mechanik im Einklang und doch stoßen Newtons Gesetze selbst im Alltag an ihre Grenzen. Ob USB-Sticks, LCD-Bildschirme oder Festplatten: Die Quantenmechanik ist nicht mehr wegzudenken.

Was macht die Quantenmechanik aus? Einen Einblick gibt das Stern-Gerlach Experiment: Klassisch erwartet man, dass die Magnetisierung der Silberatome in jede beliebige Richtung zeigen kann. Die gemessene Magnetisierung entlang einer Achse zeigt aber, nur zwei Ausrichtungen sind möglich! Das Ergebnis ist gequantelt. Kann man also die Richtung der Magnetisierung vorhersagen? Dazu meinte Albert Einstein: „Der Alte würfelt nicht“, und trotzdem zeigte das Stern-Gerlach Experiment gewürfelte Ausrichtungen auf. Der echte Zufall ist eine definierende Eigenschaft der Quantenmechanik, mit unglaublichem Potential!


4 – Molekulare Grundlagen der Tumorimmunologie – der stete Kampf gegen die Entartung von Zellen

Katharina Becker & Lorenz Wüsthof

Das menschliche Immunsystem besteht aus einem komplexen Netzwerk verschiedenster Zellen und Moleküle, die den Körper engmaschig überwachen. Dabei werden nicht nur körperfremde Erreger entdeckt und bekämpft. Auch körpereigene Zellen werden kontinuierlich kontrolliert. Doch woran erkennt das Immunsystem, dass eine Zelle infiziert oder entartet ist? Und mit welchen Mechanismen können Zellen der Kontrolle durch das Immunsystem entgehen? Solche und weitere Fragen bilden die Motivation der gemeinsamen Kursarbeit.

Dabei werden zunächst die molekularbiologischen Grundlagen des menschlichen Organismus nochmals gemeinsam beleuchtet. Wie funktioniert die Kommunikation zwischen Zellen? Oder wie werden Informationen auf zellulärer Ebene verarbeitet? In der Folge sollen schließlich die gewonnenen Erkenntnisse bei der Erforschung des Immunsystems weiter vertieft werden.


5 – Zwischen Sinneseindruck und Realität – Vom physikalischen Stimulus zur Subjektiven Wahrnehmung

Henrike Jungeblut & Ilona Vieten

Die Neurowissenschaften sind ein interdisziplinäres Feld, das Teile der Biologie, Psychologie, Medizin, Physik und verwandte Bereiche vereint und das zentrale Nervensystem, also das Gehirn und das Rückenmark, erforscht. In diesem Kurs lernen die Teilnehmenden das Gehirn als System kennen, anstatt sich auf einzelne Zellen oder Moleküle zu fokussieren. Am Beispiel des visuellen und auditiven Systems lernen die Teilnehmenden, wie das Gehirn Licht und Schallwellen verarbeitet, je nach Situation sinnvoll interpretiert und dass die subjektive Wahrnehmung kein perfektes Abbild der physikalischen Umwelt ist.

Die Teilnehmenden erlernen die grundlegende Neuroanatomie, wobei der Fokus auf den wichtigsten Strukturen der oben genannten Sinnessysteme liegt. Sie lernen, wie die Neuronen, die Grundbausteine des Gehirns, Informationen aus der Umwelt aufnehmen und an die Hirnrinde weiterleiten, wo sie verarbeitet werden. Anschließend untersuchen die Teilnehmenden systematisch die Diskrepanz zwischen physikalischer Umwelt und subjektiver Wahrnehmung, indem sie eine Feldstudie innerhalb der Akademie durchführen.


6 – Das recht auf Asyl – Internationaler Schutz von Menschen, die fliehen müssen

David Schenk & Alessandra Piscopello

Das Recht auf Asyl ist ein Menschenrecht. Doch wird dieses Recht auch durch die Staaten umgesetzt? Welche Rechte haben Menschen, wenn sie fliehen müssen? Und muss dabei der Grund der Flucht beachtet werden? Können Staaten zur Aufnahme von Flüchtenden gezwungen werden?

Dieser Kurs untersucht das internationale Recht auf Asyl und damit verbundene rechtliche Migrationsfragen. Dabei werden zunächst Menschenrechte im Allgemeinen beleuchtet und danach das Recht auf Asyl. Es wird Bezug auf spezifische Fluchtgründe genommen und dabei nach rechtlicher Relevanz eingeordnet. Besonderes Augenmerk wird auf die Frage nach der rechtlichen Beurteilung von „Klimamigration“ gelegt. Ebenfalls von thematischer Relevanz werden internationale Durchsetzungsstrukturen (bspw. UNHCR, Europäische Union, hier v.a. FRONTEX, und (inter-)nationale Gerichte) sein. Damit zusammenhängend werden auch internationale Konflikte, ihre rechtliche Bedeutung und ihre Auswirkungen auf Migrationsströmungen thematisiert. Letztlich können auch periphere Aspekte von Flucht und Migration von Bedeutung sein, so u.a. rechtliche und philosophische Fragestellungen zu Staaten und ihren Grenzen.