Gymnasiasten erfinden mithilfe von KI eine Müllsortieranlage

Anwendung von Wissen zur Lösung praktischer Probleme

Das Produkt von Nguyen Thanh Vinh und Tran Khai Tuan gewann den ersten Preis im wissenschaftlichen Forschungswettbewerb des Distrikts Cau Giay (Hanoi) und wurde kürzlich beim STEAM-Festival gezeigt und vorgeführt, das von der Nguyen Sieu Secondary and High School organisiert wurde.

Nguyen Thanh Vinh erklärte, dass der Sensor oben den Müll erkennt, sobald er in die Kette gelangt, ein Foto davon macht und es an das auf der Platine montierte KI-Modell sendet. Dieses Tool klassifiziert den Müll schnell in die folgenden Gruppen: Papier und Pappe, Glas, Metall, Plastik und anderer Müll. Von dort fegt der Wischer am Förderband den Müll automatisch in den entsprechenden Behälter. Vom Empfang des Signals durch den Sensor bis zur Analyse und Klassifizierung des Mülls durch die KI vergehen nur etwa ein bis zwei Sekunden.

Nguyen Thanh Vinh erzählte über die Entstehung dieses Produkts: „Vor etwa einem Jahr kam mir die Idee, ein Modell zur Klassifizierung von recyceltem Hausmüll zu entwickeln. Ich sah, dass Hausmüll nicht klassifiziert wurde und Familien alle Arten von Abfällen in dieselbe Tonne warfen. Ich erfuhr, dass dadurch viel recycelter Abfall verschwendet wurde, was zu Schwierigkeiten bei der Abfallbehandlung führte und die Umwelt ernsthaft belastete. Letzten Sommer lud ich Tuan ein, mit mir zu lernen und zu forschen. Im September 2024 begannen wir unter Anleitung unseres Klassenlehrers mit dem Bau des Modells.“

Die Umsetzung der Idee war für Vinh und Tuan eine große Herausforderung. Laut Tran Khai Tuan war das Konzept der KI für ihn völlig neu und er wusste nicht, wie man KI einsetzt. Zu diesem Zeitpunkt wusste Tuan auch nicht, wie man ein KI-Modell baut, das die Müllsortieranlage nach Vinhs Idee selbstlernen und selbst steuern kann.

„Wie kann ich selbst eine Produktionslinie bauen, um eine wissenschaftliche, moderne und optimierte Handhabung und Klassifizierung vieler Abfälle gleichzeitig zu gewährleisten? Ich habe nach geeigneten Technologien, Leiterplatten, Chips, Kameras und Motoren gesucht und günstige Materialien für die Herstellung gefunden“, erzählte Tran Tuan Khai.

Nguyen Thanh Vinh, der Urheber dieser Idee und Experte für KI, erklärte, die größte Schwierigkeit liege im Sammeln und Verarbeiten der Daten. Es sei notwendig, einen ausreichend großen Datensatz aufzubauen und dabei auf Vielfalt in Bezug auf Umgebung, Licht und Aufnahmewinkel zu achten. Darüber hinaus sei die Integration der KI in das Hardwaresystem wichtig. Da die KI auf Raspberry Pi läuft, aber zur Steuerung der Servomotoren mit Arduino kommunizieren muss, sei es notwendig, die Datenübertragung zwischen den Komponenten zu optimieren und geringe Latenzzeiten und schnelle Reaktionszeiten sicherzustellen.

Gemeinsam mit Vinh und Tuan begleitet die Familie die beiden, um diese Herausforderungen zu meistern. Frau Mai Thi Thanh Oanh, die Mutter von Nguyen Thanh Vinh, sagte: „Als Vinh mir diese Idee vorstellte, analysierte ich die Herausforderungen und die Machbarkeit des Produkts. Er sprach auch die Mülltrennung mit Robotern und KI an. Doch dann erfuhr ich, dass die Mülltrennung mit Robotern sehr teuer ist und KI für einen Mittelschüler unerschwinglich ist.“

Da Frau Thanh Oanh jedoch im Technologiebereich arbeitet, versteht sie den Wunsch, Herausforderungen zu meistern, um das gewünschte Produkt zu erhalten. Um den Traum ihres Kindes wahr werden zu lassen, ermutigte Frau Thanh Oanh ihr Kind, das Produkt dem Klassenlehrer und der Schule vorzustellen.

„Ohne die Unterstützung der Lehrer und der Schule hätten die Kinder dieses Produkt nicht fertigstellen können. Insbesondere der Klassenlehrer hat sie stets sorgfältig angeleitet und ermutigt, Schwierigkeiten zu überwinden“, sagte Frau Thanh Oanh.

Um ihren Kindern mehr Wissen über KI zu vermitteln, knüpfte Frau Thanh Oanh auch Kontakte zu Experten auf diesem Gebiet, damit Vinh und Tuan mehr Wissen über Produktoptimierung erlangen konnten. Die Väter von Vinh und Tuan unterstützten beide bei der Materialsuche.

„Es war sehr schwierig, PVC-Förderbänder zu kaufen, da die Produktionsstätte nur große Förderbänder für große Fabriken herstellte, nicht für kleine. Vinhs Vater ging zur Produktionsstätte, um Hilfe zu holen, und brachte das Förderband noch am selben Abend nach Hause, damit sein Sohn das Produkt rechtzeitig fertigstellen konnte“, erinnert sich Frau Thanh Oanh.

Neben Leidenschaft, Unterstützung durch Familie und Schule ist Wissen für Vinh und Tuan nach wie vor die Grundlage für die Fertigstellung des Produkts. Laut Nguyen Thanh Vinh werden wir in der Schule in zwei integrierten Programmen unterrichtet: dem Programm des Bildungsministeriums und dem Cambridge-Programm. Gleichzeitig wird uns ein beschleunigtes IGCSE-Studium, einschließlich Informatik, beigebracht, um uns mehr Hintergrundwissen für die Entwicklung dieses Produkts zu vermitteln.

Träume von einer Generation, die KI beherrscht

An der Sekundar- und Oberschule gibt es neben Schülern wie Vinh und Tuan auch Schüler, die bei weltweiten Programmierwettbewerben Goldmedaillen gewonnen haben. Das ist Pham Ngoc An, ein Schüler der Klasse 6CI5, der mit der perfekten Punktzahl von 100/100 die Goldmedaille in der Kategorie Programmieren der Internationalen MINT-Olympiade 2025 gewann.

Frau Nguyen Thi Minh Thuy, Rektorin der Nguyen Sieu Secondary and High School, sagte: „Wir haben schon sehr früh, vor fast zehn Jahren, mit der Umsetzung des STEAM-Bildungsprogramms begonnen und mit Festivals die Begeisterung der Schüler geweckt. Es ist an der Zeit, dass die Schule Halbleitertechnologie in den Lehrplan aufnimmt, da KI und Halbleiterchips in unser Leben eingedrungen sind und auch die globale Wirtschaft beeinflussen. Die Schule aktualisiert ihre Technologie ständig und wird voraussichtlich in Zukunft ein fächerübergreifendes Halbleitertechnologieprogramm einführen.“

Während viele weiterführende Schulen in Hanoi noch zögern, Technologieprogramme einzuführen, gibt es Schulen, die bereits vom Kindergarten bis zur Grundschule Spielplätze eingerichtet haben.

Laut Frau Minh Thuy scheinen die Kinder ein Spiel zu spielen, interagieren aber mit Robotern, die ihnen Aufgaben geben, sie steuern usw. Schon im Vorschulalter gibt es weltweit Turniere für 4- bis 8-Jährige, an denen auch vietnamesische Schüler teilgenommen haben. Je älter sie werden, desto leidenschaftlicher werden sie für Technologie. Wenn sich KI stark entwickelt, können Kinder sie begreifen und beherrschen, ohne sich von ihr leiten zu lassen.

Der Zugang der Schüler zu neuen Technologien über Fremdsprachen ist eine Methode, die die Nguyen Sieu Secondary and High School seit vielen Jahren umsetzt.

„Englisch ist nicht nur ein Kommunikationsmittel, sondern die Studenten verwenden akademisches Englisch auch, um nach den neuesten Dokumenten der Welt zu suchen“, sagte Frau Minh Thuy.

Frau Nguyen Thi Minh Thuy sieht in den Lehrern den Schlüsselfaktor für die Leidenschaft der Schüler für ein bestimmtes Fachgebiet: „Die Schule bildet Lehrer nicht nur aus, um ihre beruflichen Fähigkeiten zu verbessern, sondern auch in Englisch. Gleichzeitig bauen wir einen Pool junger Lehrer mit technischen und englischen Kenntnissen auf, um eine Generation von Schülern zu führen, die Wissenschaft und Technologie systematisch und schnell selbstbewusst angehen.“

Im Geiste des lebenslangen Lernens ist Frau Minh Thuy davon überzeugt, dass Technologie den Menschen ersetzen kann, emotionale Intelligenz jedoch nicht. Genau diese Intelligenz müssen Schüler mitbringen, um Technologie zu beherrschen und humanistische Werte in der Gesellschaft zu verbreiten. Wie Vinh und Tuan nutzen sie KI nicht nur zur Entwicklung von Produkten, sondern – was noch wichtiger ist – ihre Produkte sind für die Gemeinschaft von Bedeutung und schützen die Umwelt auf praktische Weise.

Laut Pham Ngoc Thuong, dem stellvertretenden Minister für Bildung und Ausbildung, sind für die Modernisierung des Bildungswesens und anderer Bereiche im Allgemeinen Durchbrüche durch Wissenschaft, Technologie und digitale Transformation notwendig. Der aktuelle Kontext ist günstig für die Einführung von KI in die allgemeine Bildung, da Partei und Staat die Resolution 29 zu grundlegenden und umfassenden Innovationen im Bildungswesen und kürzlich die Resolution 57 zur Entwicklung von Wissenschaft und Technologie umgesetzt haben. Gleichzeitig betonte er: „Der Schlüssel liegt darin, sich auf die Ausbildung von Lehrern und Führungskräften zu konzentrieren und dabei die Schüler in den Mittelpunkt zu stellen.“

Vizeminister Pham Ngoc Thuong hat das Bildungsministerium beauftragt, bei der schnelleren und stärkeren Integration von KI in den Lehrplan zu beraten, möglicherweise zunächst in den Fächern Informationstechnologie und Technologie auf der Sekundarstufe. Gleichzeitig müssen die Ministerien für Bildung und Ausbildung Lehrer proaktiv im Umgang mit diesem Instrument schulen und weiterbilden.

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