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 ausgestellt 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 aufnimmt und es an das KI-Modell auf der Platine sendet. Dieses Werkzeug sortiert 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 Haushaltsmüll zu entwickeln. Ich sah, dass Haushaltsmüll nicht klassifiziert wurde und Familien alle möglichen Abfälle in dieselbe Tonne warfen. Mir wurde klar, dass dadurch viel recycelter Müll 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 dieser Idee stellte für Vinh und Tuan eine große Herausforderung dar. Laut Tran Khai Tuan war das KI-Konzept für ihn völlig neu und er wusste nicht, wie man KI einsetzt. Außerdem wusste Tuan damals nicht, wie man ein KI-Modell baut, das die Müllsortieranlage nach Vinhs Idee selbstlernen und steuern kann.

„Wie man eine wissenschaftlich fundierte, moderne und praxisoptimierte Produktionslinie entwickelt, die große Mengen Abfall gleichzeitig verarbeitet und sortiert. Ich habe recherchiert und die richtige Technologie, Leiterplatten, Chips, Kameras, Motoren und günstige Materialien dafür 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 von 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 von KI in das Hardwaresystem wichtig. Da KI auf Raspberry Pi läuft, aber zur Steuerung der Servomotoren mit Arduino kommunizieren muss, sei eine optimierte Datenübertragung zwischen den Komponenten erforderlich, um geringe Latenz und schnelle Reaktionszeiten zu gewährleisten.

Gemeinsam mit Vinh und Tuan diese Herausforderungen zu meistern, ist die Aufgabe der Familie. 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 Mittelschüler unerschwinglich ist.“

Da Frau Thanh Oanh im Technologiebereich arbeitet, versteht sie den Wunsch, Herausforderungen zu meistern, um das gewünschte Produkt zu erhalten. Um den Traum ihres Kindes zu verwirklichen, 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 Projekt nicht fertigstellen können. Insbesondere der Klassenlehrer hat die Kinder 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. Vinh und Tuans Vater 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 sie herstellen zu lassen, und brachte das Förderband noch am selben Abend nach Hause, damit sein Sohn das Produkt rechtzeitig fertigstellen konnte“, erinnerte sich Frau Thanh Oanh.

Neben Leidenschaft, der Unterstützung von Familie und Schule bildet Wissen für Vinh und Tuan weiterhin 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-Programm, einschließlich Informatik, beigebracht, um uns das nötige Hintergrundwissen für die Entwicklung dieses Produkts zu vermitteln.

Der Traum 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. So zum Beispiel Pham Ngoc An, ein Schüler der Klasse 6CI5, der bei der Internationalen MINT-Olympiade 2025 mit der perfekten Punktzahl von 100/100 die Goldmedaille in der Kategorie Programmieren 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 eingezogen sind und die Weltwirtschaft 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 im Kindergarten und in der Grundschule Spielplätze eingerichtet haben.

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

Den Schülern wird durch Fremdsprachen der Zugang zu neuen Technologien ermöglicht. Diese Methode wird an der Nguyen Sieu Secondary and High School seit vielen Jahren angewandt.

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

Frau Nguyen Thi Minh Thuy sieht die Lehrkräfte als Schlüsselfaktor für die Begeisterung der Schüler für ein bestimmtes Fachgebiet. Sie sagte: „Die Schule bildet nicht nur Lehrkräfte aus, um ihre beruflichen Fähigkeiten zu verbessern, sondern auch in Englisch. Gleichzeitig bauen wir einen Pool junger Lehrkräfte mit technischen und englischen Kenntnissen auf, um eine Generation von Schülern zu einem sicheren, systematischen und schnellen Zugang zu Wissenschaft und Technologie zu führen.“

Im Geiste des lebenslangen Lernens ist Frau Minh Thuy davon überzeugt, dass Technologie den Menschen ersetzen kann, emotionale Intelligenz jedoch nicht. Genau das 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 Integration 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 Ministerium für Allgemeine Bildung beauftragt, bei der schnelleren und stärkeren Integration von KI in den Lehrplan zu beraten, vor allem in den Fächern Informationstechnologie und Technologie auf der Sekundarstufe. Gleichzeitig müssen die Ministerien für Bildung und Ausbildung Lehrkräfte proaktiv im Umgang mit diesem Instrument schulen und weiterbilden.

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