Kompetenzzentrum für mathematische Modellierung in MINT-Projekten in der Schule

Modellierungswoche zum Thema "Digitaler Wandel", 15. bis 18. Dezember 2020

Die Themen im Überblick

  • Mit Data Science zum perfekten Raumklima
  • Wie sicher sind unsere Daten in sozialen Netzwerken? Was social-Media-Kanäle über uns wissen.

Die Felix-Klein-Modellierungswoche im Dezember 2020 fand zu Beginn des zweiten Lockdowns der weltweiten Coronapandemie statt. Nachdem die Veranstaltung im Sommer bereits ausfallen musste, entschied man sich neben einer Verschiebung zum Jahresende schließlich für eine digitale Durchführung, um den gegebenen Umständen gerecht zu werden.

Die Projektwoche fand als Onlinekurs in der Lernplattform OLAT statt.

Gruppe 1: Mit Data Science zum perfekten Raumklima

In diesem Projekt wurde das Raumklima einer Wohnung untersucht. Ziel war es, das perfekte Lüftungsverhalten zu bestimmen, um sowohl Temperatur als auch Luftfeuchtigkeit ideal zu regulieren. Der Gruppe standen Sensordaten über einen Zeitraum von 5 Monaten zur Verfügung. Mit statistischen Methoden konnten die Effekte der geöffneten Balkontür auf das Raumklima untersucht werden.

Neben den offensichtlichen mathematischen Problemen, die mit der Fragestellung einhergehen, musste sich die Gruppe auch mit der Frage zurechtfinden, wie man mit großen Datenmengen umgeht. Automatisierte Auswertungsverfahren halfen dabei, die Flut an Informationen überschaubar zu halten.

Gruppe 2: Wie sicher sind unsere Daten in sozialen Netzwerken? Was social-Media-Kanäle über uns wissen

Ziel dieses Projekts war es, anhand eines vorgegebenen Datensatzes die Altersverteilung der Nutzer/innen analysieren und Regeln für eine Vorhersage des Alters von Nutzer/innen aufstellen, die ihr Alter falsch angegeben haben. Zusätzlich sollen sie untersuchen, wie weitere Informationen über Nutzer/innen gewonnen werden können.

Zu Beginn stand die Analyse des Datensatzes im Vordergrund, bei der unter anderem die Verteilung der Altersgruppen hinsichtlich unterschiedlicher Merkmale (Geschlecht, sexuelle Orientierung, Interessen, Freunde, Freundes-Freunde) untersucht wurden. Es wurden in einem ersten Schritt diejenigen Profile gefiltert, die ein falsches Alter angegeben haben.
Ausgangspunkt für eine „gute“ Schätzung sind folgende Kriterien: Anzahl der Freunde, das mittlere Alter der Freunde, sexuelle Orientierung sowie der Beziehungsstatus. Dabei wären weitere Kriterien wie Interessen oder die Anzahl von Freundes-Freunden möglich gewesen, spielen aber eine ungeordnete Rolle.

Mit dem entwickelten Verfahren werden 33% der Altersgruppen exakt richtig geschätzt. Im Mittel kann das Alter bis auf drei Jahren Genauigkeit geschätzt werden. Es wird deutlich: 6,695% aller Angaben bzgl. des Alters sind falsch und werden durch Schätzungen ersetzt.
Was uns nach der Bearbeitung dieses Projektes bewusst wird: Auch wenn wir keine persönlichen Informationen wie das Alter preisgeben (oder sogar falsch angeben!), ist es trotzdem möglich, dies anhand weiteren Merkmalen zu schätzen.

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