Projects

21-119-R
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«Verbrannt, begraben, geborgen – Natur- und geisteswissenschaftliche Untersuchungen zu einem singulären spätbronzezeitlichen Grab in Gränichen (AG)»

Dr. David Brönnimann, IPNA, Universität Basel
CHF 74'300.-

In Gränichen (Kt. Aargau) wurde in den Jahren 2016 und 2017 die damals grösste bekannte mittel- und spätbronzezeitliche Siedlung der Schweiz archäologisch ausgegraben. Dabei kam innerhalb des Siedlungsareals überraschenderweise ein Grab zum Vorschein, das in die frühe Spätbronzezeit und damit in die jüngste Siedlungsphase datiert. Dieses Grab ist dem Typ «körperlanges Brandgrab» zuzuordnen und enthält nebst drei Keramikgefässen zwei Konzentrationen verbrannter (Menschen-) Knochen sowie eine Holzkohleschüttung auf der Sohle des Grabes.

Gräber dieses Typs sind aus dem Schweizerischen Mitteland und Jura sowie aus Südwestdeutschland und dem Elsass bekannt, treten aber nur selten und in geringer Zahl auf. Zu einzelnen Gräbern liegen interdisziplinäre Resultate vor, allerdings mangelt es bisher an einer kulturhistorischen Einordnung. So sind die Handlungen und Praktiken, die sich hinter den «körperlangen Brandgräbern» verbergen, kaum bekannt.

Im Rahmen des vorliegenden interdisziplinären, geistes- und naturwissenschaftlichen Auswertungsprojektes soll diese Lücke geschlossen werden. Dank einer innovativen Grabungs- und Probenentnahmestrategie während der archäologischen Ausgrabung liegt neben den Fundobjekten und einer umfassenden Dokumentation auch Probenmaterial für anthropologische, archäobiologische und geoarchäologische Analysen vor. Für das vorliegende Forschungsprojekt wird ein integrativer Ansatz gewählt, der eine «permanente Kommunikation» zwischen den einzelnen Disziplinen und insbesondere zwischen den Geistes- und Naturwissenschaften beinhaltet. Diese Vorgehensweise ermöglicht nicht nur eine höhere Qualität und Komplexität der Resultate, sondern neue Erkenntnisse zu rituellen Praktiken im Zusammenhang der spätbronzezeitlichen «körperlangen Brandgräber»: Mit Hilfe geoarchäologischer Analysen wird die Rekonstruktion des mutmasslich mehrstufigen Verfüllprozesses der Grabgrube rekonstruiert. Die anthropologischen Untersuchungen geben Aufschluss zu den bestatteten Individuen und zur Totenbehandlung, während die archäobiologischen Daten Hinweise zu begleitenden rituellen Handlungen (wie z. B. Feasting etc.) liefern können.

21-116-R
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«On-Evol: Professionalisierung von NMG und NT-Lehrpersonen im Bereich Evolution»

Judith Lanka, Pädagogische Hochschule Zürich; Prof. Dr. Pitt Hild, Haute École de Pédagogie Fribourg;
CHF 40'600.-

Die Akzeptanz und das Verständnis evolutiver Zusammenhänge spielen eine grosse Rolle in der heutigen Gesellschaft, bspw. beim Umgang mit der Corona-Pandemie, der Entwicklung von Antibiotikaresistenzen, dem Umgang mit dem Klimawandel oder dem sechsten Massensterben. Das Projekt On-Evol will das Wissen von Schweizer Volksschullehrpersonen im Bereich Evolution stärken, damit sie zukünftige Generationen ausbilden, nachhaltigere Entscheidungen über evolutive Zusammenhänge im Alltag treffen zu können.

 

Damit sich Jugendliche mit Themen im Bereich Evolution auseinandersetzen und darüber informierte Entscheidungen fällen können, benötigen sie Fachwissen und ein solides Naturwissenschaftsverständnis. Die in den Schweizer Lehrplänen enthaltenen Kompetenzformulierungen zu Aspekten der Evolution und zu Nature of Science werden bis anhin kaum unterrichtet. Diesbezüglich gut ausgebildete Lehrpersonen ermöglichen es, dass solche Themen in der Schule aufgegriffen und die darin enthaltenen naturwissenschaftlichen Fragestellungen mit den Klassen erarbeitet werden können. Voraussetzung dafür ist aber, dass die Lehrpersonen selbst über ausreichend fachliches und fachdidaktisches Wissen verfügen sowie ebenfalls über gewisse Wertorientierungen, wie z. B. den Wert naturwissenschaftlicher Erkenntnisse für die Gesellschaft oder die Akzeptanz von Schlüsselkonzepten und -theorien (z.B. Energie, Materie, Evolutionstheorie) verfügen. Internationale Studien haben gezeigt, dass Biologielehrpersonen ähnlich alternative Vorstellungen zu Evolution wie Lernende besitzen und diese auch im Unterricht weitergeben. Die gute Nachricht ist jedoch, dass Weiterbildung von Lehrpersonen im Bereich Evolution und Naturwissenschaftsverständnis zu wirken scheinen.

 

Das Projekt On-Evol konzentriert sich daher darauf, das Fachwissen der Lehrpersonen zu verbessern. In einer Fragebogenstudie werden lehrplanrelevantes Wissen zur Evolution und die Akzeptanz der Evolutionstheorie bei angehenden und praktizierenden Volksschullehrpersonen aller Stufen in den drei grossen Sprachregionen des Landes erhoben. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für eine anschliessende Entwicklung von Aus- und Weiterbildungsangeboten für Lehrpersonen in den Fächern Natur, Mensch, Gesellschaft sowie Natur und Technik im Bereich Evolution. Neben einer fachlichen Klärung und Vertiefung fokussieren die Aus- und Weiterbildungsangebote auf fachdidaktische Elemente bei der Vermittlung von Evolutionstheorie, insbesondere auch der Diagnose von falschen Vorstellungen der Jugendlichen, damit ihre Kompetenzen adaptiv gefördert werden können. Zum Abschluss des Projekts On-Evol wird ein Diagnoseinstrument zu Händen der Lehrpersonen entwickelt, welches diese beim Planen und Unterrichten des Themas Evolution und ihrer Theorie unterstützen soll.

21-112-R
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«Word Embedding for Aramaic Dialects»

Dr. Eshbal Ratzon and Prof. Lee-Ad Gottlieb
CHF 45'900.-

21-111-P

«Mitteleuropäische Mathematik Olympiade (MEMO) 2022»

PD Dr. Tatiana Samrowski, Institut für Mathematik, UZH
CHF 50'000.-

Die Mitteleuropäische Mathematik-Olympiade (MEMO) ist ein internationaler Mathematik-Wettbewerb für interessierte und talentierte Schülerinnen und Schüler von Mittel- und Berufsschulen. Sie hat das Ziel, das mathematisch-naturwissenschaftliche Denken bei Jugendlichen zu fördern und den Enthusiasmus und die Freude an der Mathematik an Schülerinnen und Schüler zu vermitteln.

Die MEMO findet seit 2007 jährlich in einem anderen Land statt. Sie ist der Nachfolgewettbewerb des Österreichisch-Polnischen Mathematik-Wettbewerbs, welcher von 1978 bis 2006 ausgetragen wurde. Heute nehmen zehn Länder an der MEMO teil: Deutschland, Kroatien, Litauen, Österreich, Polen, Slowakei, Slowenien, Schweiz, Tschechien und Ungarn. Die geringe Grösse der MEMO und auch die spezielle Team-Prüfung führen zu einer angenehmen vertrauensvollen Stimmung während des Wettbewerbs.

Die MEMO wird von Freiwilligen im Verein imosuisse mit Unterstützung des Verbandes Wissenschafts-Olympiaden (WO) und weiteren Partnern organisiert.  Der Verein imosuisse organisiert jährlich die nationale Mathematik-Olympiade (MO) sowie die Selektionsprüfungen, aufgrund welcher die Schweizer Delegationen an der European Girls’ Mathematical Olympiad (EGMO), der Internationalen Mathemetik-Olympiade (IMO) und der MEMO zusammengestellt werden. 

Die MEMO wird im Turnus von den teilnehmenden Ländern organisiert. Daher fällt die Organisation der MEMO ungefähr jedes zehnte Jahr für ein Land an. Für die Schweiz war das das letzte Mal im Jahr 2012 der Fall. Die nächste MEMO in der Schweiz soll Ende August 2022 stattfinden und dauert eine Woche.

Ziel der MEMO ist es, interessierte und neugierige Jugendliche zu motivieren, sich auch ausserhalb des Schulunterrichts intensiv mit Mathematik, Logik und kreativen Lösungswegen auseinanderzusetzen. Die mögliche Teilnahme an diesem internationalen Anlass dient den jungen Talenten als Anreiz, an der Schweizer Mathematik-Olympiade teilzunehmen und dabei ihr Bestes zu geben. Durch Medienberichte und gezielte Kommunikation werden zudem die Öffentlichkeit, Schulen und Lehrpersonen über die herausragende Leistung der Jugendlichen sensibilisiert und informiert, etwa zu Themen wie dem MINT-Nachwuchsmangel oder der Wichtigkeit von Begabungsförderung. Die Jugendlichen übernehmen dabei eine Vorbildfunktion für andere Schülerinnen und Schüler und sorgen dafür, dass auch intellektuelle Höchstleistung die Anerkennung erhält, welche sie verdient.

21-110-P

«Lernfilmfestival »

Vera Krummenacher LernFilm Festival c/o LerNetz AG, Bern
CHF 60'000.-

Das LernFilm Festival ist ein Wettbewerb für Kinder und Jugendliche, welcher vor zehn Jahren ins Leben gerufen wurde. Dabei produzieren Schülerinnen und Schüler eigene LernFilme zu einem selbst gewählten Thema im Unterricht. Die eingereichten LernFilme werden von einer Fachjury ausgezeichnet und bei der jährlichen Preisverleihung einem grossen Publikum in Zusammenarbeit mit SRF school präsentiert.

Wenn Schülerinnen und Schüler LernFilme selbst produzieren, lernen sie worauf es bei der Produktion eines Erklärvideos ankommt: Zuerst müssen sie das Thema verstehen, dann den Sachverhalt in eigene Worte fassen und mit passenden visuellen Mitteln darstellen. Das ist eine gute Möglichkeit Themen aus dem Unterricht zu vertiefen. Neben der intensiven Auseinandersetzung mit einem spannenden Sachverhalt werden so wichtige Kompetenzen für die Zukunft gefördert: Soziale und methodische Kompetenzen sowie Kreativität, der sinnvolle Umgang mit Medien und sprachliche Fähigkeiten. 

Das Lernfilmfestival-Team unterstützt Lehrpersonen und ihre Klassen bei der Erstellung von LernFilmen mit diversen Unterrichtsmaterialien, Umsetzungshilfen, Tipps und praktischen Vorlagen. 

Am LernFilm Festival selbst erfahren Schülerinnen und Schüler Wertschätzung für ihre Leistung und können ihren Lernprozess mit einem positiven Erlebnis verknüpfen: Die besten LernFilme pro Kategorie werden von einer Fachjury prämiert und an der Preisverleihung einem grossen Publikum präsentiert. Das Lernfilmfestival-Team bietet Lehrpersonen Hilfe an, um digitale Medien sinnvoll in den Unterricht zu integrieren. So entsteht ein Unterricht, bei dem Schülerinnen und Schüler aktiv mitarbeiten und selbstverantwortlich lernen. Die Schülerinnen und Schüler erleben die methodische Vorgehensweise einer LernFilm-Produktion und können ihre selbstproduzierten LernFilme anderen präsentieren.  Zudem setzen sie sich intensiv mit einem Thema auseinander und eignen sich dabei wichtige Methoden an, um Faktenwissen gezielt aufzubereiten und für andere nutzbar zu machen.  

Das Filme-Produzieren wird dann als Methode wahrgenommen, wie man sich Wissen und Erkenntnisse über ein Thema selbständig aneignen kann. So lernen Kinder und Jugendliche autonom zu lernen. Beim Produzieren eines eigenen LernFilms üben und trainieren die Schülerinnen und Schüler wichtige Denk- und Arbeitsweisen. Sie betreiben Recherche in Büchern und im Internet, prüfen ihre Erkenntnisse kritisch und strukturieren ihr erworbenes Wissen in einem Drehbuch, um es für andere in einem kurzen Film aufzubereiten. Es entstehen LernFilme, die Fakten zu einem Thema anschaulich zusammenfassen und in drei Minuten vermitteln. 

In den meisten Fällen lassen sich die Lernenden dabei von naturwissenschaftlichen Themen aus dem NMG- oder NT-Unterricht inspirieren und gehen Fragen nach wie „Weshalb donnert es?“ (Gewinnerfilm 2021, Kategorie Primar), «CO2und der Klimawandel» (Gewinnerfilm 2019, Kategorie Primar) oder «Kepler» (Gewinnerfilm 2018, Kategorie Sek I). Dies erfüllt das Ziel der cogito foundation, Verständnis für die Denkweise der Naturwissenschaften zu schaffen.

Durch den Austausch der Videos via YouTube erhalten die Jugendlichen einen niederschwelligen peer-to-peer-Zugang zu verschiedenen Themen. Das motiviert auch, sich selbst mit noch unbekannten Themen auseinanderzusetzen und sich bspw. für MINT- Themen zu begeistern. Allenfalls könnte man mit einem MINT-Sonderpreis die Auseinandersetzung mit naturwissenschaftlichen Themen erhöhen.

 

21-109-P

«Junior Euler Society»

Prof. Dr. Anna Beliakova, Institut für Mathematik, UZH
CHF 80'000.-


Die Junior Euler Society (JES) ist das Outreach Programm des Instituts für Mathematik der Universität Zürich. Es besteht seit 2007 und wurde kontinuierlich ausgebaut. Seit 2011 ist die Junior Euler Society Teil des sich im Aufbau befindenden Science Lab der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät (MNF) der Universität Zürich. Ziel der JES ist es, interessierten Jugendlichen auf allen Schulstufen die Möglich­keit zu bieten, sich über den Schulstoff hinaus mit Mathematik zu beschäftigen. Dabei werden Themen­kreise behandelt, die im Mathematikunterricht an den Schulen nicht oder nur am Rande vorkommen. Dank der langjährigen Unterstützung der cogito foundation im Rahmen der Projekte 15-124-P und 18-103-P konnte die JES das Kursprogramm nachhaltig erweitern. Ein wichtiges Ziel der JES ist auch die Frauenförderung, durch beiden Vorbilder PD Dr. Tatiana Samrowski und neu Prof. Dr. Anna Beliakova. So lassen sich junge Mädchen für Mathematik begeistern. Die Erfolge werden durch die folgenden Zahlen belegt: Der Frauenanteil in den JES-Olympics lag 2012 bei 10%. 2019 erreichte er 50% (d.h. 16 von 32 Teilnehmenden waren Frauen!). Mädchen gewannen 2 Goldmedaillen beim Känguru-Wettbewerb, 1 Gold- und 1 Bronzemedaille beim Deutschen Pangea-Wettbewerb und 2 Bronzemedaillen bei der European Girl’s Mathematical Olympiad. Ausserdem befanden sich unter 9 JES-Teilnehmern im IMO-Camp zwei Frauen. Die Mathematik ist ein wichtiger Grundpfeiler aller Naturwissenschaften, da sie in diesen Forschungsgebieten bei der Beschreibung von Modellen die notwendige präzise Sprache liefert und bei der Analyse solcher Modelle eine fundamentale Rolle spielt. Eine starke Mathematikförderung von Jugendlichen ist daher für Gesellschaft und Wirtschaft von grosser Wichtigkeit. Die JES engagiert sich für eine enge Zusammenarbeit mit den Schulen auf allen Stufen und möchte mit ihren Angeboten dazu beitragen, dass die Förderung von mathematisch interessierten Jugendlichen ein fester Bestandteil des Bildungsangebotes in der Schweiz ist. Damit leistet die JES einen Beitrag zum Ziel der cogito foundation, das wissenschaftliche Denken jungen Menschen näher zu bringen und ihr Interesse an den Wissenschaften zu fördern.  

21-108-R
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«Blocked by Ice: Winter Climate Proxy data from Historical Harbour Toll Records»

Dr. Heli Huhtamaa
CHF 54'944.-

21-106-S
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«Der Satz von Bayes und die neutestamentliche Wissenschaft»

Dr. Christoph Heilig
CHF 59'474.-

21-102-R
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«3D reconstruction of ancient Jerusalem underground»

Liron Barak, Erez Etzion, Oded Lipschits, Yuval Gadot
CHF 150'000.-

21-101-P
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«Schulprojekt: Das Mammut erzählt»

Peter Lippuner, Naturwissenschaftliche Gesellschaft Winterthur (NGW)
CHF 4'000.-

In Winterthur wurde von der NGW ein Eiszeit-Pfad errichtet. Zwei Mammuts in Lebensgrösse (3.2m bzw. 1.5m hoch) sind zu bestaunen. Sie begrüssen die Besucherinnen und Besucher am Anfang des Linthgletscher-Wegs. Auf Schautafeln unterhalten sich Mammutmutter Backenzahn und Mammuttochter Vroni über die verschiedenen Eiszeiten, die unser Land durchgemacht hat. Ein Wissensspiel für Kinder (untere Primarschulstufe) führt in verschiedene Aspekte der Eiszeiten ein. Grosse Schautafeln geben Erwachsenen und Kindern Einblicke in die Entstehung des Rhein- und Linthgletschers und die eiszeitliche Flora und Fauna. Vor allem aber zeigen sie, wie es während und kurz nach der Eiszeit in Winterthur ausgesehen hat. Die 16 Findlinge sind gereinigt, neu beschriftet und mit einem QR-Code versehen, der auf die NGW-Homepage führt. Dabei kann zu jedem Stein ein spezieller Audioguide heruntergeladen werden.

 

Eine bläuliche, 3m hohe Säule, an deren unterem Ende die Stadtkirche von Winterthur angebracht ist, zeigt, wie viel Eis während der letzten Eiszeit über der Stadt lag (ca. 300m). In einem kleinen Unterstand werden ein 13'790 Jahre alter Baumstrunk aus der Eiszeit sowie eine 3'350 Jahre alte Mooreiche ausgestellt. Der Baumstrunk ist eine Dauerleihgabe der Forschungsanstalt WSL Birmensdorf. Das Alter der Mooreiche, die übrigens aus Winterthur stammt, wurde mit der C14-Methode beim Institut für Ionenphysik an der ETHZ ermittelt. Entsprechende Schautafeln zur Altersbestimmung von Bäumen (Dendrochronologie) und Steinen (C14-Methode) und zur Frage, wie und wann eine neue Eiszeit zu erwarten ist, sollen auf einfache Art und Weise die wissenschaftlichen Grundlagen präsentieren.

 

Die NWG möchte es bei der Neugestaltung des Eiszeit-Pfads nicht einfach bewenden lassen, sondern mittels Führungen und Unterrichtsmaterialien den Schulen von Winterthur und Umgebung einfache und präzise Einblicke in die geologische und eiszeitliche Vergangenheit von Winterthur geben. Dafür sollen speziell ausgebildete Studierende Führungen für Schulklassen aus Winterthur und Umgebung anbieten. Zudem sollen einfache Unterrichtsmaterialien geschaffen werden. Mit dem Unterstützungsbeitrag werden die Kosten für die Guides und die Schulmaterialien gedeckt. Zukünftig notwenige Beträge wird die Kasse der NGW übernehmen.

20-124-S

«Dark Value, True Self: Quantifying the Uncountable and the Limits of AI»

Dr. Alain Daniel Pe-Curto, Yale University, New Haven, USA
CHF 55'327.-

Es geht um die Weiterführung des Projektes 19-116-S, das pandemiebedingt verzögert wurde. Die philosophischen Fragen rund um radikale Veränderungen im Leben von Menschen sollen insbesondere auch im Lichte neuerer technologischer Entwicklungen untersucht werden und dies mit dem breiteren Einsatz von künstlicher Intelligenz.

Es fragt sich, inwieweit Entscheidungen, die man vor einem Ereignis getroffen hat, Auswirkungen auf den Menschen nach einem lebensverändernden Ereignis haben – oder anders gefragt, ob die Veränderungen so stark sind, dass die Person vor dem Ereignis nicht mehr die gleiche Person ist, wie nach dem Ereignis,

 

In Modul 1 geht es darum, ob technische Hilfen Menschen dabei unterstützen können, mit solch lebensverändernden Situationen umzugehen. Im Modul 2 sollen die Grenzen eines Selbsts definiert werden. Der Ansatz besteht darin, die Grenzen eines Selbsts dort zu sehen, wo sich die Werte dieses Selbsts ändern. In diesem Teil geht es auch darum, eine normative Beurteilung von Selbst-Transformationen vorzunehmen. In Modul 3 geht es um Emotionen, welche die verschiedenen Selbst verbinden können und so gegen eine Transformation wirken können. Das Projekt hat dabei immer den Menschen wie auch die technischen Systeme im Fokus. Ähnliche Diskussionen werden auch in der Verhaltensökonomie geführt. Die Selbst, die bei zeitinkonsistenten Präferenzen in der Verhaltensökonomie konstruiert werden, haben eigentlich in jedem Moment andere Präferenzen, womit sich eine kontinuierliche Folge von unterschiedlichen Selbst ergäbe, bei denen man aber nicht von einer Transformation des Selbsts ausgehen kann. Es stellt sich jedoch auch die normative Frage, welches Selbst dann Entscheidungen treffen dürfen soll.

20-123-S

«An Interdisciplinary Investigation of Dreams and their Functions »

Dr. Sarah Schoch, Universität Zürich, Dr. Jennifer Windt, Monash University, Professor Martin Dresler, Donders Institute (Radboud)
CHF 76'501.-

Dreams have fascinated humans since the beginning of recorded history. However, the function of dreams is still unknown. One problem in dream research is that dreams are private and elusive; therefore, one must rely on (partial) dream reports. An interdisciplinary approach is needed to overcome these obstacles by integrating knowledge and methods from philosophy, psychology, biology, and computational sciences.

 

This project investigates the role of dreams in memory consolidation and emotional processing. Dream reports and the corresponding neural activity of over 100 participants will be collected. The project will use the spontaneous incorporation of a memory task into dreams and the ability to manipulate dreams using two different approaches:

  • By presenting words of the memory task during sleep (auditory cues)
  • By using lucid dreaming and instructing participants to visualize the task images

 

This project will improve our knowledge of the role of dreams in memory consolidation and therefore illuminate a potential function of dreams. The unique dataset will also be used to examine dreams from a philosophical perspective, focusing on the reliability of dream reports. Furthermore, the dataset will be used to predict dream content from neural activity. This would improve the possibilities of study dreams in the future and reduce the dependence on dream reports.

 

Memory consolidation is an essential function across the whole lifespan. Therefore this project has many different potential applications from educational to clinical contexts.

 

20-118-P

«Entwicklung eines autonom fahrenden RC-Modellfahrzeugs»

Prof. Dr. Stefan Rinner, OST– Ostschweizer Fachhochschule, Buchs
CHF 52'800.-

Autonomes Fahren von Fahrzeugen befindet sich in einer rasanten Entwicklung. Sogar autonome Flugtaxis sind nicht mehr reine Science Fiction.

Viele Automobilhersteller arbeiten derzeit mit Hochdruck an Technologien, um das selbständige Fahren möglich und sicher zu machen.

Diese beinhalten sowohl unterschiedlichste Sensoren (Kameras, LiDAR, Time of Flight, Ultraschall, GPS, Beschleunigungssensor etc.) als auch maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz, die es dem Fahrzeug ermöglichen, durch Algorithmen die Umgebung auch zu beurteilen. Hauptaufgabe ist dabei folglich, die Umgebung einerseits topographisch zu erfassen (3-d-Tiefenkarte) als auch Objekte zu erkennen (Fussgänger, Radfahrer, andere Fahrzeuge, Verkehrsschilder, Ampeln etc.), um Entscheidungen zu treffen. Die erwähnte LiDAR-Technologie zur Erfassung der Umgebung mittels Laser-Scannen ist derzeit die am weitesten verbreitete (z. B. Google-Car, TESLA u. a.), aber auch kostenintensiv. Eine Alternative könnte die Kamera-basierte Variante mit Unterstützung durch KI-Algorithmen darstellen, welche in diesem Projekt umgesetzt werden soll.

Um ein Netzwerk trainieren zu können werden gute Testdaten benötigt. Dazu werden drei verschiedenen Datenquellen herangezogen: 

  1. KITTI ist ein Datensatz, welcher vom Karlsruhe Institute of Technology aufgenommen wurde. Der Datensatz besteht aus Bilddaten (6 Stunden), welche reale Verkehrssituationen zeigen und mit Hilfe eines fahrenden Autos aufgenommen wurden.
  2. NYU Depth v2 ist ein Datensatz, welcher aus Bildern von Innenräumen besteht. Die Bilder wurden mit einer Microsoft Kinect Kamera aufgenommen und haben eine Auflösung von 640 x 480 Pixel. Die Kinect enthält zusätzlich zur Webcam eine Infrarotkamera, mit welcher die Tiefeninformationen aufgenommen wurden. Der Datensatz besteht aus bearbeiteten Daten (Labeled Dataset), bei dem fehlende Tiefeninformationen aufgefüllt wurden sowie aus unbearbeiteten Rohdaten.
  3. Der GTA-Datensatz beinhaltet 24966 Bilder mit einer Auflösung von 1914 x 1052 Pixel, welche aus dem Videospiel Grand Theft Auto V stammen. Die Umgebung im Spiel wurde so realistisch gestaltet, dass sie zum Trainieren von Neuronalen Netzwerken geeignet ist.

Um die zugrundeliegenden Technologien einer breiten Öffentlichkeit verstehbar und begreifbar zu machen, soll im kleinen Massstab ein «Modellauto» entwickelt werden, an dem die einzelnen Komponenten didaktisch aufbereitet erläutert werden. Die Umsetzung in einem Modellfahrzeug und die Verwendung von Daten aus Spielekonsolen (Microsoft kinect) und Videospielen (GTA) vermittelt einen spielerischen Zugang zur Thematik und stellt eine emotionale Bindung v. a. beim jugendlichen Zielpublikum her.

Ebenfalls können die rechtliche Problematik, z. B. Haftungsfragen bei Unfällen, sowie die ethisch-moralphilosophische Problematik (Trolley problem: welches Leben hat bei unausweichlicher Kollision Vorrang?) in Diskussionen erläutert werden.

Mit dem geplanten Versuchsaufbau will das Projekt zu einem besseren Verständnis und zur Entmystifizierung der Technologie beitragen. Es öffnet die "Black Box" der selbstfahrenden Fahrzeuge und ermöglicht so die Technologien hinter dem autonomen Fahren auf spielerische Weise kennen zu lernen. Damit erfüllt es das Ziel der cogito foundation, ein besseres Verständnis für die Denkweise der Naturwissenschaften in der Öffentlichkeit zu erreichen.

20-116-P
Completed

«European Girls' Olympiad in Informatics»

Benjamin Schmid
CHF 30'000.-

The European Girls’ Olympiad in Informatics (EGOI) is a new annual international competition for young women interested in Computer Science. In two contest days the participants solve challenging algorithmic problems. The goal of this competition is to encourage more girls to discover computer science, give them an opportunity to build a network of like minded women, and to create female role models for other girls.

 

This first edition of EGOI was planned to be hosted in Zurich. Due to the COV-ID19 pandemic, the one-week event was held virtually from 13.06.2021 until 19.06.2021.

20-115-P

«LERNfeld – Schulklassen forschen auf dem Bauernhof»

Dr. Eric Wyss, Verein GLOBE Schweiz
CHF 25'520.-

Schulklassen der Mittel- und Oberstufe forschen auf dem Bauernhof zu den topaktuellen Themen Klimawandel und Biodiversität. Wegen der offensichtlichen Doppelrolle der Landwirtschaft bei diesen beiden Themen, bietet sich der Bauernhof als Forschungsort an. Beim Klimawandel ist die Landwirtschaft sowohl Verursacherin (CO2, Methan, Lachgas) als auch Betroffene (extreme Wetterereignisse, Anpassungen wegen Klimaerwärmung). Und auch bei der Biodiversität wird die Landwirtschaft einerseits als einer der Hauptfaktoren für deren Rückgang verantwortlich gemacht, andererseits kann sie aber auch entscheidend zu deren Förderung beitragen.

Beim forschend-erkundenden Lernen am Beispiel dieser konkreten Themen stellen die Schülerinnen und Schüler Fragen, formulieren passende Hypothesen, experimentieren mit wissenschaftlichen Methoden, analysieren und diskutieren die Resultate und präsentieren sie in Form von Berichten, Postern oder Vorträgen. Bei ihrem Arbeitstag auf dem schulnahen Bauernhof werden sie von jungen Forschenden der ETH Zürich und der Universitäten Zürich, Basel und Bern begleitet, angeleitet und in die Welt der Forschung eingeführt. Die Schüler und Schülerinnen diskutieren die Forschungsergebnisse mit den jungen Fachleuten und mit den Bäuerinnen und Bauern und reflektieren dabei ihr Verhalten im Alltag. So erfahren sie die Bedeutung des Klimawandels und der Biodiversität hautnah aus der Perspektive der Forschung und der landwirtschaftlichen Praxis. Damit sollen die Jugendlichen für entscheidende Zukunftsfragen unseres Planeten und für den nachhaltigen Umgang mit Ressourcen sensibilisiert werden.

Dieses Bildungsangebot wird vom Verein GLOBE Schweiz koordiniert und ermöglicht Jugendlichen einen naturwissenschaftsbasierten Zugang zu aktuellen Umweltthemen. Die ETH Zürich ist Projektpartner und trägt einerseits aktuelles Forschungswissen bei (Science Outreach). Andererseits rekrutiert die ETH Zürich junge Forschende der Hochschulen und bildet sie für den Dialog mit den Schulklassen aus. Die Mitwirkung der jungen Forschenden läuft im Rahmen eines offiziellen Seminars an der ETH Zürich, sodass sie dafür Credits (ECTS) erhalten. Für die Rekrutierung der Bauernbetriebe und für die Ausbildung der Bäuerinnen und Bauern ist das Forschungsinstitut für biologischen Landbau (FiBL) zuständig. In Kursen werden Bäuerinnen und Bauern auf ihre Rolle an den Forschungstagen auf ihrem Betrieb vorbereitet. Weiteres Fachwissen wird vom Forum Biodiversität der Schweizer Akademien eingebracht und mit der Begleitung durch die Pädagogischen Hochschule FHNW ist gewährleistet, dass das Angebot im Lehrplan 21 eingebettet ist und die Lehrpersonen entsprechend geschult sind.

LERNfeld arbeitet mit innovativen offenen Lernformen und zeigt fachübergreifende Zusammenhänge auf. Das Programm richtet sich an Lehrpersonen der Deutschschweiz und ist unter diesem Link zu finden: https://www.globe-swiss.ch/de/Angebote/Landwirtschaft_LERNfeld/

20-109-R

«Word Embeddings for Aramaic Dialects»

Dr. Eshbal Ratzon, Dr. Lee-Ad Gottlieb, Ariel Universität, Israel
CHF 77'800.-

Die aramäische Sprache war seit etwa der Mitte des ersten Jahrtausends v. Chr. für rund 1000 Jahre die lingua franca des Mittleren Ostens. Es gibt eine grosse Zahl von aramäischen Dialekten, die sich über die Jahrhunderte weiterentwickelten und die in zahlreichen Schriften vieler Ethnien über­liefert sind. Dass Aramäisch die Landessprache im frühjüdischen Palästina war, zeigt die Targumim, die im Synagogengottesdienst gebraucht wurden, weil die Besucher kein Hebräisch mehr verstanden. Bedeu­tende Textsammlungen sind auch der Jerusalemer und der Babylo­nische Talmud.

Das Projekt will die Entwicklung der Dialekte über die Jahrhunderte besser beschreiben und lernen, diese zu verstehen. Dies soll dank zwei verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen möglich werden: Die historisch arbeitende Textkritik beschäftigt sich mit der Rekonstruktion der ursprünglichen Textgestalt einer Schrift; dabei kommen historische, linguistische und kulturwissenschaftliche Methoden zur Anwendung. Diese Rekonstruktion ist notwendig, weil nur in seltenen Fällen Autographen vorhanden sind. Diese historische Arbeit wird kombiniert mit Com­puterlinguistik, die zu den sogenannt exakten Wissenschaften gehört. Sie erlaubt es, grosse Textmengen beispielsweise auf ihre Struktur oder auf die Konnotationsbereiche wichtiger Begriffe zu untersuchen. Dabei kommt – wie man im Übersetzungsprogramm DeepL beobachten kann – «machine learning» zum Einsatz, von manchen als «artificial intelligence» bezeichnet.

Die Zusammenarbeit zwischen Textkritik und Computerlinguistik ist notwendig, weil die Historiker mit ihren hoch entwickelten Methoden die Möglichkeiten der Computerlinguistik bisher zu wenig beachtet haben und weil andererseits die Computerlinguistik sich hauptsächlich auf moderne Sprachen mit "gesicherten" Texten fokussiert hat. Untersucht werden:

  1. Die Schriftrollen von Qumran (etwa im Blick auf babylonische Spuren);
  2. Die Datierung von Texten aus Qumran, die mit der C14-Methode nur ungenau datiert werden können;
  3. Der palästinensische Talmud (dessen früheste Textzeugen aus dem 8. Jh. n. Chr. stammen, dessen Inhalte aber auf das 3. Jh. n. Chr. zurückgehen);
  4. Die Lokalisierung des palästinensischen Talmud (angenommen wird Tiberias, es gibt aber linguistische Indizien für andere Lokalisierungen);
  5. Das Verhältnis von christlichen und jüdischen Traditionen in den syrischen Schriften der ersten Jahr­hunderte (das Syrische ist ebenfalls als aramäischer Dialekt zu sehen).

Die Zusammenarbeit ist so konzipiert, dass Erträge in beiden Richtungen zu erwarten sind: Die Textkritik rezipiert quantitative Methoden, deren Ergebnisse freilich wiederum historisch reflektiert werden müssen. Die Computerlin­guistik erweitert ihre Methoden und Kompetenzen in Richtung Analyse von Texten mit sehr langer Sprachgeschichte.

20-108-R

«Bayesianischer Ansatz in der Historischen Klimatologie: Evaluation von Daten aus historischen Quellen und statistische Anwendungen»

Dr. Chantal Camenisch, Historisches Institut und Oeschger Centre of Climate Change Research, Universität Bern
CHF 62'472.-

In der Historischen Klimatologie werden Klimarekonstruktionen auf der Basis von klimarelevanten Daten aus historischen Dokumenten erstellt. Besonders wenn diese Daten heterogen sind und eine Vielzahl von nicht seriellen Klimaproxies (indirekter Klimaanzeiger, wie Beschreibungen von Eisbildung auf Gewässern, Pflanzenwachstum etc.) enthalten, wird mit Klima-Indizes gearbeitet. Diese Methode birgt viele Vorteile, aber den Nachteil, dass bisher nicht ausgedrückt werden konnte, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein solcher Indexwert zutrifft. 

Seit geraumer Zeit arbeiten in der Historischen Klimatologie Forschende aus den Bereichen der Natur- und Geisteswissenschaften erfolgreich zusammen. In der Regel wendet jedoch zunächst jede Fachdisziplin ihre Methoden und Daten an und erst am Schluss werden die Ergebnisse zusammengefügt. In diesem Projekt werden Ansätze bayesianischer Statistik, die in den Naturwissenschaften bereits seit Längerem in Klimarekonstruktionen Anwendung finden für die Auswertung von historischen Dokumenten angepasst. Mit diesen Ansätzen lässt sich die Wahrscheinlichkeit von Witterungsereignissen und ihre Intensität einschätzen und statistisch berechnen.

In der ersten Projektphase wird eine Evaluation von Daten nach dem bayesianischen Prinzip erstellt. Diese Phase besteht aus einem ersten Test, der die Neubearbeitung von Daten aus den Burgundischen Niederlanden im 15. Jahrhundert betrifft und einen zweiten Test, der auf Daten aus dem Schweizer Mittelland von 1700 bis 1900 fokussiert. In der zweiten Phase werden die neuen Rekonstruktionen mit bayesianischer Statistik bearbeitet. Am Projekt sind das Historische Institut und das Geographische Institut der Universität Bern beteiligt. Die Resultate dieses Projekts werden in zwei Artikeln in Fachzeitschriften veröffentlicht und sollen so weiteren Forschenden Zugang zu dieser neu entwickelten Methode geben.

20-107-P

«Creative landscapes»

Prof. Joshua L. Payne, Institute Integrative Biology, ETHZ
CHF 90'000.-

In analogy to a physical landscape, evolutionary biologists have invented the concept of the adaptive landscape to represent the space of possible solutions to biological problems. Each location or coordinate in the adaptive landscape corresponds to a solution in an abstract solution space, where the elevation of each location corresponds to how well the solution solves the problem. Evolutionary processes, such as mutation, natural selection, and drift, enable populations of organisms to explore an adaptive landscape to find better and better solutions. A crucial aspect of this concept involves the local maxima. Gradual improvements usually find the local maxima. However, in order to find more global maxima, valleys may need to be crossed in some way. The solution landscape is not only relevant for evolution, but is central to universal problem solving and human creative processes. A team of ETH Zürich (Joshua L. Payne) and University of Zurich scientists (Andreas Wagner, Lukas Keller) and science communication specialists (Jasmin Winkler and the exhibition team of the Zoological Museum), are planning a temporary museum exhibition titled ‘Creative Landscapes’ to present this fundamental concept to the public.

The project does not directly confer the scientific method, but the concept of the adaptive landscape can be very useful for scientific thinking in a wide range of domains, also outside the natural sciences.

The request to finance CHF 60'000.- for constructions and installations and CHF 30'000.- for interactive media (hardware), production and programming is granted under the condition that the needed CHF 200'000.- for the exhibition are covered by other sources.

20-106-T

«International Workshop: Prehistoric Wetland Sites of Southern Europe. Archaeology, Chronology, Paleoecology and Bioarcheology»

Dr. Ariane Ballmer, Institute of Archaeological Sciences and Oeschger Centre for Climate Change Research OCCR, University of Bern
CHF 30'000.-

Virtual meeting: 29–30 April 2021

Real meeting at the University of Bern: 2021 (depending on epidemiological situation)

Leading experts from all over the world from the fields of wetland archeology, dendrochronology, paleoecology and bioarcheology will discuss the latest results on the wetland settlements of Southern Europe (from Spain to Bulgaria – the Iberian Peninsula, southern France, the Apennines, the southeastern Alps and the Balkan Peninsula) at the University of Bern.

 

The workshop aims at filling a research gap, on the one hand with basic research, and on the other hand with a strong interdisciplinary orientation: in addition to establishing an inventory of southern European wetland sites and their archaeological specifics, the objective of a southern European tree-ring calendar for the absolute dating of the relevant time periods will be tackled for the first time in a coordinated manner by means of contributions from dendrochronology. Furthermore, the potential of the southern European features for palaeoecological and bioarcheological research will be explored, considered to be enormous due to the outstanding preservation conditions. This will ultimately allow a differentiated discussion on prehistoric land-use practices and their connections to earlier climate changes, vegetation and other natural resources, and thus permit the reconstruction of the living conditions of the first farming communities in Europe from the 7th/6th millennium BC onwards.

 

Dr A. Ballmer and Prof Dr A. Hafner (both Institute of Archaeological Sciences of the University of Bern and Oeschger Centre for Climate Change Research OCCR), as well as Prof Dr W. Tinner (Institute of Plant Sciences of the University of Bern and Oeschger Centre for Climate Change Research OCCR) are responsible for the scientific program.

The proceedings will be published open access by Springer Nature in the book series ‘Natural Science in Archaeology’.

20-103-P
Completed

«Swiss Science Film Academy»

Dr. Samer Angelone
CHF 20'000.-

Unter dem Namen "Global Science Film Festival" fand vom 5.-7. November 2020 das dritte Wissenschafts-Filmfestival online statt. Es ist dem Gesuchsteller gelungen, Wissenschaftler für das Medium Film zu begeistern und ihnen die Möglichkeiten des Filmemachens aufzuzeigen, um mit Filmen zu wissenschaftlichen Themen ein besseres Verständnis für sozial- und naturwissenschaftliche Inhalte zu vermitteln.

 

Viele Highlights erwarteten die 5094 online Zuschauenden:

3068 Filme wurden eingereicht, 23 Filme wurden ausgewählt, darunter 9 Weltpremierenfilme.

Es gab vier Filmkategorien: Retrospektive Langfilme, Kurzfilme, Filme von jungen Wissenschaftlern "Wissenschaftler als Filmemacher", und Work-in-progress.

In 9 Workshops in Basel, Fribourg, Genf, Lausanne, Neuenburg, und Zürich wurde mehr als 100 Schweizer Wissenschaftlern von 10 Schweizer Universitäten und Forschungszentren gezeigt, was beim Filmemachen wichtig ist und wie man packende Filme macht.

Siehe auch Schlussbericht 18-122-P.

Der Gesuchsteller hat auch das 4. Science Filmmaking Marathon organisiert. 32 Wissenschafterinnen und Wissenschafter (von 10 Schweizer Universitäten und Forschungszentren) und 10 professionelle Filmemacher und Filmemacherinnen arbeiteten in einem dreitägigen Marathon zusammen, um neun Wissenschaftsfilme zu produzieren. Die produzierten Wissenschaftsfilme stehen in direktem Zusammenhang mit der Forschung der Wissenschaftler und richten sich an das breite Publikum. Filme stammten aus verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen, einschließlich der Sozialwissenschaften.

Das Medium Film eignet sich wie kaum ein Anderes, wissenschaftliche Projekte und Resultate bildlich-emotional und allgemein verständlich einem Laienpublikum zu vermitteln. Das "Wissenschafts-Filmfestival" erfüllt die Ziele der cogito foundation Verständnis für die Denkweise der Naturwissenschaften zu schaffen.

Covid-19 hat allerdings die Preisverleihung Durchführung verunmöglicht. Die Preisverleihung musste auf Sommer 2021 verschoben werden.