Ein Bild sagt mehr als 1000 Daten: Visual Computing verwandelt Daten in Bilder

Visual Computing verwandelt jeden Datendschungel in intuitiv begreifbare Bildinformation. Die Einsatzfelder reichen von der Architektur über die Sicherheitstechnik bis zur Neurowissenschaft. Österreich ist in diesem zukunftsträchtigen Forschungszweig führend.

Im Ingenieurwesen gehört der Bau eines Tunnels zu den größten Herausforderungen. Ein virtuelles Abbild der Röhre, das jederzeit den aktuellen Zustand widerspiegelt, wäre für die Techniker Gold wert. Zukunftsmusik? Nicht mehr: Eine Entwicklung österreichischer Forscher kann in jedem abgedunkelten Raum ein dreidimensionales Echtzeitmodell des Tunnels erstehen lassen. Die Daten liefert ein Netz von Sensoren in der Tunnelwand. Mit 3D-Brille auf der Nase sehen die Ingenieure bei der virtuellen Begehung auf einen Blick, was im Tunnel gerade Sache ist. Verschiedene Farben und stilisierte Graphen zeigen die aktuellen Druck- und Spannungsverhältnisse oder allfällige Verformungen an.

Die im Rahmen des EU-Projekts „TunConstruct“ entstandene Anwendung ist nur eine von vielen Entwicklungen der im Tech Gate Vienna domizilierten Virtual Reality und Visualisierung Forschungs GmbH (VRVis). „Wir machen aus abstrakten Daten visuelle Informationen, die vom Auge schnell aufgenommen werden können“, erklärt Georg Rothwangl, Innovationsmanager von VRVis, die Marschroute beim Visual Computing (VC). Als klassische Querschnitttechnologie ist VC bereits in vielen Wirtschaftsbereichen etabliert und birgt enormes Potenzial – und Österreich ist in diesem IT-Bereich vorne mit dabei. Selbst Versicherungsdaten werden heute bereits mit VC-Methoden visualisiert, um einen schnellen Überblick über Schadensverläufe zu gewähren.

Die perfekte Illusion

Einen Durchbruch erlebt derzeit das Thema „Augmented Reality“ (erweiterte Realität). Augmented-Reality-Forscher sind die Illusionisten unter den VC-Fachleuten. Sie mixen einen Cocktail aus Realität und Virtualität, erweitern Live-Bilder der Umgebung um virtuelle Objekte, die dem Betrachter nützliche Informationen vermitteln, und erschaffen so eine neue visuelle Wirklichkeit. Die Salzburger Firma Mobilizy hat zum Beispiel eine Navi-Software entwickelt, die die vorgeschlagene Route direkt in das Live-Bild einer Smartphone-Kamera einblendet. Auch im professionellen Einsatz bietet Augmented Reality ungeahnte Möglichkeiten. In der Sicherheitsbranche hilft sie, Gefahrensituationen frühzeitig zu erkennen (siehe unten ). Ein Gerät für Infrastrukturunternehmen hat die TU Graz gemeinsam mit Grintec, einer Spezialfirma für geografische Informationssysteme, entwickelt. In Kombination mit sehr genauen GPS-Sensoren blendet es bei Aushubarbeiten eine genaue virtuelle Darstellung der vorhandenen unterirdischen Leitungsinfrastruktur in ein Live-Bild ein. Auf einem Bagger montiert, ist die Nützlichkeit dieser Lösung evident.

Das sind nur einige von vielen Beispielen österreichischer VC-Innovationen. Gerade für eine kleine Volkswirtschaft ist es wichtig, sich in der Forschungsförderung auf jene Bereiche zu konzentrieren, in denen bereits Spitzenleistungen erbracht werden. Seit 2006 gibt es im Rahmen des Förderprogramms FIT-IT des Technologieministeriums eine eigene Programmlinie für VC. Bis dato flossen über zwölf Millionen Euro an Staatsgeldern in insgesamt 36 Projekte. VRVis wurde bereits 2000 als Kompetenzzentrum gegründet und ist die Speerspitze eines Netzwerks von Forschungseinrichtungen und innovativen Firmen, die das Land im VC-Bereich an die Weltspitze katapultierte.

Dazu Georg Stonawski, Geschäftsführer von VRVis: „Wir verstehen uns als Brücke zwischen Wirtschaft und Wissenschaft. In der VC-Szene ist die ‚Wiener Gruppe‘ eine richtig große Nummer – auf Augenhöhe mit den führenden Forschergruppen in den USA und Asien.“ Die heimischen Hotspots der VC-Forschung: TU Wien, TU und Joanneum Graz, Uni Linz, Fraunhofer Austria, die Eliteuni ISTA und die Wiener Spezialfirma Imagination GmbH.

Die österreichische VC-Expertise hat sich sogar bis nach Harvard herumgesprochen. Das Center of Brain Science der US-Eliteuni ersuchte bei VRVis um Hilfe bei der Entwicklung eines grafischen Supercomputers, der anhand von Schnittbildern ein 3D-Modell des Gehirns bis zur kleinsten Nervenverbindung ermöglichen soll – ein bisher ungelöstes Problem der Neurowissenschaft, denn in einem Kubikzentimeter Hirnmasse finden sich über hundert Milliarden Vernetzungen. Dank dem heimischen Know-how wurde das Projekt ein durchschlagender Erfolg. Die Hirnforscher erwarten sich bahnbrechende Erkenntnisse über die Funktionsweise des Gehirns, die Entstehung von Intelligenz oder von Krankheiten wie Alzheimer.

Eine andere VRVis-Innovation – im Gefolge von Hurrikan Katrina für den US-Katastrophenschutz entwickelt – könnte auch in Japan gute Dienste leisten. Das System visualisiert die wahrscheinliche Wasserausbreitung bei Überschwemmungen und Flutwellen.

- Alexander Hackl

Software gegen Panik

Die schrecklichen Szenen von der Massenpanik bei der Love Parade in Duisburg 2010, die 21 Todesopfer forderte, sind noch vielen Menschen in Erinnerung. Wäre die Tragödie trotz aller Fehler in der Organisation zu vermeiden gewesen? Eine neue Software aus Österreich zur automatischen Echtzeitauswertung von Videoüberwachungsbildern verspricht eine radikale Verbesserung bei der Kontrolle dichter Menschenmengen.

„Autovista“, eine Gemeinschaftsproduktion der TU Graz, des Forschungszentrums Arsenal und Siemens, analysiert die Dynamik von Massen anhand statistischer Methoden. Da man nie alle Eventualitäten vorhersehen kann, basiert die selbstlernende Software auf einem Algorithmus, der „normale“ Verhaltensmuster einer Menschenmenge sehr detailliert beschreibt. Jede unübliche oder unvorhergesehene Abweichung wie starkes Gedränge, Massenschlägereien oder Anzeichen von Panik wird sofort erkannt und gemeldet. Die Software ist auch in der Lage, die Live-Bilder Hunderter Kameras in ihrem Zusammenhang zu interpretieren, eine Aufgabe, die kein Mensch bewältigen könnte.

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