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Intelligente Visualisierungs- und Simulationssysteme

 
NEWSLETTER 2
Juli 1999
 

Unter der Leitung von Prof. Dr. Hans Hagen werden im Forschungsbereich Intelligente Visualisierungs- und Simulations-
systeme (IVS)
interaktive Techniken entwickelt, um Inhalte und Begriffe sowohl aus der KI als auch aus technischen Simulationen sichtbar und begreifbar zu machen. Dabei sind insbesondere Virtual Reality (VR) - Methoden von grundlegendem Interesse, die ihre Anwendung u.a. im Bereich der Menschmodellierung und der medizinischen Informationssysteme finden.


Human Factors

Die Simulation "virtueller Menschen im Rechner" gewinnt in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten eine immer größere Bedeutung. So lassen sich durch das frühzeitige Einbeziehen des "Faktors Mensch" in die Produktentwicklung, der Analyse von Arbeitsabläufen oder der Untersuchung von Arbeitsplatz- und Produktergonomie, sowohl der kosten- und zeitintensive Bau von Prototypen reduzieren als auch die Qualität des Produktes selbst verbessern. Im Automobilbereich werden dreidimensionale Menschmodelle eingesetzt, um bereits Fahrzeuge, die zunächst nur in Form von CAD-Daten vorliegen, hinsichtlich ihres Komforts zu bewerten. Ganze Gruppen virtueller Fahrer greifen nach nicht realen Lenkrädern, setzen ihre Füsse auf fiktive Pedale oder versuchen, die noch in der Entwicklung befindlichen Bedienelemente zu erreichen. Anhand der Ergebnisse ihrer Untersuchungen läßt sich die Konstruktionsvariante bestimmen, die für die anvisierte Käuferschicht das "bestmögliche" Fahrzeug darstellt. Die Arbeitsgruppe Human Factors beschäftigt sich in Umfeld "virtueller Menschen" speziell mit der Analyse und Entwicklung von Techniken, die eine möglichst realistische Repräsentation des menschlichen Körpers ermöglichen.

RAMSIS
 

Neben einer korrekten Anthropometrie, d. h. realen Körpermaßen und Proportionen, gehören hierzudie Simulation innerer physikalischer Grüssen, wie Masse, Schwerpunkt, Trägheit, etc. sowie deren Bezug zu externen Kräften. In diesem Zusammenhang ist auch das Projekt R-BASIS-RAMSIS Body And Seat Interaction Simulation - zu sehen (Bild links).

Im Auftrag der Firma TECMATH GmbH & Co.KG werden hier Methoden zur Simulation der Verformung von Oberschenkel und Becken beim Einsitzen in den Fahrzeugsitz entwickelt und als Erweiterung in das 3D- Ergonomie - Menschmodell RAMSIS integriert.


Medizinische Informationssysteme

Die zunehmende Spezialisierung in der Medizin führte in den letzten Jahren zur Entwicklung individueller Hard- und Softwarelösungen für klinische Anwendungen. Die daraus resultierende Dezentralisierung in selbständig operierende Abteilungssysteme bewirkte u. a. eine erhebliche Steigerung des Patientendurchsatzes und leistete damit einen wichtigen Beitrag zur Kostensenkung. Der Aufbau autonomer Abteilungssysteme macht jedoch die Entwicklung eines speziellen Kommunikatiossystems erforderlich, das die Informationen der einzelnen Abteilungen konsistent hält. Die durch die Spezialisierung bedingte Zunahme an klinisch relevanter Information ergibt eine grüssere Effizienz jedes einzelnen Teilsystems, erfordert allerdings zur optimalen Ausnutzung einen stark verbesserten Informationsfluss zwischen den verschiedenen Abteilungssystemen. Dabei wachsen sowohl die technischen Anforderungen an die Kommunikations-
infrastruktur als auch der Bedarf an der Integration einzelner Informationen zu einem Gesamtbild. Insbesondere der zuletzt genannte Aspekt wird in Zukunft einen wesentlichen Beitrag zur effizienten und wirtschaftlichen Organisation der klinischen und administrativen Informationsverarbeitung leisten. Im Rahmen des Landespilotprojektes ReMIS werden zu diesem Zweck geeignete Methoden und Verfahren entwickelt, die den Entscheidungsträgern, den behandelnden Ärzten und den medizinischen Wissenschaftlern die erforderlichen Informationen an jedem Ort aktuell und sicher zur Verfügung stellen. Im Gegensatz zur dezentralen Informationsverarbeitung erfordert die Integration eine zentrale Archivierung und Verwaltung der Daten, ohne daß es dabei zu redundanten bzw. inkonsistenten Datenbeständen kommt. Primäres Ziel ist die Entwicklung eines integrierten Informationssystems, das den garantierten, gesicherten und standardisierten Fluß von Dokumenten jeder Art gewährleistet. Integraler Bestandteil dieses Informationssystems ist eine zentrale Datenbank mit definierter Zugriffsberechtigung und klar vorgegebener Kommunikations schnittstellen, die den verschiedenen Anwendergruppen mit Hilfe der multimedialen Patientenakte eine spezielle Sicht auf die Datenbestände erlaubt. ReMIS wird vom Sozial- und vom Wirtschaftsministerium des Landes Rheinland-Pfalz gefördert und ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz, des Regionalen Hochschulrechenzentrums, der Universität Kaiserslautern und der Westpfalz-Klinikum GmbH.


Grundlagenforschung - Virtual Reality

 

 

Die computergestützte, interaktive Erzeu-
gung von virtuellen Umgebungen ist eine vielversprechende und schnell wachsende Technologie, wobei insbesondere die Visualisierung des Simulationsverlaufs bzw. der Simulationsergebnisse Gegen-
stand aktueller Forschung ist.

Eine wichtige Aufgabe ist die Einbeziehung und Immersion, d. h. das "Eintauchen" realer Personen in die vom Computer künstlich erzeugten Welten. Der Benutzer hat die Möglichkeit, mit dem Computer in der nachgebildeten Welt in einer intuitiven Weise zu interagieren. Dies ermöglicht auch die Nachbildung von Situationen, die ein Mensch in einer realen Welt nicht erleben kann. Die Erzeugung und Manipulation virtueller Umgebungen stellt an die benötigten Visualisierungssysteme hohe Anforderungen. Bei der Verwendung von VR-Systemen gibt es derzeit noch weitere fundamentale Probleme. Der Benutzer ist in der virtuellen Umgebung nur unzureichend repräsentiert und verliert aus diesem Grund schnell die Orientierung. Durch nicht vollständig optimierte Computerprogramme und vergleichsweise niedrige Rechnerleistung ist darüber hinaus eine interaktive Visualisierung nur bedingt möglich. Um ein flüssiges Arbeiten im virtuellen Raum zu gewährleisten, unterliegt die Interaktion vorgegebenen Antwortzeiten. Daher sind weitere wichtige Aspekte automatische Anpassung an die Rechnerleistung, Modularität, Plattform unabhängigkeit, Integration moderner Multimediatechniken und Anwendbarkeit im World Wide Web. Ziel des Forschungsvorhabens VRV ist die Konzeption und Entwicklung eines objektorientierten Virtual Reality Visualisierungs-
systems, das den aufgeführten Kriterien genügt. Der zu entwickelnde Prototyp wird u.a. an ausgewählten Anwendungen aus dem Architekturbereich evaluiert.

A. Divivier, M. Münchhofen, R. van Lengen

 
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