Podcasts about computergrafik

Wer sich fragt, warum ehemals obrigkeitskritische Zeitgenossen dank Trump und Musk nun wieder an das System Staat glauben, wird in DARPA-Studien fündig: Diese zeigen, dass Menschen durch Social Media wie Drohnen zu steuern sind.Ein Standpunkt von Tom-Oliver Regenauer.Autonom operierende Drohnenschwärme gibt es seit knapp 30 Jahren. Mindestens. Künstliche Intelligenz noch deutlich länger. Damals von einem Hauch Science-Fiction umweht, ist diese Technologie heute Alltag. Ein permanenter Fokus auf die technischen Aspekte verdrängt jedoch, dass die zugrunde liegenden Rechenmodelle auch in sozialen Netzwerken zur Anwendung kommen, um „Menschen wie Drohnen zu steuern“.Der 1953 geborene Craig Reynolds ist Experte für künstliches Leben und Computergrafik. In dieser Funktion arbeitete er unter anderem an Filmen wie „Tron“ (1982) und „Batman“ (1992). Bei Sony Computer Entertainment America (heute SIE) entwickelte er die OpenSteer-Bibliothek, die der Abbildung von Schwarmverhalten in Spielen und Animationsanwendungen dient. An solch prestigeträchtige Aufträge kam Reynolds, weil er sich nebst Computergrafik intensiv mit Theorien zum „Steuerungsverhalten für autonome Charaktere“ befasst hatte. Mit Schwarmverhalten. Einem Thema, das mit wachsender Rechenleistung immer wichtiger für die Entwicklung von Computerspielen wurde.Die sollten dem Spieler das Gefühl geben, sich in einer realen Welt mit „autonomen Charakteren“ zu bewegen. Dazu mussten diese vom Computer beziehungsweise der Software gesteuerten Charaktere — im Fachjargon „Agenten“ genannt — sich irgendwie verhalten. Und zwar ohne dass von außen ein weiterer Steuerungseingriff erfolgt. Eigendynamisch. Dafür bedarf es Regeln, die im Programmcode eingebettet werden können. Genau die lieferte Reynolds 1986 im Rahmen der von ihm modellierten Boids-Simulation, die besagt, dass Schwarmverhalten auf drei simplen Regeln basiert:Bewege dich in Richtung des Mittelpunkts derer, die du in deinem Umfeld siehst.Entferne dich, sobald dir jemand zu nahe kommt.Bewege dich etwa in die gleiche Richtung wie deine Nachbarn.Sprich: Kohäsion, Separation und Orientierung. In Reynolds' Beschreibung des Boid-Modells liest man diesbezüglich:...hier weiterlesen: https://apolut.net/idrone-von-tom-oliver-regenauer/ Hosted on Acast. See acast.com/privacy for more information.

KI-Rendering ermöglicht völlig neue Methoden, virtuelle visuelle Welten zu generieren. Mit Thomas Müller von Nvidia sprechen wir über das Potenzial von Künstlicher Intelligenz für Computergrafik. :// Über DEEP MINDS - KI-Podcast DEEP MINDS ist ein Video-Podcast mit Menschen, die sich mit Künstlicher Intelligenz und Wissenschaft befassen. Max und Matthias stellen ihnen einfache und schwere Fragen über Technologie, Forschung, Entwicklung und unsere Zukunft. Mehr: https://mixed.de/deep-minds/ :// Danke an unseren Sponsor: BWI, das IT-Systemhaus der Bundeswehr Der DEEP MINDS Podcast wird unterstützt von der BWI, dem IT-Systemhaus der Bundeswehr. Als ihr zuverlässiger Partner unterstützt sie mit Innovationen und ihrer IT-Expertise die Digitalisierung der Streitkräfte und treibt diese voran. Auch die Zukunftstechnologie KI spielt dabei eine wichtige Rolle, etwa bei der Generierung von Lagebildern oder für das Server-Management. Aktuelles aus der Arbeit der BWI: www.bwi.de/news-blog KI bei der BWI für die Bundeswehr: https://www.bwi.de/news-blog/blog/artikel/kuenstliche-intelligenz-bwi-entwickelt-loesungen-fuer-die-bundeswehr Die BWI sucht engagierte IT-Profis: www.bwi.de/karriere :// Kapitel 00:00:00 Intro: KI, Neural Rendering, Computergrafik 00:02:40 Was macht ein Principal Research Scientist bei Nvidia? 00:05:10 Danke an unseren Sponsor, BWI 00:05:50 Warum befasst du dich mit KI-Grafik? 00:09:45 KI oder Machine Learning? Spill the beans. 00:11:31 Wie bist du zu Künstlicher Intelligenz gekommen? 00:19:45 Warum verwendet man KI für Grafik? 00:26:15 Was macht KI neu beim Grafik-Rendering? 00:31:50 Warum wird Licht für Grafik-Rendering von der Kameraperspektive berechnet? 00:35:00 Kannst du noch Computerspiele spielen, ohne über das Grafik-Rendering nachzudenken? 00:39:08 Wie genau verbessert Machine Learning die Lichtberechnung? 00:41:50 Pathtracing mit Machine Learning - wie hilft es der Performance? 00:48:34 Was ist Inverse Rendering? 00:51:02 Aus Bildern werden 3D-Modelle - wie funktioniert NERFs? 01:04:06 Was ist das Potenzial von NERFs? 01:11:37 Was ist für dich Neural Rendering? 01:16:35 Eine KI-Rendering-App, die Thomas unglaublich cool findet 01:18:28 Könnte man eine KI mit Games trainieren und sie dann neue Games erzeugen lassen? 01:31:10 Jetzt aber: Thomas, was ist für dich KI? 01:36:30 Unangenehm! Max stalkt unseren Gast und zwingt ihn zu einer Stellungnahme 01:42:15 Was würdest du deinem jüngeren Ich raten? 01:44:00 Was rätst du potenziellem KI-Nachwuchs mit Interesse an Neural Rendering? 01:47:50 Wo kann man mehr über dich und deine Arbeit erfahren, Thomas? :// Über Thomas Müller Thomas Müller hat an der ETH Zürich promoviert und befasste sich unter anderem bei Disney mit fotorealistischem Rendering. Heute arbeitet er bei Nvidia als Principal Research Scientist an der Schnittstelle von Lichttransport-Simulationen wie Path Tracing und maschinellem Lernen. :// Links https://mixed.de/gan-theft-auto-ki-generiert-spielbare-gta-5-szene/ https://blogs.nvidia.com/blog/2022/03/25/instant-nerf-research-3d-ai/ https://research.nvidia.com/person/thomas-mueller https://tom94.net/ :// DEEP MINDS als Audio-Podcast hören Spotify: https://open.spotify.com/show/6rmXt98jRHNziyG1ev3sAT Apple: https://podcasts.apple.com/us/podcast/deep-minds/id1598920439 Google Podcasts: https://bit.ly/3q7CQda

Martin Rosner. Freischaffender Künstler, DGPh und Leiter Festival Fotografischer Bilder Regensburg. Zitate aus dem Podcast: »Alle Social Media Plattformen funktionieren weitestgehend über das Bild, deshalb ist es umumgänglich für mich, dass das mehr in der Schule stattfinden sollte.« »Auch bei fotografischen Bildern geht es zunächst um das Buchstabieren, um Grammatik, um Vokabeln lernen.« »Gibt es einen Unterschied, wenn ich im Hoch- oder Querformat fotografiere? Ändert das das Bild?« Martin Rosner wurde 1965 in Regensburg geboren. Er studierte Fotografie an der Bayerischen Staatslehranstalt für Photographie in München (heute: Fachhochschule München, Studiengang Fotodesign). Er war Leiter der Abteilung für Fotodokumentation und Computergrafik am Klinikum der Universität Regensburg. 2002 gründete er gemeinsam mit Wolfgang Bauer das Büro für Kunst & Visuelle Kommunikation »imanic« in Regensburg. Seit 1998 ist er berufenes Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Photographie e.V. (DGPh) und war von 1999–2001 Board Member der »European Federation of the Scientific Image«. Er konzipierte und leitete internationale Foto-Workshops u.a. in Aberdeen (Schottland) und Pilsen (Tschechien). 2012 initiierte er in Kooperation mit dem Kulturamt der Stadt Regensburg das internationale Symposium für zeitgenössische Fotografie »echt Jetzt?«. Er hielt Vorträge auf internationalen Kongressen u.a. »2nd World Congress on Biomedical Communication« Amsterdam, »EFSI 2000. Quo vadis – Scientific Imaging« Köln. Seit 2016 ist er der Leiter vom Festival Fotografischer Bilder, das er gemeinsam mit Andy Scholz gründete. Das Festival wird nach 2017 und 2020 im November 2023 in die dritte Runde gehen. Seit 2020 ist er Lehrbeauftragter am Lehrstuhl für Medienwissenschaft der Universität Regensburg. Er hatte diverse Ausstellungen und Kunstmessebeteiligungen u.a. Städtische Galerie im Lenbachhaus München, Kunsthaus Obernberg/Inn (AT), Ägyptisches Museum München, Residenz Kempten, Galerie ›art at the lemon tree‹ Aberdeen (UK), Galerie Halle II Straubing, Stadtmuseum Amberg, Oberpfälzer Künstlerhaus Schwandorf, ARTMUC München, Kunstmesse Ingolstadt. Er erhielt Ausstellungs- und Projektförderungen u.a. von der »Regensburger Kulturstiftung der REWAG«, sowie für die Gestaltung und Realisierung verschiedener Buchprojekte. https://festival-fotografischer-bilder.de/ https://rosner-foto.de/ https://imanic.de/ Episoden-Cover-Gestaltung: Andy Scholz Episoden-Cover-Foto: Petra Homeier, Regensburg Idee, Produktion, Redaktion, Moderation: Andy Scholz http://fotografieneudenken.de/ https://www.instagram.com/fotografieneudenken/ Der Podcast ist eine Produktion von STUDIO ANDY SCHOLZ 2021. Andy Scholz wurde 1971 in Varel am Jadebusen geboren. Er studierte Philosophie und Medienwissenschaften in Düsseldorf, Kunst und Design an der HBK Braunschweig und Fotografie/Fototheorie in Essen an der Folkwang Universität der Künste. Seit 2005 ist er freier Künstler, Autor sowie künstlerischer Leiter und Kurator vom FESTIVAL FOTOGRAFISCHER BILDER, das er gemeinsam mit Martin Rosner 2016 in Regensburg gründete. Seit 2012 unterrichtet er an verschiedenen Instituten, u.a. Universität Regensburg, Fachhochschule Würzburg, North Dakota State University in Fargo (USA), Philipps-Universität Marburg, Ruhr Universität Bochum. Im ersten Lockdown, im Juni 2020, begann er mit dem Podcast. Er lebt und arbeitet in Essen. http://fotografieneudenken.de/ http://photography-now.com/exhibition/150189 https://www.instagram.com/fotografieneudenken/ https://festival-fotografischer-bilder.de/ http://andyscholz.com/ http://photography-now.com/exhibition/147186

Hier habt uns noch keine positive Bewertung bei iTunes hinterlassen? Dann hier entlang: https://podcasts.apple.com/de/podcast/mixedcast-podcast-%C3%BCber-vr-ar-ki/id1141873988 Im zweiten Teil unseres MIXED Jahresrückblicks schauen wir auf die Künstliche Intelligenz: Welche Durchbrüche gab es 2020, was ist die Technik dahinter und wie geht es 2021 weiter? Mehr zu KI 2020: https://mixed.de/kuenstliche-intelligenz-was-2020-war-und-2021-wird/ KI 2020 und Ausblick auf 2021 Die Entwicklung bei Künstlicher Intelligenz ging 2020 in hohem Tempo weiter. Für unseren Podcast haben wir die Highlights herausgesucht: Deepfakes sollten die US-Wahl 2020 sabotieren, stattdessen unterhielten sie uns gut - weshalb? Nvidia zeigt bei DLSS, was trainierte Pixelschubser-Software leisten und so Computergrafik grundlegend verändern wird. GPT-3 beeindruckte Mitte des Jahres mit enorm glaubhafter Sprachgenerierung auf menschlichem Niveau: OpenAIs Sprachsystem spaltete die KI-Szene in jene Menschen, die glauben, dass in dem riesigen neuronalen Netz mehr steckt als sehr viele Symbole - vielleicht sogar der Pfad zu einer generellen Künstliche Intelligenz. Andere wiederum halten die Text-KI für overhyped, da sie nur ein sehr mächtiges Autovervollständigungssystem sei. Auf welcher Seite stehen wir? Mit Alphafold und MuZero platzierte Deepmind kurz vor Jahresfrist noch KI-Highlights, die zeigen, wie Künstliche Intelligenz anderen Disziplinen und Wissenschaften zu neuen Erkenntnissen verhelfen kann. All diesen KI-Fortschritten liegt die sogenannte Transformer-Technik zugrunde, die wir in diesem Podcast erklären. Dafür haben wir uns einen KI-Spezialisten eingeladen: Yannic Kilcher ist Doktorand an der Professur für Datenanalytik an der ETH Zürich. Er forscht zu Deep Learning, Structured Learning und Big Data Optimization und dem Verhalten von Lernenden Systemen und Optimierungs-Algorithmen. In seiner jüngsten Veröffentlichung beschäftigt er sich mich Googles BERT Sprachmodell und der Frage, wie es Semantik repräsentiert. Yannic hat außerdem einen hervorragenden YouTube-Kanal, in dem er Deep Learning Paper gut verständlich erklärt. Yannics YouTube-Kanal: https://www.youtube.com/channel/UCZHmQk67mSJgfCCTn7xBfew Den MIXED.de-Podcast gibt es bei Soundcloud, Spotify, iTunes, in der Google Podcast-App oder als RSS-Feed. Mehr Infos und alle Folgen: mixed.de/podcast Bitte unterstütze unsere Arbeit mit einem Werbefrei-Abo für die Seite: mixed.de/abo Oder einem Einkauf über unseren Amazon-Link (ohne Aufpreis für Dich): amzn.to/2Ytw5CN mit einem deaktivierten Werbeblocker oder einer positiven Bewertung bei iTunes, Spotify und Co. Danke!

Habt ihr euch schon mal gefragt, wie man mit Computergrafik realistische Grafiken erstellen kann? Das und vieles mehr erfahrt ihr in dieser Nussschale!

Gudrun traf sich mit Maren Hattebuhr und Kirsten Wohak, die wieder ein interessantes Projekt für Schülerinnen und Schüler vorstellen: Simulierte Welten. Unser Alltag wird immer mehr durch Simulationen mitbestimmt. Bei der Wettervorhersage ist das wahrscheinlich vielen Menschen bewußt, aber auch Autos und andere Maschinen werden mittels Rechnungen am Computer entwickelt oder die Wirksamkeit neuer Medikamente getestet. Auch Risikoanalysen oder Wahlvorhersagen basieren immer stärker auf der Interpretation von Simulationsergebnissen. Schülerinnen und Schüler sollen deshalb die Möglichkeit bekommen, schon früh die Bedeutung von Simulationen besser einzuschätzen und ihre Chancen und Risiken aufgrund fundierten Grundwissens besser bewerten zu können. Das Vorhaben wird vom Steinbuch Centre for Computing (SCC) und dem Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für interdisziplinäre Risiko- und Innovationsforschung der Universität Stuttgart (ZIRIUS) getragen und arbeitet mit verschiedenen Schulen in Baden-Württemberg zusammen. Gefördert wird das Projekt vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg. Es gibt für Schulen und Personen folgende Möglichkeiten von dem Projekt zu profitieren: Doppelstunden, Projekttage oder Projektwochen für die Schule buchen (Abend-) Vorträge zu sich einladen Exkursionen durchführen Fortbildung für Lehrerinnen und Lehrer am SCC bzw. dem HLRS Förderstipendien für Schülerinnen und Schüler für Simulationsthemen Im Rahmen der Förderstipendien arbeiten die Schülerinnen und Schüler weitgehend selbstständig in Zweierteams an einem echten wissenschaftlichen Projekt an einem der Rechenzentren mit und werden dabei von einer/einem Wissenschaftlerin/Wissenschaftler betreut. Sie erhalten für ihre Arbeiten einen Unkostenbeitrag in Höhe von bis zu 1.000€, welcher für die Anschaffung eines Laptops und anfallende Fahrtkosten gedacht ist. Nach dem erfolgreichen Abschluss des Stipendiums erhalten die Schülerinnen und Schüler zudem ein Zertifikat über ihre Teilnahme. In der aktuellen Förderperiode ist der Anmeldeschluss der 1. Oktober 2018 und folgende Themen können bearbeitet werden: Aerosole - Winzige Partikel mit großer Wirkung Simulation und einfach Analyse von Kollisionsdaten der Hochenergiephysik Einblicke in unseren Körper durch Computertomographie Chemie-Klimasimulationen mit EMAC Simulation von biologischen Zellen Schülerinnen und Schüler sollten folgende Unterlagen bei der Kontaktadresse schriftlich oder elektronisch per E-Mail an CAMMP@SCC.kit.edu einreichen: ausgefüllter Bewerbungsbogen Ein Empfehlungsschreiben einer Lehrkraft von der Schule, die den Schüler/die Schülerin unterstützt und CAMMP als Ansprechpartner zur Verfügung steht. Dieses dient dazu den Schüler/die Schülerin besser kennenzulernen. Zeugniskopie Lebenslauf >Referenzen Alle Informationen zum Förderstipendium am SCC auf einen Blick Direkter Kontakt zum Projekt Simulierte Welten Auswahl an Episoden zu Simulationen B. Sieker, S. Ritterbusch: Flugunfälle, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 175, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2018. G. Thäter, S. Krömker: Computergrafik, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 166, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2018. G. Thäter, M. J. Amtenbrink: Wasserstofftankstellen, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 163, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2018. G. Thäter, K. Page: Embryonic Patterns, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 161, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2018. T. Hoffmann, G. Thäter: Luftspalt, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 153, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2017. O. Beige, G. Thäter: Wahlprognosemodelle, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 149, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2017. A. Bertozzi, G. Thäter: Crime Prevention, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 109, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2016. L. Adlung, G. Thäter, S. Ritterbusch: Systembiologie, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 39, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2016.

Das Treffens des German Chapters of European Women in Mathematics fand am 3. und 4. Mai 2018 im Mathematikon in Heidelberg statt. Am Rande der Konferenz der Mathematikerinnen sprach Gudrun mit Susanne Krömker. Sie leitet seit 2004 die Computergrafik-Gruppe des Interdisziplinären Zentrums für Wissenschaftliches Rechnen(IWR) an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg. In der Computergrafik geht es grob gesagt um Analyse und Bearbeitung von Daten und ihre Darstellung als visuelle Information, d.h. es kommen sehr viele unterschiedliche Anforderungen zusammen. Andererseits sind die Themen, die jeweils dahinter stecken auch ganz besonders vielgestaltig. Für Susanne begann 1989 die Faszination mit der Darstellung einer reaktiven Strömung, bei der explosionsartig Wärme freigesetzt wird. Im Experiment ist die Apparatur geborsten, die Simulation liefert die Erklärung durch eine von den Wänden reflektierte Druckwelle und die Visualisierung macht den zeitlich enorm kurzen Explosionsvorgang mit Temperatur- und Druckverteilung im reaktiven Gemisch anschaulich. Anschließend hat sie sich in ihrer Promotion mit partiellen Differentialgleichungen zur Beschreibung katalytischer Prozesse an Oberflächen beschäftigt, sich aber nie ganz von dem Thema Computergrafik getrennt, das in den 1990er Jahren dann richtig Fahrt aufnahm. Heute ist die Computergrafik technisch gesehen eine typische Anwendung für Hochleistungsrechnen. Außerdem gibt es immer wieder interessante Entwicklungen, die die Möglichkeiten von Grafikkarten unkonventionell ausnutzen. Aber es geht auch darum, geeignete Methoden zu entwicklen und zu implementieren, mit denen die von 3D-Scannern erfassten Messdaten auf ihren Informationsgehalt reduziert werden können. Grundsätzlich müssen dabei immer dreidimensionale Vorgänge auf dem zweidimensionalen Bildschirm dargestellt werden. Dazu braucht man projektive Geometrie - ein Thema, das in der Vorlesung mitunter abstrakt und von der Realität weit entfernt scheint. In ihrer Geometrie-Vorlesung für Sudierende der Mathematik kann Susanne ihre Erfahrungen aus der Informatik sehr anschaulich einbringen wie hier im Video für die Fano Ebene: (YouTube) Etwa seit dem Jahr 2000 gab es in der Arbeitsgruppe von Susanne viele besonders interessante und sehr unterschiedliche Projekte. Ein Forschungsschwerpunkt lag dabei in der Kombination von Computertomographie und Oberflächendaten, um aus beiden Bildgebungsverfahren im Resultat ein verbessertes Bild zu erhalten: ILATO-Projekt (Improving Limited Angle computed Tomography by Optical data integration). Außerdem hat sich die enge Zusammenarbeit mit Archäologen, Historikern und Geologen als besonders fruchtbar erwiesen. Beispiele dafür sind der theoriebildende Diskurs zum digitalen Modell des Klosters Lorsch (seit 1991 Weltkulturerbe der UNESCO) oder die Rekonstruktion von Inschriften in Tafeln und auf Grabsteinen, z.B. auf dem jüdischen Friedhof in Worms. Diese Analyse basiert auf Multiskalen Integralinvarianten, einem Filterverfahren, das in dem Softwareframework GigaMesh (Autor: Hubert Mara, IWR, Universität Heidelberg) implementiert ist. Oder die Rekonstruktion der Karten von barocken Globen, u.a. des Gottorfer Globus, mit HiIfe von anisotrop diffusiver Filterung. Die Arbeitsgruppe hat Ausgrabungen im Tempelgebiet von Angkor in Kambodscha, dem größten Tempelgebiet der Welt, wissenschaftlich begleitet. Es gelang eine virtuelle architektonische Rekonstruktion des größten Tempels Angkor Wat oder die Rekonstruktion einer sechs Meter hohen Schiva-Statue aus Koh Ker, von der einzelne Puzzle-Teile über mehrere Museen der Welt verstreut sind. Susanne hatte sich 1983 zunächst für ein Studium der Mathematik und Betriebswirtschaft in Osnabrück entschieden, hat dann aber den Wechsel nach Heidelberg verbunden mit der Hinwendungen zu anderen Natur- und Geisteswissenschaften nie bereut. Literatur und weiterführende Informationen Inschrift aus Gisela-Grab entziffert, Historisches Museum der Pfalz Speyer / Universität Heidelberg, 7. November 2016 © damals.de S. Krömker: Digitales Modell Kloster Lorsch - Ein Ladenburger Diskurs zum Thema virtueller Rekonstruktion in: Sonderheft Sehenswerte, Schlösser und Gärten Hessen, 1/2015. A. Beyer, H. Mara and S. Krömker: ILATO Project: Fusion of Optical Surface Models and Volumetric CT Data in: arXiv:1404.6583, 2014. S. Krömker: Neue Methoden zur besseren Lesbarkeit mittelalterlicher Grabsteine am Beispiel des Heiligen Sands in Worms, in: Die SchUM-Gemeinden Speyer - Worms - Mainz. Auf dem Weg zum Welterbe. Schnell & Steiner, pp. 167 - 188, 2013. H. G. Bock, W. Jäger, M. J. Winckler (eds.), Scientific Computing and Cultural Heritage, Contributions in Mathematical and Computational Sciences, Volume 3, Springer, 2013. A. Hoffmann, F. Zimmermann, H. Scharr, S. Krömker, C. Schulz: Instantaneous three-dimensional visualization of concentration distributions in turbulent flows with crossed-plane laser-induced fluorescence imaging, Applied Physics B: Lasers and Optics, 2004. Fosdick, L.D., E.R. Jessup, C.J.C. Schauble, and G. Domik, An Introduction to High-Performance Scientific Computing, MIT Press, 0-262-06181-3, 750 pp, 1995.

In vielen Spielen steckt Mathematik, seien es Minecraft, Wasserraketen oder Tiptoi. Lisa Mirlina und Felix Dehnen haben sich Qwirkle (ein Spiel der Schmidt Spiele von Susan McKinley Ross) einmal ganz genau angesehen. Die beiden konnten als Teilnehmer des Hector-Seminar an einem Kooperationsprojekt mit der Fakultät für Mathematik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) teilnehmen. Hier betreute sie Prof. Dr. Frank Herrlich in dem Projekt auf der Suche nach der perfekten Qwirkle-Lösung- wofür die beiden ihm ganz herzlich danken. Das Legespiel war 2011 Spiel des Jahres und besteht aus 108 Spielsteinen aus sechs verschiedenen Farben und sechs verschiedenen Formen- jede Kombination kommt dabei dreimal vor. Jeder Spielteilnehmer versucht aus seinen eigenen sechs nachzuziehenden Spielsteinen gleiche Formen oder gleiche Farben auf dem Tisch in Reihen zusammenzulegen. Wie bei Scrabble gibt es für jedes Anlegen Punkte- es müssen aber alle entstehende Reihen korrekt sein- von Farbe oder Form, wie bei Mau-Mau oder Domino. Das Spielziel ist eine möglichst hohe Anzahl von Punkten zu erreichen. Den mathematischen Hintergrund zum Spiel fanden die beiden in der Topologie: Auf einem Tisch kann man höchstens 36 Steine perfekt anordnen- auf einer anderen topologischen Struktur eventuell mehr. Mit Hilfe von Verklebungen kann man zu Flächen wie beispielsweise auf einem Torus gelangen- wenn man die jeweils die gegenüberliegenden Seiten miteinander verklebt: Auf einem Torus haben wirklich alle Steine vier Nachbarn- und nicht nur die Steine im Inneren. Die Frage ist nun, ob es möglich ist, eine Fläche zu finden, wo jeder der 108 Steine in genau zwei perfekten Qwirkle-Reihen- also jeder Form oder Farbe- liegen kann. Neben einem Torus kann man durch Verkleben aus einem Quadrat oder Rechteck auch die Sphäre, das Möbiusband, die Projektive Ebene oder die Kleinsche Flasche erzeugen. Dabei sind das Möbiusband, die projektive Ebene und die Kleinsche Flasche nicht mehr orientierbar, da man keinen Normalenvektor angeben kann. Die projektive Fläche hat in ihrer Darstellung durch homogene Koordinaten eine wichtige Anwendung in der Computergrafik, da Verschiebungen auch als lineare Abbildungen umgesetzt werden können und die gesamte Berechnung deutlich erleichtert. Auch frühere Folgen zu Teichmüllerkurven (Modell042) und wilden Singularitäten (Modell060) haben im Modellansatz Podcast Topologie und Verklebungen behandelt. Die Topologie ist dabei überhaupt nicht so theoretisch, wie sie zunächst erscheint- denn da wir nicht auf einer Ebene oder flachen Erde leben, können wir einmal um die Erde herumgehen, und nach langem Weg wieder an dem gleichen Ort wieder ankommen. Wir können auch andere Winkelsummen von Dreiecken bestimmen. Diese Experimente können wir beim Universum leider nicht leicht durchführen, und so ist die Forschung nach der Topologie des Universums sehr aktuell. In der Topologie können Flächen bzw. zwei topologische Räume als äquivalent angesehen werden, wenn sie durch eine Homöomorphie, also durch eine stetige und stetig umkehrbare Abbildung in einander überführt werden können. So ist eine Tasse (mit einem Henkel) zu einem Torus homöomorph- nicht jedoch zu einem Becher ohne Henkel. Dies führt auf das interessante Gebiet der topologischen Klassifikation der Flächen, denn man kann durch eine genügend feine Unterteilung der Fläche in beispielsweise Dreiecke, einer Triangulierung, zusammen mit einigen Regeln die Art der Fläche bestimmen. Dies führt auf den verallgemeinerten Satz von Euler für orientierbare Flächen, wo die Zahl der Ecken, die Zahl der Flächen, die Zahl der Kanten und das Geschlecht bezeichnet: Das Drei Häuser-Problem ist ein Knobelrätsel zu diesem Satz, da das Problem auf einer Ebene oder eine Sphäre nicht lösbar ist, jedoch auf dem Torus eine Lösung besitzt. Für das Qwirkle-Spiel liefert der Dreifach-Torus (oder eine Brezel) eine Lösung für 8 Steine, wo jeweils zwei Steine doppelt sind und daher auf einem Tisch nicht so anzuordnen wären: Für 18 Steine haben sie eine unsymmetrische Lösung gefunden, die sich nicht so leicht auf mehr Steine erweitern ließ: Mit der Treppenstruktur wie bei 8 Steinen mit einer 9er Struktur kann man aber eine Lösung aus 108 Steinen konstruieren: Nach dem Satz von Euler ist diese Lösung auf einer Fläche, die einem Fünf-Torus entspricht- oder einer Brezel mit zwei Löchern zu viel. Dies ist aber nicht die einzige Lösung für 108 Steine- mit Gruppentheorie kann man nach weiteren Lösungen suchen: Denn so, wie die Steine sich nach Verklebung in einer Richtung wiederholen, so können auch Gruppen genau diese Wiederholungen darstellen. Ein sehr einfaches Beispiel ist die zyklische Gruppe aus drei Elementen 0, 1, 2, die man mit der Addition verknüpft, und bei Ergebnissen über 2 wieder drei abzieht, wie man in dieser Verknüpfungstafel ablesen kann: +012001211202201Auf drei Elementen kann man aber auch die Symmetrische oder Permutations-Gruppe definieren: In dieser sind alle möglichen sechs Vertauschungen bzw. Permutationen von den drei Elementen enthalten. Ein anderer Ansatz ist es, die drei Elemente als Ecken eines gleichseitigen Dreiecks zu sehen und alle Rotationen oder Spiegelungen zur Dieder- oder Symmetriegruppe definieren. Im speziellen Fall von drei Elementen stimmen die beiden Gruppen mit je sechs Abbildungen überein, d.h. : Durch das direkte Produkt von drei Symmetriegruppen erhält man eine Gruppe mit 216 Elementen, unter Festhalten des Signums (bzw. Vorzeichen), kann man durch Faktorisierung eine Untergruppe mit 108 Elementen bestimmen- die Qwirkle-Gruppe. Aus dieser Gruppe kann man nun wieder eine Fläche erzeugen, die das perfekte Qwirkle-Spiel mit 108 Steinen mit vollkommen symmetrischen Aufbau ermöglicht: Die Fläche dieser Lösung hat das Geschlecht 37, ist also äquivalent zu einer Tasse mit 37 Henkeln. Mit diesem Projekt starteten Lisa Mirlina und Felix Dehnen bei Jugend forscht- zunächst beim Regionalentscheid, dann beim Landesentscheid und schließlich dem Bundeswettbewerb. Sie gewannen den Preis der Deutschen Mathematiker-Vereinigung (DMV) für besonders kreativen Einsatz der Mathematik. Und dann ging es als Delegation nach Japan. Literatur und Zusatzinformationen L. Mirlina, F. Dehnen: Qwirkle, Abschlussbericht im Hector-Seminar, 2014. J. Stillwell: Classical topology and combinatorial group theory, Vol. 72. Springer Science & Business Media, 2012. W. Lück: Topologie, Gespräch mit G. Thäter im Modellansatz Podcast, Folge 40, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2014.

In der vorliegenden Arbeit wurde das 3-D-Modell des Gehirns eines frühen humanen Embryos angefertigt, des Weiteren eine 3-D-Software entwickelt, die es erlaubt, das Modell in Echtzeit manipulierbar darzustellen und es schließlich vollwertig stereoskopisch betrachten zu können. Diese Software wird Studierenden auf dem Server des Leibniz-Rechenzentrums zur Verfügung gestellt. Damit können sie am eigenen Rechner virtuelle 3-D-Modelle, die am Lehrstuhl III der Anatomischen Anstalt erarbeitet und bereit gestellt werden, plastisch (auch stereoskopisch) studieren. So besteht in Zukunft die Möglichkeit, die embryonale Entwicklung mit zeitgemäßen Methoden leicht verständlich zu veranschaulichen. Dem 3-D-Modell diente als Quellmaterial eine Schnittserie aus 574 Schichten eines menschlichen Embryos im Carnegie-Stadium 18. Die Schichten wurden über ein Mikroskop digitalisiert und am Computer wieder räumlich zueinander ausgerichtet. Um die ursprünglichen anatomischen Verhältnisse trotz der verzerrten Schnitte mit dem kommerziell verfügbaren Programm AmiraDev 3.0 möglichst korrekt herzustellen, wurde dieser elementare aber komplizierte Schritt durch selbst entwickelte Techniken unterstützt und sichtbar verbessert. Im so entstandenen Bilderstapel wurde das Gehirn markiert und dann zum virtuellen Modell trianguliert. Die hier entwickelte 3-D-Software erlaubt es, das willkürlich drehbare 3-D-Modell sowie andere Rekonstruktionen am Rechner anzuzeigen. Eine frei wählbare Schnittebene und die Transparenzfunktion geben Aufschluss über den inneren Aufbau des 3-D-Modells, z. B. über das Ventrikelsystem. In der Programmiersprache C++ wurden hocheffiziente, handoptimierte Bibliotheken für lineare Algebra und Computergrafik entwickelt, die eine ruckfreie Betrachtung ermöglichen. Im Hinblick auf Effizienz, Erweiterbarkeit und Fehlervermeidung wurde auf ein wohl überlegtes Software-Design mit sicherer Semantik Wert gelegt. Auch wenn ein virtuelles 3-D-Modell bereits einen besseren räumlichen Eindruck als eine plane Abbildung verschafft, kommt eine echte Tiefenwirkung erst durch stereoskopische Darstellung zustande. Diese wurde lege artis als asymmetrische perspektivische Projektion so implementiert, dass sie unkompliziert auf Tastendruck genutzt werden kann. Die ausgereifte Software beherrscht das Anaglyphenverfahren (Rot-Grün-Brille) genauso wie auch aufwendigere Projektionsverfahren. Die Arbeit stellt darüber hinaus in kurzer Form die für die Programmentwicklung relevanten mathematischen Grundlagen dar. Ferner wird ein Überblick über die im Internet verfügbaren, teils kommerziell vertriebenen Datensätze – speziell zur Embryologie – gegeben und das selbst entwickelte Darstellungsmodell mit seinen Vorteilen und den (selbst auferlegten) Beschränkungen in dieses Bezugssystem eingeordnet.

"Im Manne ist ein Kind versteckt, das will spielen", schreibt Nietzsche, und trotz seiner andozentristischen Sichtweise (auch Mädchen spielen!) hat er verdammt recht. Computer- und Videospiele sind seit jeher der Motor für Entwicklungen im Computerbereich. Computergrafik wurde populär, weil man sie zum Spielen brauchte und auch die Hardware entwickelt sich mit den Bedürfnissen der Spieler: Die Konsolen der neuesten Generation sind sozusagen Consumer-Versionen von dem, was vor kurzem noch als Hochleistungs-Computer durchgegangen wäre. Nostalgisch verdrücken wir ein paar Tränchen beim Gedanken an die goldene Zeit der Atari-Konsole oder den Pac-Man-Automaten im Jugendzentrum.