"Freie Formen fordern neue geometrische Modelle"

25. Jänner 2011, 18:00
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Geometer Helmut Pottmann erklärt Markus Böhm, warum es ohne geometrisches Modellieren und Visual Computing weder Zaha-Hadid-Bauten noch Animationsfilme gäbe

STANDARD: Wo begegnet uns geometrisches Modellieren im Alltag?

Pottmann: Heutzutage steckt beinahe hinter jedem Produkt ein Computermodell - von der Cola-Dose bis zum Essbesteck - und damit auch Methoden der geometrischen Modellierung. Ein prominentes Beispiel dafür ist der Karosseriebau in der Autoindustrie; ein Einsatzgebiet, das die Anfänge dieser Wissenschaft massiv geprägt hat. Denn dort gibt es Formen, die man nur mit dem Computer beherrschen kann.

STANDARD: Wo kommt es noch zum Einsatz?

Pottmann: Auch Filmen wie Shrek oder Findet Nemo liegen dreidimensionale Computermodelle zugrunde. Dazu gehören auch physikalische Simulationen, um etwa das Verhalten von Wasser oder die Lichtbrechung mit der gewünschten Realitätsnähe abzubilden. Geometrische Modellierung stellt in diesem Zusammenhang letztlich die Werkzeuge, die Software bereit, mit der die Animateure arbeiten. Führende Animationsstudios wie Pixar beschäftigen eine Reihe von Topforschern auf diesem Gebiet, und Disney hat an der ETH Zürich ein einschlägiges Forschungszentrum eingerichtet.

STANDARD: Sie sprechen sich vehement für das Unterrichtsfach darstellende Geometrie aus. Warum?

Pottmann: Das Fach wurde fast überall in Europa bereits abgeschafft. Das hat negative Effekte auf das Bildungsniveau in der Geometrie. Dass wir in Österreich so stark sind auf dem Gebiet des Visual Computing, hat auch viel mit der Schulausbildung zu tun. Das ist ein Alleinstellungsmerkmal im internationalen Vergleich.

STANDARD: Wie kommen Sie zu dieser Annahme?

Pottmann: Ich hatte vergangenes Jahr eine Vorlesung über angewandte Geometrie an der King Abdullah University of Science and Technology (Kaust) und diese so gehalten, wie ich sie auch an der TU Wien halten würde. Dabei habe ich festgestellt, dass die Studenten das großteils nicht verstanden haben - und das sind immerhin handverlesene Studenten aus aller Herren Länder. Das hat mir den Niveauunterschied verdeutlicht. Die darstellende Geometrie ist es wert, als eigenes Fach erhalten zu bleiben, denn sie hat einen positiven Einfluss auf die Schulung der Raumvorstellung. Ich denke dabei an das Fach geometrisches Zeichnen in der Unterstufe.

STANDARD: Hat dieses Fach nicht ein sehr angestaubtes Image?

Pottmann: Das Fach ist heute viel moderner. Es wird professionelle 3-D-Modellisierungssoftware eingesetzt und auch fächerübergreifend gelehrt. 3-D-Modelle können nur dann verstanden werden, wenn man eine gewisse geometrische Schulung hat. Pläne und Skizzen sind sozusagen Kommunikationsmittel des Ingenieurs, und man muss sie verstehen lernen. Mit CAD (Computer Aided Design, Anm.) ist heute mehr machbar als früher, das heißt, es sind auch viel komplexere Modelle möglich. Man muss also noch mehr Verständnis für die Geometrie mitbringen.

STANDARD: Demnach müsste die Wirtschaft Interesse haben, dass diese Ausbildung erhalten bleibt.

Pottmann: Hat sie auch. Wenn ich mir das Büro von Zaha Hadid in London vor Augen führe: Dort sitzen mehrere hundert graduierte Architekten und arbeiten mit CAD. Ich komme deshalb darauf, weil mir die Architektur ein besonderes Anliegen ist. Mit dem Einsatz von mehr Mathematik, insbesondere computergestützter Geometrie in der Architektur, haben wir fast einen Trend in der Forschung entwickelt: die Architekturgeometrie.

STANDARD: Was kann man sich darunter vorstellen?

Pottmann: In der zeitgenössischen Architektur gibt es die Tendenz zu sogenannten freien Formen. Die bekanntesten Vertreter sind Architekten wie Frank Gehry und Zaha Hadid. Sie verwenden für ihre Entwürfe Software, die aus einem anderen Gebiet, der Autoindustrie stammen. In der Architektur ist die Skala naturgemäß viel größer. Dies erforderte andere geometrische Modelle. Wir befassen uns also mit Verfahren, um freie Formen in kleinere, einfachere Teile wie Paneele oder Träger zu zerlegen, sodass die Ästhetik und die Intention des Entwurfs erhalten bleiben. Es gibt nebenbei auch einen Rückfluss in die reine Mathematik.

STANDARD: Welche Trends können Sie im Zusammenhang mit Visual Computing erkennen?

Pottmann: Visual Computing ist ein Konglomerat aus unterschiedlichen Forschungsgebieten, deren Grenzen aber immer mehr verschwimmen: Rendering, Simulation und Animation, Visualisierung, Virtuelle Realität, geometrische Modellierung, Bildverarbeitung, Mustererkennung, maschinelles Sehen, im Grunde auch Fernerkundung und noch einiges mehr. Die Methoden kommen aus der Informatik und der Mathematik und je nach Anwendung aus verschiedenen Ingenieurswissenschaften. Ein genereller Trend, der überhaupt erst zur Begriffsbildung Visual Computing geführt hat, ist, dass diese Gebiete zunehmend verschmelzen. Es gibt einen Pool von Methoden, den man in fast allen Teilbereichen findet.

STANDARD: Klingt kompliziert.

Pottmann: Ist es auch: Zur Lösung eines Problems oder um einen Fortschritt auf einem Gebiet zu erzielen, muss man auch den Überblick über die anderen Bereiche haben. Ein weiterer Trend ist der Einfluss des Internets. Es gibt viele Datenbanken von 3-D-Modellen im Netz. Es macht keinen Sinn, diese Modelle stets von Grund auf neu zu erstellen. Wir brauchen neue Methoden, um aus der Vielfalt der Modelle, die bereits vorhanden sind, die jeweils wichtigsten schnell zu finden.

STANDARD: Das heißt, eine Suchmaschine für geometrische Modelle?

Pottmann: Ganz genau. Dazu gibt es bereits interdisziplinäre Forschung. Außerdem lässt sich beobachten, dass gewisse Entwicklungen in der Mathematik von einem Teilgebiet aufgegriffen werden und dort eine Art Mode ausbilden, die dann in der Folge die Top-Tagungen prägt und dann wieder in einen anderen Bereich des Visual Computing schwappt. Momentan ist das so mit dem sogenannten Machine Learning, also einem Teilgebiet der künstlichen Intelligenz. Ich sehe gewisse Chancen für hochdimensionale mathematische Modelle, die über das Machine Learning noch hinausgehen.

STANDARD: Sie halten heute Nachmittag einen Vortrag auf dem Visual-Computing-Symposium des Zentrums für Virtual Reality und Visualisierung, VRVIS. Worüber werden Sie sprechen?

Pottmann: Ich habe geplant, bei meinem Vortrag ein Beispiel aus meiner Arbeit bei Kaust zu zeigen, wo die Motivation aus der Architektur kommt. Architektur ist der Renner, weil es hier noch nicht so viel Konkurrenz gibt: Wir waren die Ersten, die sich anhand von mathematischen Methoden mit dem Thema freie Formen in der Architektur befasst haben. (DER STANDARD, Printausgabe, 26.01.2011)

=> Wissen: Visual Computing


Wissen: Visual Computing

Mit Visual Computing werden Daten anhand von speziellen Darstellungen aussagekräftig aufbereitet. Gleichzeitig kann über die Darstellungen mit den Daten interagiert werden, um ein tieferes Verständnis für die dahinterliegenden Zusammenhänge zu bekommen. Mit Trends auf diesem Gebiet beschäftigt sich heute ein Symposium, das u. a. vom Kompetenzzentrum VRVIS veranstaltet wird. Neben Helmut Pottmann geben Experten aus den USA, Kanada und Deutschland einen Überblick über Entwicklungen im Bereich Visual Computing. 9-18 Uhr. 1220 Wien, Techgate, Donau-City-Str. 1. (max/DER STANDARD, Printausgabe, 26.01.2011)


Helmut Pottmann (Jahrgang 1959) studierte Mathematik und darstellende Geometrie an der Technischen Universität Wien, wo er 1983 promovierte. 1986 habilitiert, wurde er 1992 als Ordinarius an die TU Wien berufen. Seit 2009 ist er Direktor des Geometric Modeling and Scientific Visualization Research Center und Professor für Applied Mathematics and Computational Science an der neu gegründeten King Abdullah University of Science and Technology, Kaust, nördlich von Jeddah, am Roten Meer in Saudi-Arabien.

Link
www.vrvis.at

  • Architekturgeometrie: Um Entwürfe der Freiform-Architektur realisieren zu können, bedarf es mathematischer Methoden.
    rendering: kaust; rendering: hoebinger, schiftner, schmiedhofer

    Architekturgeometrie: Um Entwürfe der Freiform-Architektur realisieren zu können, bedarf es mathematischer Methoden.

  • Mit 3-D-Modellierungssoftware sind immer komplexere Modelle möglich.
    rendering: bo, schiftner, schmiedhofer, schneider

    Mit 3-D-Modellierungssoftware sind immer komplexere Modelle möglich.

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