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Als amerikanische Forscher ein 3D-Druck-Porträt des früheren US-Präsidenten Barack Obama anfertigen wollten, mussten sie eine Vorrichtung bauen, die aus 50 LED-Lichtern und 14 Spezial-Kameras bestand. Zusätzlich montierten sie zehn verschiedene Blitzlichter und entwickelten für die Produktion Lichtscanner, um das Gesicht Obamas in ein digitales Ebenbild zu überführen. Christian Theobalt, Leiter Forschungsgruppe Graphics, Vison & Video am Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken und Informatik-Professor an der Universität des Saarlandes, will das in Zukunft mit nur einer Kamera schaffen. „Niemand will für solche 3D-Anwendungen ein Multi-Kamera-System mit sich herumtragen, das ist illusorisch“, erklärt er. In der Forschung habe man in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte gemacht. „Jedoch bezogen sich diese vor allem auf sehr spezifische Anwendungen, etwa um Gesichtsausdrücke oder Handbewegungen zu erfassen. Dabei wurden auch meist optimale Bedingungen und spezielle Kamerasysteme vorausgesetzt“, führt Theobalt weiter aus.

Um generelle komplexe sich bewegende Realweltszenen dreidimensional zu erfassen und auch die zeitliche Komponente als so genannte vierte Dimension hinzuzufügen, reichten die aktuellen Verfahren nicht aus. „Am Beispiel von Alltagsszenen lässt sich das gut beschreiben: In vielen realen Umgebungen bewegen sich Menschen auf komplexe Art und Weise, verdecken sich, interagieren in oft feinster Weise mit vielen Objekten in der Szene. Ähnlich im Straßenverkehr – Auf einer Straßenkreuzung passieren im Sekundentakt Fahrzeuge die Fahrbahn, sie verdecken sich gegenseitig und biegen unvermittelt in verschiedene Richtungen ab. Autonome Roboter, die mit Menschen effizient und sicher kooperieren sollen, sowie autonome Fahrzeuge müssen mit solchen Situationen umgehen und sie im Detail rekonstruieren können. 4D Rekonstruktion ist also die Grundlage für deren Wahrnehmungsfähigkeiten, das Problem ist aber sehr komplex“, erläutert Theobalt. Um dies dennoch zu ermöglichen, will der Saarbrücker Informatiker zwei Spezialfelder auf methodisch neue Art und Weise miteinander verbinden. Das sind zum einen so genannte modellbasierte Methoden, die in der Vergangenheit bei sehr spezifischen Szenen, beispielsweise beim Erfassen von Gesichtern, zum Einsatz kamen. Zum anderen setzt Theobalt auf das maschinelle Lernen und dabei insbesondere auf das so genannte Deep Learning. Das auf neuronalen Netzen beruhende Lernverfahren sorgt schon seit einiger Zeit in der Wissenschaft für Furore. Allerdings müssen diese neuronalen Netze auch trainiert werden und dazu in der Trainingsphase überwacht werden. „Das setzt wiederum eine Menge von Trainingsdaten voraus, für welche die korrekte Lösung, also die korrekte 4D Rekonstruktion bekannt ist. Bei komplexen Alltagsszenen ist das jedoch nicht machbar“, so Theobalt.

Daher will er mit seiner Gruppe die Grundlagen erarbeiten, damit in Zukunft Computer selbstständig aus vielen Bilddaten das Modell wählen, auf dem das digitale Abbild in punkto Geometrie, Bewegung sowie Material- und Beleuchtungseigenschaften der sichtbaren Oberfläche beruht. Sie sollen dann auch die Methode bestimmen, mit der sie die Szene rekonstruieren, und diese stets auf Grundlage neuer gefilmten Daten automatisch verbessern. Auf diese Weise müsste man künftig Roboter nicht mehr programmieren, sondern man könnte ihnen die von ihnen zu bewerkstelligenden Vorgänge einfach vorführen. Sie würden beobachten und dadurch lernen. „Jede Anwendung, die auf der Analyse realer Szenen beruht, wird von unseren Ergebnissen profitieren“, so Theobalt, „also nicht nur autonome Systeme und die erweiterte, virtuelle Realität, sondern auch Anwendungen im Sport, in der Biomechanik, in der Medizin, der Mensch-Maschine-Interaktion und in den Ingenieurwissenschaften.“

Mit den Fördermitteln der Europäischen Union in Höhe von zwei Millionen Euro wird Christian Theobalt am Max-Planck-Institut für Informatik Stellen für Doktoranden und promovierte Wissenschaftler schaffen. Das ist das Ziel des Europäischen Forschungsrates, kurz ERC, der mit seinen Forschungspreisen herausragende Wissenschaftler allein auf Basis der wissenschaftlichen Exzellenz des Antragstellers und der Vorreiterrolle des Forschungsantrags fördert. Sie werden beim Ausbau ihrer Forschungsgruppen unterstützt und können eigene Forschungsvorhaben vorantreiben.

Hintergrund Christian Theobalt:
Christian Theobalt ist Professor für Informatik und Leiter der Forschungsgruppe “Graphics, Vision & Video” am Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken. Er ist auch Professor für Informatik an der Universität des Saarlandes. Von 2007-2007 war er Gastprofessor an der Stanford University. Er erhielt seinen Master of Science in Artificial Intelligence an der University of Edinburgh, sein Diplom in Informatik an der Universität des Saarlandes, und wurde am Max-Planck-Institut für Informatik zum Dr.-Ing. promoviert.

In seiner Forschung beschäftigt er sich mit grundlegenden algorithmischen Fragen im Grenzgebiet der Computer Vision, der Computergrafik, der Mensch-Maschine Interaktion und des Maschinellen Lernens. Insbesondere forscht er an: Algorithmen zur 3D Rekonstruktion statischer und dynamischer Szenen, virtueller und erweiterter Realität, markerlosen Motion Capture Verfahren, Computeranimationsmethoden, Methoden zum inversen Rendering (Schätzung von Material und Beleuchtungseigenschaften), maschinellen Lernverfahren zur Unterstützung der 3D/4D Rekonstruktion, neuen Kameras und Sensoren, Methoden der semantischen Videoverarbeitung, und Methoden des bildbasierten Renderings.
Für seine Arbeiten wurde er mit zahlreichen Preisen ausgezeichnet, unter anderem mit der Otto-Hahn-Medaille der Max-Planck-Gesellschaft im Jahr 2007, dem EUROGRAPHICS Young Researcher Award im Jahr 2009, und dem Deutschen Mustererkennungspreis im Jahr 2012. Er erhielt zwei ERC Grants der Europäischen Union, einen ERC Starting Grant im Jahr 2013 und einen ERC Consolidator Grant im Jahr 2017. Das Magazin Capital wählte ihn im Jahr 2015 unter die „Top 40 Innovation Leaders under 40“ in Deutschland. Er ist auch einer der Gründer der the Captury GmbH in Saarbruecken, einem mehrfach ausgezeichneten Spin-off seiner Arbeitsgruppe, das eine revolutionäre neue Methode zur markerlosen Bewegungsmessung verkauft.

Weitere Informationen:

/erc.europa.eu/news/erc-2017-consolidator-grants-results
/people.mpi-inf.mpg.de/~theobalt/
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Fragen beantworten:

Professor Christian Theobalt
Max-Planck-Institut für Informatik
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Redaktion:
Gordon Bolduan
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Saarland Informatics Campus E1.7
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Maschinen über die eigene Handfläche steuern: Nachwuchspreis für Medieninformatik-Student

Ein Teilnehmer gibt auf seiner realen Handfläche virtuelle Zahlenwerte ein. Das Experiment wird im Hintergrund von Dominic Gottwalles überwacht.
In der Industrie sind zunehmend innovative Technologien gefragt, die auf virtuellen Anwendungen beruhen – beispielsweise, um Maschinen zu steuern oder zu warten. Eine zentrale industrielle Anwendung von Virtual Reality hat Dominic Gottwalles als Medieninformatik-Student bei Informatik-Professor Antonio Krüger an der Universität des Saarlandes untersucht: „Bei der Konfiguration von Maschinen ist die Eingabe numerischer Werte essentiell. In meiner Masterarbeit wollte ich daher untersuchen, welche Möglichkeiten es gibt, Zahlenwerte in einer virtuellen Umgebung einzugeben.“ Daraus resultierte ein Konzept, das die Eingabe alleine mit den Händen des Benutzers ermöglicht. Das sei wichtig, um die Anwender nicht mit zusätzlichen Steuergeräten zu belasten, erklärt der Master-Absolvent, der seine Abschlussarbeit in Kooperation mit der Firma Centigrade GmbH angefertigt hat, die ihren Hauptsitz in Saarbrücken hat.

Mithilfe des Unternehmens setzte Gottwalles das von ihm ersonnene Konzept in einen Prototypen um: Als Test-Szenario entwarf er eine virtuelle Industriehalle mit Produktionsband, das aus mehreren Stationen bestand. An jeder Station mussten Probanden die Produktion durch die Eingabe von Zahlenwerten steuern. Dabei konnten sie über eine Brille eine virtuelle Repräsentation ihrer Hand mit abgebildetem Ziffernblock sehen und die entsprechenden Tasten durch Berührung der Handfläche auslösen. „Auf diese Weise ließen sich unter anderem die Benutzerfreundlichkeit und Leistungsfähigkeit des Prototypen beurteilen“, resümiert Dominic Gottwalles. Die Ergebnisse zeigten, dass es Sinn mache, die Steuerung über die Handfläche für industrielle Anwendungen weiterhin zu erforschen und zu erproben.

Seine Ergebnisse überzeugten nicht nur die VDMA-Jury, sondern auch das Unternehmen Centigrade GmbH. Am Standort München der Firma arbeitet Dominic Gottwalles inzwischen als Softwareentwickler bei der Entwicklung moderner Benutzeroberflächen in zahlreichen Kundenprojekten mit.

Der VDMA-Fachverband Software und Digitalisierung hatte den Preis erstmals ausgeschrieben, um „herausragende Abschlussarbeiten“ auszuzeichnen und die digitale Transformation im Maschinenbau zu fördern. Von Mai bis September konnten Professoren Studenten aus den Fachbereichen Informatik und Ingenieurswesen vorschlagen. Insgesamt 26 Absolventen von 21 deutschen Hochschulstandorten wurden auf diese Weise nominiert. In der Kategorie „Masterarbeit“ erhielt Dominic Gottwalles den ersten Preis, Lars Kistner von der Universität Kassel wurde für seine Bachelorarbeit prämiert.

Fragen beantwortet:
Dominic Gottwalles
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Redaktion:
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“The Conference on Automated Deduction (abbreviated CADE) is the most influential international conference in the area of automated theorem proving,” explains Andreas Nonnengart, who works at the German Research Centre for Artificial Intelligence (DFKI). At this year’s conference in Gothenburg, Sweden, he and his colleagues Christoph Weidenbach, computer science professor at Saarland University and independent research group leader at the Max Planck Institute for Informatics, and Georg Rock of Trier University, received the Thoralf Skolem Award.

The reason: the paper “On Generating Small Clause Normal Forms,” which Nonnengart, then also as a Max Planck Researcher, had presented at the conference in 1998 together with Christopher Weidenbach, also of the Max Planck Institute for Informatics, and Georg Rock, then a DFKI researcher. In this work, the scientists described how to transform logical expressions so that computers could more quickly check them for validity. The jury justified their decision by stating that the paper had recognized the importance of this special transformation, and had built upon it basic techniques that are now playing an important role in all modern theorem-proving systems.

The Thoralf Skolem Award was established in 2014. The research prize goes to scientists who previously presented their research at the conference and thereby shaped the research area over the last 10, 20, 30, or 40 years. Its namesake is the Norwegian mathematician Albert Thoralf Skolem, who received so much attention for his 1926 doctoral thesis that even the Norwegian king heard about it. Along with philosophical writings, Skolem established mathematical foundations that are fundamental to the computer sciences today.

Background: Saarland Informatics Campus
The Department of Computer Science at Saarland University forms the core of the Saarland Informatics Campus. In its immediate vicinity, seven further, world-renowned research institutes do research on the campus. Along with the two Max Planck Institutes for Informatics and Software Systems, these are the German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI), the Center for Bioinformatics, the Intel Visual Computing Institute, the Center for IT-Security, Privacy and Accountability (CISPA), and the Cluster of Excellence “Multimodal Computing and Interaction” (MMCI).

Further information:
About the Thoralf Skolem Award
/cadeinc.org/

Press photos: www.uni-saarland.de/pressefotos

Questions can be directed to:
Dr. Andreas Nonnengart
German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)
Saarland Informatics Campus
Tel.: +49 681 857 75 5366
E-mail: 6714789743
Editor:
Gordon Bolduan
Competence Center Computer Science Saarland
Saarland Informatics Campus
Tel.: +49 681 302 70 741
E-mail: 647-241-3027

Saarbrücker Informatiker für rund 20 Jahre alte Forschung international ausgezeichnet


„Die Conference on Automated Deduction, kurz CADE, ist die einflussreichste internationale Konferenz auf dem Gebiet des maschinellen Beweisens“, erklärt Andreas Nonnengart, der am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) arbeitet. Auf der diesjährigen Konferenz im schwedischen Göteborg hat man ihn nun zusammen mit seinen Kollegen Christoph Weidenbach, Informatik-Professor an der Universität des Saarlandes und unabhängiger Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Informatik und Professor Georg Rock von der Hochschule Trier mit dem Thoralf-Skolem-Preis ausgezeichnet.

Der Grund: Der Aufsatz „On Generating Small Clause Normal Forms“, den Nonnengart dort im Jahr 1998, damals noch als Max-Planck-Forscher, zusammen mit Christoph Weidenbach, ebenfalls Max-Planck-Institut für Informatik, und dem damaligen DFKI-Forscher Georg Rock auf der Konferenz vorstellte. In diesem beschreiben die Wissenschaftler, wie man logische Ausdrücke so umformt, dass ein Computer diese schneller auf ihren Wahrheitsgehalt überprüfen kann. Die Jury begründet die Auszeichnung damit, dass der Aufsatz die Wichtigkeit dieser speziellen Umformung erkannt habe und darauf aufbauend grundlegende Techniken entwickelt habe, die heute eine wichtige Rolle in allen modernen Beweisprogrammen spielen.

Der Thoralf-Skolem-Preis wird seit 2014 vergeben. Der Forschungspreis geht an Wissenschaftler, die ihre Forschungsergebnisse auf der Konferenz präsentierten und damit in den vergangenen 10, 20, 30, 40 Jahren das Forschungsgebiet geprägt haben. Als Namensgeber dient der norwegische Mathematiker Albert Thoralf Skolem, der bereits aufgrund seiner Doktorarbeit 1926 so viel Beachtung fand, dass sogar der norwegische König davon erfuhr. Neben philosophischen Schriften schuf Skolem die mathematischen Grundlagen, die heute mit das Fundament der Computerwissenschaften bilden.

Hintergrund: Saarland Informatics Campus
Den Kern des Saarland Informatics Campus bildet die Fachrichtung Informatik an der Universität des Saarlandes. In unmittelbarer Nähe forschen auf dem Campus sieben weitere, weltweit renommierte Forschungsinstitute. Neben den beiden Max-Planck-Instituten für Informatik und Softwaresysteme sind dies das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), das Zentrum für Bioinformatik, das Intel Visual Computing Institute, das Center for IT-Security, Privacy and Accountability (CISPA) und der Exzellenzcluster „Multimodal Computing and Interaction“, kurz MMCI.

Weitere Informationen:
Über den Thoralf Skolem Award
/cadeinc.org/

Pressefotos unter: (833) 210-2002

Fragen beantwortet:
Dr. Andreas Nonnengart
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI)
Saarland Informatics Campus
Telefon: +49 681 857 75 5366
E-Mail: Andreas.Nonnengart@dfki.de
Redaktion:
Gordon Bolduan
Kompetenzzentrum Informatik Saarland
Saarland Informatics Campus
Telefon: +49 681 302 70 741
E-Mail: 5302040117

Vizepräsident des Pharmaunternehmens Merck spricht an der Universität des Saarlandes

Die Merck KGaA ist ein deutsches Chemie- und Pharmazieunternehmen mit Sitz in Darmstadt. Cord Stähler, Vizepräsident der Merck KgaA, spricht diesen Freitag, ab 16 Uhr im Hörsaal 001 des Gebäudes E1.3 auf dem Campus der Universität des Saarlandes. Der Titel seines Impulsvortrags lautet „Digitalisierung im Gesundheitswesen: Wie Ärzte und Patienten vom Fortschritt profitieren“. Stähler folgt damit einer Einladung von Professor Andreas Keller, der nicht nur am Zentrum für Bioinformatik der Saar-Uni forscht, sondern sich auch in der Arbeitsgruppe Lebensqualität des Digitalforums Saar engagiert.

Die Arbeitsgruppe Lebensqualität hat 84 Themen definiert, darunter auch „Menschen und Daten“, „Risiken der Digitalisierung“, „Sport“, Infrastruktur und Technik“ „Gesundheit und Pflege“. In letzterem ist insbesondere Professor Andreas Keller im Bereich „eHealth“ und „Big Data“ aktiv. Zusammen mit dem Diagnostikentwickler Curetis entwickelt Kellers Forschungsgruppe am Zentrum für Bioinformatik eine neuartige Technologie, um Resistenzen gegen Antibiotika schneller nachzuweisen. Jedes Jahr sterben in der Europäischen Union etwa 25.000 Menschen an antibiotikaresistenten und damit schwer behandelbaren Bakterien. Die Geheimwaffe der Forscher: Eine umfassende Gendatenbank und leistungsfähige Rechenverfahren.
Hintergrund: Saarland Informatics Campus
Den Kern des Saarland Informatics Campus bildet die Fachrichtung Informatik an der Universität des Saarlandes. In unmittelbarer Nähe forschen auf dem Campus sieben weitere, weltweit renommierte Forschungsinstitute. Neben den beiden Max-Planck-Instituten für Informatik und Softwaresysteme sind dies das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), das Zentrum für Bioinformatik, das Intel Visual Computing Institute, das Center for IT-Security, Privacy and Accountability (CISPA) und der Exzellenzcluster „Multimodal Computing and Interaction“.

Fragen beantworten:
Professor Andreas Keller
Lehrstuhl für Klinische Bioinformatik
Universität des Saarlandes
Tel.: +49 681 302 68611
E-Mail: 714-888-2297

Redaktion:
Gordon Bolduan
Kompetenzzentrum Informatik Saarland
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Universität des Saarlandes
Tel.: +49 681 302 70741
E-Mail: gbolduan@mmci.uni-saarland.de

DISTRO: Saarbrücker Forscher erstellen digitale Objekte aus unvollständigen 3-D-Daten

„Obwohl die 3D-Scan-Technologie in den vergangenen Jahren einen erheblichen Sprung gemacht hat, ist es immer noch eine Herausforderung, die Geometrie und Form eines realen Objektes digital und automatisiert zu erfassen“, erklärt Mario Fritz, der am Max-Planck-Institut für Informatik die Gruppe „Scalable Learning and Perception“ leitet. Laut Fritz sind Tiefensensoren, etwa der Microsoft Kinect Sensor, sehr leistungsfähig, aber leider funktionieren sie nicht auf allen Materialien gleich gut, was zu verrauschten Daten oder sogar fehlenden Messwerten führt. „Die daraus resultierenden fehlerhaften oder sogar unvollständigen 3D-Geometrien stellen dann ein echtes Problem für eine Reihe von Anwendungen dar, etwa in der virtuellen, erweiterten Realität oder bei der Zusammenarbeit mit Robotern und im 3-D-Druck“, erklärt Mario Fritz.

Gemeinsam mit weiteren Forschern vom US-amerikanischen Halbleiterhersteller Intel und dem Intel Visual Computing Institute der Saar-Uni entwickelte er daher eine Methode, die auch mit unvollständigen Datensätzen funktioniert. Sie nutzt ein spezielles neuronales Netzwerk. „Unsere Methode benötigt keinerlei Aufsicht während der Lernphase, was in dieser Form ein Novum ist“, erklärt Fritz. Auf diese Weise konnten die Forscher beispielsweise einen flachen Monitor, dessen digitales Abbild nach dem 3-D-Scan eher einer Bretterwand glich, so rekonstruieren, dass jedermann wieder in dem digitalen Objekt einen Monitor erkennen konnte. Damit schlagen die Saarbrücker Informatiker auch bisherige Methoden, die fehlerhafte 3D-Scans verbessern und Formen vervollständigen. Auch bei der Klassifizierung von gescannten Objekten zeigt die Methode aus Saarbrücken sehr gute Ergebnisse. In Zukunft wollen die Wissenschaftler ihre Methode weiterentwickeln, so dass es auch bei verformbaren Objekten und größeren Szenen funktioniert.

„Zukünftig muss es einfach und schnell gelingen, Objekte aus der echten Welt zu erfassen und diese realitätsnah in die digitale Welt zu projizieren“, erklärt Philipp Slusallek, Professor für Computergraphik der Universität des Saarlandes und wissenschaftlicher Direktor am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI). Am DFKI ist er auch für das europäische Verbundprojekt „Distributed 3D Object Design“, kurz DISTRO, verantwortlich, mit dem die Europäische Union die Forschungsdisziplinen Visual Computing und 3D-Computergrafik an die wissenschaftliche Weltspitze bringen will. Dazu soll eine neue Generation von exzellenten Wissenschaftlern und Technikern ausgebildet werden. Fünf der 15 ausgeschriebenen Doktorandenstellen wurden mit Forschern des Saarland Informatics Campus an der Universität des Saarlandes besetzt.

Weitere Informationen:
/scalable.mpi-inf.mpg.de/vconv-dae-deep-volumetric-shape-learning-without-object-labels/

Fragen beantwortet:
Dr. Mario Fritz
Max-Planck-Institut für Informatik
Saarland Informatics Campus E1.4
Tel.: +49 681 9325 1204
E-Mail: mfritz@mpi-inf.mpg.de

Prof. Dr. Philipp Slusallek
Universität des Saarlandes/Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI)
Saarland Informatics Campus D3.2
Tel: +49 681 85775-5377
E-Mail: slusallek@cs.uni-saarland.de

Redaktion:
Gordon Bolduan
Kompetenzzentrum Informatik Saarland
Saarland Informatics Campus E1.7
Universität des Saarlandes
Tel.: +49 681 302 70741
E-Mail: gbolduan@mmci.uni-saarland.de

Bild:
Die Saarbrücker Informatiker können aus solch fehlerhaften Daten die ursprünglichen Objekte rekonstruieren.

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Auf Abwehr von Angriffen spezialisiert
DIE RHEINPFALZ – Ludwigshafener Rundschau

Um diese zu verhindern, werden Experten etwa im Studiengang Cybersicherheit an der Universität des Saarlandes in Saarbrücken ausgebildet.