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Die menschlichen Sinne mit Technologien erweitern

Prof. Albrecht Schmidt mit Eye Tracker

19.02.2016

Für sein Projekt AMPLIFY erhält der SimTech-Professor Albrecht Schmidt einen der begehrten Consolidator Grants und somit zwei Millionen Euro vom Europäischen Forschungsrat.

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Die menschlichen Sinne mit Technologien erweitern

„To amplify“, das bedeutet verstärken, erweitern, vertiefen. Im Visier hat der Informatiker Prof. Albrecht Schmidt den Menschen. Im Projekt AMPLIFY sollen seine Sinne durch technische Sensorsysteme erweitert werden. Dafür konnte Prof. Schmidt einen der begehrten Consolidator Grants des Europäischen Forschungsrates (ERC) einwerben. Der Grant fördert Schmidt und seine Gruppe in den kommenden fünf Jahren mit knapp zwei Millionen Euro.

Mensch-Computer-Interaktion

Prof. Albrecht Schmidt mit Eye Tracker

Mithilfe digitaler Technologien sollen sogenannte kognitive und perzeptive Werkzeuge entwickelt werden. Das heißt, ihre Anwendung läuft auf unterbewusster Ebene ab. Wie bei einem natürlichen Sinn sind sie möglichst intuitiv zu gebrauchen. Doch auch umgekehrt sollen die Werkzeuge dienen: Schmidt verfolgt die Vision, künstliche Reflexe zu schaffen. Die künstliche Wahrnehmung wird von synthetischen Stimuli ergänzt. Ein Anwendungsbeispiel wäre ein künstlicher Reflex bei Bewegungsmangel, der dazu veranlasst, körperlich aktiv zu werden – ein Dienst an der Gesundheit.

Albrecht Schmidt konnte den ERC überzeugen

Die Forschung in der Mensch-Computer-Interaktion ist die Schlüsseldisziplin für die Entwicklung intelligenter Systeme. Dabei nimmt vor allem intuitive Kooperation zwischen Mensch und Computer eine entscheidende Rolle ein. Der Bereich der Perzeption und Kognition im Maschinellen wie auch im Menschen habe ihn schon immer sehr interessiert, so Albrecht Schmidt. „Mit dem Projekt AMPLIFY kann ich etwas erforschen, das eine durchschlagende Wirkung hat. Darauf habe ich lange hingearbeitet“, freut sich der Computerwissenschaftler. Das Besondere an AMPLIFY sei, dass er als Informatiker funktionale Prototypen bauen könne um diese dann über einen längeren Zeitraum zu testen und weiterzuentwickeln.

Eine Brille für neue Sehfähigkeiten

Entwurf einer elektronischen Sinneserweiterung

So plant Albrecht Schmidt unter anderem die Entwicklung einer speziellen Brille, die den natürlichen Sehsinn des Menschen erweitert – zum Beispiel dadurch, dass die Brille andere Spektren darstellen kann als das menschliche Auge. Schmidt hat die Zukunftsvision einer Brille, die man mit Konzentration und Gedanken steuert. Beim Blick aus dem Fenster soll man dann auf ein Detail zoomen können, das einen Kilometer entfernt ist. Solche kognitiven und perzeptiven Werkzeuge sollen dem Menschen Fähigkeiten verleihen, die er ohne sie nicht besäße. Zum Beispiel die Welt klarer zu sehen. Für die Entwicklung intuitiver Nutzung wird im Projekt mit Technologien wie Elektromyografie (EMG), Elektroenzephalografie (EEG) und Eye Tracking gearbeitet. Alle Methoden messen und analysieren menschliches Verhalten. Bei der EMG registriert die elektrische Muskelaktivität. Die EEG zeichnet elektrische Aktivität des Gehirns auf. Beim Eye Tracking werden Blickbewegungen einer Person verfolgt. Nutzerinnen und Nutzer sollen die Sinneserweiterung im besten Fall nicht wahrnehmen. Damit würde eine natürliche Bewegung wie zum Beispiel das intuitive Zusammenkneifen der Augen in einer bestimmten Blickrichtung dazu führen, dass die Brille auf den anvisierten Punkt zoomt.

Allgegenwärtige Zukunftstechnologien

„Computer sind nicht besser als Menschen. Nutzt der Mensch Computer als Werkzeuge, ist er aber klar überlegen - sowohl dem Computer als auch auch Menschen, die keinen verwenden“, so Schmidt. Er hofft eine allgegenwärtige Technologie schaffen zu können und dem Menschen somit Fähigkeiten zu verleihen, die heute noch als „übernatürlich“ gelten.

Im Bereich der Mensch-Computer-Interaktions-Forschung trifft die Informatik auf andere Disziplinen wie die Psychologie. Mit der EU-Förderung wird die Gruppe sich mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus der Psychologie und den Neurowissenschaften verstärken. Diese werden gemeinsam mit den Informatikerinnen und Informatikern am Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme die Prototypen konzipieren und Interventionen durchführen.

Trotz Entwicklergeist will Albrecht Schmidt den Förderzeitraum vor allem zur Grundlagenforschung in den Bereichen implizite Interaktion, Brain-Computer-Interface und Sinneserweiterung nutzen. Langfristig möchte er aus den Ergebnissen der Grundlagenforschung jedoch auch wieder interessante angewandte Projekte generieren.

 

Über Prof. Albrecht Schmidt

Prof. Schmidt forscht seit vielen Jahren im Bereich der Mensch-Computer-Interaktion. Zu seinen Forschungsfeldern zählen kontext-bewusste mobile Geräte, implizite Interaktion, eingebettete Interaktion, neue Sensoren für Interaktion und kognitive Unterstützung durch interaktive Technologien.

 

Zur Pressemitteilung der Universität Stuttgart

 

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75 Schüler knobeln um die Wette bei PlaNeT SimTech

PlaNeT SimTech

25.04.2016

Um sich den Titel der besten Modellierer zu sichern, versuchten sich 18 Schülerteams aus Baden-Württemberg beim Wettbewerb PlaNeT SimTech an einer kniffligen Aufgabe.

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75 Schüler knobeln um die Wette bei PlaNeT SimTech

Teilnehmer bei der Anmeldung

Zum diesjährigen Schülerwettbewerb PlaNeT SimTech empfing der Exzellenzcluster 18 Schüler-Teams von Gymnasien der Region, die um den Titel der besten Modellierer konkurrierten. Damit hatte sich die Teilnehmerzahl nach dem Wettbewerbsstartschuss im vergangenen Jahr bereits mehr als verdoppelt. Unter dem Motto PlaNeT - „Probleme lösen aus Naturwissenschaften und Technik“ hatten die MINT-begeisterten Oberstufenschülerinnen und -schüler am Samstag, den 23. April 2016, einen Tag lang Zeit, um eine umfassende Modellierungsaufgabe zu lösen. Außerdem hatten sie die Möglichkeit, bei Vorträgen von Wissenschaftlern einen Einblick in deren Arbeit zu erhalten.

Copyright: Sabine Richter

Die Modellierungsaufgabe bearbeiteten die Schülerinnen und Schüler mit ihren Mathematik- und Physikkenntnissen, allgemein zugänglichen Recherchemöglichkeiten – und vor allem mit Köpfchen und Kreativität. „Wie viele Drohnen bräuchte die neue Lieferfirma Hermazon mindestens, um in der Vorweihnachtszeit den Autolieferverkehr in Stuttgart wesentlich zu senken?“ lautete die Frage, für die alle Teams eine unterschiedliche Lösung entwickelten. Ihren Lösungsweg reichten die Schüler am Ende des Wettbewerbstages in Form eines Berichts bei der Jury ein.

Siegerteam

532 Drohnen seien dazu nötig, wenn eine Drohne Pakete bis zu einem Gewicht von zwei Kilogramm transportieren kann und eine Reichweite von 20 Kilometern hat, kalkulierte ein Team des Dietrich Bonhoeffer Gymnasiums Filderstadt-Sielmingen. Mit ihrer Modellierung des Falls und ihren Datenbasierten Berechnungen überzeugten die Schüler die Jury aus Profis des Exzellenzclusters. Neben der Ehre der Erstplatzierten gewannen Jonathan Brielmaier, Sebastian Toksig Mayer, Josia Seidel und Markus Vogler (alle im 12er-Neigungskurs Physik) ein Preisgeld von 500 Euro. Die stolzen Sieger aus Filderstadt hatten bereits 2015 am Wettbewerb teilgenommen und wurden damals zweite.

Auch die Zweitplatzierten aus Kornwestheim freuten sich sichtlich.

Die beiden zweiten Plätze von PlaNeT SimTech 2016 und damit eine Prämie von je 250 Euro gingen an das Team von Daniel Banov, Sophia Hampe, Maria Röhl und Alexander Kaiser vom Albertus-Magnus-Gymnasium Stuttgart und an die Schüler Felix Dengler, Ralf Händle, Amir Saied Ahmad und Nicolas Schaible vom Ernst-Sigle-Gymnasium Kornwestheim. Die Gewinne sowie der gesamte Wettbewerb wurden vom Industrial Consortium SimTech e. V. gesponsert. Nachdem der Wettbewerb von Schülern und Lehrern in der ersten wie in der zweiten Runde sehr positiv angenommen wurde, soll er auch weiterhin einmal jährlich stattfinden.

Die Zweitplatzierten aus Stuttgart

 

 

 

 

 

 

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Illustration: Sabine Richter, Fotos: SimTech

 

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Simulationstechnologien für sichere Fahrzeuge


22.01.2016

Der Biomechaniker Jun.-Prof. Syn Schmitt forscht im „Tech Center i-protect“ des vom Land geförderten „Leistungszentrums Nachhaltigkeit“ an Sicherheitslösungen für zukünftige Fahrzeuge.

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Simulationstechnologien für sichere Fahrzeuge

Bei der Unterzeichnung

Am Donnerstag, den 21. Januar 2016, unterzeichnete Juniorprofessor Syn Schmitt einen Kooperationsvertrag im Rahmen seiner Mitarbeit im „Tech Center i-protect“. Zu den Kooperationspartnern im Forschungszentrum gehören die Daimler AG, die Robert Bosch GmbH, die Fraunhofer-Gesellschaft mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) und dem Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik Ernst-Mach-Institut (EMI) Freiburg, die technische Universität Dresden und die Technische Universität Graz.

Das „Tech Center i-protect“ zählt zu den Pilotprojekten des „Leistungszentrums Nachhaltigkeit“ in Freiburg, das vom Land Baden-Württemberg in einer Höhe von rund fünf Millionen Euro gefördert wird. Die Projekte des Leistungszentrums sollen Antworten auf Fragen zu den Themen nachhaltige Werkstoffe, Energiesysteme sowie ökologische und gesellschaftliche Transformation geben.

Ein wichtiges Zukunftsthema im Autoland Baden-Württemberg sei dabei die Erforschung neuer Lösungen für die Fahrzeugsicherheit, so Finanz- und Wirtschaftsminister Nils Schmid. Im „Tech Center i-protect“ werden solche neuen Sicherheitsansätze für die Fahrzeuge der Zukunft erarbeitet. Die Forschung beschäftigt sich sowohl mit Technologien für die Crashsituation als auch mit Systemen, die schon vor dem Unfall eingreifen, um den Insassenschutz zu verbessern. In einem integralen Sicherheitsansatz betrachten Forscherinnen und Forscher sowohl Fahrer, Fahrzeug, als auch Verkehrsteilnehmer außerhalb des Fahrzeuges wie Fußgänger und Fahrradfahrer.

Der Stuttgarter Juniorprofessor Syn Schmitt

Der Stuttgarter Juniorprofessor Syn Schmitt leistet hierzu mit seiner Forschung im Bereich der Biomechanik einen wesentlichen Beitrag. Mit Methoden der rechnergestützten Biomechanik kann er gefahrlos ermitteln, welche Kräfte auf den Körper wirken, welche Belastungen daraus resultieren und welches Schadenspotenzial vorhanden ist. Die Simulationstechnik im Bereich der Biomechanik ermöglicht mithilfe von Computermodellen die virtuelle Untersuchung solcher Fragen, die nicht am lebenden Organismus gemessen werden können. Dazu nutzt der SimTech-Wissenschaftler ingenieurtechnische Methoden auf der Grundlage der diskreten Mechanik und der Kontinuumsmechanik und passt diese an biomechanische Bedürfnisse an.

Validierung für Simulationen in der Biomechanik

Im „Tech Center i-protect“ sollen Röntgenaufnahmen und Simulationsdaten mit Algorithmen aus der Computertomographie kombiniert werden. Mit diesen Daten wird es möglich sein, ein dreidimensionales Bild der hochdynamischen Verformungsvorgänge bei einem Crash zu sichern. So können Simulationen und damit auch die Fahrzeugsicherheit verbessert werden.

Für nachhaltige Innovation sei die Zusammenarbeit von Industrie und Wissenschaft der Motor – zumal wenn sich so starke Partner zusammenfinden wie im „Tech Center i-protect, so Dr. Dirk Hoheisel, Mitglied der Geschäftsführung der Robert Bosch AG. Neben dem Land Baden-Württemberg stellen die Daimler AG insgesamt fünf Millionen Euro und die Robert Bosch GmbH eine Million Euro zu Verfügung. „Im Tech Center i-Protect arbeiten schlagkräftige Teams der Industrie und der Wissenschaft aus verschiedenen Regionen zusammen, um Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der integralen Sicherheit noch schneller in unsere Fahrzeuge zu bringen“, so Prof. Dr. Thomas Weber, Vorstandsmitglied der Daimler AG, verantwortlich für Konzernforschung und Mercedes-Benz Cars Entwicklung. Auch die Universität und die Fraunhofer-Gesellschaft beteiligen sich an der Finanzierung des Projekts mit ebenfalls insgesamt fünf Millionen Euro.

Um die wichtigen Zukunftsfragen anzugehen, brauche man nachhaltige Entwicklung in Baden-Württemberg, so der Finanz- und Wirtschaftsminister Nils Schmid. „Mit der Integration der verschiedenen Fakultäten und Institute kann exzellente Forschung von den Grundlagen bis zur marktnahmen Anwendung vorangetrieben werden. So wollen wir im Autoland Nummer 1 die Mobilität der Zukunft voranbringen.“

 

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