Datum: 25. Juli 2018, Nr. 031

CSI-Stuttgart: Können Computersimulationen helfen, Verbrechen aufzuklären?

Biomechaniker des Stuttgarter Exzellenzclusters Simulation Technology rekonstruieren Tathergang im "Badewannen-Mord" von Rottach-Egern mit Hilfe von Simulation

Simulationstechnologien sind im 21. Jahrhundert unentbehrlich geworden und durchdringen alle Bereiche des Lebens. Computersimulationen werden beispielsweise genutzt, um neue Materialien zu entwickeln, Umwelttechnik sicherer zu machen oder komplexe Fragen in der Medizin(technik) und den Lebenswissenschaften zu beantworten. Im Exzellenzcluster Simulation Technology (SimTech) der Universität Stuttgart forschen über 200 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, um Computersimulationen leistungsfähiger, Vorhersagen zuverlässiger und Visualisierungen noch präziser zu machen.

Simulationen des menschlichen Körpers gehören dabei zu den größten Herausforderungen in Wissenschaft und Forschung. Sie können entscheidend dabei helfen, biologische Prozesse im Menschen zu verstehen und zu beeinflussen. Innerhalb des Exzellenzclusters Simulation Technology und seiner Vision des Overall Human Models entwickeln die Biomechaniker um Syn Schmitt daher neue Methoden für die Computersimulation eines digitalen Menschmodelles.

Diese Simulationen betreffen sowohl Teilmodelle des Menschen, wie z.B. die Bandscheibe [1], den isolierten Muskel [2] oder den menschlichen Arm in 3-d [3] als auch Modelle des gesamten Menschen [4]. Das Besondere dieses Ansatzes ist es, dass Bewegungen so erzeugt werden, wie dies vermutlich auch in der Realität im biologischen System Mensch geschieht. Hierbei werden Muskeln angesteuert und die produzierten Kräfte auf die Knochen übertragen, die sich nach den Gesetzen der klassischen Physik bewegen. Dabei ist es sogar möglich, technische Roboter nach dem Vorbild des Menschen zu bauen, die dann eine Bewegung mit neuesten Methoden der künstlichen Intelligenz lernen und anschließend ausführen [5].

Damit haben die Forscher des Exzellenzclusters SimTech ein wichtiges Werkzeug, um in unterschiedlichen Anwendungen menschliche Bewegungen zu erzeugen und um Kräfte zu bestimmen, die auf den Menschen und im Menschen wirken. So ist es beispielsweise möglich aktive Menschmodelle einzusetzen, um die Sicherheit zukünftiger Fahrzeugkonzepte zu testen (EU Projekt OSCCAR).

In einem Fall, in dem ein Mann wegen Mordes verurteilt wurde ( https://www.sueddeutsche.de/bayern/badewannen-mord-von-rottach-egern-der-tod-einer-alten-dame-1.1182191 ) die Verteidigung aber von einem Sturzgeschehen ausgeht, werden nun dieses digitale Menschmodell und die dazugehörige Computersimulation eingesetzt, um die These der Verteidigung zu prüfen und gleichzeitig möglicherweise eine neue Beweismethode für Strafverfahren zu etablieren. Dazu wurden die Anfangstatsachen aus den Polizeiprotokollen und den Obduktionsberichten verwendet, um einen möglichen Tathergang bzw. ein alternatives, aber dennoch realistisches Szenario zu (re-) konstruieren. Zusätzlich wurden Aussagen eines Rechtsmediziners genutzt, um mögliche Kontaktpunkte mit dem Körper zu definieren, an denen die Kontaktkräfte analysiert werden müssen. Im rekonstruierten Fall könnte das bedeuten, dass Lieselotte K. möglicherweise einen Schwächeanfall erlitt, d.h. die Muskulatur der Beine war kurzzeitig nicht kräftig genug, um den aufrechten Stand beizubehalten. Sie stürzte nach vorn, versuchte aber den Sturz mit dem linken Arm aufzuhalten. Leider erfolglos, denn sie fiel in die Badewanne und ertrank. Die Sequenz der Fallbewegung ist in Abbildung 1 dargestellt.

Sequenz der Fallbewegung in die Badewanne (c) Syn Schmitt/SimTech
Sequenz der Fallbewegung in die Badewanne

Literatur

[1]         N. Karajan, O. Röhrle, W. Ehlers, and S. Schmitt, “Linking continuous and discrete intervertebral disc models through homogenisation.,” Biomech Model Mechanobiol 12(3):453–466, 2013.

[2]          D. F. B. Häufle, M. Günther, A. Bayer, and S. Schmitt, “Hill-type muscle model with serial damping and eccentric force–velocity relation,” J Biomech 47(6):1531–1536, 2014.

[3]          O. Röhrle, M. Sprenger, and S. Schmitt, “A two-muscle, continuum-mechanical forward simulation of the upper limb,” Biomech Model Mechanobiol 16(3):743–762, 2016.

[4]          T. K. Rupp, W. Ehlers, N. Karajan, M. Günther, and S. Schmitt, “A forward dynamics simulation of human lumbar spine flexion predicting the load sharing of intervertebral discs, ligaments, and muscles.,” Biomech Model Mechanobiol 14(5):1081–1105, 2015.

[5]           D. Driess, H. Zimmermann, S. Wolfen, D. Suissa, D. F. B. Häufle, D. Hennes, M. Toussaint, and S. Schmitt, “Learning to Control Redundant Musculoskeletal Systems with Neural Networks and SQP: Exploiting Muscle Properties,” presented at the 2008 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2018.

Bei Rückfragen zur wissenschaftlichen Methodik wenden Sie sich bitte an

Jun.-Prof. Dr. Syn Schmitt
Universität Stuttgart
Tel.: 0711 685-60484
E-Mail: schmitt@simtech.uni-stuttgart.de

Bei Rückfragen zum angesprochenen Strafverfahren wenden Sie sich bitte an

Regina Rick, Rechtsanwältin
Neuhauser Str. 27 (im Augustinerhaus)
80331 München
Tel: 089-23702010
E-Mail: ra@kanzlei-rick.de

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Sabine Sämisch

Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Eventmanagement

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