Deutsche Forschungsgemeinschaft bewilligt zweite Förderperiode im Sonderforschungsbereich Nexus

Nächster Schritt zum virtuellen Weltmodell

Navigationshilfen, die einem Autofahrer das nächstgelegene Restaurant ermitteln, beginnen bereits unseren Alltag zu erobern. Hinter den findigen Geräten stecken so genannte orts- oder kontextbezogene Dienste, die digitale Modelle der Umgebung verarbeiten, um sich automatisch an das aktuelle Umfeld des Benutzers anzupassen. Solche Umgebungsmodelle stehen im Mittelpunkt des Sonderforschungsbereichs (SFB) Nexus, dessen Sprecherhochschule die Universität Stuttgart ist. Jetzt bewilligte die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) die zweite Förderperiode für den im Jahr 2003 gestarteten SFB. Künftig setzt sich der SFB aus 17 wissenschaftlichen Teilprojekten zusammen. Neben einem starken Informatikschwerpunkt sind Forscher aus den Disziplinen Elektrotechnik, Photogrammetrie, Fertigungstechnik und Technikphilosophie beteiligt. Das Fördervolumen für die nächsten vier Jahre beträgt acht Millionen Euro.

Durch digitale Umgebungsmodelle werden Ausschnitte der physischen Welt – also zum Beispiel Gebäude- und Straßenpläne, Temperaturen, Ozonwerte und ähnliches, aber auch die Position von Fußgängern oder Fahrzeugen – in digitaler Form abgebildet. Ferner können durch Umgebungsmodelle reale Objekte mit weiteren digitalen Daten – beispielsweise aus dem Internet - verknüpft und zusätzliche virtuelle Objekte in das Modell eingefügt werden. Eine bekannte Anwendung hierfür sind so genannte virtuelle Globen wie „GoogleEarth“. Diese nutzen Satellitenbilder, Höhenmodelle und 3D-Gebäudemodelle, um daraus eindrucksvolle Ansichten der Erde zu erstellen. 

Gespeist werden Umgebungsmodelle durch eine Vielzahl von Sensoren. Sie liefern dynamische Informationen, die beispielsweise mit statischen Geodaten verbunden werden. Dadurch entstehen detaillierte dynamische Modelle. Ein solch detailliertes und gleichzeitig globales Umgebungsmodell kann jedoch nicht von einem einzelnen Anbieter zur Verfügung gestellt werden. Die Vision des Sonderforschungsbereichs Nexus ist daher ein „World Wide Space“. Gedacht ist das Weltmodell als offenes System, in das analog zum heutigen World Wide Web jeder seine Modelle einbringen kann.

Vom Blindenführer bis zur Fabrik der Zukunft

Ein solches System besteht aus einer Vielzahl komplexer Umgebungsdaten, die sich zudem ständig verändern. Ein Kern der Forschungen bildet deshalb die Entwicklung leistungsfähiger Modelle, in denen die Daten und Teilsysteme abgebildet und verwaltet werden können. Eine wesentliche Voraussetzung hierfür ist eine anpassungsfähige Kommunikationsplattform, die den effizienten Datenaustausch erlaubt. Ein weiterer wichtiger Bestandteil sind naturgemäß räumliche Geodaten. Der SFB untersucht hierzu, wie die unterschiedlichen Geodaten verschiedener Anbieter in ein offenes System integriert werden können. Zudem wollen die Wissenschaftler Verfahren entwickeln, um der Veränderungen Herr zu werden, denen Geodaten wie beispielsweise ein Stadtbild ständig unterliegen. Bisher kann beispielsweise schon ein Baugerüst vor einer Fassade dazu führen, dass eine Kamera ein Gebäude nicht mehr erkennen kann.

Ebenso untersuchen die Wissenschaftler neuartige Visualisierungstechniken, durch die sichtbare Umgebungen eines Benutzers durch dynamische Informationen des Umgebungsmodells angereichert werden können (Augmented Reality). Hiervon würden beispielsweise sehbehinderte Menschen profitieren, für die bessere Orientierungs- und Navigationshilfen entwickelt werden können. Einen weiteren Anwendungsbereich bildet die Fabrik der Zukunft, in der mit Hilfe des Umgebungsmodells Prozesse im produktionstechnischen Umfeld optimiert werden können. Schließlich widmet sich der SFB gesellschaftlichen Problemen, die sich mit der Bewertung und Reflexion von Nexus-Anwendungen befassen. Hier geht es beispielsweise darum, ob und wie die künftigen Nutzer die im SFB entwickelten Systeme akzeptieren. Einen weiteren Schwerpunkt bilden in diesem Zusammenhang auch Fragestellungen des Datenschutzes und der Vertrauenswürdigkeit, um Persönlichkeitsrechte von Personen zu schützen beziehungsweise Modelldaten zu bewerten.

Systeme werden intelligenter

Während in der ersten Förderperiode einzelne beobachtbare Umgebungsinformationen, wie sie von Sensoren geliefert werden, im Fokus standen, geht es den Wissenschaftlern in der zweiten Förderperiode um die Gewinnung so genannter höherwertiger Kontextinformationen. Dabei soll die Aussagekraft der Daten mit Methoden der künstlichen Intelligenz erhöht werden. So wird künftig ein Navigationssystem auf Grundlage der Daten aus Umgebungsmodellen erkennen können, ob es sich bei einer Ansammlung von Autos um einen Stau oder einen Parkplatz handelt. Ebenso sollen die Rechner in der Fabrik der Zukunft Unfallsituationen und kritische Maschinenausfälle automatisch feststellen und entsprechende Reaktionen in Gang setzen. Hierbei spielt auch die Datenqualität eine wichtige Rolle: Nur vollständige und konsistente Daten gewährleisten, dass das System Situationen sicher bestimmt und es nicht zu falschen Reaktionen kommt.

Weitere Informationen bei Prof. Kurt Rothermel, Institut für Parallele und Verteilte Systeme der Universität Stuttgart, Tel. 0711/7816 434, e-mail: Kurt.Rothermel@informatik.uni-stuttgart.de, www.nexus.uni-stuttgart.de

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