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B: Systemtechnik und Auslegung

B05 – Visuelle Analyse adaptiver und ultraleichter Strukturen

Ziel des Teilprojekts B05 ist es, neue Visualisierungs- und Interaktionsmethoden zu erforschen.

Sie ermöglichen den anderen Teilprojekten, die anfallenden Daten schneller zu analysieren, zu verstehen und Fragen, die beim Erarbeiten einer Methodik für adaptive Strukturen anfallen, besser zu beantworten.

Um dieses Ziel zu erreichen, werden im Teilprojekt folgende Fragen erforscht:

  • Mit welchen spezialisierten Techniken lassen sich adaptive Strukturen unter Berücksichtigung der bestehenden Prozesse und bewährten Metaphern gegenständlich sowie abstrakt visualisieren?
  • Welche Methoden zur Visualisierung der anfallenden Daten eignen sich dazu, die durchgeführten Simulationen zu analysieren und die entworfenen Strukturen zu bewerten?
  • Wie können neben der durch äußere Faktoren beeinflussten Festigkeit der Strukturen auch die mechanischen, thermischen und akustischen Zustände in einem integrativen Ansatz visualisiert werden?
  • Welche Repräsentation eignet sich zur kombinierten Analyse von Daten im Inneren und auf der Oberfläche von Strukturen?
  • Wie lassen sich entwickelte Simulationsmethoden reduzieren?

In einem integrierten Ansatz sollen die mechanischen, thermischen und akustischen Zustände adaptiver und ultraleichter Strukturen visualisiert werden. Um eine ganzheitliche, interaktive visuelle Analyse zu unterstützen, sollen die Visualisierungen eng gekoppelt werden. Dazu werden neue Techniken zur Visualisierung der anfallenden Daten entwickelt. Sie sollen helfen, die durchgeführten Simulationen zu analysieren und die entworfenen Strukturen zu bewerten.

Die Ergebnisse der entsprechenden Simulationen werden zunächst einzeln und mit bekannten Ansätzen zur Darstellung von Geometrienetzen sowie Skalar- und Vektorfeldern visualisiert, wobei eine geeignete Repräsentation für die kombinierte Analyse von Daten im Innern und auf der Oberfläche der Strukturen gefunden werden muss. Darauf aufbauend sollen sowohl neue individuelle Ansätze als auch deren Kombination untersucht und umgesetzt werden, um die Menge an Varietäten und die hohe Dimension der Parameterräume beherrschbar zu machen. Um unterschiedliche Ausprägungen physischer Bestandteile eines Gebäudes sowie unterschiedliche Methoden der Simulation deren Verhaltens schnell und umfassend bewerten zu können, sollen vergleichende Visualisierungen konzipiert werden.

 (c) VISUS
Volumenrendering eines Druckfeldes auf der VISUS Powerwall. Durch Anzeige der Visualisierungsparameter im Kontext kann z.B. die Visualisierung in Bezug auf Performance und Qualität gleichzeitig mit den strukturellen Eigenschaften des Datensatzes analysiert werden

 (c) VISUS
Links: Temperaturentwicklung in zwei 2D-Räumen. Die Zeit verläuft von vorne nach hinten, die Knoten sind Repräsentanten für den jeweiligen Cluster, die Dicke der Verbindungslinie bildet ein Korrelationsmaß ab. Rechts: Zeitliche Ähnlichkeitsmatrix zur direkten Darstellung

 (c) VISUS
Visualisierung des Wärmeauftriebs mithilfe von simulierter, grüner Tinte, welche an der heißen, roten Platte einfließt

 (c) VISUS
Die Van-der-Waals Oberfläche des Lipase-2-Proteins in drei verschiedenen Varianten. Mit Hilfe von „Per-Pixel Linked Lists“ können gemeinsame Bereiche direkt beim Rendering gefunden und opak dargestellt werden (in gelb, ganz rechts). Bereiche, die nicht in allen Varianten vorkommen, sind so deutlich sichtbar

 (c) VISUS
Eine Auswahl von 10x4 Konformationen eines Proteins in Oberflächendarstellung zum Vergleich auf der VISUS Powerwall

Die entwickelten Methoden basieren auf dem neusten Stand der Wissenschaft und Technik. Damit sie auch auf weniger leistungsfähigen Computern sinnvoll eingesetzt werden können, wird zusätzlich eine Reduktion der visuellen Analysemethoden untersucht.

Das Teilprojekt B05 liefert den anderen Teilprojekten interaktive, visuelle Analysemethoden, um deren Modelle und Ergebnisse darzustellen, zu verstehen und zu validieren.

Teilprojektleiter

  • Prof. Dr. rer. nat. Dr. techn. h.c. Dr.-Ing. E.h. Thomas Ertl, Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme
     
  • Dr. rer. nat. Guido Reina, Visualisierungsinstitut

Ansprechpersonen

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M.Sc.

Michael Becher

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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Dr. rer. nat.

Guido Reina

Teilprojektleiter