Angewandte Informatik Bayreuther Forscher bringen Materie zum Schweben

BAYREUTH. Winzige Teilchen, die durch die Luft schweben und wie von Zauberhand gesteuert werden: Dies ist die neueste Entwicklung eines Forscher-Teams von der Universität Bayreuth unter der Leitung von Professor Jörg Müller. Mit dem sogenannten Levi-Cursor können die Informatiker mittels der Bewegung einer Fingerspitze kleine Objekte im Raum fliegen lassen, ohne sie zu berühren.

Gegenstände mit einem Computer zu kontrollieren, ist seit mehr als 50 Jahren eine die IT-Forschung faszinierende Vorstellung. An der Uni ist nun ein solches Verfahren entwickelt worden. Mit ihm lässt sich die Position kleinster Stoffe im Raum präzise steuern. Durch ihre neueste Entwicklung haben Müller und seine wissenschaftlichen Mitarbeiter Myroslav Bachynskyi und Viktorija Paneva am Lehrstuhl für Serious Games vor kurzem in Tokio Aufsehen erregt. Auf der ACM-Konferenz für interaktive Oberflächen und Räume haben sie Ende November ihren Levi-Cursor vorgestellt.

Austausch zwischen Mensch und Maschine

„Die Anwendungen dieser Technologie lassen sich heute noch nicht absehen", stellt Müller allerdings fest. An seinem Lehrstuhl für Serious Games in der Angewandten Informatik wird hauptsächlich die Wechselbeziehung zwischen Mensch und Computer untersucht. Dabei geht es nicht nur um Anwendungen wie Computerspiele, bei denen Mensch und Maschine miteinander im Austausch stehen. Die Forscher arbeiten vor allem an Modellen und Simulationen, welche die Mensch-Computer-Interaktion verbessern. Dabei nehmen sie biomechanische Methoden, Ultraschall-Schnittstellen und erweiterte und virtuelle Realität zur Hilfe.

"Wir können damit zum Beispiel im leeren Raum 3D-Visualisierungen oder 3D-Objekte herstellen", sagt Myroslav Bachynskyi, Informatiker mit Doktortitel und Studium an der Universität des Saarlands in Saarbrücken. Der Ukrainer ist seit September 2017 in Bayreuth an der Fakultät für Mathe, Physik und Informatik tätig. Mit der neuen Technik kann der Wissenschaftler auch real aussehende Objekte im Raum entstehen lassen. Diese sind aber nicht anfassbar und haben keine realen Funktionen. "So könnten wir einen Ball entstehen lassen, der aber nicht die gleichen Eigenschaften hätte wie ein realer Ball", erläutert Bachynskyi im Gespräch mit dieser Zeitung. Was der Betrachter sehen würde, sei vielmehr eine Art 3D-Skulptur. Man könnte auch Tropfen von Flüssigkeiten oder andere chemische Stoffe zusammenbringen.

Freischwebende Materie

Die Bayreuther Forschungsarbeiten sind Teil des von der Europäischen Union geförderten Projekts Levitate (das englische Verb "to levitate" bedeutet schweben). Zu dem Verbund gehören die Universitäten Glasgow, Brighton und Göteborg. Zu dem Konsortium zählt zudem das Unternehmen Ultrahaptics aus Bristol. In der Forschergruppe arbeiten Physiker, Akustiker, Psychologen, Mathematiker und Informatiker zusammen. In Zukunft sollen Nutzer einen neuartigen Display bedienen können. Sie würden die freischwebende Materie sehen, hören, fühlen und beeinflussen.

Klingt alles nach Zukunftsmusik? Prof. Müller blickt schon einmal in die Zukunft: "Stellen wir uns vor, dass es eines Tages gelingt, sehr schnelle Bewegungen vieler und äußerst kleiner Partikel im Mikrometerbereich präzise zu steuern. Dann könnten sich größere Objekte, die aus diesen Partikeln zusammengesetzt sind, in kürzester Zeit in andere Objekte verwandeln. Auf diese Weise ließen sich beispielsweise in Filmen und Theateraufführungen ungeahnte Überraschungseffekte erzielen.“ Müller erinnert das "Holodeck“ in der Fernsehserie "Star Trek". „Unser Ziel ist es, dass der Computer in Zukunft nicht nur auf dem Schreibtisch steht oder im Handy versteckt ist, sondern dass der ganze Raum, in dem wir uns befinden, als Benutzerschnittstelle verwendet wird", beschreibt Müller seine Zukunftsvision. "So können die physikalische und die virtuelle Welt möglichst nahtlos miteinander verschmelzen.“

Ultraschallwellen erzeugen Bewegung

Das von den Bayreuther Forschern entwickelte interaktive System, arbeitet mit Ultraschallwellen. Auf zwei horizontalen, im Abstand von rund 20 Zentimetern übereinander befestigten Platten befinden sich kleinste Lautsprecher. Diese erzeugen von unten und von oben her Ultraschallwellen. Die Partikel zwischen den beiden Platten sind aus entgegengesetzten Richtungen dem Ultraschall ausgesetzt. Dadurch können beispielsweise kleine Bälle aus Kunststoff zum Schweben gebracht werden.

Der Levi-Cursor nutzt das Phänomen, um die Bewegungen der Bälle zu steuern. Hierfür wird ein auf der Fingerspitze befestigter, optischer Marker eingesetzt. Wenn er sich im Raum bewegt, verändert er auch das dreidimensionale Feld der Ultraschallwellen. Mit dem Ergebnis, dass sich ein Partikel in allen drei Dimensionen parallel zur Fingerspitze bewegt, ohne dass ein direkter physischer Kontakt besteht. Die Bewegungen verlaufen kontinuierlich und können hohe Geschwindigkeiten von bis zu 80 Zentimeter pro Sekunde erreichen.

 

0 Kommentare

Kommentieren

  1. Passwort vergessen?
  2. * = Pflichtfeld
Sie haben noch keinen Benutzer-Zugang? Jetzt registrieren!

Wenn Sie einen Kommentar verfassen, so wird dieser unter Ihrem Klarnamen, also dem von Ihnen angegebenen Vor- und Nachnamen veröffentlicht. Sollte Ihr Kommentar nicht sofort erscheinen, bitten wir Sie um etwas Geduld. Wir behalten uns vor, Kommentare vor der Veröffentlichung zu prüfen. Bitte beachten Sie hierzu auch unsere Netiquette.

loading