Human-Centered Computing ist ein stark wachsendes Forschungsfeld, in dem die Bedürfnisse und Verhaltensweisen von Menschen ins Zentrum der Entwicklung von Technologien und Computeranwendungen rücken. Die ständige Zunahme an verfügbaren Daten und die wachsende Komplexität von IT-Systemen verlangt nach adäquater Visualisierung von Informationen und erweiterten Interaktionsmöglichkeiten zwischen Mensch und Maschine, etwa über die Schnittstelle Virtual Reality.
Mit den neu eröffneten Human-Centered Computing (HCC) Labs im Data House am Campus Inffeldgasse steht an der TU Graz nun eine der modernsten Forschungseinrichtungen Europas in diesem Bereich zur Verfügung. Aufgrund der großen Vielfalt an technischer Infrastruktur heben sie sich von anderen Laboren gleicher Bezeichnung deutlich ab. Hier sind zahlreiche Technologien in einem Forschungslabor untergebracht, die sich für die verschränkte Forschung verschiedenster Disziplinen kombinieren lassen, um so etwa autonomes Fahren voranzubringen, Brain-Computer-Interfaces zu verbessern oder virtuelle Welten in höchster Qualität mit Künstlicher Intelligenz und Robotik zu vereinen. So wird beispielsweise die VR-gesteuerte Telepräsenz mittels Robotern in Echtzeit möglich, um aus der Ferne Arbeiten zu erledigen oder gefährliche Gebiete zu erkunden. Gefördert wurde die Einrichtung der HCC Labs durch das Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Forschung.
Viele Forschungsdisziplinen an einem Ort
„Die TU Graz zählt im Bereich Visual Computing zu Europas führenden Forschungsinstitutionen. Mit dieser neuen leading-edge Infrastruktur hat die TU Graz ein europaweit einmaliges Labor, das völlig neue Forschungen im Bereich Human-Centered Computing ermöglicht“, sagt TU Graz-Rektor Horst Bischof. „Ich möchte mich besonders beim Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Forschung für die großzügige Förderung bedanken, mit der wir diese neue, international konkurrenzfähige Infrastruktur errichten konnten. Ich bin überzeugt, dass wir damit unsere Spitzenstellung in diesem Forschungsbereich weiter festigen können.“
Laborleiter Eduardo Veas vom Institute of Interactive Systems and Data Science der TU Graz ergänzt: „Computer und Roboter können immer mehr und werden immer komplexer. Daher gewinnt die Frage zusehends an Bedeutung, wie diese multidimensionalen Informationen nutzerfreundlich präsentiert werden können und wie Menschen mit Maschinen interagieren. Hier laufen zahlreiche Forschungsfelder und Technologien zusammen: Visualisierung, User Interfaces, Mixed Reality, Game Design und KI wie Bilderkennung und Bildverarbeitung, Robotik oder autonomes Fahren. In unseren Human-Centered Computing Labs haben wir die Infrastruktur, um all diese Disziplinen zusammenzuführen.“
Laufendes Projekt vereint interdisziplinäres Team
Wie wertvoll diese örtliche Zusammenführung verschiedener Disziplinen ist, erlebt Eduardo Veas gerade in einem Projekt mit der Montanuniversität Leoben, bei dem ein Roboter einen Minenstollen mittels zahlreicher Kameras und Sensoren erkundet. Dabei soll er nicht nur die Umgebung erfassen und in Virtual Reality abbilden, sondern auch erkennen, ob sich Gase in dem Stollen befinden, bevor Menschen ihn betreten. Hierfür galt und gilt es, zahlreiche Herausforderungen zu lösen. Eduardo Veas‘ Team forscht an der Visualisierung der rekonstruierten Sensordaten und der Darstellung der Umgebung sowie der Interaktion über VR. Aber es gibt noch andere Herausforderungen, die Gegenstand der Forschung in diesem Projekt sind. Da es in dem Stollen kein Licht, keinen Strom und auch keine Möglichkeit zur Kommunikation gibt, muss zunächst eine Strategie für den Aufbau der Infrastruktur erarbeitet werden. Um diese Aufgaben zu meistern, arbeitet ein großes Team aus verschiedenen Disziplinen zusammen – in den HCC Labs haben alle Beteiligten die für sie notwendige Technologie zur Verfügung.
Sechs unterschiedliche Laborräume
Die Human-Centered Computing Labs der TU Graz teilen sich auf sechs Labore im Erdgeschoss des Data House am Campus Inffeldgasse auf, die verschiedenen Forschungsaspekten gewidmet sind:
Das Immersive Computing Lab: Ein großes Labor, das komplett mit Motion-Capturing-Technologie ausgestattet ist. Damit können Menschen und Maschinen wie Drohnen oder Roboter durch den gesamten Raum erfasst und deren Avatare in digitale Umgebungen transferiert werden. Die Qualität der Technologie ist dabei so hoch, dass professionelle Filmteams hier Szenen in virtuellen Welten drehen könnten. Das Labor ist auch Testraum für verschiedene Roboter sowie für VR- und AR-Anwendungen. Um sich frei in den virtuellen Räumen bewegen zu können, gibt es einen beweglichen Fußboden, auf dem die Anwender*innen in alle Richtungen gehen können, ohne sich im realen Raum vorwärts zu bewegen. Damit soll unter anderem die Fernerkundung mittels Robotern erforscht werden, bei der ein Roboter in einem unerforschten oder potenziell gefährlichen Gebiet platziert ist und die Umgebung in einen VR-Raum übermittelt. Die Nutzer*innen können den Roboter über den beweglichen Boden steuern.
Im Vehicle-Human Interaction Lab stehen moderne Rennsimulatoren, die mit Sensoren zur Erfassung physiologischer Daten synchronisiert sind. Damit lassen sich äußere Einflüsse auf Lenker*innen ebenso testen wie Reaktionen auf Stress beim Fahren. Auch autonomes Fahren wird hier erforscht.
Das Game Experience Lab widmet sich Game Design, innovativen Lehr- und Lernmethoden und neuen Wegen zur Darstellung und Vermittlung von Forschungsinhalten. Hier wird viel mit Virtual Reality gearbeitet, aber auch Themen wie Datenerhebung und deren nutzerfreundliche Aufbereitung zur weiteren Analyse oder Anwendung stehen im Fokus.
Im Wearable Technology and Interface Fabrication Lab lernen die Studierenden, Eingabe- und Steuergeräte wie etwa Datenhandschuhe oder Datenbrillen selbst zu bauen. Das Testen neuer Anwendungen ist im Usability Lab möglich, das aus zwei identischen Testräumen mit einem Kontrollraum dazwischen besteht, aus dem beide Testräume durch Einwegspiegel beobachtet werden können. Für die theoretische Arbeit und Unterricht gibt es schließlich noch das Classroom Lab.
Dieser Forschungsbereich ist im Field of Expertise „Information, Communication & Computing“ verankert, einem von fünf wissenschaftlichen Stärkefeldern der TU Graz.
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