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Medieninformation | 27. April 2022 | sn

Um Krankheitsverläufe und Therapieerfolge besser vorherzusagen

Der TU-Informatiker Marc Alexa wird mit einem ERC Advanced Grant für seine Forschungen zur Geometrieverarbeitung ausgezeichnet

Für sein Forschungsprojekt „EMERGE“ („Geometry Processing as Inference“) erhält Prof. Dr. Marc Alexa einen ERC Advanced Grant. Der Europäische Forschungsrat finanziert das Vorhaben in den nächsten fünf Jahren mit 2,5 Millionen Euro.

Die digitale Verarbeitung und Analyse von Daten spielen eine zentrale Rolle für alle gegenwärtigen globalen Herausforderung wie Klimawandel, Pandemien, Bevölkerungswachstum oder Energieversorgung. Methoden für „Big Data“ und Algorithmen der maschinellen Intelligenz sind in aller Munde. Jede Entwicklung in diesen Bereichen kommt unmittelbar auch dem Verständnis und möglichen Lösungen von relevanten praktischen Problemen zugute.

Geometrieverarbeitung beschäftigt sich speziell mit der Verarbeitung und Analyse von dreidimensionalen Daten – also digitalen Modellen der Dinge, mit denen wir uns umgeben. Geometrieverarbeitung ist eine Erfolgsgeschichte: Heutzutage gibt es praktisch keinen Bereich mehr, in dem dreidimensionale Objekte nicht digital modelliert und analysiert werden: Von Auto bis Zahn, von Architektur bis Zoologie – dreidimensionale Objekte entstehen und „leben“ heutzutage im Computer. Der Erfolg der Geometrieverarbeitung liegt insbesondere in der Effizienz. Genaue dreidimensionale Modelle bestehen aus großen Datenmengen, die in vielen Anwendungen in Sekundenbruchteilen verarbeitet werden müssen.

Die Idee des Projektes „EMERGE“ (Geometry Processing as Inference) ist es, diese erfolgreichen Methoden der Geometrieverarbeitung auch für die Verarbeitung von höherdimensionalen Strukturen zu verwenden. Auf diesem Wege werden aus Methoden für dreidimensionale Daten allgemeinere Analysewerkzeuge, die sich dann auch zum Beispiel auf Probleme in der Medizin anwenden lassen. Die dafür notwendigen Erweiterungen der Algorithmen und Datenstrukturen sind fundamentaler Natur und zentraler Forschungsgegenstand von „EMERGE“. Die Frage ist insbesondere, in welcher Dimension der Daten welche Methoden am besten auf der heute gängigen Rechnerinfrastruktur umzusetzen sind. Die Hoffnung und zentrale These des Projektes ist, dass die Verfeinerung der Methoden in der Geometrieverarbeitung über die letzten Jahrzehnte auch bei der Erweiterung in höhere Dimension noch Früchte trägt und idealerweise Potenziale ausschöpft, die sich komplementär zu den Entwicklungen in der maschinellen Intelligenz und in der klassischen digitalen Signalverarbeitung verhalten.

Konkrete Anwendungsszenarien ergeben sich aus der Modellierung sogenannter Shape Spaces: Hier werden dreidimensionale Objekte als Punkte in einem hochdimensionalen Raum dargestellt. Die Veränderung der Form ist dann eine Kurve in diesem Raum. So lassen sich zum Beispiel menschliche Bewegungsabläufe oder die Degeneration von Organen aus Sensordaten (Ultraschall, MRT) darstellen. „EMERGE“ soll Methoden hervorbringen, die eine bessere Analyse dieser Daten ermöglichen, um so letztlich besser Krankheitsverläufe und Therapieerfolg prognostizieren zu können.

Prof. Dr. Marc Alexa leitet das Fachgebiet Computer Graphics an der TU Berlin. Nach seiner Promotion an der TU Darmstadt hat er unter anderem am Georgia Tech, Caltech, der Carnegie Mellon University, der ETH Zürich und der Universität Toronto geforscht. Seine Arbeiten im Bereich Computer Graphik und Geometrieverarbeitung sind gefördert und vielfach ausgezeichnet, unter anderem von Apple, der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften, der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit dem Meier-Leibnitz-Preis und den Walt Disney Animation Studios. 2010 erhielt er bereits einen ERC Starting Grant.

Der Europäische Forschungsrat fördert ausschließlich bahnbrechende, innovative und wegweisende Grundlagenforschung. Die wissenschaftliche Exzellenz der Antragstellenden und der Projekte ist alleiniges Auswahlkriterium.

Kontakt

Prof. Dr.

Marc Alexa

marc.alexa@tu-berlin.de

Einrichtung Fachgebiet Computer Graphics