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Wissenschaft

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Einen "Schmelztiegel aus Wissen" nennt Dr. Nadja Thalmann ihr Genfer Forschungslabor (unten). Mathematiker, Mediziner, Psychologen und informatiker arbelten hier an der Gestaltung des virtuellen Menschen. Mit einer Spezial-Software modellieren sie unter anderem Gesichter

Ob Marilyn Monroe, James Dean, ein Supermodel Oder sogar die eigene Grossmutter- Dr. Nadja Thalmann kann sie alle erschaffen. Am Computer. Als virtuelle Wesen, die verbl端ffen


Einblick in neue Welten: Mit einer 3-D-BriIle kann Professor Nadja Thalmann ihre Computer-Geschöpfe dreidimensional agieren sehen

,,Bring das Gehirn!", befiehlt der Arzt seinem Gehilfen. Vor ihm liegt auf einer Bahre eine Leiche. Transformatoren brummen, als der Wissenschaftler das Hirn in den geöffneten Schädel einsetzt. Und plötzlich zuckt die Hand des Toten... So ähnlich verhielt sich das damals bei Dr. Frankenstein. Wesentlich sauberer und effektiver geht heute Dr. Nadja Thalmann und ihrer Forschungs-

gruppe ,,MIRALab" an der Universität Genf die Arbeit von der Hand. Aber wie einst Frankenstein versucht sich auch die ehrgeizige Informatikprofessorin als Schöpferin: Die 52jährige Expertin für Computeranimation erschafft virtuelle Menschen. ,,Es handelt sich dabei keineswegs um leblose Trickfilmfiguren" betont Thalmann, ,,sondern um lernfähige Wesen. Fiir mich, die ich so viel mit ihnen

arbeite, entwickeln sie beinahe schon Herz und Verstand." Die Ziele der Professorin sind hoch gesteckt: Ihre digitalen Kreaturen sollen nicht nur intelligent handeln können, sondern irgendwann auch Gefühle zeigen. Bis dahin ist es noch ein weiter Weg. Denn das Universum unter unserer Schädeldecke ist viel zu unergriindlich, um es so einfach abkupfern zu können. Die künstWeltblld 04/00 43


Das Geheimnis von Marilyns Hüftschwung muss erst noch ausgetüftelt werden

Völlig losgelöst: Mit der Cyberbrille lassen sich Computerwesen in künstlichen Wunderwelten beobachten (ganz oben). Eine Spezialitat der Genfer Wissenschaftler ist die Entwicklung virtueller Models (oben), die uns vielleicht schon bald die neuesten Designer-Trends vorführen. Aber auch die Medizin kann die Computerfiguren für ihre Zwecke nutzen

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lichen Menschen besitzen noch längst nicht unsere komplexe Gefühlswelt. Sie reagieren vielmehr wie ein noch etwas unterentwickelter Schachcomputer. ,,An die Schöpfung von virtuellen Menschen wagt sich sonst kaum jemand", räumt Thalmann ein, ,,die Arbeit ist viel zu umfangreich." Auf einem Computerbildschirm sieht man Marilyn Monroe tanzen. Nadja Thalmann und ihr Team haben die synthetische Superblondine aus einer riesigen Datenmenge konstruiert ein Projekt, das ihnen weltweit Anerkennung einbrachte. Beinahe könnte man wirklich meinen, dass es sich bei der künstlichen Monroe um das Original handelt. Nur das Geheimnis ihres erotischen Hüftschwungs muss erst noch in komplexer Programmierarbeit ausgetüftelt werden. ,,Bis zur menschlichen Idealform fehlen uns etwa 20 Prozent", schätzt Thalmann. Hinter einer durch Geheimcode verriegelten Tür verbirgt sich das Labor von MIRALab. Menschenmodelle wie Schaufensterpuppen und ein Plastikskelett stehen in dem mil Hochleistungsrechnern voll gestopften Raum herum. ,,Hier befindet sich ein Schmelztiegel aus Wissen", erlkärt die dynamische Chefin und deutet stolz in die Runde. Mathematiker, Mediziner, Psychologen und viele andere stecken ihre Kenntnisse in den Aufbau der künstlichen Kreaturen. Derzeit üben die animierten 3-D-Figuren elementare Tätigkeiten wie Gehen, Greifen und Heben eigenstandig aus. Die kluge Marilyn läuft beispielsweise alleine durch ein Labyrinth, ohne sich dabei ihren Kopf an den Wänden anzustossen. Viele Handlungen der künstlichen Menschen steuert man aber noch über Hebel oder Knöpfe. Die Erschaffung eines künstlichen Menschen gleicht der Modellierung einer Tonfigur durch einen Bildhauer. Per Mausklick entsteht Schicht für Schicht. Zunächst wird ein Skelett aus beweglichen Linien entworfen. An diesem Gerüst befestigen die Computeranimateure geometrische Muster unterschiedlicher Grösse. ,,Sie bilden quasi das Fett und die Muskeln der Figur", erläutert ein Mitarbeiter, der gerade mit der Maus am Bein von James Dean herumzerrt. Dann ziehen die Spezialisten Haut, die zuvor als Foto in den Computer eingelesen wird, wie Knetgummi über das virtuelle Knochengerüst. Damit die Haut nicht mehr wie ein Stiick lebloses Plastik aussieht, entwirft ein Designer winzige Poren, Pigmente und Hunderte von Haaren. Thalmanns multikulturelles Team sorgt in mühevoller Kleinarbeit dafür, dass jeder Muskel der Virtuellen zur richtigen Zeit zuckt und dass die kleinste Kleiderfalte getreu den Gesetzen der Schwerkraft fällt. Noch bewegen sich die simulierten Menschen ähnlich ungelenk wie Roboter. Aber sie machen rasche Fortschritte. Neben zahlreichen Prominenten und einigen Normalsterblichen hat Thalmann auch die berühmte chinesische Tonkriegerarmee aus Xian im Computer wieder auferstehen lassen.


Eine Generation fleissiger Arbeitskräfte wächst im MIRALab-Labor heran. Die Stars aus der Retorte kann man beispielsweise für Stunts, Konferenzen oder für zeitaufwendige Arbeiten bei der Informationssuche einsetzen. Synthetische Nachrichtensprecher könnten ,,Tagesschau"-Gesichter, künstliche Models Heidi Klump oder Claudia Schiffer ersetzen. Im Internet wird es ab April schon die erste virtuelle Nachrichtensprecherin geben. ,,Keine Gagen, keine Allüren, keine Probleme", fasst ein Mitarbeiter Thalmanns die Vorzüge der Virtuellen zusammen. Die Zahl der denkbaren Anwendungen explodiert. Musikclips, Werbefilme und HollywoodStreifen kommen schon heute nicht mehr ohne virtuelle Welten aus. So konnte zum Beispiel der Film ,,The Crow" mit Hilfe von computeranimierten Szenen zu Ende gespielt werden, obwohl der Hauptdarsteller während der Dreharbeiten erschossen wurde. Im Laufe dieses Jahrhunderts werden die kiinstlichen Menschen die Bereiche Kommunikation, Industrie und Medizin erobert haben. Ein faustischer Drang treibt die gebürtige Französin Thalmann bereits seit ihrer Kindheit an. Immer wieder stellte sie sich die Frage: ,,Was macht den Menschen aus?" Diplome in Psychologie, Biologie und Chemie krönte die Mutter zweier Töchter mit einer Promotion in Informatik. ,,Mittels des Rechners konnte ich alle

Der Virtuelle kauft für uns ein und legt sich auf die Psychologen-Couch Modelle, die ich über den Menschen gelernt hatte, visuell umsetzen", erklärt die 52-Jährige. Die Idee, künstliche Menschen zu kreieren, entstand, als sie auf dem Computer das Zusammentreffen von Elelctronen und Mo lekülen in dreidimensionalen Bildern simulierte. ,,Ich hasse enge Denkschemen und will über die Grenzen hinaus", beschreibt die unkonventionelle Frau ihre Motivation. Zusammen mit ihrem Mann Daniel, einem Nuklearphysiker, gehört sie heute weltweit zu den Pionieren der Computeranimation. Europäer, Asiaten und Amerikaner reissen sich um die visionären Wissenschaftler. Als in den 70er Jahren noch jeder als Spinner galt, der sich näher für Computer interessierte, beschäftigten sich die Thalmanns in Kanada bereits mit der Erschaffung synthetischer Welten. Beide leiteten zehn Jahre lang an der Universität von Montreal eine Computergrafik-Gruppe, die weltbekannte Cornputertrickfilme produzierte. Zurückgekehrt nach Europa, sah sich die Forscherin mit heftigen moralischen Argumenten konfrontiert. ,,Die Leute haben mich gehasst", erinnert sie sich. ,,Man warf mir vor, dass ich

Gott spielen wollte." Dabei hat Thalmann eher ein künstlerisches Bedürfnis, etwas zu schaffen: ,,Ich fühle mich wie ein Ingenieur der Renaissance." Moral wird dabei für sie ganz gross geschrieben. Strikt lehnt Nadja Thalmann beispielsweise die Zusammenarbeit mit dem Militär ab. ,,Einigen Belgiern schwebte ein Simulator vor, bei dem man auf virtuelle Menschen geschossen hätte. Solche Projekte unterstütze ich nicht." Trotz der grossen Euphoric über die unendlichen Weiten des Cyberspace tauchen bei Kritikern auch immer wieder ethische Bedenken auf. Thalmann wischt diese Zweifel mit viel Optimismus vom Tisch. Sie glaubt unverdrossen an die schöne neue Welt der virtuellen Realität ,,Die Klone können sich nicht von unserer Software unabhängig machen. Wir behalten die Macht", steht für sie fest. Die simulierten Menschen werden, ihrer Meinung nach, eine Revolution im positiven Sinne auslösen. ,,Wir benötigen diese persönlichen Assistenten in Zukunft ganz dringend. Sie werden uns bestimmt nie an Intuition, aber dafür an Intelligenz weit überlegen sein." Das gesamte Wissen des Universums könne man in einem künstlichen Charakter konzentrieren. Es ware beispielsweise sogar möglich, Mozart wieder zu beleben und inn mittels eingegebener Daten neue Werke komponieren zu lassen. Alles nur Spinnerei? ,,Meine Welt mag virtuell sein, aber meine Lösungen sind real", steht als knappe Antwort auf einem Plakat in Nadja Thalmanns Büro zu lesen. Lassen wir uns einfach mal durch diese virtuelle Traumwelt treiben. ,,Du kaufst mir heute eine blaue Jeans und ein weisses Seidenhemd", fordern Sie Ihren virtuellen Doppelgänger auf, Am Bildschirm verfolgen Sie, wie er in eine virtuelle New Yorker Boutique geht. Dort probiert er verschiedene Hosen an und führt Sie Ihnen vor, während Sie zu Hause faul auf dem Sofa herumlümmeln. Sobald Ihnen etwas gefällt, lassen Sie das Ihren Klon wissen: ,,Kaufen." In der Zwischenzeit erledigt unsere simulierte Assistentin die lästige Biiroarbeit. Da uns heute ein bisschen trübsinnig zumute ist, suchen wir unseren virtuellen Psychologen auf. Wir beobachten, wie er mit unserem Psycho-Klon kommuniziert und Situationen durchspielt. Dort treffen wir vielleicht auch die verstorbene Oma zu einem Plausch. Leider fehlt ihr die Herzenswärme unserer echten Grossmutter. Deshalb flirten wnr zur Stimmungsaufhellung noch schnell mit Brad Pitt. Er erklärt uns dann auch, wie man das neue Ikea-Regal zusammenbaut und wie wir uns morgen auf das Meeting vorbereiten sollten. In Thalmanns Visionen werden wir unsterblich sein, denn unsere künstlichen Doppelgänger leben ewig. Eine Einschränkung macht die Wissenschaftlerin dann aber doch: ,,Das Einzige, was dem virtuellen Menschen vermutlich fehlen wird, ist der gesunde Menschenverstand."

Wie tanzt Künstliche Marilyn? Intelligenz Auf den ersten Blick ist Computer-Animation der Zeichentricktechnik vergleichbar. Doch nicht jede Bewegung muss extra gezeichnet werden. Drei Schr itte sind nötig, um einer Computerfigur Leben einzuhauchen: Körpervermessung Mit Laserstrahlen wird ein realer Mensch abgetastet. Der Computer errechnet aus den 300 000 Abtastpunkten mit je drei Millimeter Abstand den Körper der virtuelIen Figur. Bewegung Dafür steckt ein echfter Mensch in einem Datenanzug mit Sensoren. Diese übertragen die Daten sof ort auf die Kunstfigur. Die Umrechnung der Daten nennt man MotionCa pturing-Technik. Die Bewegungen können auch mittels optischer Sensoren in Infrarotkameras abgetastet werden. Gesichtsausdruck E chte Menschengesichter werden mit Sensoren versehen, die jede Bewegung und die je nach Gefühlslage unterschiedlichen Wärmemuster in den Rechner übertragen.

Weltweit arbeiten Forscher mlt enormem Aufwand daran, Computern menschiiches Verhalten und Gefühle beizubringen. Dafür entwickeln sie: Programme Voraussetzung ist eine selbstständig lernende Software, die sowohl im Stande ist, sich ein Bild von ihrer Umgebung zu machen, als auch jede Sprache zu verstehen. Intelligenter Agent Dieses Computerprogramm simuliert menschliches Verhalten, vor allem die Kommunikationsfähigkeit. Ziel ist es, dass damit Computer erlernte Erfahrungen untereinander in einer gemeinsamen Sprache austauschen können. Superchips Mikrochips sind superschnell. Ihre Schaltgeschwindigkeit ist rund eine Million Mal schneller ais die Reaktionszeit von Nervenzellen (Neuronen). Dennoch sind die miteinander vernetzten Nerven noch überlegen. Künstliche neuronale Netze sind die Grundlage, Computern das Lernen, Sehen, Tasten und Riechen beizubringen - die Voraussetzungen für künstliche Intelligenz. Weltbild 04/00 45


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LE MAGAZINE DU CREDIT SUISSE AVRIL/MA1 2000

BULLETIN www.credit-suisse.ch/bulletin

«Bientôt, nous voyagerons dans le temps avec notre clone virtuel» Nadia Magnenat Thalmann, spécialiste du multimedia, professeur d'université 1987: Marilyn est ressuscitée. Sur le marché Bon-Secours, à Montréal, elle rencontre Humphrey Bogart. Le séducteur embrasse la diva, la prend par la main et sort avec elle dans la nuit étoilée. Une nouvelle romance peut commencer. La scène est tirée du court-métrage de treize minutes «Rendez-vous à Montréal», Les acteurs, animés par ordinateur, ont été créés par Nadia Magnenat Thalmann, pionnière du multimédia. Ce film lui a permis de se rapprocher un peu plus de son rêve: créer une image virtuelle de I'être humain. Une innovation - et le début d'une carrière posthume pour la Marilyn virtuelle. Un buste de Marilyn trône dans le minuscule bureau rempli de livres du professeur genevois. «N'est-elle pas merveilleuse?» Une expression juvénile passe sur le visage de la scientifique. Affinités personnelles avec son idole? Voilà qui est pour le moins surprenant compte tenu des parcours si différents de ces deux femmes. Notre érudite possède six titres universitaires: en psychologie, biologie, biochimie, informatique, mathématique et physique quantique. Pendant onze ans, elle a enseigné I'informatique a I'Université de Montréal, avant de rejoindre I'Université de Genève en 1989 et de fonder MIRALab, un laboratoire de recherche sur la simulation de personnes virtuelles. Un tel curriculum pourrait impressionner: mais en parlant, la chercheuse devient une femme naturelle, pleine de spontanéité, animée d'une curiosité presque enfantine pour I'inconnu. 1997: Elvis Presley envoie la balle d'un coup violent, bien placé. Nadia Thalmann doit courir pour la renvoyer sur le court virtuel.

«Anyone for tennis?» s'appelle la performance en direct mise au point par MIRALab en commun avec I'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne. Et comme souvent avec Nadia Thalmann, le public est dupé. Car ce n'est pas elle qui joue son propre clone virtuel, mais sa fille de 18 ans, Mélanie, équipée d'un casque sensoriel, de gants sensoriels et d'une douzaine de capteurs. Si elle s'élance en avant, le clone de maman s'élance lui aussi en avant. Et depuis Lausanne, un collaborateur de MIRALab équipé de la même manière fait s'activer I'Elvis virtuel, par transfert de données. Des années de recherche se cachent derrière ce jeu virtuel. Le naturel avec lequel les joueurs de cybertennis se déplacent est stupéfiant. Et pourtant, ces créations ne sont pas parfaites. Le mystère de I'homme ne se laisse pas facilement percer - du moins pas encore. Nadia Thalmann décrit l'intérêt de son travail: «Le fait de simuler des personnes peut nous apprendre des choses sur nousmêmes: le mouvement d'une épaule, les mimiques, la fonction d'un organe.» 2002: René Leblanc déteste les cabines d'essayage exiguës et les vendeuses récalcitrantes. Alors, il s'installe devant son ordinateur, conduit son clone virtuel chez le couturier virtuel, essaie toutes sortes de vêtements, se tourne et se retourne, va et vient, et remplit peu a peu son panier virtuel. Le e-tailor, le «couturier électronique», va bientôt être produit en série et bouleverser le monde de la mode.«Le couturier électronique, c'est mon préféré, s'ex-

clame avec enthousiasme Nadia Thalmann, parce qu'il allie I'art, la beauté et la technologie.» Aujourd'hui, les magasins de mode et les grands magasins font la queue - et rendent encore plus folles les journées du professeur. Nadia Thalmann ne passe que la moitié de son temps à Genève. Mais où qu'elle soit, elle répond à chacun des cent courriers électroniques qu'elle reçoit tous les jours. Ses troisfilles, agées de 14 à 20 ans, ont de la chance lorsqu'elles arrivent à avoir leur mère pour elles toute une journée dans le monde réel. «Le medecin m'a déjà conseillé depuis longtemps de ralentir mon rythme, explique Nadia Thalmann, mais j'ai tellement d'energie que je n'y arrive pas.» Et d'ajouter, rayonnante: «Nous sommes entrés cette année dans neuf projets de recherche de I'Union européenne.» 2005; Le docteur Julia Graber fait des recherches sur une nouvelle substance contre les rhumatismes, Dans son laboratoire, ni pipettes ni éprouvettes. La composition chimique de la substance a la forme de bits et de bytes, Elle va à présent en tester les effets sur dix patients virtuels souffrant de rhumatismes. MIRALab a déclenché un véritable razde-marée dans les applications médicales, qui, avec un tiers du budget, représentent le principal axe de la recherche. «Bientôt, nous pourrons simuler dans un modèle tridimensionnel pourquoi une personne a des rhumatismes», se réjouit Nadia Thalmann. L'intérêt pour I'industrie et les hôpitaux est considérable. Succès sur tous les fronts - du moins depuis le milieu des annees 90:«Lorsque j'ai commencé mes recherches il y a plus de vingt ans, à Montréal, beaucoup decollègues se sont contentés de faire la moue en disant: «De I'informatique? Ce que vous faites, ce sont des dessins animés,» Mais Walt Disney et consorts eux aussi I'ont évitée, elle, I'intruse, raconte Nadia Thalmann. 2010: Philippe Müller entre dans I'agence de voyages virtuelle www.history-


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travel.com et réserve un voyage dans la Rome antique. Et le voilà déjà, César virtuel, qui flâne dans son palais et s'offre un repas somptueux. Le solr, il se rend au Colisée, où un combat de gladiateurs est justement à I'affiche. Ressentir les choses comme elles I'étaient auparavant, c'est là une autre passion de Nadia Thalmann. Non pas par jeu, mais dans une optique pédagogique. L'idée lui est venue en 1992 au cours

d'un voyage en Chine, alors qu'elle visitait le tombeau de I'empereur Shi Huangdi, à Xian. Dans les années 70, les archéologues avaient découvert à cet endroit une armée en terre cuite. Nadia Thalmann a été si impressionnée qu'elle a lancé un programme de recherche européen pour redonner vie aux soldats dans un film. Cette fascination pour différentes cultures, Nadia Thalmann la vit aussi à

MIRALab. Ses 28 scientifiques, des jeunes pour la plupart, viennent de toutes les régions du monde et de tous les horizons professionnels. Une interdisciplinarité que Nadia Thalmann incarne ellemême et qu'elle a transmise à son institut. «Pour moi, avec MIRALab, c'est tout simplement un rêve qui s'est réalisé. Que demander d'autre à la vie ?» Andreas Thomann


Nadia Magnenat-Thalmann «Apprendre l’entreprise » Pionnière de l'image de synthèse et du film d'animation en 3D, Nadia Magnenat-Thalmann voyage énormément pour donner des conférences dans le monde entier. A la tête d'un laboratoire dont le nombre dc chercheurs est passé de 25 à 35 au cours des derniers mois, elle travaille régulièrement jusqu'à une heure avancée de la nuit.« Si je meurs ce soir je serai heureuse d’avoir découvert ce que j’ai découvert, dit-elle, La vie est un don. Réussir, c'est se réaliser: En fait, Nadia Magnenat-Thalmann redouble d'efforts aussi parce qu'elle craint de se faire dé-

passer Longtemps seule dans son domaine, elle doit affronter soudain la concurrence de grands groupes très puissants. Son laboratoire grouille

d'inventions géniales. Ses étudiants filent dans les grandes entreprises américaines ou japonaises. A l'image de nombreux chercheurs, Nadia Magnenat-Thalmann craint de perdre le contrôle sur le produit de son travail. Cest pour cela qu'elle s'est décidée à créer sa propre entreprise en l'an 2000. Ce ne sera pas facile, Elle devra faire le deuil de la voie solidaire qui lui a réussi. A une époque ou cela ne se faisait pas, Nadia Magnenat-Thalmann n'a écouté que sa passion. Avant d'enseigner l'informatique et le multimédia, elle a grappillé de solides connaissances en psychologie et en biologie jusqu'au doctorat en mécanique quantique. Aujourd'hui, Nadia Magnenat-Thalmann se passionne pour les cours de droit de la plus jeune de ses trois filles. et pour le design aussi, une matiere nécessaire à la réalisation d'un de ses logiciels qui permet de visualiser des vêtements en trois dimensions. « Il faut être capable d'apprendre à tout instant, dit-elle. C'est un plaisir et c'est aussi l'avenir. » Pour un chercheur, apprendre à créer une entreprise, c'est aussi un apprentissage, Peut-être le plus difficile.


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