Prof. Mark Pauly

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Geometrisches Modellieren und Computeranimation

Mark Pauly ist seit April 2005 Assistenzprofessor für Informatik am Institut für Computational Science der ETH Zürich. Er studierte Informatik an der TU Kaiserslautern und der University of Edinburgh, promovierte von 2000 bis 2003 an der ETH Zürich und forschte bis 2005 an der Stanford University. Im Interview mit Katja Abrahams spricht er über seine Forschungsinteressen Geometrisches Modellieren und Computeranimation sowie über seine Einführungsvorlesung am 20. Dezember 2006.

Dezember 2006

Sie leiten die im letzten Jahr gegründete Applied Geometry Group. Womit genau beschäftigt sich diese?

Wie der Name schon sagt, geht es um angewandte Geometrie. Die Einsatzgebiete digitaler 3D-Geometrien sind sehr vielfältig und reichen von Flächen-Design und Analyse in verschiedenen Ingenieurs-Disziplinen und der Architektur über medizinische Anwendungen im Bereich der Diagnose oder Operations-Planung bis hin zu Simulationen für Animationsfilme und Computerspiele, um nur einige Beispiele zu nennen. Die Forschung in meiner Arbeitsgruppe versucht in dieser Vielfalt die grundlegenden geometrischen Prinzipien zu erkennen und zu verstehen, um daraus effiziente Algorithmen zur Analyse, Modellierung, und Simulation geometrischer Objekte abzuleiten. Hier ist ein wesentliches Ziel, den kreativen Prozess des Menschen mit digitalen Hilfsmitteln zu unterstützen, das heisst den Weg vom mentalen Konzept zur konkreten Umsetzung am Rechner ohne wesentliche Einschränkungen einfach und effizient zu gestalten.

Am 20. Dezember halten Sie Ihre Einführungsvorlesung. Um welches Thema wird es dabei gehen?

Der Titel der Vorlesung ist "Angewandte Geometrie: Analyse, Modellierung und Simulation dynamischer 3D-Objekte." Ich möchte einen Einblick in meine Forschungstätigkeit geben und anhand zweier konkreter Beispiele nicht nur den Gegenstand meiner Forschung, sondern auch die typische Arbeitsweise erläutern. Schwerpunkt wird die Analyse and Klassifikation geometrischer Objekte sein, aber ich werde auch Beispiele aus dem Bereich der Computeranimation diskutieren.

Welche regulären Vorlesungen halten Sie dieses Semester?

In diesem Wintersemester unterrichte ich das Fokusfach "Introduction to Computer Graphics", bei dem die Studierenden einen Einblick in Methoden und Algorithmen der Computergraphik erhalten. In den begleitenden Übungen wird schrittweise ein Programm zur realistischen Bildsynthese entwickelt. Darüber hinaus gebe ich ein Seminar mit dem Titel "Advanced Topics in Computer Graphics", bei dem vor allem aktuelle Arbeiten zum Thema geometrisches Modellieren, Flächenrekonstruktion und Spiele-Technologie diskutiert werden. Im Sommersemester 2007 werde ich die Vorlesungen "Surface Representations and Geometric Modeling" und "Wissenschaftliches Rechnen" halten sowie ein neues Seminar zum Thema "Machine Learning in Visual Computing" zusammen mit Prof. Buhmann und Prof. M. Gross anbieten.

Sie bieten im Februar 2007 einen Kurs im geometrischen Modellieren für Ingenieure und Projektleiter an. In welchen Industriezweigen wird dieses Verfahren angewandt?

Das Geometrische Modellieren, wie es an der ETH gelehrt wird, kommt in den verschiedensten Industriezweigen zum Einsatz: Die Palette reicht vom Produktdesign über den Maschinenbau und die chemische Industrie bis hin zu Automobilbau und Architektur. Letztes Jahr hatten wir ein entsprechend breit gefächertes Spektrum an Teilnehmern, u.a. Ingenieure vom Hörgerätehersteller Phonak und von der Firma AutoForm, die Simulations-Software für die Herstellung von Automobilen entwickelt.

Braucht man künstlerisches Talent, wenn man sich mit Computeranimationen befasst?

Jemand, der Computeranimationen für Filme oder die Spieleindustrie entwirft, braucht auf jeden Fall künstlerische Fähigkeiten. Betrachtet man dagegen eher die algorithmische Seite der Computergraphik, d.h. die Konzepte und Methoden, mit denen wir uns an der ETH hauptsächlich beschäftigen, muss man kein ausgebildeter Künstler sein. Allerdings braucht man eine gewisse Kreativität und vor allen Dingen ein gutes visuelles und dreidimensionales Vorstellungsvermögen. In der Filmindustrie ist sicherlich die Interaktion zwischen den Informatikern, die die Technologien entwickeln und den Künstlern, die diese anwenden und deren kreative Arbeit den Erfolg eines Filmes ausmacht, ein besonders spannender Aspekt.

Was ist für Sie persönlich besonders reizvoll an der Geometrie?

Besonders faszinierend ist für mich die Verbindung von Theorie und Praxis. Es geht oft um sehr interessante mathematische Fragestellungen, die Geometrie ist voll von sehr schöner Theorie und bietet viele intellektuelle Herausforderungen. Gleichzeitig lassen sich einige dieser Ideen direkt in praktische Algorithmen umsetzen, die in vielen Anwendungsgebieten relevant sind.

Als Sie begannen, Informatik zu studieren, war da für Sie schon klar, dass Sie in Richtung Computergraphik gehen würden?

Eigentlich nicht. Als ich anfing zu studieren, interessierte ich mich hauptsächlich für künstliche Intelligenz. Daher bin ich auch nach Kaiserslautern gegangen, da dort das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz seinen Sitz hat. Nach wenigen Studiensemestern habe ich jedoch gemerkt, dass ich meinen Schwerpunkt lieber auf etwas anderes setzen wollte. Schon während der Schulzeit hatte ich mich mit Graphik-Algorithmen beschäftigt, und während des Studiums ist dann aus anfänglichem Interesse eine grosse Faszination geworden. In meiner Diplomarbeit habe ich mich mit fotorealistischer Bildgenerierung beschäftigt und bin dann im Laufe meiner Promotion nach und nach zum geometrischen Modellieren übergegangen.

Wie sehen Sie die ETH als Forschungsstandort?

Sehr positiv! Für mich als Assistenzprofessor sind die Eigenständigkeit und Freiheit sowie die finanziellen und räumlichen Mittel, die die ETH bietet, sehr wertvoll. Bei vielen meiner Kollegen im Ausland sind die Forschungsbedingungen deutlich schlechter. Auch ist das Klima innerhalb des Departements sehr angenehm. Manchmal würde ich mir jedoch noch etwas mehr Dialog zwischen den einzelnen Instituten und Arbeitsgruppen am Departement wünschen.

Was halten Sie persönlich für besonders wichtig in der Lehre?

Für mich ist die Lehre sehr wichtig. Mir macht es Spass, Wissen zu vermitteln und mit Studierenden zu interagieren. Ich hoffe, dass ich in einer Vorlesung oder einem Seminar vor allem motivierend sein kann, d.h. die Begeisterung für das Fach weitergeben und die Studierenden ermuntern kann, sich selbst intensiver mit einem Thema zu beschäftigen. Lernen ist vor allem ein aktiver Prozess, und die passive Aufnahme von Fakten reicht oft nicht aus, um die Lernziele des Informatikstudiums zu erreichen. Lehre sollte nie eine Einbahnstrasse sein und manchmal wünschte ich mir eine aktivere Teilnahme der Studierenden am Unterricht. Für mich ist es sehr spannend, die Meinungen und Standpunkte der Studierenden zu diskutieren!

Haben Sie ein Schlusswort für unsere Studierenden?

Aus eigener Erfahrung kann ich sagen, dass das Studium ein sehr spannender und prägender Lebensabschnitt ist, bei dem es längst nicht nur um die Ausbildung geht. Ich denke es ist wichtig, neugierig zu sein und über den Tellerrand hinauszuschauen, ein Semester oder Praktikum im Ausland zu machen und eigene Ideen zu verwirklichen statt sich nur im vorgegebenen Flussbett mit treiben zu lassen.