Forschungslabore

Imaging Hangar

Das Herzstück des VCC-Gebäudes ist der Imaging Hangar. Das Verhalten von Tieren kann in einer reaktiven 3D-Umgebung von 1.900 Kubikmetern beobachtet werden. Die bahnbrechende Technologie in dieser Größenordnung wird die Untersuchung von schwärmenden Vögeln, Insekten und Säugetieren in kontrollierten Umgebungen ermöglichen. Ihre Reaktionen auf virtuelle Einflüsse, wie z. B. projizierte Raubtiere, werden mit hoher Präzision in Echtzeit verfolgt, wodurch eine manipulierbare Umgebung mit natürlichen Beobachtungen geschaffen wird. Der Imaging Hangar wird nicht nur die Erkenntnisse über Tiernetzwerke erweitern, sondern auch zur Entwicklung von Computer Vision beitragen. Durch sein anpassungsfähiges Design können neue Technologien wie die Bewegungserfassung und Computer Vision leicht implementiert werden.

Der Imaging Hangar ist eine hervorragende Grundlage für die Erforschung des kollektiven Verhaltens, die es den Wissenschaftlern ermöglicht, die Phänomene zu untersuchen, die innerhalb von Tiergruppen auftreten, und innovative Forschungsinstrumente weiterzuentwickeln.

Fish Labs

Ähnliche Experimente in kleinerem Maßstab können in den Fish Labs durchgeführt werden, wo verschiedene Wassertierarten in allen Einzelheiten beobachtet werden können, während sie unter genau kontrollierten Bedingungen in selbst gestalteten Virtual-Reality-Umgebungen ausgesetzt werden. Bis der Imaging Hangar betriebsbereit ist, wurde am MPI für Ornithologie in Radolfzell eine vorbereitende Umgebung eingerichtet, in der bereits erste Experimente durchgeführt werden.

Computer Graphics Labs

Da es derzeit keine moderne Technologie für reaktive virtuelle 3D-Umgebungen gibt, werden Lösungen im Computer Graphics Lab erforscht und getestet. Dies umfasst die Erprobung von hochauflösender Projektionstechnik und Echtzeit-Tracking-Geräten sowie die Anforderungen an die Datenverarbeitung dieser Komponenten. Auch die Entwicklung und Optimierung der virtuellen Geländesimulationen wird hier durchgeführt.

Network Analytics Lab

Die Verfolgung der Tiere im Imaging Hangar und in den Fish Labs in der erwarteten Detailtiefe wird enorme Datenmengen erzeugen. Externe Datenquellen wie z. B. verfolgte Wildtiere aus dem ICARUS-Projekt tragen zu dieser Menge bei. Daher sind eine effiziente Datenspeicherung und anschließende rechnerische Verarbeitung von entscheidender Bedeutung für die wissenschaftliche Leistungsfähigkeit des VCC. An diesen Herausforderungen wird im Network Analytics Lab gearbeitet, wo auch formale Darstellungen der aus den gesammelten Daten abgeleiteten Interaktionsnetzwerke erforscht werden.

Virtual Reality Lab

Ein großer Schritt in der Erforschung des kollektiven Verhaltens ist die Übertragung von Erkenntnissen, die aus dem Verhalten von Tieren abgeleitet wurden, auf den menschlichen Bereich oder von Menschen kontrollierte Netzwerke wie Logistik oder Verkehr. Die Überprüfung von Hypothesen, die aus der Beobachtung von Tieren an Menschen gewonnen wurden, erfordert die Möglichkeit, die Versuchspersonen einer ebenso kontrollierten Umgebung auszusetzen wie die Tiere. Das Virtual Reality Labor wird diese Möglichkeit mit Hilfe verschiedener Technologien bieten, die eine vollständig kontrollierte virtuelle 3D-Umgebung für die Probanden ermöglichen. Eine Einrichtung mit mehreren Virtual Reality-Headsets wie der Oculus Rift für Experimente mit fester Position oder der HTC Vive für volle Bewegungsfreiheit wird Experimente mit mehreren Probanden gleichzeitig in einer gemeinsamen virtuellen Umgebung ermöglichen. Darüber hinaus werden Mixed-Reality-Technologien wie die Microsoft Hololens es ermöglichen, reale und greifbare Versuchsaufbauten mit virtuellen Effekten zu erweitern, um eine Versuchsperson mit neuen Situationen und Reizen zu konfrontieren. Im Vergleich zu realen Experimenten ermöglicht die Durchführung von virtuellen bzw. Mixed-Reality-Experimenten eine viel kontrolliertere Umgebung mit weitaus größeren Möglichkeiten, die Handlungen der Probanden zu verfolgen, da alle Handlungen mit minimaler Sensorunsicherheit direkt aufgezeichnet werden können.

Control Room and Analytics Lab

Neben der Schaffung reaktiver virtueller Umgebungen mit Echtzeitsteuerung und Datenerfassung besteht die dritte Hauptaufgabe in der Erkundung und Wissensgenerierung aus den gesammelten Daten. Der Großteil der Datensätze besteht aus verfolgten Bewegungen von Kollektiven. Aufgrund der Komplexität der Daten und Aufgaben ist eine Kombination von rechnergestützten und visuellen Analysemethoden für eine effektive Erforschung der Daten erforderlich. Neuartige Tools, Visualisierungen und speziell entwickelte Hardware-Setups werden im Control Room and Analytics Lab erprobt, wo eine flexible Umgebung zur Verfügung steht, um verschiedene Lösungen zu erstellen und zu vergleichen. Unter anderem stehen den Nutzern Multi-Display-Setups, flache und an der Wand montierte hochauflösende Touchscreens und neuartige Interaktionstechnologien wie Augen- und Bewegungsverfolgung zur Verfügung.

Data Theatre

Wenn der Imaging Hangar das Herz des VCC bildet, kann das Data Theatre als sein Gehirn angesehen werden. Der 160 Quadratmeter große Raum soll Wissenschaftler aller beteiligten Disziplinen zusammenbringen, um kollektive Verhaltensdaten auf einem 7m x 3m großen, ultrahochauflösenden Projektionssystem gemeinsam zu untersuchen und zu analysieren. Aufgrund seiner außergewöhnlich hohen Pixeldichte bietet dieses außergewöhnliche System die Möglichkeit, sehr große Datenmengen interaktiv zu untersuchen. Gleichzeitig erlaubt die physische Größe des Data Theatre Displays die gleichzeitige Betrachtung des großen Ganzen und sehr kleiner Details, was es ideal für gemeinsame Analysen mehrerer Experten oder individuelle Präsentationen vor einem Publikum von bis zu 130 Personen macht.