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Als die Bilder laufen lernten

Einen Würfel mit seinen sechs Polygonen am Computer-Monitor zu drehen, stellte die Informatiker noch vor gut 20 Jahren vor eine schier unlösbare Aufgabe. Mathematisch recht einfach, waren es damals die Graphikeinheiten der Rechner, die den Operationen mit bewegten Abbildungen Grenzen setzten. In der frühen Phase des Computer Aided Design (CAD) waren besonders die Automobilentwickler sehr daran interessiert, ihre dreidimensionalen CAD-Modelle in einer vertretbaren Geschwindigkeit am Bildschirm bewegen zu können. Und ziemlich genau vor 20 Jahren gründete eine Hand voll begeisterter Computerspezialisten in Kalifornien ein Unternehmen, das zunächst eine für diese Zwecke geeignete Hardware schaffte. Seitdem entwickelt Silicon Graphics Inc. (SGI) seine Systeme auf den Kerngebieten Berechnung und Graphik unter anderem eng an den wachsenden Anforderungen der Automobilindustrie weiter. Seitdem verschwimmen die Grenzen zwischen visualisierten Modellen und der Realität mehr und mehr. Und wie es sich für die Branche geziemt, lautet das Kredo von SGI heute wie vor 20 Jahren: "Wir sind gerade gestartet. Was gibt es als Nächstes?"

SGI beschäftigt heute weltweit rund 5000 Mitarbeiter. Das Unternehmen, das sich als Technologie- und Dienstleistungsanbieter in einer marktführenden Rolle sieht, zählt nahezu alle Automobilhersteller einschließlich ihrer Zulieferer zu seinen Kunden. Die Kernkompetenzen von Silicon Graphics liegen in immersiver (die gesamte Darstellung vermittelt das Gefühl, sich wirklich in einem Modell zu befinden) Echtzeitvisualisierung, Hochleistungsrechnern (high-performance computing, HPC) und komplexem Datenmanagement. Neben der Automobilindustrie ist SGI in der Luft-&-Raumfahrt, der Energiewirtschaft und sogar in der Städteplanung aktiv - oder überall da, wo es darum geht, riesige Datenmengen zu managen oder naturgetreue Darstellungen zu erzeugen.

Das Entwicklungsziel besteht darin, Berechnungen mit immer größeren Datenmengen durchzuführen und Modelle immer perfekter zu visualisieren, eine "Virtuelle Realität" (VR) zu erzeugen. In ihren Anfängen standen unter anderem ebene Projektionsleinwände, so genannte Power Walls. Solche Großleinwände für stereoskopische Projektionen eignen sich beispielsweise für Präsentationen vor einer größeren Gruppe von bis zu 40 Personen. Sie sind heute zum Beispiel in den Entwicklungsabteilungen von Ford und BMW im Einsatz.

In der nächsten Hauptstufe hat SGI diese Ebenen im rechten Winkel zueinander angeordnet, so dass sie den Betrachter umgeben. Für jede der Flächen, die in dieser Konstellation eine so genannte "Cave" bilden, gibt es zwei Projektoren, die an einem Visualisierungsrechner hängen und Stereobilder aufstrahlen, die das VR-Computersystem aus 3D-Datensätzen generiert. In solchen Caves kann sich eine kleinere mit Stereobrillen ausgestattete Gruppe in dem betrachteten 3-dimensionalen Modell bewegen. Als Referenzanlage für VR-Umgebungen gilt die vollimmersive 6-Seiten-Cave des Fraunhofer-IAO in Stuttgart. In dieser Cave werden alle vier Wände plus Boden und Decke von außen mit stereoskopischen Bildern bestrahlt. Sie bietet die Möglichkeit, interaktiv im Team in qualitativ hochwertig visualisierte 3D-Modelle "einzusteigen", sie zu bewegen und zu bearbeiten.

Der Cave-Technologie folgten die "Virtual Reality Center". Zur Ausstattung der von SGI kurz "Reality Center" genannten Stufe gehören unter anderem Projektionsflächen und Projektoren, ein leistungsfähiger Visualisierungsrechner und Tracking-Einheiten, mit deren Hilfe das Modell gedreht werden kann, um verschiedene Blickwinkel zu realisieren, Drehhandschuhe und Space Mouse. Über die interaktive Bewegung innerhalb eines 3D-Modells und die unterschiedlichen Blickwinkel, die daraus entstehen, hinaus können Darstellungen gezoomt und währen der Benutzung jederzeit beispielsweise unterstützende Graphiken und Tabellen eingeblendet werden. Hier können Modelle sogar dynamisch neu berechnet werden. Die Entwickler haben die Möglichkeit Modelle nicht nur zu betrachten und sich darin zu bewegen, sondern auch zu modifizieren und sogar in der immersiven Umgebung neue Modelle zu erstellen. Reality Center werden von Silicon Graphics individuell nach den Vorgaben des jeweiligen Kunden entworfen, konstruiert und installiert.

VR Center machen Entwicklungen in der Automobilindustrie schneller und kostengünstiger möglich. Beteiligte Teams verschiedener Abteilungen, wie Design, Konstruktion oder Strömungsdynamik, arbeiten effektiv an einem Ort zusammen und können ihre speziellen Daten in den gesamten Prozess eingeben, die der Supercomputer dann zusammen berechnet und im Ergebnis berücksichtigt. Für die Zukunft jedoch arbeitet SGI an einer neuen Lösung namens Collaborative Visualisation, kurz CV. Hinter dieser Bezeichnung verbirgt sich ein System, bei dem Anwendungen und Daten ortsunabhängig über eine spezielle Vernetzung (GRID) ausgetauscht werden können. Die Möglichkeiten der Vernetzung, die für den Bereich Berechnung bereits genutzt werden, sollen zukünftig auch auf die Visualisierung ausgeweitet werden. Verschiedene Teams an unterschiedlichen Orten sollen dann die Möglichkeit haben, an ein und derselben Entwicklung mit denselben Möglichkeiten und demselben Komfort wie in den heutigen lokalen Reality Centern zu arbeiten. In Verbindung mit der gebotenen Datensicherheit zwischen den Kooperationspartnern, die jeweils über individuelle Zugangscodes aufrechterhalten wird, könnte so zum Beispiel die Zusammenarbeit zwischen Fahrzeugherstellern und Entwicklungsdienstleistern deutlich effektiver gestaltet werden.

Parallel zum technischen Fortschritt hat Silicon Graphics besonders nach einer wirtschaftlich äußerst schwierigen Phase des Unternehmens, die etwa im Jahr 1995 begann, um das Jahr 1998 einen Turnaround geschafft. Die ersten zentralen Maßnahmen auf diesem Weg waren eine Neuausrichtung und Straffung des Produkt-Portfolios, die eine Rückkehr zu den Kernkompetenzen von SGI bedeuteten. Um ein langfristig gesehen positiven Trend einzuläuten, baute das Unternehmen das so genannte "Modular Computing" auf. Der Rechner wurde nicht mehr als ein monolithischer Block betrachtet, der komplett ausgetauscht wird, sobald eine Komponente "veraltet" ist. Bei dem neuen System sind einzelne Funktionen auf einzelnen Bausteinen abgebildet. Wenn beispielsweise die Graphik nicht mehr den Stand der Technik widerspiegelt, wird nur dieses Bauteil unabhängig von den anderen ausgetauscht.

Ein weiterer Grund dafür, dass SGI, wie ein Sprecher erst kürzlich gegenüber all4engineers äußerte, wieder schwarze Zahlen schreibt, ist die lange und enge Bindung an seine Kunden. Besonders in Bereichen, in denen maximale Anforderungen an Graphik und Berechnung gestellt sind, ist die Kundenbindung sehr lang. SGI wird nach den Worten von Dr. Oliver Riedel, Director Immersive Solutions - Europe, neue Technologien auf den Markt bringen, die mit dem Kunden gemeinsam entwickelt worden sind. Aus seiner Erfahrung weiß Riedel, dass der Anwender in der Regel spätestens ein halbes Jahr, nachdem das neue Produkt auf dem Markt ist, Änderungswünsche oder Probleme vorträgt, da die Entwicklung hier im Vergleich zum Automobilsektor als rasant bezeichnet werden kann. Die verkaufte Hardware gilt bei SGI als ein Stück in der Mitte, vor dem eine Menge an Service, Planung und Beratung steht, und das die Kundenbetreuung in der Folgezeit mit in die Leistung einbezieht. Als ein Paradebeispiel für die enge und vertrauensvolle Zusammenarbeit nennt Riedel die BMW Group in München. Hier betreiben SGI-Mitarbeiter sogar das BMW-Center beim Einsatz der 3D-Visualisierungstechnik.

Auf die Frage nach einer Prognose für die nächsten zwei bis vier Jahre führt Oliver Riedel zwei Trends an: "Da die Automobilindustrie heute zunehmend verteilt entwickelt und konstruiert, braucht sie die Technik und die Bandbreite, die Collaborative Visualisation und die dazugehörige Vernetzung (GRID) bieten. Und von unserer Seite wird das Ergebnis der Entwicklungen immer realistischer aussehen, es wird immer schneller wiedergegeben und man wird immer mehr Daten haben."

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