Modellierung und Visualisierung sind Verfahren, ohne die die aktuelle industrielle Entwicklung und Produktion nicht denkbar ist. Hans Hagen, Professor für Informatik an der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK), hat auf diesem Gebiet in den letzten 30 Jahren Herausragendes geleistet. Dafür ist er jetzt mit der Mitgliedschaft in der Visualization Academy of Science des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) gewürdigt worden.

Seit 1988 hat Hagen den Lehrstuhl  für Computer Graphics and Human Computer Interaction inne. Aber bereits länger forscht der 65-Jährige auf dem Gebiet der wissenschaftlichen Visualisierung und geometrischen Modellierung. Die Verleihung der Mitgliedschaft der Akademie ist eine der hochrangigsten Ehrungen, die Forschern auf dem Gebiet der Visualisierung zuteilwerden kann. Am 22. Oktober hat Hagen die Auszeichnung im Rahmen der Konferenz für Informationsvisualisierung des IEEE im kanadischen Vancouver entgegengenommen. Das IEEE ist ein bedeutender Weltfachverband der Ingenieure.

Die Grafiken, die seine Arbeiten darstellen, fangen mit ihrer gestalterischen Eleganz und Farbigkeit sofort das Auge ein, auch das des Laien. In seinem Arbeitszimmer hängen zwei Grafiken an der Wand, die Veränderungen im Magnetfeld der Erde veranschaulichen.  „Schönheit fängt das Auge“, weiß Hagen. Dabei ist es sein Ziel, große Datenmengen sichtbar zu machen, um sie einfacher interpretieren zu können. Mit Hagens Methoden ist es möglich, während des laufenden Prozesses von Planung und Produktion die Qualität zu kontrollieren. Viele seiner wissenschaftlichen Arbeiten der vergangenen 25 Jahre haben industrielle Standards festgelegt.

Darin geht es beispielsweise um Luftströmungen an Flugzeugtragflächen, um die Ausbreitung von Fahrgeräuschen des ICEs oder das Erkennen von Fehlern im Ablauf einer Kläranlage oder Müllverbrennungsanlage. „Lärm macht krank – das wissen wir“, sagt Hagen. Wenn beispielsweise in einer Werkhalle der Geräuschpegel für die Arbeiter zu hoch ist, kann man mit Hagens Modellierungen die Ausbreitung des Schalls untersuchen, die Maschinen entsprechend umbauen oder die Werkhalle verändern. Ärzte können für seltene Krankheiten, wie beispielsweise Herzfehler, durch Simulationsprogramme geschult werden. An ICE-Trassen wurden Sperrzonen für Rinder und Pferde eingerichtet, um sie vor Lärm zu schützen.

An allen Projekten, betont Hagen,  sind seine Arbeitsgruppe und seine Kooperationspartnern beteiligt. „Wir arbeiten immer interdisziplinär.“ Ingenieure, Geowissenschaftler, Biologen und Mediziner zählen zu seinen Partnern, nicht nur aus Deutschland, sondern unter anderem aus Frankreich, Schweden oder Nordamerika. Weltweit sind aus seiner Forschung insgesamt 27 Professuren hervorgegangen.

Der gebürtige Freiburger studierte in seiner Heimatstadt Mathematik, Physik und Informatik und seinen Doktortitel in Dortmund erworben. Als Assistenzprofessor war er danach drei Jahre an der Arizona State University, um dann eine Professur in Braunschweig anzunehmen, bevor er nach Kaiserslautern ging.

Die Aufnahme in die Akademie reiht sich ein in zahlreiche Auszeichnungen für Hagen. 2002 erhielt der Informatikprofessor den John Gregory Memorial Award, eine der hochrangigsten Auszeichnungen für Geometrisches Design. 2009 war Hagen der erste Europäer, der mit dem IEEE Career Award in der Kategorie Visualisierung ausgezeichnet wurde.  2016 erhielt er den Solid Modelling Pioneer Award der Association for Computing Machinery (ACM). Seit 2009 ist er Adjunct Professor an der University of California.

Einen Katalog, um die Ästhetik der Grafiken zu bewundern, wird es nicht geben. „Die Ergebnisse gehören der Universität und den Förderern“, so Hagen. „Von Software-Patenten habe ich immer die Finger gelassen.“ Bis 2023 wird Hagen eine Seniorforschungsprofessur im Internationalen Graduiertenkolleg innehaben. Und was macht der Informatiker privat? „Ich bin sehr gerne Papa und Opa“, freut sich Hagen, dessen Ehefrau Lehrerin ist. Nie habe es ihn gereizt, in die Industrie zu gehen, auch wenn oft ein attraktives Gehalt lockte. „Die Freiheit ist die Sache wert“, beurteilt Hagen das Leben als Wissenschaftler. „Ich kann meinen Interessen nachgehen, kann meine Themen selbst wählen.“

Von Theda Schatteburg

Strokes are the cause of various disabilities, as they damage the brain such that some areas do not function properly any more. Those areas are called lesions. Directly identifying or predicting lesions in clinical daily routine is still not possible with today's imaging tools, creating the need for new software solutions.

Scientists are working on such a software that could greatly improve therapy preparation, improving the patient's condition faster. It uses neural network technology, learning from CT data processed by clinicians. The resulting prediction of strokes lesions yields a system helping to spot current damage and to forecast the healing process. The team will be presenting their project at the medical technology trade fair Medica held from 15 to 18 November in Düsseldorf at the research stand of Rhineland-Palatinate (stand E80, hall 3).

Strokes cause the closure of vessels leading to a lack of blood supply in the brain. Therefore, some areas are not provided sufficiently with oxygen which causes damage. Those areas, called lesions, are not fully functional anymore and require treatment. Currently, lesions are still hard to locate by only using CT imaging. "Lesions might evolve over time by growing and shrinking," commented Robin Maack, doctoral student in the Computer Graphics and Human Computer Interaction group of Professor Dr Hans Hagen at Technische Universität Kaiserslautern. "The final shape of the lesion is of great importance for the treatment and rehabilitation of a patient." Together with Dr Christina Gillmann from Leipzig University, Maack is working on a new method to quickly identify lesions, including the prediction of their future shape.

To achieve their goal, they use a neural network. "This is a technique of Artificial Intelligence using data to learn about lesion properties in CT images," explains Maack. "Those special algorithms implement the clinicians' experience , drawing the lesion shapes into existing images and thus feeding the network with information." With this procedure, Maack and Gillmann are able to analyse new CT images without the need of direct assistance by a clinician.
This technique is a valuable addition to current stroke treatment to speed up treatment plan creation. The team will be presenting their work at the trade fair.

MEDICA-tradefair.com; Source: Technische Universität Kaiserslautern