Pictures of the Future    Herbst 2006

Eine ganzheitliche Sicht der Daten

Mit insgesamt 430 Mitarbeitern ist Siemens Corporate Research in Princeton, New Jersey, USA, das größte Forschungszentrum von Siemens außerhalb Europas. Seit über 25 Jahren werden hier herausragende Innovationen entwickelt: Vor allem bei der medizinischen Bildgebung und der Echtzeit-Darstellung gehört SCR heute zu den führenden Forschungseinrichtungen.

Paul Camuti, der Leiter von Siemens Corporate Research (SCR), bringt den Arbeitsschwerpunkt seiner acht Abteilungen auf den Punkt: "Es geht um eine neue Sicht von Daten". Für ihn sind Daten dabei vor allem die von Sensoren erfassten Bilder: ein sich näherndes Fahrzeug, eine herrenlose Tasche auf einem Bahnhof, ein Produkt in einer Fertigungslinie oder die verschwommenen Umrisse des schlagenden Herzens eines Fötus bei der Ultraschalluntersuchung.

"Viele Erkennungstechnologien basieren auf Bildern: für Fahrerassistenzsysteme im Auto, für Automatisierungen in der Fabrik, für Sicherheitsanwendungen oder für die medizinische Diagnostik", erklärt Camuti. "Letztlich bestehen all diese Bilder aus Daten. Wenn wir das begreifen, können wir auch Synergieeffekte bei der Erfassung und Verwaltung von Bilddaten nutzen und aus den Bildern Informationen auf einem neuen, höheren Niveau extrahieren."

Bei SCR entwickeln 280 Forscher Technologien für Automatisierung und Steuerung, Bildgebung und Visualisierung, Echtzeit-Bilddarstellung und -Modellierung, intelligente Bildverarbeitung sowie Software-Entwicklung, integrierte Datensysteme, die Gestaltung von Benutzeroberflächen und Wissensmanagement. Camutis Idee einer Welt mit hoher Datenkonvergenz und permanenter Verfügbarkeit aller relevanten Informationen ist zwar noch eine Vision. Doch ihre Umsetzung rückt mit zunehmender Computerleistung immer näher.

Beispiele für eine solche Konvergenz der Datenströme lassen sich leicht finden. Die Forscher von SCR arbeiten beispielsweise mit Siemens VDO Automotive und dessen Kunden an Sicherheitstechnologien für Kraftfahrzeuge, etwa dem automatischen Erkennen von Verkehrszeichen oder Fußgängern in der Dunkelheit sowie der Überwachung des Fahrers. Solche modernen Fahrerassistenzsysteme (siehe Pictures of the Future, Herbst 2005,  Fahrerassistenz) beruhen auf der Auswertung optischer Daten. Mit leistungsstarken Datenfusionssystemen lassen sich die verschiedenen Technologien in Zukunft zusammenführen. "Letztlich werden all diese Lösungen zu einem Paket verschmelzen, und dies wird es uns eines Tages ermöglichen, unsere Autos bei Bedarf auf autonomen Fahrbetrieb umzuschalten", blickt Camuti in die Zukunft.

Reise durch den menschlichen Körper. Auch im Gesundheitswesen ist eine ähnliche Dynamik zu beobachten. Forscher von Siemens Corporate Technology und Medical Solutions entwickeln zusammen mit der Johns Hopkins Universität in Baltimore, Maryland, eine Software, mit der Kardiologen und Radiologen den Weg eines Katheters durch den menschlichen Körper in Echtzeit verfolgen und exakt lokalisieren können. Das macht punktgenaue Behandlungen möglich (Johns Hopkins Institut und Pictures of the Future, Herbst 2005,  Trends – Gesundheit). So lassen sich Herzrhythmusstörungen beseitigen, ohne dass Medikamente, Herzschrittmacher oder chirurgische Eingriffe am offenen Herzen nötig sind.

"Hier profitieren wir bereits von der Datenkonvergenz", erläutert Camuti. "Wir können Daten unterschiedlicher Quellen zusammenführen – z.B. in Echtzeit gewonnene Daten und solche, die nachbearbeitet wurden. Ebenso eignen sich dafür Daten verschiedener Geräte oder auch Bilddaten zusammen mit Informationen anderer Art, die etwa aus Wissensdatenbanken der Medizininformatik stammen. Viele Behandlungen lassen sich so schneller, sicherer und effizienter durchführen. Krankenhausaufenthalte werden kürzer – die Kosten sinken, und die Qualität nimmt zu."

Zielverfolgung in Echtzeit. Diese Beispiele machen zugleich eine andere Form der Konvergenz deutlich, für die Camuti sich ebenfalls einsetzt: Es geht darum, die Interessen der SCR-Forscher mit denen ihrer unmittelbaren Kunden in den Siemens-Bereichen und denen der Endkunden zusammenzubringen – seien es medizinische Behandlungszentren, Verkehrsbehörden oder an modernster Automatisierungstechnik interessierte Hersteller. "Wir wollen auf dem Gebiet der medizinischen und der Echtzeit-Bilddarstellung nicht nur innerhalb des Siemens-Konzerns eine führende Forschungseinrichtung sein, sondern auch in der gesamten internationalen Forschergemeinschaft", sagt Camuti.

Dieses ehrgeizige Ziel hat praktische Wurzeln. "Obwohl wir primär Technologien für die Siemens-Bereiche entwickeln, entstehen Innovationen heute mehr und mehr über Kooperationen unterschiedlichster Partner", erläutert Camuti. "Wir müssen beispielsweise ständig in Kontakt mit den wichtigsten Kunden und Universitäten bleiben und die Forschungsprogramme der US-Regierung verfolgen." Deshalb hat SCR im vergangenen Jahr mehr als zwanzig Kooperationsprojekte mit führenden Institutionen vereinbart, darunter Johns Hopkins, das MD Anderson Krebszentrum, die Carnegie Mellon Universität sowie die technischen Hochschulen Georgia Tech und Virginia Tech.

Und diese kreative Gemeinschaft wächst ständig. Neben der Vielfalt der Talente und Kulturen, die im Mitarbeiterstab von Siemens Corporate Research zusammentreffen, profitiert SCR auch vom Technology-to-Business Center in Berkeley, Kalifornien. Dort beobachtet ein Team von Technologie-Scouts laufend Universitäten, Start-up-Unternehmen und andere Innovationsquellen, um Erfindungen, neue Herangehensweisen und revolutionäre Ideen aufzuspüren und Kontakte zwischen den besten Köpfen und Siemens aufzubauen.

Eine weitere wichtige Basis für die internationale Zusammenarbeit ist das Corporate-Technology-Zentrum im indischen Bangalore (siehe Pictures of the Future, Frühjahr 2006, Bangalore). Dort hat SCR viele Projekte ins Leben gerufen. Beispielsweise gehört die Entwicklung von Hardware für die Bildgebung zu den Kernkompetenzen von Bangalore. "In Princeton entwickeln wir vor allem Algorithmen, Software und die Architektur für bildgebende Verfahren, haben jedoch keine Forschungsaktivitäten für die Analyse von Trends und Technologien bei der entsprechenden Hardware", erklärt Camuti.

In Bangalore hingegen haben die Forscher das nötig Know-how und verfügen über Entwurfs- und Fertigungskapazitäten. Mit der Verknüpfung der Stärken von Princeton und Bangalore kann SCR Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Bildverarbeitung aus ganzheitlicher Sicht betreiben und so den weltweiten Bedarf der Bereiche auf diesem Gebiet umfassender abdecken.

Und was steht im Fokus dieser Nachfrage aus den Bereichen? Eines ist klar: Egal ob die Verfahren der Bildverarbeitung für ein intelligentes Haus, beim autonomen Fahren oder für höhere Sicherheitsanforderungen an Flughäfen, U-Bahnen oder auf den Straßen eingesetzt werden – sie müssen als Netzwerk funktionieren. Jedes System muss fähig sein, aus den erfassten Bildern die Schlüsselinformationen zu extrahieren und nur diese an übergeordnete Ebenen und schließlich an die Menschen weiterzuleiten. "Diese ganzheitliche Sicht der Daten wird die intelligente Bildverarbeitung revolutionieren", ist Camuti überzeugt.
                                                                                                                 Arthur F. Pease