AG High-Performance Visualization

Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit den mathematischen Grundlagen der wissenschaftlichen Visualisierung und behandelt Methoden für das parallele Post-Processing großer wissenschaftlicher Datensätze. Solche Daten fallen in unterschiedlichsten wissenschaftlichen Anwendungen an. Sie entstehen zum einen durch Simulationen auf Hochleistungsrechnern (z. B. zur Unterstützung der Klimaforschung oder für die Vorhersage von Umströmungen an Flugzeugflügeln). Sie können aber auch durch Messungen, wie bspw. durch Erdbeobachtungsmissionen, erzeugt werden. Um überhaupt erst aussagekräftige Informationen für die Visualisierung zu erhalten, müssen diese enorm großen Rohdaten zunächst prozessiert werden. Für eine anschließende explorative Analyse werden echtzeitfähige, interaktive Methoden benötigt, die wiederum auf massiv parallelen und hoch effizienten Verfahren beruhen.

Anwendungen

Anwendungen für die wissenschaftliche Visualisierung sind vielfältig. Ein klassischer Bereich ist die Aerodynamik, die z. B. die Strömungstechnik umfasst. Strömungscodes, die üblicherweise auf den Navier-Stokes-Gleichungen beruhen, berechnen Umströmung von Flugzeugen oder die Durchströmung von Triebwerken. Auch Messungen, die z. B. durch das PIV-Verfahren (Particle Image Velocimetry) erfolgen, liefern genaue und sowohl räumlich als auch zeitlich hochaufgelöste Strömungsdaten zurück.

Eine weitere Quelle großer Messdaten sind Erdbeobachtungsdaten. Hier werden nicht nur Terraindaten sondern auch dreidimensionale Atmosphärendaten erfasst, die dann für die Klimaforschung eingesetzt werden können. Radarsensoren liefern sogar Informationen aus dem Inneren eines Planeten. Um jedoch die Mantelkonvektion zu erforschen, wird wiederum auf Simulationen zurückgegriffen. Eines der interaktiven Explorationswerkzeuge für die echtzeitfähige Prozessierung dieser Daten ist CosmoScout VR.

Die medizinische Datenverarbeitung und die Visualisierung von Molekülen stellen dagegen eigenständige Disziplinen dar. Und für die quantitative Bewertung von wissenschaftlichen Daten müssen Techniken der Informationsvisualisierung hinzugezogen werden. Speziell für die Analyse unbekannter Daten kommen explorative Methoden zum Einsatz. Diese sind integrale Bestandteile von interaktiven Ansätzen in Visual Analytics und von immersive Arbeitsumgebungen mithilfe von VR-Techniken (Virtual Reality).

Simon Schneegans, Jonas Gilg, Volker Ahlers, Andreas Gerndt
Real-Time Rendering of Eclipses without Incorporation of Atmospheric Effects
Pacific Graphics, Hybrid Event, Kyoto, Japan, October 5-8, Computer Graphics Forum, Volume 41, Issue 7, EG / Wiley, 2022

Simon Schneegans, Moritz Zeumer, Jonas, Gilg, Andreas Gerndt
CosmoScout VR – A Modular 3D Solar System Based on SPICE
IEEE Aerospace Conference, Hybride Event, Big Sky, MT, March 5-12, 2022

Tobias Franz, Christoph Seidl, Philipp M. Fischer, Andreas Gerndt
Utilizing Multi-level Concepts for Multi-phase Modeling
Software and Systems Modeling Journal (SoSym), Vol. 21, Jan. 22, 2022

Sascha Müller, Adeline Jordon, Andreas Gerndt, Thomas Noll
A Modular Approach to Non-deterministic Dynamic Fault Trees
40th International Conference on Computer Safety, Reliability and Security (SAFECOMP 2021), Virtual (York, UK), LNCS, Vol. 12852, Springer, Cham, Sep. 8-10, 2021

Andreas Lund, Zain Alabedin Haj Hammadeh, Patrick Kenny, Vishav Vishav, Andrii Kovalov, Hannes Watolla, Andreas Gerndt, Daniel Lüdtke.
ScOSA System Software: The Reliable and Scalable Middleware for a Heterogeneous and Distributed On-board Computer Architecture.
CEAS Space Journal, Springer, 2021.

Ayush Mani Nepal, Arnau Prat i Sala, Kilian Johann Höflinger, Andreas Gerndt, Daniel Lüdtke.
Modeling and Simulation of a Spacecraft Payload Hardware Using Machine Learning Techniques.
Accelerating Space Commerce, Exploration, and New Discovery Conference, ASCEND 2020, Virtual Event, Nov. 16-18, 2020, American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), 2020.

Sascha Müller, Liana Mikaelyan, Andreas Gerndt, Thomas Noll.
Synthesizing and Optimizing FDIR Recovery Strategies from Fault Trees.
Science of Computer Programming, 196, pp. 102478, Elsevier BV, 2020.

Anna Bahnmüller, Syed Muhammad Azeem, Georgia Albuquerque, Andreas Gerndt.
Evaluation of Interaction Techniques for Early Phase Satellite Design in Immersive AR.
IEEE Aerospace Conference, Yellowstone Conference Center, Big Sky, Montana, March 8-13, 2020, IEEE, 2020.