projekt.thermobjekt@roman.Vogl

Die Zellteilung ist der biologische Prozess, der das Wachstum und die Fortpflanzung aller Lebewesen gewährleistet. Und da das ThermObjekt ebenfalls ein Lebewesen ist, ein virtuelles Lebewesen, wird sein Wachstum und Fortpflanzung ebenfalls durch die Zellteilung gesichert. Die Zellteilung gliedert in die Zellkernteilung(Mitose od. Karyokinese) und der Zellplasmateilung (Cytokinese) bei sog. Eukaryoten. Eukaryoten sind Lebewesen mit Zellkern. Lebewesen ohne Zellkern nennt man Prokaryoten (dazu zählt man Archaeen, Bakterien). Bei diesen Lebewesen findet keine Mitose -Zellkernteilung statt. Die Teilung entsteht durch die Einschnürung der Zellmembran. Eine zweite Form der Zellkernteilung, die Meiose, führt zur Bildung von Keimzellen(Gameten), die der geschlechtlichen Fortpflanzung dienen. Die Zeit zwischen zwei Teilungen nennt man Interphase. Bei geschädigten Zellen, wird der Interphase zum Dauerzustand. Sie teilen sich nicht mehr, sie befinden sich in der G0-Phase.

Künstliche Befruchtete Eizelle im Stadium der Zellteilung
Der erste Schritt zur Teilung ist die Wachstumsphase, die G1-Phase, wo sich die Zelle unter ATP-Verbrauch (ATP-Adenosintriphosphat -universelle Form unmittelbar verfügbarer Energi in Zellen, und geleichzeitig ein wichtiger Regulator energieliefernder Prozesse) vergrößert und die Zellorganellen vervielfachen. Nach eine bestimmte Zeit beginnt dann die Verdopplung der Zellinhaltsstoffe und der DNA. Da beide Tochterzellen das gleiche Erbgut erhalten soll, müssen die Chromosomen repliziert werden. Das geschieht in der Synthese- oder S-Phase. Daran schließt sich eine Ruhephase an -G2-Phase. bevor die eigentliche Mitose beginnt. Die zwei identischen Tochterstränge eines Chromosoms nennt man Chromatiden. Im Laufe der Mitose wird die Kernmembran aufgelöst, die Schweterchromatiden werden getrennt, an gegenüber liegende Enden der Zelle gebracht und wieder in Kernhüllen verbackt. Alle anderen Zellbestandteile verteilen sich in die zweite Zellhälfte, die Zellmembran schnürt sich in der Mitte ab, und es entstehen zwei Tochterzellen. Bei ausreichender Nahrungsangebot sind Zellen unsterblich: Theoretisch können sie sich unendlich teilen. Im Körper muss die Zellteilung daher beschränkt sein. Tatsächlich dürfen nur spezielle Stammzellen den Nachschub für das jeweilige Gewebe bilden, und zwar genau in dem Maß, wie Zellen gestorben sind. Der Zeitlich Ablauf einer Zellteilung ist je nach Zelltyp unterschiedlich, im Mittel dauert dieser Prozess ca. 16 Stunden.

ursprünglich war die idee, dass jeder einzelne Fingerspritze mit einen eigenen 3-Achsen Beschleunigungssensor ausgestattet wird. Mit versuchen von 2-Achsen Beschleunigungssensoren, kam ich zu den entschluß, dass diese art der umsetzung unmöglich ist. Das Problem bei den Beschleunigungssensoren ist, dass sie relativ arbeiten und nicht einen Zustand regestrieren, sonder nur zustandsänderungen. Das nächste Problem ist, dass sie beschleunigungen regestrieren in x,y und z achse, aber nicht ob es sich bei der beschleunigung um eine drehung oder eine translation handelt. Es ist also nicht möglich eindeutige Positionsbestimmung mit einen 3-Achsen-Beschleunigungssenor durchzuführen. Darum stehen in moment folgende Alternative zur Verfügung: es wird die hand mit einen 3-Achsen Beschleunigungsensor und einen 3-Achsen-Rotationssenor ausgestattet, der die Position der gesamten Hand im Raum regestrieren soll. Die rotation (beugung) der einzelnen Fingergelenkte werden mit mittels Drehpotentiometer oder Biegesenoren oder Dehnmessstereifen abgenommen, um dann die Positionen der einzeilnen Fingerkuppeln berechnen zu können.

Die “Bounding Box”-Methode

Kurz zusammengefasst: “Bounding Box”-Kollision ist die einfachste Kollisionsmethode, bei denen Rechtecke (die sog. “Bounding Boxes” - OBBs) die Umrisse von Objekten bilden. Wenn sich diese Rechtecke überlappen, dann findet eine Kollision statt. Ist rasend schnell, aber ungenau. Daher sollte man die “Bounding Box”-Routine behalten, um schnell herrauszufinden, ob zwei Objekte nicht oder möglicherweise kollidiert sind. Wenn die “Bounding Boxes” sich nicht überlappen, kann man gleich aufhüren, denn in diesem Fall gibt es sicherlich KEINE Kollision. überlappen sich aber die “Bounding Boxes”, so kann es möglicherweise eine Kollision geben, und diese genauer Berechnen (-> Kollisionsbaum).
Weiters gliedert sich die Kollisionserkennung in zwei wichtige Fragestellungen:
-Wann tritt die Kollision auf?
-Wo genau tritt Kollision auf?
Da die Simulation zeitlich diskret abläuft, kann es passieren, dass sich ein Objekt zunächst in einer gültigen und im
nächsten Zeitschritt bereits in einer ungültigen Konfiguration befindet (Objekte tauchen räumlich ineinander ein). Grund
für diese Situation ist die fehlende Behandlung des Kontaktes. Diese Behandlung muss möglichst genau dann stattfinden,
wenn eine Berührung vorliegt. Weiterhin ist es notwendig die genauen Stellen zu kennen, an denen diese Berührung stattfindet, wie die Oberflächennormale an diesen Stellen aussieht und welche Geschwindigkeiten dort vorliegen, um einen entsprechenden Stoss zwischen den Objekten zu berechnen.
Da die Oberflächen der Kollisionsobjekte durch sehr viele Dreiecke beschrieben sind, ist es in Echtzeit nicht mehr möglich
einfach jedes Dreieck des einen Kollisionspartners mit jedem Dreieck des anderen Kollisionspartners auf Schnitt zu
Überprüfen. Da kommen sogenannte Kollisionsbäume ins Spiel. Das sind räumliche Datenstrukturen, die eine effiziente Überprüfung der Dreiecke ermöglichen. Das Grundprinzip von Kollisionsbäume ist die hierachische Einteilung der Dreiecke in einen Baum aus Hüllvolumen. Der Wurzelknoten stellt ein Hüllvolumen um das gesamte Objekt dar (alle Dreiecke). Danach wird die Menge der Dreiecke entlang der Hauptausdehnung des Hüllvolumens in zwei Teilmengen zerlegt, die wiederum in eine Hüllvolumen gelegt werden. Diese bilden die Kindsknoten. Den Abschluss bilden dann die einzelnen Dreiecke als Blätter des Baumes.
(bild von University of Freiburg - Institute of Computer Science - Computer Graphics Laboratory)

kann dann effizient anhand des Baumes durchgeführt werden, indem bei dem Wurzelkonten begonnen und dann rekursiv durch den Baum traversiert wird. Findet an einem Knotenpaar keine Überlappung statt, so fallen sofort alle Kindsknoten aus dem Test.
Open GL hat selbst keine einfache Möglichkeit für Kollisionserkennung und simulieren von Physikalischen Ereignissen in 3D. Ich bin gerade auf der suche nach einer geeigneten freien Libary wie z.B die OPCODE-library (collision detection library).
www.codercorner.com/Opcode.htm

Der Informationsfluss ist grundsätzlich wie folgt: Es wird die Position der Hand über Sensoren regestriert und an einen Microcontroller weitergeleitet. Dieser wandelt die analogen Siganle in Digitale um, die über serielle Schnittstelle an den Rechner geschickt werden. Die Daten werden im Rechner ausgearbeitet und auf ein 3D-Modell einer Hand gemappt, die sich synchron der realen Hand verhält. Es wird sozusagen die Bewegung im realen Raum in den virtuellen Raum übertragen. In diesen virtuellen Raum befinden sich dann die sogenannte thermObjekt. Mithilfe von Kollisionsabfrage wird regestriert, ob sich die Hand bzw. die Finger sich ein Objekt nähert, bzw. berührt. Diese Informationen werden ausgearbeitet und über die Schnittstelle an den Microcontroller weitergegeben, der die Digitalen Siganle in Analog Signale umwandelt und die Peltrierelemente steuert.
Das Softwardesign teilt sich in zwei grundlegende Teile:
1) Software für den Microkontroller
2) Software für Computer

Software für Computer:
Ursprünglich sollte die Computer-Software in MaxMSP/Jitter umgesetzt werden. Ab der Version 4.5.4 ist es möglich in Max direkt JavaScript zu implementieren, und weiters über JavaScript die GLUT OpenGL Libary. Aufgrund besserer Performance hab ich mich aber schlußendlich für die Programmierung in C++ mit OpenGL (inkl. div. Libarys GLU,GLUT….) entschlossen. Als Entwicklungsumgebung verwende ich XCode.

Im ersten Schritt soll ein Programm entwickelt werden:
- Öffenen eines SeriellenPort und einlesen der Daten
- Erzeugen von 3D-Objekten
- syncronisieren der Seriellen-Daten mit der Position der Objekte
- Kollisionsabfrage

screenschot des programmes: wireframe-darstellung eines fingers und ein mögliches kollisions-objekt

Software für Microkontroller:
In diesen Projekt möchte ich mit PIC Microcontroller von Micochip arbeiten. Diese PIC-Controller werden in C programmiert. Für den ersten Versuch will ich erstmale einen Controller mit Serielller Schnittstelle aufbauen, und zu programmieren, das mittels Drehpotentiometer eines in OpenGL erstellten Objektes bewegt werden kann.

Der erste Ansatz zur Umsetzung der Idee in eine Installation. Die Person bekommt einen Handschuh angelegt. Bei diesen Handschuh sind an allen fünf Finger an der Unterseite Peletrierelemente angebracht. Diese ermöglichen es über Spannung Wärme zu erzeugen. Auf der Oberseite sind Beschleudigungs/Tilt Sensoren angebracht, die die Position der einzelnen Finger im Raum bestimmen. Mit hilfe dieser Daten kann dann über Microcontroller der Computer abhängig von der Position der einzelnen Finger, die entsprechenden Peletrierelemente erwärmen. Das Programm innerhalb des Computers soll in OpenGL geschrieben werden. Es existiert dort im Computer ein virtuelles lebendiges Objekt, und eine virtuelle Hand, die sich analog der realen Hand bewegt. Mithilfe von Kolisionsabfragen und -erkennungen, werden die jeweiligen Peletrierelemente aktiv, und ermöglichen so das virtuelle Objekt über Wärme zu erfühlen. Der Datenaustausch zwischen Handschuh und Computer erfolgt über ein Funkmodul, die Stromversorgung der Sensoren, Controller und Peletrierelemente sollen in der entgültigen ausgearbeiteten Installation ebenfalls über Batterien erfolgen, damit der Hanschuh eine eigenständige Einheit ist, und kabellos angelegt werden kann.

– Objekt als “intelligentes lebende” Blobjekt?

– Theorien für intelligente System/Objekte

– Biologisches Wachstum/neuronales Netzwerk
vernetzung von Objekten untereinander/kommunikation derer.

– Alternativen zur Positionsbestimmung
der “eisene Handschuh”: (einzelne Finger werden über drehpotis bestimmt)
(triangel technik mithilfe von Schnüren statt Funkwellen im Raum)

– Positionsbestimmung über GPS im öffentlichen Raum
virtuelle “wärmestadt” über die reale Stadt.
->vergleich Dialog im Dunkeln.

– on board system
Daten / Objektpositionierung mit einer Internetapplication…

– die möglichkeit objekte mit den Handschuh zu kreieren -> werden auf
einen server abgelegt und können dann mit den Handschuh wieder
“angeschaut” werden. Erhalten eine intelligentes verhalten, und beginnen mit ihren “nachbaren”
in verbindung zu treten.

Die Thermografie ist ein bildgebendes Verfahren, das für das menschliche Auge unsichtbare Wärmestrahlung (Infrarotlicht) eines Objektes oder Körpers sichtbar macht. Die Thermografie ist ein berührungsloses Verfahren, es können auch extrem schnelllaufende Verfahren und Bewegungsabläufe erfasst werden. Die Thermografie wird vor allem für die Festellung von Wärmeemission von Gegenständen (Maschinen, Gebäuden) angewandt