José Encarnação über Computergrafik in Forschung und Anwendung

José Luis Moreira da Encarnação (Jahrgang 1941) ist seit 2009 emeritierter Professor für Informatik in Darmstadt. Nach einer Tätigkeit am Heinrich-Hertz-Institut in Berlin wurde er Assistenzprofessor an der Universität Saarbrücken. Im Jahre 1975 wechselte er als ordentlicher Professor an die Technische Universität Darmstadt auf den Lehrstuhl für Graphisch Interaktive Systeme (GRIS). 1984 gründete er das Zentrum für Graphische Datenverarbeitung (ZGDV), dem er als Vorstandsvorsitzender bis 2009 vorstand. Im Jahr 1987 folgte die Gründung des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung (IGD) in Darmstadt. Encarnação leitete das IGD bis Oktober 2006. Im Jahre 2001 wurde Encarnação Leiter der neugebildeten IuK-Gruppe der Fraunhofer-Gesellschaft, die 15 Institute umfasst. In dieser Funktion war er in den Leitungsgremien der Fraunhofer-Gesellschaft aktiv. Encarnação ist der Nestor der deutschen Computergrafik und Doktorvater von über 80 Promovierten. Er wurde in Portugal geboren und studierte Elektrotechnik an der TU Berlin, wo er 1970 über 3D-Computergrafik promoviert wurde.

Bertal Dresen (BD): Die Computergrafik war für mich immer – neben Programmiersprachen und Datenbanken – ein äußerst attraktives Kerngebiet der Informatik. Daneben hat es den Vorteil, dass es in besonderem Maße die Begabung des Ingenieurs anspricht, die visuelle Intuition. Was zog Sie als jungen Menschen zu diesem Arbeitsgebiet? Gerne würde ich meinen 15-jährigen Enkel, der bereits Computerspiele programmiert, davon überzeugen, dass in der Computergrafik seine Zukunft liegt. Wie würden Sie vorgehen? 

José Encarnação (JE): Wie bin ich zu diesem Arbeitsgebiet gekommen? Ganz einfach: Ich suchte 1967/68 ein Promotionsthema und Professor Wolfgang Giloi (1930-2009), an der TU in Berlin, hat mir als Aufgabe gegeben: Entwicklung eines computer-unterstützten, interaktiven 3D-Konstruktionssystems in Analogie zu dem damaligen Sketchpad-System vom MIT. Damit war ich im Arbeitsgebiet Computergrafik und schon zu so einem sehr frühen Zeitpunkt. Es war sein Verdienst und seine Vision; ich habe es nur geschafft, sie umzusetzen und zu realisieren. Damit bin ich aber mit diesem Arbeitsgebiet und der zugehörigen Industrie beruflich groß … und persönlich alt geworden!

Warum sollte Ihr Enkel sich für dieses Gebiet begeistern? Computer sind nur Rechenmaschinen und arbeitsunterstützende Werkzeuge. Sie sind (...oder sollten!) aber dazu da sein, um Menschen zu dienen, zu unterstützen und deren Leben in allen Bereichen zu erleichtern. Der Mensch ist aber ein ‚Augentier‘ und ‚ein Bild sagt mehr als tausend Worte‘. Deshalb werden Visualisierung sowie interaktive, multimediale und multimodale Kommunikation immer wichtiger, wenn es um Benutzbarkeit, Bedienbarkeit und Akzeptanz von rechner-unterstützten Leistungen und Dienstleistungen in unserer vernetzten, allgegenwärtigen Informationsgesellschaft geht. Dieses Arbeitsgebiet ist deshalb eine Basistechnologie und ein Ermöglicher (engl. ‚enabler‘) für viele Erfindungen, sowie für neue Entwicklungen und neue Anwendungen, die uns auch für die Zukunft bevorstehen. Man kennt sie noch nicht und man kann sie meistens nicht mal voraussagen, aber sie werden mit Sicherheit eine visuelle, interaktive Kommunikationsschnittstelle haben müssen, wenn sie von den Menschen akzeptiert und benutzt werden wollen. Es ist nämlich nicht alles nur eine Frage der Wirtschaftlichkeit. Deshalb ist das Arbeitsgebiet nicht nur anspruchsvoll und unterhaltsam (engl. ‚fun‘), sondern auch zukunftssicher. Deswegen sollte Ihr Enkel sich für das Gebiet begeistern.

BD: Wie Sie letztes Jahr in Ihrem Beitrag im Informatik-Spektrum zum Ausdruck brachten, hat sich das Feld im Laufe ihres Berufslebens enorm erweitert und gewandelt. An die Stelle von passiven Zeichnungen und Bildern sind aktive Umgebungen getreten, die den Menschen in vielen Lebenssituationen unterstützen. Diese virtuellen und immersiven Umgebungen reagieren nicht nur, sie denken mit oder voraus. Wo sehen Sie die Grenzen dieser Entwicklung? Da es wohl nicht die technischen Möglichkeiten und die Kosten sind, werden wir Menschen in der Lage und willens sein, alles zu akzeptieren, was die Technik anbieten kann? Wie weit hat diese Frage Ihre Arbeit bisher beeinflusst?

JE: Informatik-Dienstleistungen werden immer mehr mit Wasser, Licht und Telefon vergleichbar. Sie sind zu einer Ressource geworden, die überall, für jeden Menschen und zu jeder Zeit verfügbar gemacht werden soll. Wir werden mehr und mehr allgegenwärtig (ubiquitär) sein. Mal ist es die ‚cloud‘, die uns alle Rechner- und IT-Leistungen bei Bedarf anbietet, und mal sind das Internet und die interaktiven, intelligenten Geräte (engl. 'smart devices'), die uns das alles liefern und nutzen lassen. Hier kann man kaum Grenzen für Visionen und zugehörige Umsetzungs-Szenarien erkennen. Diese ubiquitäre Welt wird mit Sicherheit visuelle, interaktive Kommunikationsformen zwischen Menschen und intelligente, immersive Umgebungen erfordern. Dies ist aber in der Dimension und in der Komplexität eine extrem große Herausforderung. Viele Firmen als Systemanbieter, Lösungsanbieter, Integratoren, etc., etc. die gemeinsam und in Konkurrenz zu einander werden notwendig sein, um diesen Markt zu beliefern und um das Ganze Wirklichkeit werden zu lassen. Dies ist aber ein sehr heterogenes Feld. Damit es realisiert werden kann, werden Lösungen und Systeme notwendig sein, die eine Interoperabilität, aber auch eine Integrationsfähigkeit der System- und der Lösungs-Komponenten erfordern. Sonst werden wir nur Insellösungen haben und die Vorteile großer Stückzahlen (engl. ‚economy of scale‘) verlieren. Deshalb würde dann eine Wirtschaftlichkeit nicht zu erzielen sein. Auf dieser Seite sehe ich eher die Probleme und Grenzen bei den ‚intelligenten Umgebungen‘.

BD: In dem zitierten Artikel weisen Sie darauf hin, dass Deutschland, was Avatare und Präsenztechnik betrifft, eine Spitzenposition einnimmt. Worauf beziehen Sie das? Gibt es kommerzielle Unternehmen, die dank dieser Ihrer Vorarbeiten, markt-gängige Produkte oder Dienste geschaffen haben? Bei Erfolg denke ich immer an CATIA, ein Grafiksystem, mit dem die Firma Dassault heute mehr verdienen soll als mit Flugzeugen. Ist ein ähnliches Beispiel in Sichtweite?

JE: Nach meiner Meinung muss man hierbei zwischen Knowhow und Produkten unterscheiden. Knowhow wird über hochqualitative Veröffentlichungen, Patente und die Anzahl der Promotionen auf dem Arbeitsgebiet gemessen. Wie Statistiken bei ACM, EUROGRAPHICS, GI, IEEE, SIGGRAPH und anderen belegen, sind wir in Deutschland international führend, auf Augenhöhe mit USA, Japan, Korea und anderen. Es gibt zusätzlich viele deutsche Forscher als Professoren für das Arbeitsgebiet an US-Universitäten, und viele Entwickler, die in Deutschland promoviert haben und nun führende Positionen in der US-Industrie auf diesem Gebiet haben (z. B. bei Grafik-Karten).

Bei Produkten ist es etwas schwieriger. Dies ist aber ein deutsches Problem. Wir tun uns grundsätzlich im IKT-Bereich schwer mit dem Technologie-Transfer von Forschungsergebnissen zum Markt und dies gilt auch für dieses Arbeitsgebiet. Dieses Thema hier zu diskutieren würde den Rahmen sprengen. Trotzdem gibt es viele Erfolgsgeschichten, z. B. die Software-Firma in Frankfurt, die weltweit führend bei digitalen Filmproduktionen (z. B. für die von Steve Jobs gegründeten Pixar Studios) ist, oder viele kleine und mittlere Unternehmen (KMU’s), die im Bereich Virtuelle Realität (VR) und Erweiterte Realität (AR) für die Automobil-Industrie, und das nicht nur in Deutschland, eine wichtige Rolle spielen. Es gibt auch viele Spin-Offs aus dem deutschen universitären Bereich, die sehr aktiv und erfolgreich im Bereich der ‚Visual Apps‘ unterwegs sind. Auch in der Fraunhofer Gesellschaft gibt es viele Institute, die sehr breit gefächert und sehr erfolgreich Entwicklungen auf diesem Gebiet für Problemlösungen, Produkte und Anwendungen der Industrie realisieren, die dann von diesen Partnern erfolgreich eingesetzt und vermarktet werden.

BD: In einer kleinen Broschüre, die Kollege Gunzenhäuser und ich im Jahre 2010 zur Unterstützung von Senioren-Aktivitäten verfasst haben, rücken wir auch das Thema ‚Ambient Assisted Living‘ (AAL) in den Blickpunkt. Welche Ansätze sehen Sie als besonders vielversprechend an? Was kann getan werden, um Visionen in die reale Lebenswelt zu übertragen?

JE: Im Bereich AAL liegen die Probleme nicht primär auf der Technologie-Seite. Da gibt es schon vieles. Das Problem liegt in der Wirtschaftlichkeit und in der Möglichkeit der Abrechnung solcher ‚immersiven‘ Dienstleistungen. Es ist immer noch schwer, einen ‚Business Case‘ dafür zu entwickeln. Für viele Firmen ‚rechnet‘ sich AAL immer noch nicht, deswegen finden viele Technologien und Produkte nicht den Weg zum Markt. Ein weiteres Problem, das ich bereits angesprochen habe, liegt an der fehlenden Interoperabilität und Integrationsfähigkeit der einzelnen Systemkomponenten und Produkte, die von verschiedenen Anbietern kommen, zu einer Gesamtlösung bzw. zu einem einzigen System. AAL muss aber auch zur Reife gebracht werden, indem man vieles durch ein ‚Learning by doing‘ ausprobiert, z. B. in Form von praxisnahen Living Labs. In Deutschland sind die Rahmenbedingungen dafür etwas schwierig und zum Teil noch sehr konservativ, was ein Hindernis ist.

BD: Neben Darmstadt bauten Sie in Rostock einen zweiten deutschen Kompetenz-Schwerpunkt für Computergrafik auf. Später schufen Sie auch ein Fraunhofer-Zentrum in Rhode Island (um Andries van Dam)? Wie sehen Sie heute diese Bestrebungen? Haben sich Ihre Erwartungen erfüllt?

JE: In der historischen Situation, die sich durch die deutsche Wiedervereinigung ergab, konnte ich einen kleinen Beitrag leisten. Während der DDR-Zeit war in Rostock ein Computergrafik-Zentrum von internationaler Bedeutung entstanden. Durch die Überführung in eine Fraunhofer-Einrichtung konnte die Kompetenz dieser Gruppe weitgehend erhalten bleiben und ein für die Wissenschaft in den Neuen Bundesländern wichtiger Neuanfang geschaffen werden. Da die Gruppe auch nach 20 Jahren noch aktiv ist, und gute Arbeit leistet, beweist dies, dass dieser Schritt richtig war.

Allgemein gilt: Intelligenz und Qualität in Forschung kennen keine Nationalitäten und keine Reisepässe. Man kann nicht erwarten, dass alle Forscher zu uns kommen. Also müssen wir – auch institutionell – dorthin gehen, wo sie vorhanden sind. Viele der aktuellen Forschungsthemen adressieren ohnehin die gesellschaftlichen großen Herausforderungen (engl. ‚Societal Grand Challenges‘) und diese sind Themen, die nur grenzübergreifend angegangen werden können. Aus diesen zwei Gründen gibt es zur Internationalisierung und Globalisierung der Forschung keine Alternative. Dies bin ich zu meiner aktiven Zeit pro-aktiv angegangen.

Sicherlich ist es nicht einfach und es gibt kulturelle, fiskalische und strukturelle Probleme. Sie sind aber zu schaffen. Man kann damit effizienter arbeiten, ein besseres Kosten-Leistungsverhältnis entwickeln und ein gemeinsame Nutzung des Knowhows und der Rechtsansprüche (engl: ‚Intellectual Property Rights‘) realisieren. Ich habe sehr gute Erfahrungen gemacht. Die von mir gegründete Gruppe in Singapur und auch das von mir etablierte GraphicsMedia.net (ein Netzwerk mit Grafik-Gruppen in China, Deutschland, Italien, Spanien, Panama und Portugal) sind heute noch sehr aktiv und sehr erfolgreich. Ich habe damals auch bei der Fraunhofer mit der Internationalisierung den Anfang gemacht und heute ist sie damit, auch in den USA, sehr erfolgreich.

BD: Wenn Sie das ganze Gebiet der Computergrafik in Deutschland Revue passieren lassen, wo sehen Sie unsere Stärken und Schwächen? War die Forschung mit genug Finanzmitteln ausgestattet? Konzentrierten wir uns auf die richtigen Fragen? Funktionierte der Transfer in die Praxis?

JE: Als ich in 1968 in Computergrafik angefangen habe, war ich der erste oder einer der ersten Forscher auf dem Gebiet in Deutschland und einer der ersten in Europa. In diesen fast 45 Jahren hat sich das Gebiet von einer Nischen-Technologie oder einer netten Zugabe (engl. ,nice to have‘) zu einer der weltweiten wichtigen Basis-Technologien (engl. ‚enabling technology‘) und Informatik-Disziplinen hochgemausert. Es war nicht einfach sie bei DFG, BMBF und EU akzeptiert zu bekommen und zu etablieren (und dadurch auch förderungsfähig zu machen), und auch in den Universitäten und Hochschulen in Konkurrenz zu den etablierten Disziplinen durchzusetzen. Heute gibt sie, mit unterschiedlichen Formen und thematischen Schwerpunkten, praktisch an allen deutschsprachigen Universitäten und Hochschulen, integriert in den Studienplänen und – im Rahmen des Möglichen – auch angemessen ausgestattet. Es gibt Institute für das Gebiet bei der Fraunhofer- und der Max-Planck-Gesellschaft.

Auch in der Industrie gibt es dafür spezialisierte Arbeitsgruppen. Das Arbeitsgebiet ist in EUROGRAPHICS ( … das ich mitgegründet und deren Mitgliedsnummer 1 ich habe!) und GI gut organisiert und hat viel Einfluss bei ACM SIGGRAPH. Das Gebiet ist sehr aktiv und hat auch durch die Breite (Unis, Fraun­hofer-Gesellschaft, Max-Planck-Gesellschaft, Industrie) vielfältige Möglichkeiten immer die richtigen und aktuellen Themen zu besetzen bzw. zu bearbeiten. Ich freue mich und bin stolz darauf, ein Teil dieser Entwicklung gewesen zu sein, und so mit zur Etablierung der Computergrafik in Deutschland und in Europa beigetragen zu haben.

BD: Sie waren in den letzten Jahren in einigen Schwellenländern der BRICS-Gruppe aktiv. Was waren die Ziele? Was sind die Erfahrungen und Ergebnisse? Ziehen wir Europäer uns dort Konkurrenten heran oder schaffen wir uns neue Absatzmärkte?

JE: Seit meiner Emeritierung beschäftige ich mich mit Informatik und Informationstechnik für die sozio-ökonomische Entwicklung in Schwellenländern, speziell in Brasilien und in Afrika. Dadurch habe ich mich bewegt in Richtung der Frage, wie Innovation zur Entwicklung dieser Länder beitragen kann. Ich beschäftige mich dafür mit der Entwicklung von Visionen, Strategien, Szenarien und ihrer Umsetzung. Ich arbeite dabei für die EU, für deutsche Ministerien, für internationale Institutionen und Agenturen und auch für die Industrie.

Zwei Themen haben mein besonderes Interesse. Wenn man Anwendungen und Dienstleistungen für Benutzer aus den ärmeren Ländern (engl. ‚Bottom of the Pyramid‘) entwickelt und anbietet (… und das sind 2/3 der Menschheit!), wie sieht es dabei mit ihrer Bedienbarkeit und Benutzbarkeit durch diese Benutzer aus? Ich beschäftige mich dafür mit den so genannten GUI 4D (Graphical User Interfaces for Development), die sehr einfach, intuitiv und leicht zu benutzen sein müssen und somit visuell, multilingual, multimedial und multimodal zu konzipieren und zu realisieren sind. Smartphones spielen hierbei eine ganz wichtige Rolle.

Das andere Thema, mit dem ich mich zurzeit beschäftige, ist die Frage der Innovation als Mittel zur sozio-ökonomische Entwicklung in diesen Ländern, dabei insbesondere im Kontext IKT. Innovation ist dabei für mich definiert durch die Gleichung:

Innovation = Forschung + Vermarktung und Kommerzialisierung (Deployment).

Wie erleichtert bzw. ermöglicht man den Weg von Forschung zu Innovation in diesem Kontext und in diesen Regionen? Innovations-Plattformen der verschiedensten Art (politische, formale bzw. technische) spielen hierbei eine entscheidende Rolle und ich bin an deren Konzipierung und der Entwicklung von Pilotrealisierungen mitbeteiligt.

Bei der Betrachtung dieser Märkte unterscheide ich zwischen Ländern, die sehr bald unsere Konkurrenten sein werden oder sogar schon sind (z.B. Brasilien, China, Indien, Süd-Afrika) und allen anderen Ländern, bei denen wir gemeinsam ‚World Grand Challenges‘ (Armut, Hunger, Klima, Umwelt, etc.) lösen müssen, sonst bekommen auch wir Probleme. Bei der ersten Gruppe geht es nach meiner Meinung darum – so lange es noch geht! – gemeinsam ‚win-win‘- Situationen und Markt-Aktivitäten zu entwickeln, die später – trotz aller Konkurrenzen – uns zu Partnern macht und dadurch eine friedliche, sinnvolle Koexistenz erschließt. Bei der zweiten Gruppe geht es unter anderem auch um eine humanitäre Aufgabe, der wir uns – im eigenen Interesse – stellen müssen. Sie löst auch für uns wichtige Probleme und schafft letztlich auch neue Absatzmärkte. Sie ist nicht nur eine ethische und soziale Verpflichtung, sondern auch eine technologische Herausforderung, von der auch wir profitieren können. Ich versuche durch meine Betätigung auf diesem Gebiet einen kleinen Beitrag zu leisten (… ich weiß selbst wie klein er ist!) und im Rahmen meiner bescheidenen Möglichkeiten etwas zu bewegen.

BD: Herr Encarnação, ich danke Ihnen für dieses interessante Interview. Wie ich sehe, sind Sie weiterhin unermüdlich tätig. Ich wünsche Ihnen dabei Freude und Erfolg.