392267 CELLmicrocosmos Cell Modelling (Pj) (WiSe 2012/2013)

Projekt zum neuen Modul: Interdisziplinäre ZellVisualisierung für Naturwissenschaftliche Informatik, Bioinformatik und Genomforschung, Molekulare Biotechnologie, Medienwissenschaften, Medieninformatik und Gestaltung

• Vorlesung: Interdisziplinäre ZellVisualisierung (3CP, SS2012)
• Seminar: Stereoscopic 3D Visualization (2 CP, WS2012/13)
• Projekt: CELLmicrocosmos Cell Modelling (5 CP, SS2012 oder WS2012-13)

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(Kann auch unabhängig vom Modul belegt werden.)

Abstract

Das CELLmicrocosmos Projekt beschäftigt sich mit der drei-dimensionalen Modellierung und 3D-stereoskopischen Visualisieren von Zellen. Zwei Hauptanwendungen sind aus diesem Projekt bisher hervorgegangen:

Der CELLmicrocosmos CellExplorer (CmCX) bietet eine virtuelle interaktive Zellumgebung, die sowohl für wissenschaftliche als auch edukative Zwecke eingesetzt wird. Dabei wird sowohl auf mikroskopische als auch abstrakt modellierte Zellkomponenten zurückgegriffen, die bedarfsweise mit biologischen Netzwerken verknüpft werden können. Touren durch die Zelle können erstellt sowie HTML-Informationsseiten hinzugefügt werden.

Der CELLmicrocosmos MembraneEditor (CmME) ermöglicht die Generierung von biologischen Membranen basierend auf PDB-Struktur-Dateien. Neben der Entwicklung neuer Algorithmen für den CmME ist es auch möglich, sich an unseren Ausflügen ins Reich der Molekular Dynamischen Simulationen zu beteiligen. Hier werden die in CmME generierten Membranen als Grundlage für die Berechnung einer möglichst realistischen atomaren Struktur mit Hilfe externer Programme genutzt.

Thematik: 3D-Stereoskopische Animation

Neben den oben aufgeführten Themen wird diesmal die 3D-stereoskopische Visualisierung und Animation im Vordergrund stehen. Hierzu werden teilweise auf Techniken zurückgegriffen werden, die in unserem Stereoskopie-Seminar vom letzten Semester erarbeitet und vorgestellt wurden. Dabei kann auf bereits vorhandene 3D-Modelle zurückgegriffen werden, sowie auch neue Modelle erstellt werden können. Software wir 3ds Max und Blender können benutzt werden. Kurze Einführungen in diese Programme sowie Vorstellung verwandter Arbeiten wird es zu Beginn des Semesters geben.

Ablauf

Die genauen Inhalte werden sich nach dem Kenntnisstand der Teilnehmer richten. Der zeitliche Ablauf des Projektseminars wird in den ersten Sitzungen festgelegt werden.
Möglicher Ablauf:

• Recherche und Analyse zu bereits vorhandenen Ansätzen
• Präsentation der Ergebnisse (Referate)
• Konzeption des Projektes
• Programmieren in Gruppen
• Abschlusspräsentation

Programmierung/Modellierung

Als Programmiersprache kommt eine Kombination aus Java und Java3D zum Einsatz. Für die Modellierung mit amira wird keine Programmierung benötigt. Für die 3D-Stereoskopische Visualisierung stehen mehrere Workstations mit entsprechenden Monitoren zur Verfügung.

Formate

Die Zellkomponenten liegen im VRML97/WRL-Format vor. Zell-Editor-Dateien werden per XML verwaltet. Die Membranen liegen sowohl im PDB-Format als auch in einem projekt-eigenen XML-Format vor.

Vorbesprechung
10.10.2012, 14 Uhr c.t., C5-151

Teilnahmevoraussetzungen, notwendige Vorkenntnisse

Die Teilnehmer werden in alle Arbeitsprozesse wie Entwurf, Konzeption, Realisierung, Kommentierung etc. involviert sein. Eigeninitiative und -organisation sind wichtige Eigenschaften, die jeder Teilnehmer mit- und einbringen sollte.

Zellbiologische oder stoffwechsel-bezogene Vorkenntnisse sind sehr hilfreich, aber nicht obligatorisch für die Teilnahme. Erste programmierpraktische Erfahrungen sind diesmal nicht unabdingbar. Voraussetzung ist natürlich die Bereitschaft, sich in das jeweilige Themengebiet einzuarbeiten.

Externe Kommentarseite

http://www.CELLmicrocosmos.org