Das Promotionsprojekt MotionSynth: Digitale Synthese menschlicher Bewegungen erforscht die datengetriebene Simulation funktioneller Bewegungen im Kontext der Rehabilitationsmedizin und virtuellen Ergonomie.

Digitale Systeme werden immer stärker in den menschlichen Alltag integriert, um repetitive Aufgaben zu übernehmen oder Entscheidungs- findungen zu unterstützen. Auch im wissenschaftlichen Umfeld gewinnen vor allem datengetriebene Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) an Bedeutung. Im Promotionsprojekt MotionSynth: Digitale  Synthese menschlicher Bewegungen sollen KI-basierte  Methoden entwickelt werden, um  funktionelle Bewegungen von Menschen zu simulieren, z.B. eine Greifbewegung von Parkinson-PatientInnen. Solche Methoden und die damit erzeugten Bewegungsdaten können im Bereich der Rehabilitationsmedizin das medizinische Fachpersonal sowie die TherapeutInnen bei der Analyse von Bewegungen unterstützen. Auch die Untersuchung hinsichtlich ergonomischer Faktoren von Bewegungsabläufen können auf Basis simulierter ProbandInnen  dürchgeführt  werden. So könnte beispielsweise ein Szenario simuliert werden, in dem eine Person versucht, einen Knopf in einem Fahrzeug zu betätigen.
Abhängig von der Körpergröße muss sich die Person ggf. sehr weit strecken, um den Knopf zu erreichen. Diese Grenzfälle können für beliebige Körpergrößen und -staturen simuliert und analysiert werden. In beiden  Anwendungsbereichen, Rehabilitationsmedizin und virtuelle Ergonomie, ist es nur in zeit- und kostenaufwändigen Studien mit realen ProbandInnen möglich, eine größere Menge von Datensätzen unter vergleichbaren Bedingungen zu generieren. Simulierte Daten, wie sie im Projekt MotionSynth erzeugt werden, können hier einen entscheidenden Beitrag zur Diversifizierung und flexiblen Anpassung/Erweiterung solcher Datensätze leisten.

Ein wichtiger Bestandteil des Projektes ist die Konzeption einer modularen Verarbeitungspipeline für Bewegungsdaten. Diese Pipeline soll Bewegungsdaten mit Hilfe von KI-basierten Methoden auf ein digitales Menschmodell (DMM) übertragen und die Bewegung parametrisiert modifizieren oder eine neuartige Bewegung synthetisieren. Dazu sollen bereits verfügbare Bewegungsdatenbanken sowie Motion-Capture-Verfahren und Sensoren (z.B. Microsoft Kinect) über Schnittstellen an die Pipeline angebunden werden können. Die Integration von DMMs ermöglicht es AnwenderInnen der Pipeline zudem, die Bewegungen biomechanisch plausibel zu parametrisieren, oder Eigenschaften des Charakters (z.B. die Körpergröße) zu modifizieren. Auch die Umgebung oder Objekte, mit denen ein Charakter interagieren soll, können in der virtuellen Umgebung beliebig konfiguriert werden. Eine weitere Herausforderung besteht darin, die Pipeline darüber hinaus für weitere Anwendungsbereiche adaptieren zu können.

Das Promotionsprojekt startete im Januar 2020 und wird bis Ende 2022 durch ein ESF-Stipendium gefördert. Die Leitung des Projektes hat Dr. rer. nat. Markus Wacker, Professor für Computergraphik und Leiter der Arbeitsgruppe DREMATRIX an der HTW Dresden. Kooperationspartner und Betreuer ist Dr.-Ing. Martin Schmauder, Professor für Arbeitswissenschaft am Institut für Technische Logistik und Arbeitssysteme der TU Dresden.