Radiobeitrag für logo, NDR Info, 7.1.2004, 21.05

Ein Zoologe in Hollywood

Torsten Reil passierte das, wovon junge ambitionierte Schauspieler träumen: Hollywood rief an. Nur, dass Reil kein Schauspieler ist, sondern Wissenschaftler, nämlich Zoologe an der Universität Oxford. Und Hollywood rief nicht an, weil es ihn wollte, sondern sein Programm: Endorphin, eine Software, mit der Filmemacher lebensechte Computeranimationen herstellen können.

Von Annette Leßmöllmann

Eigentlich wollte Torsten Reil untersuchen, wie komplexe biologische Systeme funktionieren. Zum Beispiel, wenn sie laufen: Wie kommt der Rhythmus der Schritte zu Stande, wie die Stabilität? Wie funktioniert das sogenannte „dynamische Gehen“ bei den Zweibeinern, das eigentlich ein ständiges Ausbalancieren ist, ein Fallen von einem Bein aufs andere? Und wie spielt die zentrale Steuerungseinheit, die den Schritt taktet, mit Muskeln und Gelenken zusammen? Um das herauszufinden, baute er mit seinen Kollegen an der Universität Oxford Computermodelle von laufenden Zweibeinern, aber auch Vierbeinern, zum Beispiel Pferden. Denn an simulierten Gehirnen und Körpern lässt es sich leichter experimentieren als an echten. Und die Forscher an der englischen Eliteuniversität staunten selbst, was dabei herauskam: Die künstlichen Wesen auf dem Bildschirm bewegten sich sehr lebensecht. Und konnten sogar eigenständig Hindernisse meistern.

O-Ton: Torsten Reil
Diese einfachen Zweibeiner sahen aus wie einfache Menschen, die laufen. Und die waren sehr interaktiv: Wenn ich den Zweibeinern ein Hindernis in den Weg gelegt habe, dann ist er darüber gefallen, und wenn ich das Hindernis verschoben habe, dann ist er anders darüber gefallen.

Für diese lebensechten Abläufe haben Reil und seine Kollegen die Figuren mit künstlichen Gehirnen ausgestattet, also Künstlicher Intelligenz. Dazu haben sie neuronale Netze benutzt: Computersimulationen von echten Nervenzellen und ihren Verknüpfungen. Dabei kontrolliert die zentrale Steuerungseinheit nicht alles, sondern: Vieles wird dem Körper überlassen. Doch damit nicht genug. Die Zoologen programmieren die Kunstfiguren nicht einfach. Vielmehr lassen sie diese in einer künstlichen Evolution entstehen.

Dazu schicken sie verschiedene neuronale Netze ins Rennen, alle mit leicht unterschiedlichen Regeln ausgestattet. Dann heißt es: Lauft! Und: Wer kann am besten, am schönsten, am weitesten gehen – wer ist, evolutionär gesprochen, am fittesten. Das Problem dabei: Die künstlichen Gehirne sind schlau genug, sich irgend eine Form der Fortbewegung auszudenken – das muss nicht immer das normale Gehen sein.

O-Ton: Torsten Reil
Wenn ich einfach nur sage: Bewege dich, so weit du kannst in einer bestimmten Zeit, Punkt, dann kann es passieren, dass Rollen vorwärts gemacht werden, oder es wird gesprungen, oder es wird gekrochen auf dem Boden.

Also brauchten die Forscher, wie bei der echten Evolution, Kriterien für die Auswahl. Wer am fittesten ist, definieren sie mit sogenannten Fitness Funktionen. Und an denen mussten die Oxforder lange tüfteln. Damit die Evolution nicht mogelt, braucht es zum Beispiel folgende Einschränkung: Der Masseschwerpunkt eines Zweibeiners – also: seine Hüftpartie – darf nicht unterhalb der Knie landen. Wenn einer der Kandidaten also in die Hocke geht – dann fliegt er raus.

Ist die Evolution abgeschlossen, dann steht ein künstliches laufendes Wesen auf dem Bildschirm, das ein Gehirn hat, aber nicht nur das: Es gehorcht auch den Gesetzen der Physik. Und mit diesen beiden Elementen kann es ziemlich eigenständig reagieren:

O-Ton: Torsten Reil
Wenn ich zum Beispiel einem simulierten Menschen einen Stoß nach rechts gebe, dann fällt er nach links, das sind die physikalischen Gesetze. Aber dann muss natürlich die Künstliche Intelligenz etwas dagegen tun. Und was sie in unserem Fall macht, ist, ein paar Balancierschritte zu tun. Wohin sie die genau macht, entscheidet die Künstliche Intelligenz. Wohin der Körper zuerst fällt, entscheidet die Physik.

Und jetzt kommt Hollywood ins Spiel. Die Oxforder Figuren sind so lebensecht, dass sie Stuntmen ersetzen können: Im Schlachtgetümmel, bei waghalsigen Sprüngen, oder bei Actionszenen, in denen die Fetzen – oder auch mal ein paar Gliedmaßen – fliegen sollen. Und sie ersetzen auch Tiere, die dank Tierschutz nicht mehr in Stunts mitmachen dürfen.

Reil und seine Kollegen gründeten 2001 die Firma NaturalMotion, die das Programm „Endorphin“ auf den Markt brachte: Ein Computerprogramm für Animatoren. Das brachte ihm nicht nur die Auszeichnung des MIT-Magazins „Technology Review“ ein, zu den 100 innovativesten Köpfen der Welt-Wissenschaftsszene zu gehören. Sondern auch so viel Erfolg, dass er seine Dissertation erstmal ein wenig aufgeschoben hat. „Endorphin“ hat die Schlachtszenen im Herrn der Ringe gestaltet und insbesondere die Pferde durch künstliche Vierbeiner ersetzt. Auch im neuen Petersen-Epos „Troja“ wird viel Computerblut verspritzt, während sich die echten Stuntmen zurücklehnen können und zuschauen – nicht immer zu ihrer Freude, denn die Computertechnologie ist so gut geworden, dass viele um ihre Jobs bangen.

Mit Endorphin hat es auch der Animator leichter: Er zeichnet die Figur ein einziges Mal, zieht diese dann auf den intelligenten Endorphin-Dummy auf wie ein Schauspieler sich sein Kostüm anzieht. Und dann muss er nicht mehr einzelne Bewegungen gestalten, sondern gibt dem Computerwesen Anweisungen:

O-Ton: Torsten Reil
Endorphin funktioniert ganz anders als andere Animationstudios, in dem Sinne dass ich dem Charakter sage, was er machen soll, und der Charakter macht es dann. Mehr oder weniger wie ein Schauspieler. Ich kann dem Charakter zum Beispiel einen Schubs geben oder ihm sagen, er soll sich irgend wo festhalten, irgend wo herunter springen.

Während ein normaler Animator für fünf Sekunden Animationsfilm schon mal einen ganz Tag brauchen kann, geht das mit Endorphin in – fünf Sekunden. Denn das Programm ermöglicht die Arbeit in Echtzeit. Der Effekt: Schnellere und günstigere Produktion. Und hier wird die Arbeit der Zoologen noch für einen ganz anderen Markt interessant: Computerspiele. Bislang war es so, dass alle möglichen Situationen, in die ein Spieleheld kommen kann, vom Animator vorausgesehen und bis ins Detail programmiert werden müssen. Doch gerade in bewegungsreichen Actionspielen kann es mal sein, dass der Angreifer von einer ganz ungewohnten Ecke kommt – und dann landet der Schwinger unseres Helden wenige Millimeter zu weit links. Unser geschultes Auge verzeiht diese Details nicht, und die Animation wirkt dann künstlich. Torsten Reil sieht da eine große Zukunft für seine Endorphin-Wesen. Denn: Seine Figuren wachsen über ihren Animator hinaus.

O-Ton: Torsten Reil
Das wird sich ändern in der nächsten Generation von Konsolen, weil die Rechenkraft groß genug ist, und zwar so dass Animationen nicht mehr vorher hergestellt werden und einfach abgespielt werden im Spiel, sondern dass die Animation direkt im Spiel hergestellt wird, oder, anders ausgedrückt, der Mensch wird nicht mehr animiert, sondern simuliert, direkt in Echtzeit simuliert, direkt auf dem Computer oder auf der Konsole.

(c) NDR 2004