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Wissenschaftliches Rechnen: Die Kunst, auf zwei Beinen zu laufen
Mit numerischer Optimierung können Forscher heute verschiedenste Bewegungen
des Menschen bis in die Details der Muskelsteuerung
durchschauen.
So gewinnen sie wertvolle Erkenntnisse für das Gehen
mit Hilfsmitteln, für Trickfilmsequenzen, sportliche Höchstleistungen
und für die Konstruktion zweibeiniger Roboter.
Wie geht der Mensch? Eine erste Antwort auf
diese Frage lautet: "ohne nachzudenken".
Seit wir uns im Alter von ungefähr einem Jahr
auf die Füße gestellt haben, bewegen wir uns
im Wesentlichen unfallfrei auf ebenem wie unebenem Gelände,
treppauf und treppab, ohne dass wir dafür erst in die
Schule hätten gehen müssen.
Diese Leichtigkeit hat eine Kehrseite: Wir wissen nicht
wirklich, was wir da im Einzelnen tun. Es gibt jedoch zahlreiche
Situationen, in denen diese Kenntnis hilfreich wäre. Mediziner
wollen das krankhafte Gangmuster ihrer Patienten
verstehen, um dem mit Training, orthopädischen Hilfsmitteln
oder operativen Eingriffen abzuhelfen. Besonders wertvoll
ist solches Wissen für die Fertigung und Regelung von
Prothesen oder die Neurostimulation, also die Erregung gelähmter
Muskeln durch elektrische Impulse. Sprinter und
ihre Trainer wollen die Lauftechnik verbessern, Tänzerinnen
und Tänzer möglichst anmutige Bewegungen erzielen. Roboterkonstrukteure
wollen ihre Maschinen so auslegen und
programmieren, dass sie auf zwei Beinen gehen können, und
müssen dafür verstehen, wie schnelles Laufen stabil geregelt
wird. Wer ein Computerspiel oder einen Zeichentrickfilm
programmiert, bemüht sich, die handelnden Figuren mit
glaubwürdigen, "natürlichen" Bewegungen auszustatten...
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