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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.
Gehende 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…
Juni 2011

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Juni 2011

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