- Det bliver ved med at fascinere mig, at man kan sidde og skrive noget kode på computeren, som egentlig er enormt abstrakt, og så kan det blive til noget, som er så konkret, at vi kan skabe en virtuel verden, som ligner virkeligheden.

Sådan siger forsknings- og innovationschef Jesper Mosegaard, når han skal beskrive sin fascination af arbejdet med computer graphics.

- Og så handler det egentlig også om, at man begynder at se virkeligheden på en anden måde. Man opdager, hvor smuk den egentlig er, siger han og peger som eksempel på spredningen af lys inden i skyer, som giver en ensartet vinkel-diffus belysning – som også kunstneren Olafur Eliasson fx benytter sig af i installationer med røgfyldte rum og LED-pærer i loftet.

Digitale prototyper
Hvordan lys, materialer og form opfører sig og spiller sammen, er en vigtig del af arbejdet for Jesper Mosegaard i Computer Graphics Lab.
- Det, vi ser – og det, vi opfatter som et billede – er i virkeligheden lysstråler reflekteret på et materiale, fortæller han.

Den proces arbejder han med nøjagtigt at analysere og simulere digitalt i bl.a. ray tracing-teknikker, altså en slags lyssporing, som forholder sig til, hvordan et specifikt materiale påvirker lysstråler, og hvordan disse forhold gengives detaljeret i computeren.

Noget, Jesper Mosegaard især ser et perspektiv i, er den produktorienterede ray tracing, eller såkaldt prædiktiv rendering. Han arbejder sammen med DTU Informatik omkring en helt korrekt simulering af, hvordan noget – et produkt helt ned i dets kemiske sammensætning – kommer til at se ud, og hvordan det vil opføre sig under forskellige forhold, lyspåvirkninger osv. Man vil i den forbindelse kunne skabe en digital prototype på et kommende produkt – som en ny kakaomælk, yoghurt eller designstol i plast – hvis egenskaber man meget detaljeret kan forudsige. Noget, der kan fungere som et alternativ til at prøve sig frem i virkeligheden med langt dyrere og mere tidskrævende fysiske prototyper.

Kirurgisk simulator
Den hurtige og meget detaljerede simulering kræver beregninger af ekstremt store mængder data.

Og det er et andet hovedfelt, Jesper Mosegaard arbejder med: Hvordan udnytter man bedst muligt alle tilgængelige beregningsenheder i en computer og skaber nok computerkraft, så der åbnes nye muligheder?

Det gør man bl.a. ved at udnytte GPU’en, altså grafikprocessoren i en moderne computer, som blev programmerbar omkring årtusindskiftet. Ved at bruge GPU’en til andet end typisk spilgrafik kan man høste noget af processorens massive datakraft og opnå hastighedsforøgelser på op til 250 gange.

Denne problemstilling har Jesper Mosegaard arbejdet med i udviklingen af en hjertekirurgisk simulator til børnehjertekirurgien på Skejby Sygehus.

En MR-scanner tager billeder af en patients hjerte. Herefter genskabes hjertet i en 3D-model, der svarer til patientens – hvor man præcist simulerer, hvordan hjertets væv ser ud, når man trækker i det med pincetter eller skærer i det med skalpeller. Hjertekirurgen kan så foretage en forberedende øveoperation på simulatoren – fx før en vanskelig operation – eller lægestuderende kan træne på den.

Simulatoren skal være interaktiv – dvs. den simulerede operation skal foregå i øjeblikket, uden forsinkelser på skærmen. Ellers er den ikke anvendelig som kirurgisk redskab.

Den interaktive øjeblikkelighed og hastighed fik man ved at udnytte computerens GPU.

Virtuelle LEGO-modeller
Et andet massivt datakrævende projekt, Jesper Mosegaard har arbejdet med, er LEGO Universe. Et online rollespil, hvor spillere globalt kan spille samtidig og se hinandens figurer.

LEGO ville gøre det muligt for spillerne at bygge virtuelle LEGO-modeller, som de bagefter kunne vise for andre i spillet. Noget, der kræver kolossale databeregninger, hastighedskrav og tilrettelæggelse af visningerne.

Spillet kom til at fungere ved at udnytte GPU’en optimalt på en række kraftige NVIDIA Quadro Plex-servere, som står i Miami. Over cirka seks måneder beregnede man 19 millioner billeder og cirka 13 millioner virtuelle LEGO-modeller. Spillet kører stadig.

Den heterogene processor
Hastighed er i det hele taget et stort emne inden for computer graphics-feltet.

Det er hastigheden, der fx åbner for, at man kan arbejde med komplekse data i realtid. Netop hastigheden mødte rent fysisk en mur omkring årtusindskiftet i den traditionelle enkeltkernede processor, som man simpelthen ikke kunne få til at køre hurtigere.

Siden har bl.a. de tre store globale chip-producenter Intel, NVIDIA og AMD arbejdet med at bryde hastighedsmuren.

Og det, der er på vej, og som helt sikkert kommer inden længe, siger Jesper Mosegaard, er den heterogene processor – hvor CPU’en og GPU’en er smeltet sammen.

Den nye ’massivt parallelle’ processor vil være kompleks og forskelligartet og måske kræve, at softwareudviklere skal arbejde på helt nye måder. Den vil være en udfordring, men med sin øgede hastighedskapacitet også en mulighed, der kan åbne for helt nye programmer og arbejdsformer.

- Og når det lykkes at udnytte den, vil der virkelig ske noget, siger Jesper Mosegaard.

Noget de vil arbejde grundigt med på Computer Graphics Lab.

 
Blå bog
I 2006 fik Jesper Mosegaard sin ph.d.-grad fra Datalogisk Institut ved Aarhus Universitet. Han har efterfølgende undervist og forsket på Aarhus Universitet. Han kom til Alexandra Instituttet i 2008, hvor han har været med til at etablere computer graphics som forskningsfelt. Er i dag forsknings- og innovationschef på Computer Graphics Lab, der består af ni eksperter i computergrafik med baggrund i datalogi, ingeniørvidenskab og fysik.

Links
Læs mere om Jesper Mosegaards projekter på Alexandra Instituttet
Læs med på Computer Graphics Labs blog
Læs om LEGO Universe-projektet
Prøv selv Lego Digital Designer
Og prøv den ørekirurgiske simulator