Doppelten Grund zur Freude gibt es an der Fakultät für Informatik: Zwei junge Wissenschaftler können durch eine Förderung des WWTF (Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds) nun an die TU Wien geholt werden. Das WWTF-Programm “Vienna Research Groups for Young Investigators” gibt zwei exzellenten jungen Forscherinnen und Forschern die Chance, an Wiener Forschungseinrichtungen ein eigenes Team aufzubauen. Beide Grants gingen an die TU Wien: Georg Weißenbacher wird sich mit der Suche nach Computerfehlern beschäftigen, die besonders schwer zu analysieren sind. Ivan Viola wird an neuen Methoden der graphischen Darstellung von Daten arbeiten.
Impulse für die Forschungslandschaft
Finanz- und Wirtschaftsstadträtin Mag. Renate Brauner misst dem Programm hohe Bedeutung bei: „Mit den Vienna Research Groups geben wir der Wiener Forschungslandschaft dort Impulse, wo es nötig ist: Bei der frühen Unabhängigkeit von WissenschaftlerInnen und in Themenfeldern, in denen es in Wien schon deutliche Stärken gibt. Eine starke Forschung vor Ort ist die beste Unterstützung für den Wirtschaftsstandort!“
Prof. Gerald Steinhardt, Dekan der Fakultät für Informatik, freut sich über die Förderung der TU-Forschung durch den WWTF: „Förderinstrumente wie die Vienna Research Groups for Young Investigators des WWTF werden immer wichtiger, um hervorragende WisssenschafterInnen aus dem Ausland gewinnen und ambitionierte Projekte realisieren zu können. Wir freuen uns sehr, dass die beiden Spitzenforscher Georg Weissenbacher und Ivan Viola an die Fakultät für Informatik kommen werden. Dieser Erfolg bestätigt und stärkt uns als Ort, an dem exzellente Informatik-Forschung betrieben wird."
Prof. Dr. Johannes Fröhlich, Vizerektor für Forschung an der TU Wien, ergänzt: „Die exzellenten Förderschienen des WWTF erfahren durch das „Vienna Research Groups“ Programm eine Erweiterung. Diese Chance wurde von der in bisherigen Programmausschreibungen bereits äußerst erfolgreichen Informatik an der TU Wien genutzt. Es beweist die Stärke des TU-Forschungsschwerpunktes „Informations- und Kommunikationstechnologien.“
Auf der Suche nach dem unsichtbaren Fehler
Georg Weißenbacher promovierte und forschte an der Universität Oxford, zu den Stationen seiner beruflichen Laufbahn gehört auch die ETH Zürich und Microsoft Research. Derzeit arbeitet er an der Universität Princeton. Er forscht an Methoden zum Auffinden besonders tückischer Fehler in Computerprogrammen.
Fehler im Computercode, die plötzlich verschwinden, wenn man sie näher untersuchen möchte – das ist keine faule Ausrede verzweifelter Programmierer, solche Fehler gibt es tatsächlich. Sie werden in der Informatik „Heisenbugs“ genannt – nach Werner Heisenbergs Unschärfeprinzip, demzufolge die genaue Beobachtung eines physikalischen Systems zwingend das System beeinflusst.
In der Informatik kann es verschiedene Gründe für solche „Heisenbugs“ geben: Oft treten sie in Programmen auf, die auf unterschiedlichen Prozessoren gleichzeitig laufen. Spezielle Steuerungs-Programme (Scheduler) sorgen in großen Multi-Prozessor-Systemen dafür, dass die Rechenaufgaben auf die verschiedenen Prozessoren aufgeteilt werden. Diese Aufteilung muss nicht bei jedem Programmdurchlauf in der exakt gleichen Reihenfolge geschehen. So kann es vorkommen, dass das selbe Programm manchmal Fehler produziert und manchmal nicht – wenn etwa die Reihenfolge, in der die einzelnen Prozessoren auf einen gemeinsamen Speicher zugreifen, nicht immer gleich ist.
Es kann auch vorkommen, dass ein Programmfehler plötzlich verschwindet, wenn das Programm im Debug-Modus läuft. Eine systematische Fehlersuche wird dann sehr kompliziert, zeitaufwändig und daher auch teuer. Georg Weißenbacher wird mit seinem Team neue logisch-mathematische Methoden anwenden, um Programme rigoros auf Fehler untersuchen zu können. Hilfreiche Information über die mögliche Ursache eines Fehlers soll aufgezeichnet werden, ohne dass drastisch in das bestehende Programm eingegriffen wird. So soll der Fehler erkannt werden, ohne ihn durch grobe Code-Änderungen unsichtbar werden zu lassen.
Sehen und verstehen
Ivan Viola studierte an der TU Wien, wo er auch seine Forschungslaufbahn als Assistent am Institut für Computergraphik und Algorithmen startete. Später wechselte er nach Norwegen, an die Universität Bergen, wo er Mitbegründer einer neuen Forschungsgruppe wurde. Viola beschäftigt sich mit Visualisierung komplizierter Daten.
Mit einer langen Liste von Zahlen können wir Menschen nicht effizient umgehen – dafür hat uns die Evolution nicht ausgestattet. Wir sind allerdings sehr gut darin, graphisch dargebotene Information rasch zu verstehen und aufzunehmen. Die Voraussetzung dafür ist, dass die Daten sinnvoll und benutzerfreundlich dargestellt werden.
Die Daten können aus experimentellen Messungen kommen – zum Beispiel aus einem medizinischen Gerät, bei Ultraschallaufnahmen oder der Computertomographie. Hier geht es darum, aus einer riesigen, notwendigerweise fehlerbehafteten Datenmenge die nötige Information herauszuholen. Bei den Daten, die dargestellt werden sollen, kann es sich aber auch um Computerberechnungen handeln. Auch hier steht man vor schwierigen Herausforderungen: Es ist nicht genug, einen Computer mit großen Differentialgleichungen zu füttern und dann die zeitliche Entwicklung eines Systems graphisch darzustellen. Die Visualisierung soll nicht nur hübsche bunte Bilder hervorbringen, sondern letztendlich ein Verständnis dafür erzeugen, wie die einzelnen Teile qualitativ zusammenspielen.
Gerade in der Wissenschaft ist es oft wichtig, schwierige Zusammenhänge optisch erlebbar zu machen: Physikalische Vorgänge können sich auf unterschiedlichen Längen- und Zeitskalen gleichzeitig zeigen. Um den Prozess zu verstehen, muss man beim Betrachten interaktiv zwischen unterschiedlichen Größenordnungen wechseln können.
Komplizierte Vorgänge – etwa in lebenden Organismen – ergeben sich oft durch das Zusammenspiel unzähliger Einzelelemente. Selbst wenn es gelänge, sie alle graphisch darzustellen, wäre man beim Betrachten heillos überfordert: Für ein tieferes Verständnis ist es nötig zu selektieren und das Auge des Betrachters sinnvoll zu leiten.
Ivan Viola arbeitete in Norwegen an graphischen Lösungen, die in ganz unterschiedlichen Gebieten Anwendung finden – von der Molekularbiologie und Fragen über Proteinstrukturen bis zur Geologie und der Suche nach Öl. Seine Forschungsideen wird er nun an der TU Wien weiterentwickeln.
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