Durch die „Augen“ der Maschinen „sehen“ wir eine größere Welt. Eintritt in das „China Vision Valley“ Shining 3D

Das Sehen ist für den Menschen ein Fenster zur Wahrnehmung der Welt und etwa 80 % unseres Wissens stammen daraus. Dank unseres Sehvermögens können wir die unzähligen Farben genießen. Dank unserer Sehkraft können wir die Großartigkeit der Natur wertschätzen. Allerdings ist das menschliche Sehvermögen oft durch Licht und Raum eingeschränkt und es kann sehr leicht passieren, dass man bei komplexen und hochpräzisen Objekten in den toten Winkel gerät. Können wir in diesem Fall eine visuelle Maschine erfinden, um die Mängel auszugleichen und die Probleme zu lösen?

Die „Machine Vision Technology“, eine Technologie, die es Maschinen ermöglicht, die Welt zu sehen, ist still und leise aufgetaucht. Es kann menschliche Sehfunktionen durch Computer simulieren, Informationen aus Bildern objektiver Objekte extrahieren, diese verarbeiten und verstehen und sie schließlich zur tatsächlichen Erkennung, Messung und Steuerung verwenden. Die „Machine Vision-Technologie“ hat die Grenzen der menschlichen visuellen Wahrnehmung der Welt in hohem Maße erweitert. „Xinlin 3D“, angesiedelt im zentralen Startup-Bereich des „China Vision Valley“, ist ein solches Unternehmen, das kontinuierlich Innovation und Erforschung der 3D-Vision-Technologie vorantreibt.

Am 14. August fand mit Unterstützung der Zhejiang Association for Science and Technology die Reihe wissenschaftlicher Popularisierungsaktivitäten der Zhejiang Association for Science and Technology 2024 mit dem Titel „Entering New Quality Productivity“ im China Vision Valley bei Shining 3D statt. Damit konnte die Öffentlichkeit einen genauen Blick auf die Kernposition der hochpräzisen 3D-Vision-Technologie bei der Produktivität neuer Qualität werfen und eingehend erkunden, wie diese Innovation und Wandel in der Automobilindustrie, der Energie- und Schwerindustrie, der Elektronik- und Elektrogeräteindustrie, der Präzisionsmedizin und anderen Bereichen vorantreibt.

3D-Digitalbilderfassungssystem: ein guter Helfer bei der Restaurierung kultureller Relikte

Vor einigen Jahren bot uns die Dokumentation „Ich repariere Kulturdenkmäler in der Verbotenen Stadt“ die Möglichkeit, einen Blick auf die erstklassige chinesische Technologie zur Restaurierung von Kulturdenkmälern zu werfen. Als diese seit Tausenden von Jahren im Umlauf befindlichen Kulturdenkmäler in den Händen von Experten zu neuem Leben erweckt wurden, spürten wir zutiefst die Konzentration und den Schweiß so vieler Menschen, die dahinter steckten. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie haben immer mehr neue Technologien der Branche, die „das Alte so wiederherstellen will, wie es war“, neue Vitalität verliehen. In der Dokumentation wurde beispielsweise erwähnt, dass die 3D-Drucktechnologie die Auswirkungen traditioneller Trennmittel auf Kulturgüter gelöst habe.

In den letzten Jahren sind immer mehr „virtuelle Museen“ entstanden und große Museen haben virtuelle Internettechnologien übernommen, um die Beschränkungen physischer Museen zu überwinden und den vielfältigen Bedürfnissen der Öffentlichkeit gerecht zu werden. Unter anderem ist die Erfassung dreidimensionaler Daten von Kulturdenkmälern ein entscheidender Teil des Aufbaus eines „virtuellen Museums“. Tatsächlich spielt das „3D Digital Visual Acquisition System“ nicht nur bei der Ausstellung und Restaurierung kultureller Relikte eine wichtige Rolle, sondern auch bei der digitalen Archivierung. Im populärwissenschaftlichen Kurs „Das Geheimnis der digitalen 3D-Bilderfassung im Kultur- und Museumsbereich“ gab Hong Wenjing, ein technischer Ingenieur von Shining 3D, eine detaillierte Analyse und Einführung in die Funktionsweise und Anwendung des Systems.

Hong Wenjing zeigte die Scan-Hüllen der Yingxian-Holzpagode und der Maijishan-Grotten und ermöglichte so jedem, den Charme der hochpräzisen 3D-Scantechnologie zu erleben. Im Vergleich zu herkömmlichen manuellen Mess- und Modellierungsmethoden ermöglicht diese Technologie eine berührungslose, beschädigungsfreie, umfassende, genaue und effiziente Aufzeichnung von Informationen zu Kulturgütern, die Einrichtung digitaler Archive von Kulturgütern und somit die Minimierung von Folgeschäden an Kulturgütern. Darüber hinaus sind die durch Scantechnologie erfassten digitalen Daten zu Kulturgütern nicht auf den Bereich der Restaurierung und des Schutzes von Kulturgütern beschränkt, sondern weisen auch ein großes Potenzial bei der Entwicklung von Repliken und Ableitungen von Kulturgütern auf.

Um beispielsweise die im Museum aufbewahrten Kunstwerke aus weißem Dehua-Porzellan aus dem Museum zu holen und einem größeren Publikum zugänglich zu machen, sammelte das Fujian Museum mithilfe eines hochpräzisen 3D-Scanners Elemente kultureller Relikte und schuf in Kombination mit modernen Kunstdesignkonzepten sorgfältig eine Reihe kreativer Schreibwaren, Accessoires, Kunstwände und anderer abgeleiteter kultureller und kreativer Produkte. So wird der künstlerische Charme des weißen Dehua-Porzellans aus einer neuen Perspektive gezeigt, sodass das Publikum die einzigartige künstlerische Schönheit und das tiefgreifende kulturelle Erbe des weißen Dehua-Porzellans leicht würdigen kann.

Das digitale visuelle 3D-Erfassungssystem reicht vom „3D-Scannen“ bis zur „3D-CAD-Design- und Simulationssoftware“, von der Anwendung „gängiger digitaler Fertigungstechnologie“ bis zur „Online-Plattformanzeige“. Das gesamte System ist voll funktionsfähig und zeichnet sich durch hohe Effizienz, hohe Präzision, berührungslose Funktion und einfache Tragbarkeit aus. Daher spielt es bei vielen Arbeiten im Zusammenhang mit Kulturgütern eine unersetzliche Rolle – im „Projekt zum digitalen Schutz der Sakyamuni-Pagode im Landkreis Ying“ implementiert das System eine dreidimensionale digitale Archivierung von Kulturgütern in der Holzpagode, ohne die Kulturgüter zu beschädigen; Im Projekt „Chengshi Sanzhai Huizhou Ancient Building Digital Archiving“ zeichnet das System die morphologischen Merkmale von Kulturdenkmälern und antiker Gebäudedekoration je nach Bedarf berührungslos auf. Im Projekt „Restaurierung kultureller Relikte: Digitale Restaurierung durchscheinenden Porzellans aus der Song-Dynastie“ bietet das digitale 3D-Bilderfassungssystem eine detaillierte Datenunterstützung für den 3D-Restaurierungsdruck, sodass die Restaurierung kultureller Relikte ihrem ursprünglichen Aussehen so nahe wie möglich kommt und die Authentizität wiederherstellt.

3D-Scannen ist sehr nützlich, um Physisches in Digitales umzuwandeln

Schalte die 3D-Welt frei

Nach Abschluss des populärwissenschaftlichen Kurses voller praktischer Informationen betraten alle begeistert die Themenausstellungshalle „Xianlin Dental“ und erlebten die Rolle des 3D-Scannens in der Kieferorthopädie, Restauration, Implantation, Ästhetik und anderen Behandlungen in der realen Szene einer Zahnklinik. Das Personal führte allen die 3D-Mundscan-Ausrüstung vor und lud die Kinder ein, den Mundscan-Vorgang aus erster Hand mitzuerleben. Alle waren von dem mündlichen Modell fasziniert, das auf der großen Leinwand schnell Gestalt annahm.

„Legen Sie sich bitte hin und entspannen Sie sich.“ Das Personal nahm ein Kind mit, um eine Zahnuntersuchung durchzuführen. Das Personal steckte das Gerät in den Mund des Kindes, scannte es links und rechts und in nur ein bis zwei Minuten wurde das Mundmodell des Kindes in Echtzeit auf dem Computer erstellt. „Wow, schau mal! Das sind meine Zähne!“ sagte das Kind aufgeregt und zeigte auf das Modell auf dem Bildschirm. Auch ihre Mutter rief aus: „Das ist viel schneller als die Untersuchung im Krankenhaus!“ „Und ich habe nichts in meinem Mund gespürt, als es vorbei war.“ Das Kind fügte lächelnd hinzu:

Anschließend begaben sich alle in die großzügige Ausstellungshalle. Ich sah einen Ingenieur, der ein unregelmäßiges Polygon, das wie ein Zauberwürfel aussah, in der Hand hielt und damit hin und her auf das Auto zeigte... Als er den Kopf drehte, „bohrte“ sich das Auto vor ihm tatsächlich in den elektronischen Bildschirm – es stellte sich heraus, dass die 50 blauen Laserlinien, die von der Maschine ausgesendet wurden, das Auto mit einer Höchstgeschwindigkeit von 3,68 Millionen Mal pro Sekunde abtasteten. Etwa 8 Minuten später erschien ein vollständiges digitales 3D-Modell des Fahrzeugs auf dem Bildschirm. Während der Ingenieur das Mausrad dreht, werden die Details des Autos auf dem Bildschirm immer weiter vergrößert, bis Umrisse, Wellen und Kurven vollständig verschwinden und nur noch die ursprünglichen Punkte, Linien und Dreiecksnetze übrig bleiben.

Dies ist ein hochpräziser industrieller 3D-Scanner. Er speichert Informationen wie Objektstruktur, geometrische Details und Maßbeziehungen. Er weist eine hohe Übereinstimmung mit dem realen Objekt auf und kann in allen Bereichen der industriellen Messung eingesetzt werden. Das Personal stellte sich allen vor.

Anschließend folgten alle dem Personal, um den 3D-Scanvorgang aus nächster Nähe weiter zu beobachten. Mit großem Eifer versuchten es alle Kinder und wetteiferten miteinander, den gesamten Vorgang des Scannens von Baumaschinenteilen mitzuerleben. In ihren Augen strahlten Neugier und Begeisterung. Die attraktivste davon ist der „Bodyscan“. Die zu scannende Person muss lediglich stillstehen, geradeaus schauen und warten, bis der Scanner einen 360-Grad-Scan abgeschlossen hat. Im Handumdrehen wird ein digitales 3D-Modell des gesamten Körpers erstellt. In weniger als 3 Minuten erschien aus dem Nichts eine digitale Person, deren Farbe, Ausdruck und Form exakt denen einer realen Person entsprachen, und zwar lebensecht auf dem Bildschirm.

Unter Anleitung der Mitarbeiter bedienten die Kinder es selbst und erlebten den wunderbaren Prozess der Transformation von der materiellen Welt in die digitale Welt. Sie hörten nicht nur professionelle Erklärungen, sondern erlebten auch persönlich den Charme der 3D-Scantechnologie. Durch die Geburt eines Modells nach dem anderen auf der großen Leinwand wurde den Kindern allmählich klar, dass wir durch die Augen von Maschinen eine detailliertere und umfassendere Welt erkunden können.

Nachdem er alle Ausstellungshallen besichtigt hatte, sagte Xu Fanen von der Yucai Dachengbei Middle School begeistert: „3D-Scannen ist wirklich erstaunlich. Damit kann man viele Dinge erkennen, die ich überhaupt nicht sehen kann, und es ist sehr detailliert.“ Die 3D-Scantechnologie ist zu einem wichtigen Werkzeug für die Erweiterung der menschlichen Sehfähigkeit geworden und erbringt in vielen Bereichen hervorragende Leistungen, beispielsweise im Automobilbau, in der Energieentwicklung, in der Elektronikindustrie, beim Schutz des kulturellen Erbes, in der Zahnmedizin und sogar in der virtuellen Realität.

Was ist räumliche Intelligenz?

Derzeit ist „räumliche Intelligenz“ zu einem neuen Hotspot in der Entwicklung und Anwendung künstlicher Intelligenztechnologie geworden. Im Bereich der künstlichen Intelligenz bezieht sich räumliche Intelligenz im Allgemeinen auf die Fähigkeit, den dreidimensionalen Raum zu beobachten, zu verstehen und darin autonom zu handeln.

Geprägt durch das im Mai 2024 von OpenAI veröffentlichte GPT-4o-Modell könnte die Entwicklung der künstlichen Intelligenz schnell von der „ersten Hälfte“, in der der Schwerpunkt auf der Erkundung technologischer Grenzen liegt, zur „zweiten Hälfte“ übergehen, in der der Schwerpunkt auf der Klärung des Anwendungsbereichs und der Entwicklung von Produktformen liegt. In diesem Zusammenhang hat die räumliche Intelligenz als umfassende Technologie, die multimodale Großmodelle, virtuelle Realität und fortschrittliche Sensortechnologie kombiniert, ein praktischeres und leichter verständliches Anwendungspotenzial gezeigt.

[Reihe populärwissenschaftlicher Aktivitäten „Einstieg in die neue Produktivität“]

Mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technologie verändert die neue Produktivität unsere Welt in beispielloser Geschwindigkeit. Der Wissenschafts- und Technologieverband der Provinz Zhejiang hat aktiv auf den Ruf der Zeit reagiert und alle Anstrengungen unternommen, um eine Reihe von Aktivitäten zur Popularisierung der Wissenschaft mit dem Titel „Einstieg in eine neue Produktivität“ zu schaffen, deren Ziel es ist, die wissenschaftliche Popularisierung junger Menschen zu vertiefen. Basierend auf dem einzigartigen Wissenschafts- und Technologieinnovationssystem „315“ und dem zukunftsweisenden industriellen Layout „9+6“ der Provinz Zhejiang wird es die Öffentlichkeit an die Spitze von Wissenschaft und Technologie führen, den Reiz von Wissenschaft und Technologie erkennen, die wissenschaftliche Bildung der gesamten Bevölkerung verbessern und gemeinsam einen Plan für innovative Entwicklung entwerfen.

Die Reihe von Aktivitäten zur Popularisierung der Wissenschaft der Zhejiang Association for Science and Technology im Jahr 2024 mit dem Titel „Entering New Productivity“ wird mithilfe umfassender und vielfältiger szenariobasierter, erfahrungsbasierter und immersiver Formen der Popularisierung der Wissenschaft eine Brücke zwischen der Öffentlichkeit und Spitzentechnologie bauen und gemeinsam den innovativen Kontext von acht Zukunftsbranchen erkunden, darunter synthetische Biologie, Genom-Editierung, Gehirnforschung und künstliche Intelligenz, Wasserstoff-Energiespeicherung, Luft- und Raumfahrtinformationen, Boden-Weltraum-Integration, Metaversum sowie tiefe Erde und Tiefsee.