Martin at GT

Wie vor einer Weile schon mal beschrieben (zum Artikel) bin ich seit diesem Semester mit einem neuen Projekt beauftragt, bei dem es darum geht, mittels Schallwellen die Lage und Geometrie von Erdschichten zu bestimmen. Das Projekt ist aber nicht neu, d. h. ein Student names Samuel hat für seinen Ph.D. schon einiges für das Projekt geleistet. Meine Aufgabe ist es, auf seinen Ergebnissen aufzubauen und insbesondere die Problemstellung vom 2 ins 3-Dimensionale zu überführen. Selbiger Samuel kommt aus dem Städtchen Ferrara ca. 30 min von Bologna entfernt, wo er momentan als Post-Doc arbeitet. Um einen möglichst guten Start in das neue Projekt zu bekommen, schlug Prof. Yezzi vor, dass Samuel und ich uns doch für eine Woche treffen könnten, damit Samuel mir persönlich erklären und zeigen kann, was er schon gemacht hat. Natürlich könnte man das auch alles nachlesen, aber es geht doch deutlich einfacher und schneller durch persönliche Interaktion, vor allem beim Programmcode. Sehr wertvoll empfand ich die Tipps und Tricks, die Samuel aus der praktischen (Programmier-)Arbeit gewonnen hatte, und auch die “Historie” seiner Abschlussarbeit. D. h. ich habe jetzt ein viel besseres Gespür, was mich in den nächsten 2 Jahren erwartet.

Bonus dieser Reise war natürlich der Aufenthalt in Bella Italia. Essen wie immer großartig, super Herbstwetter, und obwohl nicht sonderlich bekannt, hat Ferrara doch einen hübschen Stadtkern mit Kathedrale und Kastell. Leider war ich etwas ab vom Schuss in einem Hostel in einem Wohngebiet untergebracht, so dass meine Mobilität schon recht eingeschränkt war. Zudem ist mein italienisch äußerst begrenzt (Hab trotz 2-stündigem Studium im Flugzeug erstmal Bon Giorno mit Arrivederci verwechselt. Naja, war etwas aufgeregt! ), so dass das soziale Leben außerhalb der Arbeitszeiten recht armselig war.

Ferrara - Marktplatz und Kathedrale (rechts). Auf dem Stüfchen am weißen Turm der Kathedrale ließ sich wunderbar Mittagsschläfchen machen!

Ansonsten bin ich gerade gut mit Vorlesungen beschäftigt. Sowohl Advanced Digital Signal Processing (Fortgeschrittene Digitale Signalverarbeitung) als auch Partial Differential Equations I (Partielle Differentialgleichungen I) im Mathe-Department sind sehr interessant, wenn auch einiges an Arbeit. Der nächste Eintrag geht dann mal wieder ums Essen (Ich liebe Aldi! ).

Gildehaus am Grand Place

Ich bin hier viel zu früh am Flughafen in Brüssel und hab daher Zeit ein bisschen was zu schreiben. Seit Samstag war ich in Brüssel für die ICIP (International Conference on Image Processing), wo ich mein Poster mit dem Titel “A video analytics framework for amorphous and unstructured anomaly detection” vorgestellt habe, also die Herangehensweise, die wir zur Feuerdetektion nutzen. Das Poster hat zwar nicht übermaßig viel Bachtung erhalten (Hab es drei Mal erklärt in der 1h 15min langen Session), aber die Gespräche liefen erstaunlich gut, kein Widerspruch und die Leute taten zumindest so als würden sie den Nutzen erkennen. Das tat ich zwar auch bei einigen Postern, wo ich nur Bahnhof verstanden hab, aber ich bin jetzt einfach mal selbstbewusst und denke, dass ich ganz gut erklärt habe. Bei einigen bis vielen Postern kann ich das nicht wirklich sagen. Oft standen nicht die eigentlichen Autoren am Poster, die dann auf Nachfragen entweder das Poster vorgelesen haben oder der Frage (bewusst oder unbewusst) auswichen. Oft hatte ich ganz grundlegende Fragen, wie z. B. “Was ist ‘Total Variation’ und wofür wird es verwendet?”. Das Poster war dann darüber wie man diese Methode verbessert usw., aber ich musste ja erst mal verstehen, was die Grundlage ist. Die Antworten waren oft unverständlich für mich, was eigentlich verwunderlich ist, da man ja doch erwarten kann, dass jemand, der auf einem Gebiet forscht, auch die Grundlagen so verinnerlicht hat, dass er einen gewissen Kontext herstellen kann und nicht nur die Schritte seines Poster erklären kann. Manchmal war wohl auch die Sprache eine Barriere. Aber es gab auch gute Gespräche.

Mein Poster bei der ICIP2011

Die drei Präsentationen (Lecture), die ich mir angehört habe, fand ich eher enttäuschend. Einer war sprachlich unverständlich, der andere war viel zu fortgeschritten für mich; immerhin bei einem hab ich einigermaßen verstanden worum’s geht, aber den Beitrag (Contribution) hab dann doch auch nicht ganz erfasst. Ich war natürlich auch nicht mit dem Thema so richtig vertraut, aber die Poster/Präsentationen, die mit der eigenen Forschung zu tun haben sind halt schon sehr wenige, hatte ich das Gefühl. Insgesamt trotzdem eine sehr gute Erfahrung, mal zu sehen wie in der Bildverarbeitung geforscht wird, auch wenn ich mir persönlich manchmal mehr ein “Tutorial” als eine “Forschungspräsentation” gewünscht hätte.

Blick vom Konferenzgebäude auf Brüssel

Natürlich war auch genug Zeit, was von der Stadt zu sehn. Die Familie war von Samstag bis Dienstag zu Besuch und so machten wir einige der touristischen Aktionen zusammen. Highlights in Brüssel: Das Comic-Museum ein Muss für mich im Heimatland von Comics wie Tim und Struppi (Tintin), Lucky Luke oder die Schlümpfe, die alle meine Kindheit geprägt haben. Französischkenntnisse sind aber von Vorteil; der deutsche/englische Guide übersetzt nicht die Dialoge in den ausgestellten Comics.

Atomium

Manneken Pis

Weitere Sehenswürdigkeiten im Schnelldurchlauf: Das Atomium, 1958 zur Expo erbaut, symbolisiert den Eintritt in das nukleare Zeitalter. Warum der Bube “Manneken Pis” pinkelt ist umstritten. Eine Theorie besagt, er stelle einen Königssohn dar, der Mitten im Schlachtfeld an einen Baum pinkelte und so seinen Mut bewies. Der “Grand Place” prunkt mit den verzierten Gildehäusern und dem Rathaus, sehr beeindruckend. “Place Royal” steht im Zeichen der Könige mit dem Königspalast und der Statue eines Königs während der Kreuzzüge. Viele schöne Kirchen schmücken die Stadt. Die kulinarischen Spezialitäten sind klasse: Pommes, Schokolade, Bier, Muscheln,…  Brüssel hat mir sehr gut gefallen, Atmosphäre ähnlich wie Paris, aber etwas heimelicher. Nur mit dem Französisch muss es noch besser werden in der Zukunft, damit ich mich wirklich wohlfühlen kann.

Nicht nur die historische Kreditabstufung der USA am vergangenen Wochenende schafft hier neue Verhältnisse. Auch in meiner PhD-Laufbahn gibt’s nicht geringe Neuigkeiten: Zum neuen Semester (es ist mal wieder Fall) bekomme ich nicht nur ein neues Projekt (was ich schon seit einer Weile wusste), sondern auch gleich einen neuen Professor! Mein bisheriger Advisor, Prof. Tannenbaum, wird diesen Monat an das Boston College wechseln. Zum Glück wurden wir Studenten dabei nicht vergessen und es wurde mir — Die meisten Lab-Kollegen, die schon länger dabei sind, wurden angehalten schnell abzuschließen — ein neuer Professor zugeteilt. Zusammen mit Prof. Yezzi, der an ganz ähnlichen Themengebieten forscht wie Prof. Tannenbaum, werde ich die nächsten (und wahrscheinlich(!) letzten) 2-3 Jahre meines PhD-Studiums verbringen.

Vor einer starken Woche habe ich mich mal mit Prof. Yezzi, bei dem ich übrigens den Kurs “PDEs in Computer Vision and Image Processing” im letzten Frühling gehört habe, getroffen und über das künftige Forschungsprojekt gesprochen. Im Großen und Ganzen bin ich sehr glücklich über das Projekt, da es in nahezu unglaublicher Weise das alles vereint, was ich bisher im PhD über Computer Vision als auch im Master/Diplom über Mechanik gelernt habe. Das Ziel ist es, die Lage und Geometrie von Erdschichten durch seismische Schallmessungen an der Erdoberfläche zu bestimmen. Während der traditionelle Ansatz FEM-Simulationen verwendet, gehen wir das Problem mit einer Mischung aus BEM und Active Surfaces an. Letzteres ist dabei die eigentliche Neuigkeit. Active Surfaces sind im Prinzip “dynamische Flächen”, die in unserem Fall die Schnittstelle zwischen zwei Erdschichten definieren. Am Anfang wissen wir natürlich nicht, wie die Schnittstellen aussehen, d.h. man rät einfach mal, wo sie sein könnten. Das Ziel ist dann, die Active Surface so zu verändern, dass ein Fehlermaß aus gemessenem und simuliertem (BEM mit der aktuellen Active Surface)  Oberflächenschall garantiert kleiner wird, also ein Gradientenfluss für das Fehlermaß generiert wird. Nach einer gewissen Anzahl von Iterationen sollte das Fehlermaß sich auf einen Wert einpendeln und die dann aktuelle Active Surface eine gute Näherung für die tatsächlichen Schnittstellen der Erdschichten repräsentieren. Der Vorteil gegenüber FEM-Methoden ist die Tatsache, dass Active Surfaces sehr effizient mit Level-Set-Methoden implementiert werden können, so dass nicht jeder Knotenpunkt einzeln verschoben werden muss wie bei FEM.

Während ich sehr glücklich über die Thematik bin, macht mich die voraussichtlich hohe Programmierintensität noch etwas vorsichtig in meinem Überschwang. Bin gerade dabei mir C++ anzueignen, was aus Gründen der Geschwindigkeit über Matlab bevorzugt werden wird. Also mal schauen, ob mich das Projekt doch noch zu einem passablen Programmierer macht…

Das Feuerprojekt — im Blog lange vergessen, wie mir scheint — ist übrigens abgeschlossen. Wir konnten am Ende ganz passabel Feuer detektieren und nun steht noch aus, ein Journal Paper daraus zu  machen.

Voraussichtliche Vorlesungen für das Fall Semester: “Advanced Digital Signal Processing” und “Pattern Recognition with Application to Speech”, beide wohl eher weniger hilfreich für das neue Projekt, aber muss noch ein paar Credits holen…

Gestern Abend bin ich wieder wie geplant nach Atlanta zurückgeflogen. Raus aus dem Flughafen, und: Schnee…. Heute Nacht hat es dann durchgeschneit und draußen ist nun alles schön weiß. Campus geschlossen. Über Schnee kann man sich diesen Winter nicht beklagen.

Heute hätte ich meine erste Vorlesung in “PDE (Partielle Differentialgleichungen) in Computer Vision” gehabt, doch die fällt nun aus. Desweiteren werde ich noch “Optimal Control” sowie ein Communication Pflichtseminar hören. Bis Mai wird auf jeden Fall auch das Feuerdetektionsprojekt noch weiterlaufen,  so dass es bestimmt nicht langweilig wird. Hoffen wir, dass das Semester weniger holprig wird als der Start.

NACHTRAG: Der Campus war übrigens die ersten vier Tage geschlossen aus diesem Grund:

Mein Tischtennisschläger

Mein Tischtennisschläger muss eine Seele haben. Gestern Nachmittag begab ich mich auf die Suche nach einem neuen Schläger, da ich mit meiner Tischtennisperformance nicht ganz so zufrieden war und mal wieder was neues ausprobieren wollte. Und dann, gestern Abend bei den Tryouts für das College Team scheint alles wie von alleine zu laufen. Es ist lange her, dass ich so gut gespielt habe und habe das Turnier, das aus ca. 50 Teilnehmern bestand, gewonnen. Mein Tischtennisschläger muss was geahnt haben, dass es an der Zeit war sein wahres Können zu beweisen… Ich kann mich nun wohl kaum nach diesem Abend von ihm trennen.

Umso erstaunlicher war dieses Ergebnis angesichts des universitären Stressfaktors in den letzten Wochen. Wie schon mal angekündigt bereite ich mich auf die Vordoktorprüfung am 18. Oktober vor, die ich möglichst bestehen sollte, um Zeit-, Geld- und Freizeitverlust zu vermeiden. Zudem arbeite ich weiter am “Feuer- und Rauchprojekt”, das aber gerade weniger Raum einnimmt. Etwas nervig ist die Tatsache, dass ich aus bürokratischen Gründen zwei Kurse (eigentlich drei, aber eine konnte ich herumtricksen) belegen muss, so dass ich nun in “Digital Image Processing” und “Differential Geometry I” sitze. Letzteres ist einfach nur – krass. Die andere Vorlesung ist bis jetzt noch nicht allzu spannend, soll aber auch lediglich zum Erreichen der Mindestanzahl an nötigen Vorlesungen beitragen.

Puh… Das erste Semester ist vorbei. Gerne würde ich Urlaubsfotos oder ähnliches zeigen, doch war es in letzter Zeit nicht möglich das Material dafür zu beschaffen. Neben den Hilbert-Räumen, die nun abgeschlossen sind (Mathematikkenner: bitte die Zweideutigkeit beachten), war ich sehr mit dem Forschungsprojekt beschäftigt.

Weiterhin ist es unsere Aufgabe, Feuer und Rauch in Videosequenzen zu erkennen.  Vor drei Wochen hatten wir ein eintägiges Treffen mit den Sponsoren des Projekts, die aus Connecticut einflogen. Dabei bekam ich endlich auch den gesamten Hintergrund des Projekts mit: Wir sind Teil eines Projekts, das ein Rauch-/Feuerdetektionssystem auf den Markt bringen will. Während sich andere Gruppen um die Konstruktion der Kamera kümmern, sind wir für die Videoanalyse zuständig. D. h. wir gehen davon aus, dass wir eine Videosequenz mit bestimmten Eigenschaften (Bildrate, Qualität,…)  haben und entwerfen dafür Algorithmen, die Feuer/Rauch entdecken sollten.

Prinzipiell ist die Herangehensweise momentan folgende: Wir extrahieren Merkmale aus den Bildern, wie z. B. Farbwerte und Bewegungsinformation zwischen zwei Bildern, und füttern damit ein neuronales Netz, das im Idealfall intelligent genug ist, anhand der Eingangsmerkmale zu erkennen ob es sich um Feuer/Rauch handelt oder nicht.

Ein neuronales Netz muss allerdings erst einmal trainiert werden, d. h. man muss ihm sagen, was Feuer/Rauch ist, und was nicht – Im Prinzip wie ein Baby, das erst einmal lernen muss, was für Erwachsene selbstverständlich ist. Dazu haben wir einen undergrad-Studenten engagiert, der auf Bildern händisch Feuer/Rauch markiert. Geht leider nicht anders. Denn wenn es schon ein zuverlässiges Gerät gäbe, das das kann, dann müssten wir ja nicht mehr forschen. Diese markierten Bilder nutzen wir, um dem neuronalen Netz zu sagen, was Feuer ist und was nicht, so dass wir ein trainiertes, fertiges Netz erhalten. D. h. wenn wir ihm jetzt neue Bilder zeigen, ist es anhand des Erlernten einigermaßen gut in der Lage zu sagen, wo Feuer/Rauch ist.

Ein wichtiger Aspekt dabei ist die Wahl der Merkmale, die wir aus den Bildern extrahieren. Wir glauben, dass man anhand der dynamischen Bewegung am ehesten Aussagen treffen kann und konzentrieren uns daher auf Berechnungen des “optischen Flusses”. Das wird dann mal noch ein eigener Blogeintrag. Die Zeit drängt ja nicht…

Ausblick vom Lab

Wenn es schon keine Urlaubsbilder gibt, dann wenigstens den täglichen Ausblick von meinem Arbeitsplatz. Viele Grüße und schöne Sommerferien!

Der letzte Eintrag liegt einige Zeit zurück, und das hat verschiedene Gründe. Zum einen ist in letzter Zeit nicht viel Spannendes passiert, und zum anderen bin ich ganz gut eingespannt mit dem Forschungsprojekt und dem Mathekurs. Und dann kommt natürlich noch diese  WM dazu, die am Tag zwischen 2 und 3 Fußballspiele Zeit raubt…

Das Summer Term ist ein wenig kürzer als Fall und Spring, und daher war dieses Wochenende schon die Midterm Exam in Introduction to Hilbert Spaces auf dem Plan.  Freundlicherweise wurde diese als Take-Home-Exam ausgegeben, d.h. man darf die Aufgaben übers Wochenende zu Hause lösen, was bei einem Mathekurs, wo nahezu jede Aufgabe mit “Prove that…” oder “Show that…” beginnt, erheblich den Zeitdruck mindert. Glücklicherweise waren die Aufgaben nicht so umfangreich und anspruchsvoll wie die Hausaufgaben, die mich wöchentlich schätzungsweise 16 Stunden kosten.

Anlässlich des Midterms möchte ich kurz zusammenfassen, was wir bisher gelernt haben. Letzte Woche sind wir bei der Definition des Hilbert-Raums angelangt:

A complete inner product space is called a Hilbert space.

Zu deutsch:

Ein vollständiger Skalarprodukt-Raum heißt Hilbert-Raum.

Sagt eigentlich alles… . Ganz kurz gesagt: Ein vollständiger Raum ist ein normierter Raum (d.h. ein Vektorraum, auf dem eine Norm definiert ist),  in dem jede Cauchy-Folge konvergiert. Ein Skalarprodukt-Raum ist ein Vektorraum, auf dem ein Skalarprodukt definiert ist. Jeder Skalarprodukt-Raum ist ein normierter Raum.

Dies gibt einen kleinen Einblick in den Ablauf des Kurses: Manchmal frustrierend, wenn man voll lauter Abstraktion die Zahlen nicht mehr sieht, aber trotzdem spannend, wenn man kapiert, worum es geht. Vor allem ist es einmal schön zu sehen, wie diese Theorien aufeinander aufbauen und wo man diese ganzen “schon mal gehört”-Begriffe wie kompakt, vollständig oder Banach-Raum einzuordnen hat.

Aber genug davon… Ich mach jetzt Abendessen, Geschnetzeltes vom Huhn auf Reis mit Sahnesauce. Da kann sich wenigstens jeder was darunter vorstellen…

Seit vergangenen Freitag darf man mich wieder als arbeitenden Menschen bezeichnen; da hab ich mich nämlich mit Professor Tannenbaum getroffen, um uns auf ein zukünftiges Projekt zu verständigen. Mit schwarzem Humor stellte er mir die Frage, ob ich lieber Menschen töten (Visual Tracking, Militärprojekte) oder heilen (Medical Imaging) will – die Methoden und die Mathematik dahinter seien bei beiden ähnlich.  Schon eine recht grundlegende Frage… Als ich dann ein bisschen über meinen Hintergrund geredet habe (Ultraschall, Kontinuumsmechanik,…) stellte Prof. Tannenbaum dann aber noch eine dritte Variante vor: Tracking von Feuer und Rauch für Sicherheitssysteme z. B. in Gebäuden, ein Projekt, das von der amerikanischen Homeland Security unterstützt wird. Das Schöne dabei ist, dass es direkte Bezüge zu kontinuumsmechanischen Konzepten gibt. D. h. zum Erfassen des Feuers/Rauchs werden nicht nur typische Bildeigenschaften wie Farbe oder Helligkeit verwendet (Sonst könnte man ja ein orangenes T-Shirt für Feuer halten), sondern auch partielle Differentialgleichungen, die die Flammen-/Rauchausbreitung beschreiben. Momentan bin ich natürlich noch mitten im Lesen von Grundlagen und Papern. Wenn das Ganze mal ein bisschen fortgeschritten ist, kann ich versuchen, das genauer zu beschreiben.

Neben diesem Projekt besuche ich einen Kurs, Introduction to Hilbert Spaces, der, man höre und staune, eine Einführung in Hilbert-Räume gibt. Bis jetzt sind wir noch nicht so weit, aber wenn ich es noch recht (aus HM4?) weiß, ging es da viel um Funktionalanalysis. Meine offensichtliche und evtl. verwunderliche Uninformiertheit erklärt sich darin, dass im Sommer kaum Kurse angeboten werden und dieser somit quasi die einzige sinnvolle Wahl war. D. h. ich lasse mich einfach mal überraschen, was alles auf mich zukommt. Die erste Vorlesung war gut zu verstehen.

Für Vorbereitungen für die Preliminary Exam, also die Vorprüfung zum Doktorabschluss (eigentlich bin ich noch gar kein Ph.D.-Student, solange ich diese Prüfung nicht geschafft habe…), die ich gerne im Oktober einmal probieren würde, habe ich noch keine Zeit gefunden, aber das ist nun hier für jeden (vor allem für mich) sichtbar vermerkt, dass dies bald  zu tun ist.

PS: brandaktuell – http://www.bme.gatech.edu/groups/bil/people/Martin.Mueller/Martin.Mueller.html

Eigentlich schon ein alter Hut, aber die Arbeit an der Thesis kostete einfach zu viel Zeit in den letzten Wochen. Daher nun ein Nachtrag zur QNDE Konferenz in Kingston im Ocean State Rhode Island, die nahezu unser komplettes Lab Ende Juli besuchte. Kingston ist ein kleines Städtchen zwischen New York und Boston. Mit dem Flugzeug ging’s nach Boston und dann weiter mit Zug und Bus. Und Kingston ist wirklich sehr klein… Als wir auf dem Campus der University of Rhode Island ankamen, war einfach niemand zu sehen, ein bisschen Nebel, ein paar Gebäude, aber das war’s. Untergebracht wurden wir in Einzelzimmern in einem Dorm (Studentenwohnheim), wo für das Nötigste gesorgt war.

Bahnhof Kingston, Rhode Island - Irgendwo im Nirgendwo

Konferenzen haben zwei Ziele. Zum einen ist es eine Veranstaltung, wo alle wichtigen und interessierten Leute einer Forschungsrichtung zusammenkommen, um sich gegenseitig über die neuesten Fortschritte der Forschung zu informieren. Zum anderen, treffen sich Menschen aus aller Welt, um unter einem guten Vorwand (siehe Ziel eins) eine Menge Spaß zu haben, das meiste auf Kosten der eigenen Uni.

In diesem Fall ging es um die zerstörungsfreie Auswertung von Materialien, mit der ich mich ja nicht nur momentan mit meiner Arbeit am Georgia Tech, sondern auch schon mit meiner Studienarbeit in Stuttgart beschäftigt habe. Also grob gesagt werden unterschiedliche Methoden, wie z.B. Schallwellen, verwendet, um Schäden zu entdecken oder Eigenschaften von Materialien zu charakterisieren. Der Beitrag von mir und meinen Kommilitonen vom Lab bestand darin, die eigene Forschungsarbeit in einem Posterwettbewerb für Studenten vorzustellen, während die erfahreneren Forscher Vorträge in verschiedensten Kategorien zu ihren Themen hielten. D.h. außer der ca. 3-stündigen Arbeitszeit, während wir unsere Poster vorstellten, hatten wir genügend Zeit, Vorträge anzuhören, oder einfach nur zu relaxen oder Mahlzeiten zu genießen.

Die Posterpräsentation war aber durchaus anstrengend. Dutzende Leute liefen vorbei und stellten immer wieder ähnliche Fragen, die man wieder und wieder freundlich beantwortete. In meiner ganzen Zeit in den USA hab ich nicht so viel am Stück geredet. Und am Ende war ich so im Englischen drin, dass ich einem Deutschen, der am Ende auftauchte, kaum noch auf Deutsch antworten konnte; was aber auch daran liegt, dass ich mir die ganzen Fachbegriffe selten auf deutsch überlegt habe. Das war auf jeden Fall schon eine gute Erfahrung und eine Erleichterung als es vorbei war…

Das zweite Ziel der Konferenz war in Kingston etwas schwieriger zu erreichen. Denn zum nächsten Laden oder Lokal, wo es Alkoholisches gab, waren es geschätzte 5 Meilen, d.h. ohne Auto war man recht aufgeschmissen. Dummerweise hatten sich wenige an die Empfehlung gehalten, einen Mietwagen zu nehmen… So gestaltete es sich kompliziert die zahlreichen Party- und Ausgehlustigen in privaten Shuttle-Services zu den entsprechenden Restaurants und Kneipen zu fahren. Doch mit ein bisschen Willen geht alles. Es war auf jeden Fall eine tolle Erfahrung mit allen möglichen Leuten von anderen Unis zu sprechen. Vor allem viele Briten und auch Deutsche waren anwesend. Nach ein bisschen Eingewöhnung in den britischen Dialekt hab ich dann auch mal ab und zu was verstanden, was die Briten gesagt haben. Den Höhepunkt der Feierlichkeiten erreichte das Ganze, nachdem die Preise für den Posterwettbewerb beim Konferenz-Dinner am dritten Abend vergeben worden waren – 100$ für Platz 1, 75$ für Platz 2 und 50$ für Platz 3. Denn traditionell wird zumindest ein Teil dieses Geldes für gratis Bier für alle ausgegeben.

Die Gewinner des Posterwettbewerbs

Für mich persönlich überraschend durfte ich den 100$-Schein in einem Kuvert gegen Bier eintauschen. Hab mich auf jeden Fall riesig darüber gefreut, auch von verschiedenen Leuten persönliches Lob entgegennehmen zu dürfen. Bezeichnenderweise kamen alle drei Gewinner vom Georgia Tech. Natalie aus unserm Lab gewann den zweiten Platz und ein Kommilitone von einem anderen Department landete auf Platz 3. Deshalb wurde noch ein zweiter dritter Platz für eine andere Uni eingeführt… Die 100$ waren aber an diesem Abend und Natalie’s 75$ am nächsten Abend gut investiert!

Warten auf den Zug nach Boston - Frederik, Alex und Natalie

Nachdem wir nach 4 Tagen die Heimreise nach Atlanta angetreten hatten, machten wir noch einen Zwischenstopp in Boston. In einigen Stunden schauten wir uns verschiedene Gegenden an, diesmal nicht bei Eiseskälte. Dieser sommerliche Eindruck machte Boston noch mal um eine ganze Ecke schöner. Mit Sicherheit eine der besten Städte zum Leben. Nur der kalte Winter – wie auch in Kanada – ist leider ein ziemlicher Negativpunkt…

Boston, Charles Street im Sommer - Da lässt es sich leben...

Zurück in Atlanta: Mit meiner Thesis schaut es momentan ganz gut aus. Ich habe nun eine erste Version zum Korrekturlesen abgegeben und erwarte nur noch kleinere Änderungen. Nun müssen wir aber noch Papers schreiben. Zum einen für die QNDE und zum anderen zur Veröffentlichung in einem Journal. Noch einiges zu tun bis zum Abflug nach Hawaii am 25.8.! Durchhalten…

… handelt der heutige Eintrag. D.h. die weniger physikbegeisterten Leser sollten sich das Bildchen unten anschauen, sich an den geschlungenen Kurven erfreuen und dann zu einem älteren Beitrag wechseln . Ich werde nun nämlich ein wenig berichten, an was ich bei meiner Thesis denn gerade so arbeite. Ich hoffe mir gelingt eine einigermaßen verständliche Beschreibung, wenn auch stark verkürzt…

Ausgangspunkt ist eine Platte, die theoretisch unendlich gross ist, aber eine bestimmte Dicke hat. Da drin können sich mechanische Lamb Wellen ausbreiten (d.h. Materie stößt andere Materie an, was sich wellenartig fortsetzt), deren Gestalt man mit physikalischen Gesetzen (Newtons Gesetz u.a.) herleiten kann. Die Lamb Wellen sind dispersiv, was bedeutet, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit von der Frequenz der Anregung abhängt. Aus der theoretischen Herleitung bekommt man aber eine Frequenzgleichung, die den Zusammenhang zwischen der Frequenz ω und der Wellenzahl κ (Kehrwert zur Wellenlänge) folgendermaßen herstellt

Dabei ist cL die longitudinale und cT die transversale Wellengeschwindigkeit in einem unendlichen Medium (beide sind Materialeigenschaften und damit konstant), und h die halbe Dicke der Platte . D.h. aus der Gleichung kann man Werte für ω und κ ausrechnen, aus denen man dann die Phasengeschwindigkeit c_ph erhält, wenn man ω durch κ teilt. Theoretisch breitet sich die Welle also mit dieser Geschwindigkeit aus. Wenn man das ganze numerisch ausrechnet und aufmalt, erhält man die Dispersionskurven und das sieht dann so aus.

Dispersionskurven

Die x-Achse ist die Frequenz und die y-Achse die Phasengeschwindigkeit. Jede Linie stellt eine Lamb Mode dar, wobei sich die Moden in ihrer Spannungsverteilung über dem Plattenquerschnitt unterscheiden. Soweit die Grundlagen.

Meine Aufgabe ist es momentan Modenpaare zu finden, so dass die Phasengeschwindigkeit der einen Mode bei Frequenz ω gleich groß ist wie die Phasengeschwindigkeit einer anderen Mode bei Frequenz 2ω, was als ‘phase matching’ bezeichnet wird. Durch Hinschauen habe ich dann auch die Paare gefunden, die im Bildchen mit schwarzen Strichen markiert sind. Letzte Woche und diese Woche bin ich nun dabei die gefunden Paare analytisch, also mit der Frequenzgleichung oben zu untersuchen, bzgl. Verschiebungen an der Oberfläche der Platte, Gruppengeschwindigkeit, und welche Bedingungen da gelten. Diesen Teil habe ich größtenteils abgeschlossen und bin nun auf der Suche nach einer physikalischen Erklärung für die Ergebnisse.

Warum ich das ganze mache, hab ich ja früher schon mal ein bisschen erklärt, aber trotzdem nochmal kurz, um den Zusammenhang darzustellen: Durch ein paar mathematische Tricks kann man die nichtlineare Wellen-Theorie (das oben war alles lineare Elastizität) in die lineare Theorie überführen. Um den Effekt der Nichtlinearitäten sehen zu können, d.h. dass deren Amplitude stark wächst, wird in der Herleitung phase matching gefordert. Anhand der nichtlinearen Welle will man dann wiederum Aussagen über den Zustand des Materials machen, also wie fit das Material noch ist. Der Gedankengang ist also folgender: Wir suchen nach Anregungsfrequenzen, wo phase matching existiert, damit die durch Nichtlinearitäten im Material erzeugte Welle stark wächst und somit gut messbar ist, um dann aus der Messung Aussagen über das Material machen zu können.

Gut, der nächste Eintrag wird wieder über Freizeit sein, versprochen…