Ars Electronica
 
 
 

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Prix1991
Prix 1987 - 2007

 
 
Veranstalter:
ORF Oberösterreich
 


GOLDENE NICA
Panspermia
Karl Sims


In "Panspermia" lässt Karl Sims einen Same auf einen unbelebten Planeten fallen. Daraus entstehen verschiedenartigste Pflanzenformen.

"Panspermia" ist der Name für eine Theorie, die besagt, daß Leben im Universum existiert und durch Sporen oder Keime im gesamten All verteilt wird. Dieses Werk stellt einen einzigen Zyklus einer solch intergalaktischen Lebensform dar, als ungewöhnliches Beispiel eines sich selbst verbreitenden Systems.

Ein Same fällt auf einen unbewohnten Planeten und explodiert in aggressive Formen botanischen Lebens, die zu dichten Wäldern verwachsen und die Oberfläche des Planeten bedecken. Und dann wachsen kanonenförmige Pflanzen, die Samen hinausschieben ins Weltall, um den Zyklus abzurunden.

In dieser Arbeit versuche ich, mehrere Konzepte zusammenzubringen: Chaos, Komplexität, Evolution, selbstverbreitende Ganzheiten, und eben das Leben selbst. Diese ungewöhnliche botanische Lebensform, die sich durch das All von Planet zu Planet weiterverbreitet, ist anderen selbstverbreitenden Systemen recht ähnlich, und dazu gehören die Menschen, ganze Spezies, und auch Ideen. Ein Fenster in dieses Panspermien-System wird hoffentlich allgemein unser Bewußtsein für solche Systeme erweitern und Gedanken über unseren Planeten des Lebens als zusammenhängendes Ganzes inspirieren.

Technischer Hintergrund

Eigene Software wurde verwendet, um die Strukturen und Bewegungen in diesem Werk prozedurell zu generieren. Simulationen von Pflanzenwachstum, Partikeltechnikenund physikalische Simulation wurden zur Schaffung einer Vielfalt von Effekten kombiniert. Diese Simulationen wurden ebenso wie die 3D-Rendering-Berechnungen parallel auf Connection Machine CM2-Computern ausgeführt.

Die Pflanzenstrukturen entstanden prozedurell aus Modellen von Pflanzenwachstum. Ein Satz aus 20 "genetischen" Parametern für Fraktalgrenzen, Verzweigungsfaktoren, Maßstab, stochastische Beiträge, Phototropismususw. wurden eingesetzt, um 3D-Modelle von Bäumen aus verbundenen Segmenten zu konzipieren. Lokale Wachstumsregeln verwenden diese 20 Parameter und die hierarchische Position jedes Segments im Baum um festzulegen, wie schnell jeder Abschnitt wächst, wann er neue Knospen entwickeln soll und in welcheRichtung. Mit diesem Ansatz können die Pflanzen in beliebig kleinen Stufen wachsen, was eine glatte und fließende Simulation und Animation des Wachstumsprozesses ermöglicht.

Techniken der "Künstlichen Evolution" wurden eingesetzt, um Wertgruppen für diese Parameter zu entwickeln, um damit eine Vielfalt von Formen und Größen von Pflanzen zu definieren. Der Computer generiert Zufallsmutationen dieser Parameter, und der User wählt die Baumstrukturen aus, die letztlich überleben und die nächste Generation produzieren. Dieser Prozeß des "Überlebens des Hübschesten" wird fortgesetzt, bis visuell interessante Formen auftauchen. Pflanzen können auch "gekreuzt" werden, um Züge von verschiedenen Individuen zu mischen.

Dieser künstliche Evolutionsprozeß hat Ähnlichkeit mit Dawkins "Blinden Uhrmacher"-Programm, in dem zweidimensionale Biomorphismen interaktiv entwickelt werden, um den Darwinschen Prozeß zu erläutern. Hier wurde die Methode zur Schaffung dreidimensionalcr Strukturen erweitert, die weiter manipuliert und animiert werden können. Diese Techniken der zufälligen Variation und interaktiven Selektion bieten dem Benutzer der Computergraphik ein Werkzeug zur Erforschung komplexer prozeduraler Modelle, ohne daß er den darunterliegenden schwerfälligen Prozeß kennen muß. Der 20-dimensionale Raum möglicher Pflanzen kann durchforscht werden, ohne daß ein Verständnis oder die Kenntnis der spezifischen Effekte und Interaktion der Parameter vorausgesetzt werden.

Nachdem die Pflanzenformen auf diese Art festgelegt sind, können die entsprechenden genetischen Parameter für weitere Manipulation gespeichert werden. Feste polygonale Äste können generiert werden, mit angehängten zylindrischen und konischen Formen, und Blätter entstehenaus der Verbindung peripherer Knoten mit polygonalen Oberflächen. Schattenparameter, Farben, Bump Textures können für die Darstellung von Rinden- und Blattoberflächen zugeordnet werden. Dynamisch und kinematisch gesteuerte Bewegungen können auf die Baumstruktur ebenso angewendet werden wie Massen- und Federsysteme, die aus Segmenten der Struktur für dynamische Simulation entstehen. Prozedurale, schwingende Bewegungen werden kinematisch erzeugt, indem relative Rotation und Oszillationsparameter jedem Segment relativ zu seiner Position in der Hierarchie zugeordnet werden. Partikelsystem-Techniken wurden für die Darstellung einiger Effekte in "Panspermia" eingesetzt. Die sich langsam bewegende Galaxie, der Aufprallschutt des einschlagenden Samens, die Explosion und die Rauchentwicklung der "Samenschießer" wurden alle animiert, indem globale Verhaltensregeln die Bewegung Tausender Partikel determinieren.

Für mich ist es wichtig, den Computer nicht als ein bloßes Medium der Bildenden Kunst zu verstehen, sondern als ein künstlerisches Werkzeug, dessen Grenzen erweiterungsfähig sind. Idealerweise sollte ein Computer die Realisierung virtueller Welten und Bilder erlauben, ohne das Niveau der Komplexität oder den sich ergebenden Stil zu beschränken. Ich hoffe, mit "Panspermia" einen Schritt in diese Richtung getan zu haben.