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Jens Kube - physicist |
 " Like a puzzle: We link our instruments very well, so we have quite a big camera with very different single imaging processes." (links for Jens Kube) |
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| Jens Kube is head of the Koldewey Station of the Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft at Ny-Ålesund in Spitsbergen. He was responsible for the implementation of the Imachinations at the research station. Above all he improved the Linux software for lovwer data transfer rates. | |
| Welche Rollen nehmen Bilder in Ihrem beruflichen Feld ein? | |
 images as a necessary tool to represent measurement data |
Bilder als Mittel zur Darstellung von Messdaten sind aus der Arbeit hier an der Station nicht wegzudenken. Beispielsweise kontrollieren wir die täglichen Messungen der Atmosphäre mit Wetterballonen mit Hilfe von grafischen Bildschirmdarstellungen, also durch sich langsam aufbauende Bilder. Messreihen, in denen Eigenschaften der Atmosphäre wie etwa der Ozongehalt in verschiedenen Höhen dargestellt werden, ergeben wunderschöne Bilder, wenn man die Daten geschickt aufträgt. Die Bilder, von denen ich hier rede, sind jedoch keine Bilder im klassischen Sinn, die man mit einem Fotoapparat durch einfaches "hinhalten und abdrücken" erzeugen kann. Vielmehr sind sie synthetische Grafiken, die mit Hilfe der Darstellungsgeräte (in der Regel dem Computermonitor) ein Abbild auf der Netzhaut des Betrachters erzeugen. Herr Priese hat ja eine sehr schöne Definition für Bilder geliefert, der ich hier auch folge. |
| Wo liegen genau die Unterschiede bzw. Gemeinsamkeiten zwischen dem, was Sie als klassische Bilder bezeichnen und Ihren Messgraphiken? Auch das, was sie als klassiche Bilder bezeichnen, exisiert durch die Digitalisierung immer mehr in Datenform, eine Ansammlung von Werten. Unterscheiden sich die Aufnahme von Bildern eigentlich noch groß von der Messung und Erfassung von Daten? | |
| classical painting comparable with physical measurements | Auch klassische Bilder sind schon vor der Digitalisierung Ansammlungen von Daten! Durch die Digitalisierung werden die Daten in Raster gebracht, die leicht in Computern zu verarbeiten sind. Die Aufnahme von Bildern ist und war schon immer eine Erfassung von Messdaten, die je nach Technik der Datenaufnahme unterschiedlich präzise sein kann. Nehmen wir mal ein Bild, das ein Maler auf eine Leinwand aufträgt. Wenn er versucht, etwas gesehenes abzubilden, dann findet eine Messung ("was sehe ich") statt, die gespeichert wird mit den Pinselzügen auf dem Datenträger Leinwand. Diese Art der Datenaufnahme ist vergleichbar mit einfachen physikalischen Messungen, die mit wenigen Hilfsmitteln vorgenommen werden, etwa der Beobachtung von Wolkenart und Wolkenhöhe im drei-Stunden-Intervall. Das Ergebnis dieser Beobachtung mit bloßem Auge wird eine grobe und von der Erfahrung des Observators abhängige Abbildung der tatsächlichen Wolkenverteilung sein. Ein modernes Messgerät benutzt einen Laserimpuls zur Messung der Wolkenhöhe. Im Sekundentakt kann so ein eindimensionales Abbild der Wolkenschichten erzeugt werden, dass im Tageslauf zu einem zweidimensionalen Schnitt durch die Troposhäre wird. Dieses Wolkenbild ist im Vergleich zur visuellen Beobachtung objektiviert, genau so, wie eine Digitalkamera (aber auch schon eine Filmkamera!) das Abbilden von Winkelverteilungen der Lichtintensität ("Fotos") im Vergleich zum Maler objektiviert. |
| Sie sind der erste Gesprächspartner, der "objetivieren" im Zusammenhang mit Bildern anführt. Was beinhaltet für Sie genauer das Wort "objektivieren"? Gibt es einen qualitativen Unterschied im Objektivitätsgrad zwischen der von Ihnen erwähnten Filmkamera und der Digitalkamera? ? | |
| objectifying images: to free the imaging process from the eye and the hand of the painter |
Mit "objektivieren" meine ich, die Bilderzeugung von Auge und Hand des Malers unabhängig zu machen. Wenn Monet die gleiche Szenerie wie Rubens gemalt hätte, es wären zwei völlig unterschiedliche Bilder dabei herausgekommen. Mit einer Kamera - ganz gleich ob mit Film oder mit CCD als Bildsensor - bekomme ich bei gleichen technischen Voraussetzung die gleichen Bilder. Selbstverständlich gibt es auch hier Fotografen mit unterschiedlichen Stilen in Bildgestaltung oder Belichtungssteuerung, im Unterschied zum Maler kann der Fotograf jedoch nur schwer Bildelemente weglassen oder hinzufügen. Durch die digitale Fotografie und auch schon durch die Digitalisierung von filmbasierten Fotos wird allerdings die Gestaltung mit den Bildern auch nach der Aufnahme erheblich vereinfacht, Bildänderungen zum Betonen einzelner Bildelemente, zum Verbessern der Widergabe der Stimmung zum Aufnahmezeitpunkt oder gar gezielte Manipulationen an den Abbildungen einzelner Objekte sind nun leicht möglich. Die Bilderfassung mit dem Ziel, ein möglicht originalgetreues Abbild der tatsächlichen Dinge zu erhalten, ist mit der Digitalaufnahme im Vergleich zur filmbasierten Fotografie rein quantitativ objektiviert worden. Gleichzeitig ermöglicht aber die einfache Verfügbarkeit von Veränderungstechniken digitalen Bildmaterials faktisch eine qualitativ neue Art der Bildveränderung, es sind rein synthetische oder zusammenmontierte Bilder zu erzeugen, die nicht als solche erkennbar sind. |
| Möchte nicht ein Forscher, daß seine Bilder nicht nur objektiven Kriterien genügen, sondern daß sie auch gut aus sehen? Inwiefern spielen also klassische ästhetische Aspekte in wissenschaftlichen Bildern eine Rolle und woher kommen diese gegebenenfalls? Verstärken die synthetischen Möglichkeiten der Digitalisierung, die sie soeben beschrieben haben, nicht sogar die Tendenz zur Ästhetisierung? |
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| basic data must contain the later aesthetics of an image | Wenn ich mir verschiedene Publikationen so anschaue, dann stelle ich fest, dass es durchaus unterschiedlich ansprechend gestaltete Abbildungen gibt. Es hängt da sicherlich viel von der Persönlichkeit des Wissenschaftlers ab - und auch von den technischen Fähigkeiten. Denn obwohl es mit Hilfe digitaler Techniken einfacher ist, Zahlenwerte in Abbildungen zu verwandeln, heißt es nicht, dass jeder sachliche Zusammenhang einfach in eine ästhetische Abbildung zu bringen ist. Eine Forderung an die wissenschaftlichen Abbildung ist, daß sie nicht verfremden darf. Insofern muss die Ästhetik in den Bildern schon in den grundlegenden Daten vorhanden sein. Die digitale Technik allein erzeugt noch keine schöneren Bilder als analoge Technik dies vermag. Nicht jeder Hobbyfotograf wird durch den kauf einer Digitalkamera plötzlich zum Stammlieferanten für Bilder in Geo oder National Geographic. Warum sollte das bei Wissenschaftlern anders sein, die durch die Technik lediglich die Möglichkeit zur selbst durchgeführten Ästhetisierung bekommen? |
| Wie gewichten Sie digitale Bilder? Haben diese für Sie eher was schweres oder etwas leichtes, wenn Sie diese mit anderen Bildern vergleichen? | |
| Nicht die Art der Bildaufnahme macht für mich das "Gewicht" eines Bildes aus, sondern das Motiv und die technische Ausführung. Mit digitalen Methoden kann man einfacher als mit klassischen Bilder durch nachträgliche Veränderungen effekte Erzeugen, die ein Bild heller, leichter, freundlicher oder düsterer und schwerer machen. Allerdings ist die Methaphorik von "leicht" und "schwer" im Zusammenhang mit Bildern für meinen Geschmack sehr vage. | |
| Seit Ende Oktober hüllt sich der Hintergrund der Webcamansicht ins Dunkel der Polaranacht. Was reizt einen Wissenschaftler Bilder in dieser Kälte und Dunkelheit zu machen? | |
 exploring the arctic atmosphere: studying effects that happen only there like the ozone depletion |
Ganz so schwarz wie die Webcam es zeigt, ist die Polarnacht nicht. Unsere Messungen sind deutlich empfindlicher. Ja warum macht man Bilder hier oben. Die Frage ist letztendlich, warum man Wissenschaft hier oben macht. Da gibt es eine Reihe von Gründen, die dafür sprechen. Erst einmal sind wir hier ein Reinluftlabor, d.h. wir können messen was an Dreck von Europa, Nordamerika und Rußland in die Arktis kommt. Dann ist die Arktis als Klimazone an sich natürlich interessant. Es ist relativ einfach, die anderen, zumindest die gemäßigten Klimazonen zu erforschen. Es ist aber aufschlußreich alle Klimazonen zu erforschen, deshalb sind wir hier in der Arktis. Gerade einige Effekte in der Atmosphäre, wie Ozonabbau, passieren nur in der polaren Region. Wie haben über der Antarktis das bekannte Ozonloch, hier in der Arktis haben wir ähnliche Ozonabbaueffekte. Um dies zu studieren, müssen wir eben hin. In Europa haben wir dies ja glücklicherweise noch nicht. |
| Sie arbeiten ja mit mehreren Instrumenten zur Beobachtung ein und desselben Phänomens. Gibt es für sie „das“ entscheidende Bild oder ist das ganze nicht vielmehr eine Art Puzzle? | |
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puzzling the results of different instruments: a big camera with various imaging processes |
Puzzle trifft die Sache vielleicht ganz gut. Es ist nicht wirklich ein Puzzle, sondern daß wir unsere verschiedenen Apparate sehr gut miteinander verzahnen. Es ist so, daß die Erforschung der Atmosphäre, die was wir betrachten wollen in bis zu 30 Kilometern stattfindet. Die Apparate arbeiten hierbei unterschiedlich. Es gibt welche, die arbeiten nur bei einem bestimmten Wetter, dafür mit einer sehr guten Bildqualität. Dann gibt es andere Instrumente, die arbeiten zwar rund um die Uhr unabhängig vom Wetter, aber nur mit einem sehr verschwommenen Bild. Wir verzahnen diese Instrumente sehr untereinander. Wir haben also eine große Kamera mit ganz verschiedenen einzelnen Bildprozessen. |
| Sie arbeiten mit einem enormen apparativen Aufwand. Wie sieht bei Ihnen die Rollenverteilung zwischen Mensch und Maschine aus? | |
working with "very personal machines" the LIDAR instrument |
Unsere ganzen Maschinen sind Einzelanfertigungen, sprich wir sind sehr persönlich mit den Maschinen verbunden. Die Geräte, mit denen wir arbeiten, wurden bei uns entwickelt und aufgebaut. Insofern sind es sehr persönliche Maschinen. Gerade diejenigen, die die Maschinen mit aufgebaut haben – das bin jetzt nicht ich, sondern Leute die schon länger mit dabei sind – die kennen die Maschinen aus dem FF und wissen sofort, wenn es irgendwo piept oder knackt, was denn nun dran falsch läuft. Das mit dem piepen habe ich mittlerweile auch so langsam drauf. Wobei ich bei einem falschen Piepen immer noch nervös werde, weil ich nicht weiß, wo es herkommt. Die Rollenverteilung ist ganz klar diese: Wir sagen der Maschine jetzt geht es los und dann liefert sie uns die Daten. Wir schauen uns das an und freuen uns, wenn das ganz wunderbar funktioniert. Es ist aber keinesfalls so, daß die Maschine uns diktiert, wann und wie denn gemessen werden soll. |
| Ist denn alles les- und analysierbar, was die Maschine ausspuckt? | |
| So wurde die Maschine konstruiert. | |
| Ein wichtige Rolle bei der Auswertung der Daten spielen auch mathematische Algorithmen. Wie würden sie diese Rolle näher umreißen? | |
| from raw data to scientifically usable images by mathematical algorithms | Diese sind ganz klar Bestandteil der Gesamtapparatur. Die Apparate liefern uns Meßwerte, die zunächst sehr roh sind. Das sieht zum Teil auf den ersten Blick wie eine große Punktwolke aus. Da muß man dann erst rangehen mit mathematischen Algorithmen, die wiederum auf physikalischen Modellen basieren. Mit all diesen Konstrukten bekommt man aus diesen relativ groben Rohdaten nun das, was sich letztendlich als Bild in der wissenschaftlichen Publikation befindet. |
| Die Imachinationen arbeiten mit einem sehr einfachen computerbasierten Algorithmus. Sehen Sie Unterschiede zwischen computerbasierten Algorithmen und geometrischen Algorithmen, wie sie z.B. in der orientalischen Ornamentalkunst Verwendung finden? | |
| scientific algorithms need computers to be calculated | Nicht zwingend. Ich kann die geometrischen Algorithmen durchaus komplett computerbasiert implementieren. Umgekehrt könnte ich auch die Algorithmen der Imachinationen durchaus von Hand ausrechnen und mit Wasserfarben aufmalen, was sicherlich deutlich zeitaufwendiger ist. Der Computer ist hier nur ein Hilfsmittel, der Algorithmus ist aber nicht prinzipiell an den Computer gebunden. Bei den Algorithmen, die wir für die Wissenschaft verwenden, ist der Computer zwingend, da diese so kompliziert sind, daß sie selbst mit der Idee tausend Mathematiker in einem Raum daran rechnen zu lassen nicht zu bewältigen wären. |
| Wie lassen sich nichtlineare Prozesse, wie sie sich z.B. in der Atmosphäre abspielen erfassen? | |
| nonlinear processes are very difficult to be analysed
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Die Messung von nicht linearen Prozessen oder besser gesagt die Messung von Messergebnissen, die durch nichtlineare Prozesse beeinflußt wurden, ist relativ kompliziert. Es ist relativ einfach aus bekannten nichtlinearen Vorgängen künstliche Meßwerte zu erzeugen. Das ist das, was letztendlich die Chaostheorie liefert, das heißt wir berechnen etwas vorwärts und schauen was dabei herauskommt, wie z.B. eine Mandelbrotmenge, welches ein einfacher nichtlinearer Algorithmus ist, der schöne Effekte erzeugt. Daraus sieht man umgekehrt, wenn man einen schwierigen Meßverlauf hat, eine schwierige Meßkurve, dann ist es sehr schwierig, die dahinter liegenden physikalischen Effekte oder auch Algorithmen wieder herauszubekommen. Also nichtlineare Effekte sind deutlich schwieriger zu beobachten. Im Gegensatz dazu kommt man bei den Imachinationen relativ einfach darauf, durch welche Art der Überlagerung von zwei Sinuskurven das Bild erzeugt wird. |
| Wie sehen Sie eigentlich das Verhältnis von Wissenschaft und Kunst. Oder konkret: Was hat Sie eigentlich persönlich gereizt, die Imachinationen auf Spitzbergen zu realisieren? | |
| curiosity major reason for the realization the Imachinations in Spitzbergen | Ich fand es technisch zunächst technisch interessiert, weil wir hier von der Infrastruktur ganz anders veranlagt sind, also z.B. die Bibliothek in Magdeburg. Es ging also darum wie wir die Datenrate runter bekommen, also wie optimieren wir die Algorithmen und Programme für die Darstellung der Imachinationen. Dann fand ich auch die Idee, die Webkamera mit möglichst wenig Rechner- und Verwaltungsaufwand zu installieren, äußerst reizvoll. Was die Kunst der Imachinationen selbst betrifft, so muß ich gestehen, daß ich selbst noch nicht viel Kontakt zu Profikünstlern hatte. Ich fand das zuerst einmal interessant zu sehen, wie sich da die Ideen entwickeln, die dahinterstecken. Bei mir war es also ganz klar die Neugier. |
| Wie haben den die anderen Mitarbeit und Besucher der Station bisher auf die Imachinatioen reagiert? | |
| perception of the Imachinations : dominance of classical aesthetic criteria |
Die Imachinationen stehen bei uns ziemlich zentral im Seminarraum, also da wo jeder vorbeikommt. Was mir deutlich aufgefallen ist, daß häufig unterschieden wurde zwischen schön und weniger schön. Es kommt oft die Reaktion, heute hatten wir aber ein schönes Muster – heute ist ja langweilig. Das hing auch sehr von den Farben ab. Sehr gut angekommen sind Blau- und Grüntöne. Sehr angenehm war auch, wenn die Frequenz der Streifen nicht zu hoch war, also eher weniger Streifen. |
| Wie fügen sich die Unmengen an Meßdaten und Bildern, die in den Wissenschaften gesammelt werden? Fügt sich das tatsächlich noch zu einem Gesamtbild nach dem Muster eines gewaltigen Puzzles oder wie verhält es sich sonst damit? | |
| each discipline develops its own perspective | Es gibt hierfür verschiedene Ansätze. So wie ich Ihre Frage verstanden habe, zielt sie darauf ab, ob die Welt in einem Gesamtbild erklärbar oder verstehbar ist. Je nach Disziplin gibt es natürlich gänzlich andere Ansätze, die Welt zu erklären. Ich habe neulich ein Elementarteilchenbuch in der Hand gehabt, da wurde die Welt auf anderthalb Seiten erklärt, nämlich anhand der Elementarteilchen aus denen letztendlich alles aufgebaut ist. Mit diesem Bild kann man die beobachtbaren, makroskopischen Prozesse, wie wir sie kennen, natürlich nicht erklären. Man hat die Grundlagen und nicht das Gesamtbild in dem Sinne. Nur ist es, daß jede einzelne Teildisziplin der Wissenschaft ein sehr umfassendes Bild aus ihrer Sichtweise heraus liefert. Man muß auch sagen, daß alle Teildisziplinen ein großes gemeinsames Bild erzeugen. Nur ist es sehr schwer für den beliebigen Einzelnen, das komplette Bild in all seinen Details zu erfassen. |
| Also mehr verschiedene Visionen, die parallel zu einander existieren? | |
| choose of perspective depends on the specific problematic | Man könnte sagen, je nach welcher Disziplin oder von welchem Blickwinkel man ein Problem beschreibt oder die Welt betrachtet, wird es zu anderen Bildern kommen. Der Meeresforscher beschreibt die Welt eben anhand von Flußmengen, die durch Wasser laufen, während der Elementarteilchenphysiker sicherlich sagt, daß da ganz viele Quarks und sonst noch was entlang strömen – natürlich versucht dieser erst gar nicht Meeresströmungen zu beschreiben. Also je nachdem welche wissenschaftliche Problematik ich beschreiben möchte, wähle ich einen anderen Blickwinkel, der mir eine komplett andere Sichtweise auf dasselbe Stück Materie erlaubt. |
live "image" at Fermi Lab phenomena beyond the human experience |
Dennoch dürften sich der Mehrheit wohl noch eher die Beschreibungen eines Meeresforschers vermitteln lassen, als die der der Quantenphysik. |
| Das liegt einfach daran, daß die dort beobachteten und beschriebenen Phänomene komplett außerhalb der menschlichen Erfahrung liegen. Man muß sich da eben anderer Maschinen oder experimenteller Aufbaue bedienen - wie z.B. die großen Teilchenbeschleuniger, die wiederum wunderschön makroskopisch anfassbar und verstehbar sind - die sorgen eben dafür, daß man wieder ein neues Bild der Funktionen der Welt, des Universums, der Teilchen überhaupt erzeugen kann. | |
| Es ist aber schon bemerkenswert, mit Bildern zu arbeiten, die sich alltäglichen Erfahrungen vollkommen widersetzen. Wie geht man damit um? | |
| being accustomed to abstract scientific images by every day practice | Das muß man einfach akzeptieren. Letztendlich bestimmen sich unsere alltäglichen Erfahrungen aus unseren Sinnen. Die von uns gebauten Apparate - von der einfachen digitalen Farbkamera, die besser im Dunklen sieht als das menschliche Auge, bis hin zum Teilchenbeschleuniger und Großteleskop - sind alle nur Erweiterungen unserer Sinne. Wenn man sich täglich damit beschäftigt, rutschen diese beobachteten Phänomene auch in den alltäglichen Erfahrungsschatz mit rein, so daß diejenigen, die eben an solchen Apparaten arbeiten, sofort sagen können, ich nehme etwas wahr, was der Laie gar nicht sieht. Das ist genau was ich gerade zu unseren Messungen sagte: die Rohdaten sehen wie eine verformte Punktwolke aus. Jemand, der das seit Jahren macht, sieht sofort darin polare Stratosphärenwolken in denen Ozon abgebaut wird. Der Laie sieht da nix. |
| Hat sich denn mit der Digitalisierung Ihr Vertrauensverhältnis zu Bildern verändert? | |
| the web has fundamentally changed our trust in images and information in general | Ja, ich würde sagen, daß sich durch die Digitalisierung und die damit verbundene Veränderungstechnik es viel einfacher möglich ist, Bilder zu verändern. Man muß sich dieser Sache einfach bewußt sein und vorsichtiger an diese Bilder herangehen. Das gilt aber nicht nur für Bilder sondern für alles. Da wiederum muß ich sagen, ist das Netz ein wunderbarer Ort, wie Fälschungen entstehen können. Es gibt ja eine ganze Reihe von Falschmeldungen und Legenden, die immer wieder über das Netz verbreitet werden. Ich glaube, daß sich in der Frage, was ist glaubwürdig und was nicht, sich durch das Netz sehr stark verändert hat- nicht nur auf Bilder bezogen sondern auf der Ebene sämtlicher Informationen. |
| Wenn Sie Aufnahmen machen, dann dürfte auf den Bildern nicht alles vollkommen klar sein, sondern Sie dürften bei Ihren Apparaten auch ein gewisses Rauschen feststellen? | |
| reducing noise statistically by longer measurements | Das Rauschen existiert. Ich versuche natürlich, je nach dem was ich darstellen möchte das Rauschen zu verringern. Bei den professionellen Sachen, wie bei unseren bildgebenden Apparaten, versuchen wir möglichst lange zu messen, um das Rauschen durch statistische Effekte möglichst klein zu halten. Bildrauschen bei Photos ergibt sich natürlich durch die Menge des Lichts, das vorhanden ist: je mehr Licht, desto geringer ist das Rauschen, lautet die Faustregel. Solange das Rausche nicht störend im Bild auftaucht, also durch fehlerhafte Darstellungen beispielsweise, kann das natürlich sehr angenehme Effekte haben. |
| Gibt es ein Rauschen, das man nicht sieht, das aber trotzdem einen Einfluß auf das Bild hat? | |
| the unconscient difference of noise between celluloid, video and digital images | Ich habe mich gerade mit den Kameraleuten von Arte darüber unterhalten. Wenn Sie einen Film im Fernsehen sehen, erkennen Sie sofort ob der auf Film oder auf Video aufgenommen wurde, weil das Rauschen ein völlig anderes ist. Bewußt wahrnehmen tut man das nicht, weil sich das Auge eben daran gewöhnt, daß Filmrausche anders aussieht als Videorauschen oder auch digitales Rauschen, daß von der Meßbarkeit deutlich geringer ist. Es ist also auf den ersten Blick nicht sichtbar, das Auge merkt jedoch irgendwie ist etwa anders. Das ist nicht nur bewegten Bildern sondern bei Standbildern genauso. Man sieht, daß das Rauschen eines Dias ein gänzlich anderes ist, als das einer hochauflösenden Digitalaufnahme. |
| Was für Bilder haben Sie privat bei sich hängen? | |
| Sie meinen, was ich für Bilder ehemals in Deutschland hängen hatte. Ich wechsle des öfteren die Bilder. Die letzten Bilder waren wohl Photographien, die ich bei einer Segelregatta aufgenommen hatte. | |
| firts part of interview by email/ second part by phone to Koldewey Station/Spitsbergen, Norway on 30 December 2003; interview by Tim Otto Roth | |
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