‘Waanzinnige’ datavisualisatie met Oculus Rift

*) Dit artikel komt uit Surf Magazine. Hier kunt u een gratis abonnement op nemen.

Wetenschappers gebruiken krachtige computers om logische verbanden en patronen uit grote hoeveelheden data te destilleren. De interesse in data-driven science groeit. Behalve moleculair biologen en (astro)fysici ontdekken bijvoorbeeld ook taalwetenschappers en geschiedkundigen nieuwe data-analyse om kennis te verdiepen.

“Door de vaak enorme omvang van de gebruikte datasets verliezen de betrokken wetenschappers soms echter het overzicht”, vertelt Casper van Leeuwen. “Dan kan het helpen om de data te visualiseren. Natuurlijk kon dat al langer op je computerscherm. Maar dankzij betaalbare virtualrealitybrillen zoals de Oculus Rift kun je data nu ook makkelijk in ‘immersive 3D’ weergeven. Daarbij stap je als het ware midden in een andere 3D-wereld.

Omdat onze hersenen gewend zijn om driedimensionale informatie te verwerken, biedt dat een heel natuurlijke en effectieve manier om in te zoomen op en inzicht te krijgen in de essentiële onderdelen van een dataset.”

Beter zicht op hartziekten

De toepassingsmogelijkheden van datavisualisatie zijn zeer divers. Tijdens zijn master Computerwetenschappen aan de Technische Universiteit Delft werkte Van Leeuwen zelf aan ‘cardiac flow visualization’. Data over bloedstromen worden gebruikt om meer inzicht te krijgen in de aard van cardiovasculaire ziektes.

“Stel dat iemand een lekkende hartklep heeft”, legt Van Leeuwen uit. “Als je metingen van de bloedstromen visualiseert, kun je relatief eenvoudig vaststellen dat op een ongebruikelijke plek een tegenstroom en vortex ontstaan. Daardoor kun je dus veel makkelijker een diagnose stellen.”

Om de datasets te kunnen vertalen naar 3D-beeld gebruikt Van Leeuwen de Visualization Toolkit (VTK). Dat is een open source C++ framework dat onder meer werkt met Tcl/Tk, Java, Python en talrijke visualisatiealgoritmes.

‘Virtueel in een tornado’

Door hemzelf ontwikkelde Oculus VTK-software toont de data in de 3D-bril, en maakt het mogelijk met de data te interacteren. “Ik vind het als gamer prettig om dat met een gamepad te doen, maar het kan ook met de afstandsbediening van de Wii. En met de Oculus Rift op kun je ook al interacteren door eenvoudig je hoofd te bewegen of te draaien.

Zo had een collega onlangs data van een tornado gerenderd. Het is echt waanzinnig om dan virtueel zo’n tornado in te stappen en van dichtbij de dynamiek te bekijken.”

Inzicht in ontstaan erfelijke ziekten

Een van de snel groeiende toepassingsgebieden voor datavisualisatie is onderzoek naar genetische oorzaken van erfelijke ziekten. “In een visualisatie kun je bijvoorbeeld alle genen die in relatie met elkaar staan zichtbaar aan elkaar linken”, vertelt Casper van Leeuwen.

“Tegelijk kun je ook alle genen die worden geassocieerd met een bepaalde ziekte dezelfde kleur geven. Als je dan ziet dat van een bepaalde groep genen bijvoorbeeld al een stuk of vier positief geassocieerd zijn aan de desbetreffende ziekte, kun je heel gericht kijken welke nog niet onderzochte genen ook nader onderzoek rechtvaardigen. Deze exploratieve visualisatie zet je dus op het spoor van nieuwe onderzoeksvragen.”

Miljoen documenten over Rusland

Het zijn zeker niet alleen exacte wetenschappers die Surfsara helpt met  onderzoek. Een recent voorbeeld is het project FutureBase van het The Hague Centre for Strategic Studies (HCSS). Deze denktank cureert een omvangrijke database met documenten over strategische vraagstukken.

“HCSS had een dataset met een miljoen documenten, die allemaal waren gerelateerd aan de ontwikkelingen in Rusland”, vertelt Van Leeuwen. “Zij wilden graag dat wij inzichtelijk maakten welke topics hierin veel naar voren kwamen. We hebben een informatievisualisatie gemaakt waarin bollen en lijnen de onderlinge relaties tonen. Door een bol aan te klikken krijg je informatie over de inhoud van het topic, bijvoorbeeld politieke regelgeving. En hoe groter de bol is, hoe vaker het topic voorkomt.”

Extra dimensie aan onderzoek

Van Leeuwen is ervan overtuigd dat op korte termijn wereldwijd complexe datasets steeds meer gevisualiseerd zullen worden. “De mogelijkheden zijn even divers als indrukwekkend. Onlangs keek ik naar een 3D-simulatie van ons sterrenstelsel. Dan kun je dus van binnen zien hoe dat vanaf seconden na de big bang blijft uitdijen. Dat is om te beginnen heel functioneel voor het onderzoek, maar het levert ook een zeer krachtige ervaring op, die een extra dimensie geeft aan je beleving van het onderzoek.”

Foto: Paul Melis