Nebenfach «Imaging» – EPFL passt sich Nachfrage der Forschung an
Bildgebende Systeme arbeiten im Allgemeinen mit der Analyse der Licht- und Schallwellen, die ein Objekt entweder aussendet oder sich ausbreitet, um ein Bild des Objekts zu erzeugen. Heute sind diese Systeme in vielen Bereichen zu einem wesentlichen Element der Forschung geworden, da sie Informationen und Phänomene erfassen und darstellen können, die mit dem blossen Auge nicht sichtbar sind. Während die meisten Menschen die Bildgebung mit medizinischen Anwendungen in Verbindung bringen, wird sie in Wirklichkeit auf unzählige Arten eingesetzt: zur Untersuchung von Exoplaneten, zur Beobachtung von Proteinen in Zellen, zur Erkennung von Rissen in Materialien, zur Zählung von Wildtierpopulationen und zur optischen Inspektion von Produktionsabläufen. Darüber hinaus entwickeln Ingenieurfachleute laufend neue bildgebende Verfahren, die Forschende und Unternehmen neue Möglichkeiten zur Erfassung und Analyse von Informationen bieten. Um sicherzustellen, dass die EPFL-Absolvierenden mit den neuesten Techniken vertraut sind, hat das Center for Imaging der Hochschule ein neues Nebenfach für Masterstudierende eingeführt, das im Herbst dieses Jahres beginnt. Das Programm soll den Studierenden in erster Linie spezifische Kompetenzen in den Bereichen Bildgebung, Datenerfassung und Datenanalyse vermitteln, aber auch als Sprungbrett für neue Kurse in der Bildgebung dienen und die bestehenden Kurse der EPFL besser strukturieren und präzisieren. Das Nebenfach ist eine wertvolle Ergänzung zum Hauptstudium in einem bestimmten Bereich. Es ist das erste derartige Programm in Europa und unterstreicht die Vorreiterrolle der EPFL in diesem Bereich.
Verbesserte Kohärenz und Sichtbarkeit für Bildgebungsklassen
Obwohl die Bildgebung in sehr unterschiedlichen Bereichen eingesetzt wird, sind die zugrunde liegenden Prinzipien recht ähnlich. Alle bildgebenden Systeme stützen sich auf Quellen, Detektoren, Kontrastmittel, Datenverarbeitungsprogramme, Algorithmen und Ausbreitungsmechanismen. Ausserdem sammeln sie alle riesige Datenmengen und stützen sich zunehmend auf künstliche Intelligenz, um diese zu sortieren. Mehr als 100 EPFL-Labors arbeiten derzeit mit bildgebenden Systemen oder entwickeln solche, womit die Schule weltweit eine Spitzenposition in der Bildgebungstechnologie einnimmt. Und das gilt für die Ausbildung ebenso wie für die Forschung: Die EPFL bietet bereits rund 30 Kurse im Bereich der Bildgebung für Master-Studierende an. «Es war für uns ein logischer nächster Schritt, diese verschiedenen Kurse in einem Nebenfach zusammenzufassen», sagt Daniel Sage, EPFL-Dozent und Berater des Zentrums, der das neue Programm leitet. «Dadurch wird auch das Know-how im Bereich der Bildgebung, das wir an der EPFL haben, kohärenter und sichtbarer – und das Fach wird attraktiver.»
Das Nebenfach wird eine Kombination aus theoretischem Unterricht und praktischer Anwendung beinhalten. Laurène Donati, die Direktorin des Zentrums, erklärt: «Die Kurse variieren im Umfang der Theorie und decken ein breites Spektrum an Konzepten und Methoden ab, von Instrumententechniken über Datenverarbeitung bis hin zur Bildanalyse. Und in mehr als der Hälfte der Kurse können die vermittelten Fähigkeiten in einer Reihe von Disziplinen angewandt werden: Materialwissenschaften, Astrophysik, Biowissenschaften, Bauingenieurwesen usw.» Die Studierenden können die Kurse wählen, die am besten zu ihrem Hauptfach passen. Ziel des neuen Nebenfachs ist es, dass die EPFL-Absolventinnen und -Absolventen besser für die Herausforderungen der Bildgebung gerüstet sind, mit denen sie später in ihrer Karriere konfrontiert sein werden.
Es gibt eine Handvoll Voraussetzungen, wie etwa Grundkenntnisse in Algebra, linearer Analyse, Programmierung und Physik, die in der Regel während des Bachelor-Studiums erworben werden. «Für Studierende, deren Grundstudium weit von Algorithmen für die Bildverarbeitung entfernt ist, werden wir einen neuen Kurs über Mathematik für die Bildverarbeitung anbieten», sagt Sage. Die Lehrveranstaltungen des neuen Nebenfachs werden in vier disziplinübergreifende Kategorien eingeteilt: Grundlagentheorie, Laborpraxis, Instrumentierung und Optik sowie Bildverarbeitung und -analyse. Ausserdem müssen die Studierenden ein Semesterprojekt durchführen, idealerweise in Labors, die zwei verschiedene Disziplinen abdecken. Diejenigen, die das Programm abschliessen, erhalten 30 ECTS-Punkte.
Fast eine Weltneuheit
Nur sehr wenige andere Universitäten bieten diese Art von ganzheitlichem Programm an. Laut einer Umfrage, die das Zentrum im Vorfeld der Einführung des Programms durchgeführt hat, bietet nur die University of Rochester in den Vereinigten Staaten etwas Ähnliches an. Andere Nebenfächer im Bereich der Bildgebung konzentrieren sich auf einen bestimmten Aspekt, z. B. Optik oder Instrumentierung, oder decken nur Themen im Zusammenhang mit der Bildverarbeitung oder der medizinischen Bildgebung ab.
Ein weiterer Beweis dafür, dass Studiengänge im Bereich der Bildgebung dringend benötigt werden, sind die zahlreichen Anfragen von Doktorierenden, die bei der Beschaffung oder Analyse von Bildern für ihre Forschung auf Hindernisse stossen: «Eine überwältigende Anzahl von Doktorierenden hat sich für unsere Summer School angemeldet, das nun schon im zweiten Jahr stattfindet», sagt Donati, «und unsere monatlichen Imaging Lunches, bei denen wir ein bestimmtes Thema behandeln, sind sehr beliebt. Wenn man sich die Stellenangebote ansieht, werden in vielen Fällen Kenntnisse im Bereich der Bildgebung verlangt, und viele Unternehmen haben Schwierigkeiten, Mitarbeitende mit dem gesamten Spektrum der erforderlichen Fachkenntnisse zu finden. Dies wurde auch in Gesprächen mit Fachleuten aus der Branche bestätigt. Unser neues Nebenfach deckt die Fähigkeiten ab, nach denen Arbeitgeber suchen, sei es in Bezug auf Hardware – wie Sensoren, Kameras und optische Systeme – oder Software, wie Bildanalyseprogramme, Computer Vision und maschinelles Lernen.»
