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Interview mit Erik Demaine: „Ziel ist, Mathematik und Kunst als Einheit zu sehen“

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© Martin und Erik Demaine

Wir kennen einen Weg, um alles zu falten

Ein Interview mit dem Origami-Forscher Erik Demaine von SIBYLLE ANDERL

21.12.2016 · Mehr als nur Kraniche: Erik Demaine, jüngster je ans MIT berufener Professor, beschäftigt sich als Wissenschaftler und Künstler mit Origami. Wir haben mit ihm darüber geredet, wie Faltungen Kunst und Forschung revolutionieren.

Herr Demaine, ich würde mit Ihnen gerne über die Beziehung von Kunst und Wissenschaft sprechen.

Ja, für mich ist das ein wirklich aufregender Aspekt von Origami. Es ist eine wunderbare Spielwiese, um zwischen Kunst und Wissenschaft hin- und herzuspringen.

© Martin Demaine Der Mathematiker und Künstler Erik Demaine vor seinen kunstvollen Papierwerken, die er regelmäßig an namhafte Museen und Galerien verleiht.

Was Sie tatsächlich auch tun. Auf Ihrer Website beschreiben Sie sich als Professor, Informatiker, Mathematiker und Künstler. Inwiefern sehen Sie sich als Künstler?

Vor allem als Bildhauer, denke ich, stark beeinflusst durch meinen Vater. Wir produzieren all unsere Skulpturen zusammen. Anfangs haben wir ganz allgemein versucht, gekrümmte Faltungen zu analysieren. Ein scheinbar sehr leistungsstarkes Werkzeug, denn man kann sehr komplizierte Formen auf der Grundlage von relativ einfachen gekrümmten Faltungen erzeugen. Die meisten Algorithmen sind in Hinsicht auf gerade Faltungen entwickelt, insofern sind gekrümmte Faltungen ein Grenzgebiet. Wir wollten einfach experimentieren und sehen, was praktisch möglich ist, um das Ergebnis schließlich wieder in die Mathematik zurückzuführen. Wir begannen also zu falten und haben irgendwann gemerkt, dass die Formen, die wir produzierten, wirklich cool und schön waren. Seitdem haben wir es als eine Kunstform verfolgt. Unsere gesamte Papierfaltkunst handelt von gekrümmten Falten und welche Formen man erhält, indem man ein paar Teile kombiniert.

Bei Ihren Modellen spielen Sie auch mit der Art des Papiers, das Sie nutzen.

Wir haben mit rein abstrakten geometrischen Formen angefangen, die ich insofern reizvoll finde, als man sieht, dass wahrscheinlich Mathematik drinsteckt. Allerdings ist es wenig explizit. Künstler, Kunstsammler und Museumsbesucher suchen nach einer Geschichte hinter unseren Werken, und Mathematik ist eine schöne Geschichte für sie. Wir wollen aber noch mehr kommunizieren. Oft sind in unseren Werken kleine Scherze enthalten. Damit haben wir in der „Destructors“-Serie begonnen, wo wir eine Kurzgeschichte auf das Papier gedruckt haben. Die Geschichte handelt von Zerstörung als einer Form von Schöpfung. Das haben wir als Erlaubnis verstanden, die Geschichte zu zerstören und sie in etwas Neues zu verwandeln. Man kann die Geschichte immer noch lesen, aber man muss dafür die Skulptur zerstören indem man sie auseinanderfaltet. Das war die erste Aussage. Seitdem haben wir mit vielen verschiedenen Dingen gespielt.

© Martin und Erik Demaine Skulpturen der Serie „Ocean“

Ihre Werke gehören zur Sammlung des Museum of Modern Art (MoMA). Wie haben Sie das geschafft?

Tatsächlich haben wir damit quasi angefangen. Kein schlechter Weg, eine Kunstkarriere zu beginnen (lacht). Das war 2007, die Ausstellung war 2008. Wir hatten grade angefangen, wirklich über das Material und das Falten nachzudenken und schöne künstlerische Modelle zu machen. Dann kontaktierte uns das MoMA: „Hey, wir haben gehört dass ihr Computer-Origami macht. Habt ihr irgendwas, was ihr uns zeigen könnt?“ Wir haben dann Fotos von dem geschickt, was wir hatten, und sie sagten: „Okay, ihr seid Teil der Ausstellung.“ In der Ausstellung ging es um Verbindungen zwischen Kunst und Wissenschaft. Es war wirklich großartig, im MoMA zu sein, zur Eröffnung zu gehen, all die schicken Leute da, wirklich cool. Das hat auf die Kunst-Community, glaube ich, großen Eindruck gemacht und die Tür für weitere Ausstellungen geöffnet.

Ihr Vater ist Goldschmied und Glasbläser. Kann man sagen dass Sie so etwas sind wie ein Wissenschaftler, der auch Kunst macht, und ihr Vater ein Künstler, der auch Wissenschaft macht?

Vielleicht hat es so angefangen. Jetzt sind wir, glaube ich, ziemlich ebenbürtig. Ich habe ihm beigebracht, ein Mathematiker zu werden, und er hat mir beigebracht, ein Künstler zu werden. Mittlerweile schreiben wir viele Mathe- und Informatikartikel zusammen und produzieren gemeinsam viele Skulpturen.

  • © Erik Demaine Vater Martin Demaine
  • © MIT Martin und Erik Demaine

Angeblich gab es am MIT bereits eine Glasbläserei, bevor Sie und Ihr Vater dort zu arbeiten angefangen haben. Was für ein verrückter Zufall.

Das war vollkommen unerwartet. Wir haben unsere Jobs dort 2001 angetreten und dachten: Es gibt eine Glasbläserei hier? Wirklich!? Und das schon seit vielen Jahren. Ziemlich beeindruckend. Mein Vater hat dort viel gelernt, und es ist eine spaßige Spielwiese, um verschiedene Kollaborationen an der Schnittstelle Kunst und Wissenschaft anhand von Glasbläserei auszuprobieren. Mit dem MIT-Glaslabor haben wir eine Software für rechnerunterstütztes Design, genannt Virtual Glass, entwickelt. Das war auch ein großer Spaß, Computerideen in die Glasbläserei einzuführen.

© Martin und Erik Demaine Glasskulptur „Fire Serpent“ und „Ocean Spray“

Was ist der Zweck so einer Software?

Der Fokus der Software liegt auf einer speziellen Art des Glasblasens, genannt „glass cane“, wo es darum geht, Farbmuster zu entwickeln. Viele Jahrhunderte lang haben Menschen mehr oder weniger die gleichen Muster genutzt, weil sie wussten, dass sie gut funktionieren. Wir haben es als Herausforderung genommen: Vielleicht gibt es ganz andere Muster, die noch niemand versucht hat, weil Glasbläserei teuer und zeitaufwendig ist? Man muss viel üben, um zu wissen, ob ein Muster interessant sein könnte. Die Software kann voraussagen: Wie würde es aussehen, wenn ich lernen würde, das Muster wirklich gut hinzukriegen. Es hilft, zu beurteilen, ob das Design es wert ist, weiter verfolgt zu werden. Dann kann man über die praktische Realisierung nachdenken. Das hat schon viele coole Cane Designs von uns und anderen Glasbläsern hervor gebracht. Für uns ist es eine schöne Nische, weil es sehr geometrisch ist. Insofern ist es einfach am Computer modellierbar, auch wenn es für uns Menschen sehr schwierig ist, sich verdrehte Farbmuster vorzustellen.

Sie haben auch einen Film über Glasbläserei gemacht.

Der Film ist über Lino Tagliapietra, der allgemein als der weltweit beste Glasbläser angesehen wird. Es macht wirklich Spaß, sich das anzusehen. Die Filmproduktion hat unser Interesse an Cane-Glasbläserei angestoßen. Es war unser erstes, echtes Filmprojekt, das auch auf einigen Filmfestivals gezeigt wurde.

© F.A.Z. Fold-and-Cut: Mit einem Schnitt ist alles möglich.

Es ist beeindruckend, wie Sie immer neue Verbindungen in die Kunst aufdecken. Es gibt in diesem Zusammenhang ein interessantes Zitat Ihres Kollegen Robert J. Lang, der in einem Vortrag sagte: „Die Verbindung zwischen Kunst und Wissenschaft wird durch die Mathematik hergestellt.“ Sehen Sie das auch so?

Interessant. Ich sehe, was er meint. Wenn man Falten verstehen möchte, ist das Erste, was man verstehen muss, die zugrunde liegende Mathematik und Geometrie. Was ist möglich mit einem Stück Papier? Das war viele Jahre lang das Herzstück von Falten und Origami. Es hat die künstlerische Seite des Origami verändert, als Leute immer kompliziertere und immer realistischere Designs machen wollten, die Revolution des komplexen Origamis. Künstler inklusive Robert Lang wurden gezwungen, mehr über die Mathematik herauszufinden. Auf Seiten der Wissenschaft ist es das Gleiche. In den Ingenieurwissenschaften muss man die Mathematik verstehen, wenn man praktische Faltdesigns entwickeln will. Insofern müssen beide Bereiche den gleichen Kern verstehen. Aber ich glaube, es gibt noch direktere Verbindungen. Es gibt Ingenieure, die mit Künstlern kooperieren, um neue Designs zu finden. Der Künstler hat vielleicht die Inspiration, kann mit realen Papierblättern spielen und etwas Neues entdecken, das vielleicht genau das ist, was der Ingenieur haben wollte.

Tatsächlich scheinen Künstler und Wissenschaftler oft die gleichen Fragen zu haben, erstaunlich ähnlich zu denken, aber doch sehr verschiedenen Methoden zu folgen. Künstler betonen insbesondere gerne, dass sie völlige Freiheit in der Wahl ihrer Methoden und Werkzeuge haben, während Wissenschaftler normalerweise stark durch das herrschende wissenschaftliche Paradigma eingeschränkt sind.

Das ist mit Sicherheit einer der Punkte, der mich reizt, Kunst und Wissenschaft zu machen, denn ich habe weniger Zwänge. Ich kann einfach ein interessantes Problem erforschen wie eine besondere Art der Faltung, und ich muss mir keine Sorgen machen, ob daraus ein Matheartikel wird oder ob wir letztendlich bei einer Skulptur oder einem Film enden. Alles ist möglich. Diese Freiheit ist großartig. Es lässt dich einfach spielen und forschen innerhalb einer Fragestellung, bis du ein Ventil findest, diese auszudrücken. Aus einer künstlerischen Perspektive denke ich, dass man die Mathematik als ein Medium sehen kann. Ein Beweis ist eine Art Ausdrucksmedium innerhalb einer Idee, so wie eine Skulptur ein Medium ist. Das Ziel von meinem Vater und mir ist es, diese kreative Erkundung nicht unbedingt als Kunst oder Mathematik zu sehen, sondern als Einheit von beidem. Was auch immer passiert, es wird aufregend sein. Diese Art zu arbeiten macht Spaß, und sie macht uns produktiver, weil wir nicht so oft irgendwo steckenbleiben. Wenn man nur versucht, ein Matheproblem zu lösen, dann kann man eingeengt sein. Ich denke, auch in der Kunst kann man eingeengt sein. Da gibt es dann die Kunstszene und deren Konventionen.

© Martin und Erik Demaine Eine der vielen Papierskulpturen aus der „Destructors“-Serie (2013), die Vater Martin Demaine und Sohn Erik gemeinsam entworfen haben.

Die Zwänge mögen in der Kunst aber vielleicht etwas weniger vorhersagbar sein.

Na ja, wissenschaftliche Gutachter können auch unvorhersehbar sein. Es gibt immer die Gemeinschaft, innerhalb derer man sich bewegt. Und wenn man physisch etwas baut, dann kann das manchmal sehr viel schwieriger sein, als ein mathematisches Theorem zu beweisen. Es gibt immer Einschränkungen. Es ist schön, wenn man sich aussuchen kann, welchen Zwängen man folgt. Je mehr Disziplinen man zur Wahl hat, um die eigene Arbeit auszudrücken, desto mehr Optionen hat man und kann sich aussuchen, welche am besten für das Projekt ist.

Zurück zu Origami. Sie haben die Revolution des komplexen Origamis erwähnt. Künstler wollten immer kompliziertere Figuren falten, und heute hilft die Mathematik dabei, Faltmuster für jede beliebige Form zu berechnen. Aber wenn die Entwicklung von Figuren automatisiert wird, ist Origami dann noch eine Kunst? Wie viel „emotionalen Inhalt“ braucht Origami als Kunst um mehr als nur Technik zu sein?

Es gibt Leute auf beiden Seiten. Anfangs war es auch technisch anspruchsvoll, herauszufinden, wie man eine bestimmte Form herstellt. Auch hier gibt es Herausforderungen zu meistern. Wir kennen einen Weg, um alles Beliebige zu falten, aber nicht notwendig den besten. Insofern gibt es hier durchaus noch Raum für Innovation: effizientere, schönere, elegantere Wege zu finden, das Gleiche zu falten. Aber da die technischen Herausforderungen überwunden wurden, stellt sich jetzt die Frage, was wir tatsächlich falten und ausdrücken wollen, statt dadurch limitiert zu sein, was wir falten können. Das ist ein Wendepunkt. Wie überall in der Kunst gibt es den großen Graben zwischen eher darstellenden und eher abstrakten Objekten. Mein Vater und ich stehen auf der abstrakten Seite. Aber es entwickelt sich, und jedes Jahr ist es aufregend, zu sehen, was den Leuten einfällt.

Aber im extremen Fall, dass ein Computer Origami produziert, wäre das noch Kunst?

Das ist eine allgemeinere Frage: Ist computergenerierte Kunst Kunst? Ich denke schon. Aber ich glaube, die wirkliche Stärke ist, wenn man Computertechnologie mit der Genialität eines Menschen kombiniert. Eine Kombination von mehr rechnergestützten Werkzeugen und Menschen kann immer etwas weitergehen. Und je mehr Werkzeuge man zur Verfügung hat als Künstler, desto erstaunlichere Dinge kann man machen. Wenn Origami immer noch von Kranichen und sehr einfachen Figuren handeln würde, dann wäre die Kunst ziemlich limitiert. Zumindest mathematisches Verständnis hat eine ganz neue Ausdruckswelt eröffnet. Das ist wirklich gewaltig. Computer werden nie in der Lage sein, alles vollständig zu automatisieren, denke ich. Aber je mehr sie automatisieren können, desto mehr kann man als Mensch darüber hinausgehen. Dort passieren die aufregenden Dinge.

© Martin und Erik Demaine Skulpturen der Serie „Fire“

Lassen wir nun die Kunst erstmal beiseite. Sie haben schon ein paarmal die technischen Anwendungen von Origami erwähnt. Gibt es darunter irgendetwas, das besonders beeindruckend oder besonders vielversprechend ist?

Ich habe momentan zwei Favoriten, die ich erkunde. Das Erste sind druckbare Roboter. Die Idee ist dabei, 2D-Herstellungstechniken wie einen Lasercutter zu benutzen, um Material zu schneiden und vorzuritzen und es dann zu einem Roboter zu falten. Traditionell werden Roboter hergestellt, indem maßgeschneiderte Komponenten zusammengesetzt werden, was Jahre dauert und einige Millionen Dollar erfordert. Mit druckbaren Robotern kann man eine neue Idee in ein paar Stunden ausprobieren, bei einem geringen Materialaufwand. Der größte Teil der Form und des Mechanismus wird aus gefaltetem Material erzeugt. Dann fügt man ein bisschen Mechatronik wie Motoren und Batterien hinzu - die Bestandteile, von denen wir noch nicht wissen, wie man sie falten kann -, und das eröffnet dann eine ganz neue Welt des Roboterdesigns. Wir forschen intensiv daran, welche Roboter man durch Falten erzeugen kann: laufende Roboter, fliegende Roboter, alle möglichen verrückten Sachen. Auch Selbstfaltung ist möglich. Bei einem sehr komplizierten Design möchte man vielleicht nicht manuell falten, dann kann man die Platte dazu bringen, sich selbst in die gewünschte Form zu falten. Das zu erforschen hat großen Spaß gemacht.

Könnte man mit dieser Technik auch „Transformers“ bauen? Roboter, die sich selbst von einer Form in eine andere falten?

Tatsächlich haben wir ursprünglich mit der Arbeit an Transformern angefangen. Das ist sehr viel schwieriger, wenn ein Objekt in verschiedene Formen faltbar sein soll. Wir haben einfache Transformer gebaut, wie zum Beispiel ein Blatt, das sich in einen Papierflieger oder ein Boot falten kann. Das war ziemlich kompliziert, und daher haben wir erst mal die Strategie gewechselt. Wir wollen nun druckbare Roboter erst mal nur als Herstellungstechnologie nutzen und herausfinden, wie wir 2D-Dinge in 3D-Dinge verwandeln. Das erlaubt uns, die Herausforderungen in einem einfachen Kontext anzugehen. Aber letztendlich hätten wir gerne einen Transformer, wo man nur einen Knopf drückt, und er konfiguriert sich neu zu irgendetwas, was man gerne hätte. Das ist immer noch der Traum. Aber es wird noch ein bisschen dauern, bis wir dahin kommen.

Das war also die erste Lieblingsanwendung.

Die zweite spannende Anwendung, mit deren Studium wir grade angefangen haben, ist die Nano-Welt. Der Aufbau von 3D-Strukturen im Nanobereich, wenn man zum Beispiel etwas mit einem biologischen System interagieren lassen will. Faltung eröffnet hier einen netten Ansatzpunkt, denn alles, was man im Nanobereich ab einem bestimmten Punkt machen kann, sind 2D-Anordnungen. 2D-Nanodruck hat die Computerrevolution ermöglicht, denn wir können 2D-Chips und feinstrukturierte Muster erzeugen. Wenn wir diese Materialien dazu bringen, sich selbst zu falten - auf diesen Skalen kann man definitiv nicht viel mit Fingern erreichen -, können wir Nanoplättchen in komplizierte 3D-Formen bringen. Das ist potentiell sehr aufregend, und wir werden sehen, wohin es führt.

© Martin und Erik Demaine Skulpturen aus der Serie „Green Waterfall“

In der Zeitungsausgabe, in der dieser Artikel auch erscheint, gibt es einen anderen Artikel über DNA-Origami.

Oh ja, DNA-Origami ist ein sehr reichhaltiges Gebiet, sehr cool. Es ist eine Art von Computer-Origami-Design, aber für eindimensionale Ketten, wobei man die Energetik ausnutzt, mit der sich DNA an andere DNA bindet.

Aber wenn es um eindimensionale Ketten geht, ist es dann wirklich noch Origami? Origami geht ja normalerweise von zweidimensionalen Strukturen aus.

(Lacht) Das kommt drauf an, wen sie fragen. Gemäß meiner Vorlesung über geometrische Faltungen wäre es „Linkage“-Faltung. Tatsächlich wurde ich damals als Experte kontaktiert zur Frage „Kann man das Origami nennen?“. Paul Rothemund veröffentlichte damals einen Artikel in „Nature“, und sie schrieben mir: „Hey, ist es gerechtfertigt, hier das Wort Origami zu benutzen?“ Und ich sagte: „Ja, solang es hauptsächlich Faltung ist, klingt das in Ordnung für mich.“ Also, ich nehme an, ich bin schuld. Aber es ist ein einprägsamer Begriff und hat Verbindungen zum Falten von Blättern.

Als besonderes Weihnachtsfeature wollen wir auch Fold-and-Cut-Probleme drucken, also Faltungen, mit denen man eine bestimmte geometrische Figur erhält, wenn man sie schließlich mit einem einzigen geraden Schnitt auseinanderschneidet.

Ah stimmt, in Ihrer E-Mail hatten Sie nach einem Weihnachtsbaum gefragt.

© Martin und Erik Demaine Skulpturen der QR-Code-Serie

Genau. Mittlerweile habe ich jetzt schon selbst herausgefunden, wie man falten muss, um einen Weihnachtsbaum zu bekommen. Allerdings ohne irgendeinen komplizierten Algorithmus, einfach nur durch Zickzackfaltung. Kann das so einfach sein?

Der Weihnachtsbaum ist ziemlich einfach, das sehe ich auch so. Ich denke, es ist ein gutes Beispiel, man will ja nichts zu Kompliziertes. Aber wenn Sie zum Beispiel einen Stern auf die Baumspitze setzen würden, dann würde es etwas komplizierter werden. Diese Art von Untersuchung, die Sie durchgeführt haben, ist ziemlich genau, wie wir unser Fold-and-Cut-Theorem entdeckt haben, dass man jede beliebige Form mit nur einem Schnitt erzeugen kann. Wir haben einfach mit Beispielen herumgespielt, so lang, bis wir eine allgemeine Strategie dafür gefunden haben.

In meiner letzten Frage würde ich gerne auf eine Beobachtung eingehen, die ich jetzt in diesem Interview, aber auch schon in Ihren Online-Vorlesungen gemacht habe. Eines Ihrer Lieblingswörter ist „fun“, Spaß. Steckt etwas Besonderes dahinter?

Wahrscheinlich überstrapaziere ich das Wort, aber ich denke, Spaß ist eine Triebfeder für mein Leben im Allgemeinen, insbesondere aber für meine Arbeit in Kunst und Wissenschaft. Ich denke, Leute sollten auf Gebieten arbeiten, an denen sie Spaß haben. Wenn man das Arbeitsfeld genießt, wird man dort sehr viel gute Arbeit leisten. Es macht einen zu einem glücklicheren Menschen, es erzeugt Begeisterung für den Beruf. „Leidenschaft“ wäre ein alternativer Ausdruck für Spaß. Spaß klingt ein bisschen albern, aber ich mag das Wort irgendwie. Immer, wenn wir uns mit neuen Gebieten befassen, ist der Startpunkt: „Wow, das wird Spaß machen.“ Und das ist ein guter Grund, es zu tun.

Wir haben für Sie zwei Faltanleitungen, mit deren Hilfe Sie diese Technik zur Produktion von Weihnachtsmotiven nutzen können:

Faltanleitungen herunterladen (PDF)

© F.A.Z.

Der Meister der Origami-Technik

Erik Demaine wurde 1981 in Halifax (Kanada) geboren. Seit 2001 ist er Professor am Massachusetts Institute of Technology und interessiert sich für fast alle Bereiche der Mathematik und Informatik, die mit Algorithmen zu tun haben, insbesondere für Faltungsprobleme der diskreten und rechnerbasierten Geometrie. Sein Vater, der Künstler Martin Demaine, nahm ihn mit sieben Jahren aus der Schule, um mit ihm vier Jahre lang durch die Vereinigten Staaten zu reisen. In dieser Zeit entdeckte Demaine seine Begeisterung für das Programmieren, die ihn mit zwölf Jahren ein Studium der Informatik beginnen ließ. Am MIT arbeiten Vater und Sohn nach wie vor eng zusammen. Im Jahr 1999 bewiesen beide das „Fold-and-Cut-Theorem“, das besagt, dass man jede polygone Form mit nur einem einzigen geraden Schnitt aus einem gefalteten Papier schneiden kann. Als mathematisches Rätsel wurde dieses Problem in Japan bereits 1721 beschrieben. Einer Anekdote zufolge war die einfache Erzeugung fünfzackiger Sterne per Fold-and-Cut-Technik auch der Grund dafür, dass die amerikanische Flagge diese anstatt sechszackiger Sterne verwendet.

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Quelle: F.A.Z.

Veröffentlicht: 20.12.2016 13:38 Uhr