History of Computational Science, Vision, and Medical Science
Geschichte der Naturwissenschaften – Informatik, Computer Vision, Medizin

Bachelor Seminar Course (Proseminar) by Prof. Nassir Navab
Supervisors: Alexandru Duliu, Asli Okur, Philipp Matthies and Mehmet Yigitsoy

Module: IN0013 (2 SWS, 4 ECTS Credits)
Programs: Informatics (Bachelor & Diploma), Wirtschaftsinformatik/Information Systems (Bachelor), Naturwissenschaftliche Bildung (Bachelor)

Talks and reports can be done in German or English. — Vorträge und Ausarbeitungen können auf deutsch oder englisch gehalten bzw. abgefasst werden.

Site Content — Inhalt

Overview — Übersicht

The metaphor of dwarfs standing on the shoulders of giants is probably the best-known description of mankind advancing its knowledge. This is particularly obvious in the case of computer science: Originating from mathematics, we structure our data using graph theory and control our programs using the laws of logic. We use perception psychology to convey information to human users, study renaissance painters and belle époque photographers to understand optical imaging, and get inspired by biology to create what was once known as "artificial intelligence". Finally, we use such concepts to solve problems from a magnitude of fields such as mechanical engineering, physics, chemistry, and – most importantly in our case – medicine.

This seminar is designed to review and summarize the development in relevant disciplines of science over the past centuries, and to investigate their impact onto our work as computer scientists.

Die Metapher der Zwerge auf den Schultern von Riesen ist wahrscheinlich die berühmteste Beschreibung für die Art und Weise in der die Menschheit ihr Wissen erweitert. Im Fall der Informatik wird dieser Prozess besonders gut sichtbar: Hervorgegangen aus der Mathematik strukturieren wir unsere Daten gemäß der Graphentheorie und steuern unsere Programme entsprechend der Gesetze der Logik. Wir nutzen Wahrnehmungspsychologie um menschlichen Nutzern Informationen zu vermitteln, studieren Maler der Renaissance und Fotografen der Belle Époque um optische Darstellung zu verstehen und lassen uns von der Biologie zu Algorithmen inspirieren, die einst als "künstliche Intelligenz" bezeichnet wurden. Das alles setzen wir dann schlussendlich zur Lösung von Problemen aus einer Vielzahl von Gebieten ein, wie Maschinenbau, Physik, Chemie und – für uns am wichtigsten – Medizin.

Dementsprechend soll in diesem Seminar die Entwicklung in verschiedenen relevanten Disziplinen der Wissenschaften über die vergangenen Jahrhunderte untersucht und zusammengefasst werden, ebenso wie ihr Einfluss auf unsere heutige Tätigkeit als Informatiker.

As shown by Leonhard Euler, there is no tour through the city of Königsberg crossing each of the seven bridges only once. This is an early example of graph theory, a foundation for many recent machine learning algorithms. Wie von Leonhard Euler gezeigt, existiert kein Rundgang durch die Altstadt von Königsberg, bei der jede der sieben Brücken nur je einmal überquert wird. Dies ist ein frühes Beispiel der Graphentheorie, heute Grundlage vieler neuer Algorithmen des maschinellen Lernens.

Not only a great artist and inventor, Leonardo da Vinci conducted many medical studies. He was among the first modern scientists developing a good understanding of human anatomy. Leonardo da Vinci war nicht nur ein großartiger Künstler und Erfinder, sondern er hat auch viele medizinische Studien durchgeführt. So war er auch unter den ersten modernen Wissenschaftlern, die ein Verständnis der menschlichen Anatomie entwickelten.

The artist Albrecht Dürer conducted experiments with perspective drawing. The method of "projecting" objects onto images by using a string is – in a mathematical form – the basis for the pinhole camera model as used in computer graphics and vision. Auch Albrecht Dürer experimentierte mit Perspektive in der Malerei. Die Methode Objekte mittels eines Fadens in ein Bild zu "projezieren" ist – in mathematischer Form – die Grundlage für das Lochkamera-Model, das heute in Computer-Grafik und Maschinensicht verwandt wird.

Requirements — Anforderungen

In this Bachelor Seminar Course (Proseminar), each student is asked to present the history of a certain science, technique or person. A list of possible topics follows below, but you are warmly invited to suggest own subjects. In order to successfully complete the seminar, participants are required to:

• Present the selected subject to the other participants (20 minutes, followed by a short discussion).
• Submit a written report (10 pages content maximum), preferably typeset in LaTeX, and participate in the reviewing process
• Attend all seminar sessions and participate.

Each presentation is followed by a discussion and everyone is encouraged to actively participate. The report must include all references used and must be written completely in your own words.

In diesem Proseminar stellt jeder Student die Geschichte einer speziellen Wissenschaft, Technologie oder Person. Eine Liste möglicher Themen folgt weiter unten, aber eigene Vorschläge sind immer herzlich willkommen. Für die erfolgreiche Teilnahme am Seminar sind folgende Punkte notwendig:

• Präsentation des gewählten Themas vor den anderen Teilnehmern (20 Minuten, anschließend eine kurze Diskussion).
• Erstellung einer schriftlichen Ausarbeitung (10 Seiten maximal), vorzugsweise mit LaTeX, und Teilnahme am Review-Prozess
• Anwesenheit und Teilnahme an allen Terminen des Seminars.

Jedem Vortrag folgt eine Diskussion und jeder Student ist zur Teilnahme daran eingeladen. Die Ausarbeitung muss alle Quellen zitieren und komplett in eigenen Worten verfasst sein.

Benefits — Ziele

You will learn/practice to independently conduct a literature search, present a talk to peers, and work with the LaTeX typesetting system. Parallel to this, you will learn about interesting developments in science and gain a broad view of our and related fields.

In diesem Proseminar wird die eigenständige Durchführung einer Literatursuche, Vortrag vor Fachkollegen, und die Anfertigung einer Ausarbeitung im LaTeX-Textsatzsystem geübt. Gleichzeitig soll über interessante Entwicklungen diskutiert, und eine breite Sicht unseres und fachverwandter Felder vermittelt werden. Dieses Seminar ist auch eine gute Gelegenheit sich – freiwillig – in der Verwendung der englischen Sprache zu üben. Bei der Bewertung der Vorträge und Ausarbeitungen wird die sprachliche Ausdrucksweise nicht berücksichtigt.

Topics — Themen

Topic	Student	Supervisor
Ultrasound	Arianne Tran	Mehmet Yigitsoy
History of Social Networks	Josias Montag	Asli Okur
Steve Jobs	Anh Nguyen	Philipp Matthies
X-Ray & CT	Ann Katrin Gibtner	Philipp Matthies
Alexander von Humbold	Karin Eberhard	Philipp Matthies
Darwin's theory of evolution	Leonhard Scherer	Philipp Matthies
History of Surgery	Sarah Barton	Asli Okur
Rudolf Diesel	Florian Hagel	Mehmet Yigitsoy
History of the Internet	Stefan Bock	Alexandru Duliu
Methods of mass surveillance (focus on computer vision)	John Palacios	Alexandru Duliu
Lost ideas and forgotten inventions	Aleksandar Achatz	Alexandru Duliu
Leonardo da Vinci	Sonja Weyermann	Philipp Matthies
History of Computing: From Gottfried Leibniz to the LRZ Supercomputer	Christian Eichhorn	Alexandru Duliu
History of Hacking	Hartmut Dobritz	Mehmet Yigitsoy
History of Augmented Reality	Sebastian Kornprobst	Asli Okur
History of Human-Computer Interactions	Markus Rietzschel	Asli Okur
Nanotechnology	Stiv Sterjo	Mehmet Yigitsoy
History of Medical Image Processing	Papastergiou Theofanis	Mehmet Yigitsoy
Paul Ehrlich and the History of Chimotherapy	Karolina Heer	Asli Okur

Registration — Anmeldung

• Please register through TUMOnline
• Bitte meldet euch durch TUMOnline an

Organization — Organisation

Please write to or if you have questions concerning administrative issues. — Bei organisatorischen oder verwaltungstechnischen Fragen bitte an oder mailen.

Schedule — Zeitplan

Date — Datum
Thursday, April 19, 04:00 pm Donnerstag, 19. April, 16:00	Initial meeting Einführungstreffen  Slides	MI 03.13.010
Friday, May 4, 11:59 pm Freitag, 4. Mai, 23:59	Submission deadline of literature list and outline to supervisor, via e-mail to your supervisor Abgabefrist von Literaturliste und Gliederung, per e-Mail an den Betreuer
Monday, May 21, 11:59 pm Montag, 21. Mai, 23:59	Submission deadline of preliminary version of your report, in electronic form via e-mail to your supervisor Abgabefrist einer vorläufigen Version der Ausarbeitung, in elektronischer Form per e-Mail an den Betreuer
	Assignment of two such reports of fellow students for reviewing, by e-mail from your supervisor Zuweisung zweier solcher Ausarbeitungen von Kommilitonen zur Begutachtung, per e-Mail durch den Betreuer
Thursday, May 24, 04:00 pm Donnerstag, 24. Mai, 16:00	Meeting to discuss progress and open questions Treffen zur Besprechung des Fortschritts und offener Fragen	MI 03.13.010
Wednesday, May 30, 11:59 pm Mittwoch, 30. Mai, 23:59	Submission of reviews Abgabe der Gutachten
	Delivery of two student reviews and one supervisor review per participant, via e-mail from your supervisor Ausgabe zweier studentischer und eines Betreuer-Gutachtens pro Teilnehmer, per e-Mail durch den Betreuer
Tuesday, June 26, 04:00 pm Dienstag, 26. Juni, 16:00	Presentation Session I Präsentationen I	MI 03.13.010
	Sonja Weyermann - Leonardo da Vinci
	Ann Katrin Gibtner - X-Ray and CT
	Karin Eberhard - Alexander von Humboldt
	Stiv Sterjo - Nanotechnology
Thursday, June 28, 04:00 pm Donnerstag, 28. Juni, 16:00	Presentation Session II Präsentationen II	MI 03.13.010
	Anh Nguyen - Steve Jobs
	Hartmut Dobritz - History of Hacking
	Arianne Tran - Ultrasound
	Papastergiou Theofanis - History of Medical Image Processing
Tuesday, July 3, 04:00 pm Dienstag, 3. Juli, 16:00	Presentation Session III Präsentationen III	MI 03.13.010
	Florian Hagel - Rudolf Diesel
	Christian Eichhorn - History of Computing
	Sarah Barton - History of Surgery
	Josias Montag - History of Social Networks
Thursday, July 5, 04:00 pm Donnerstag, 5. Juli, 16:00	Presentation Session IV Präsentationen IV	MI 03.13.010
	Stefan Bock - History of the Internet
	Karolina Heer - Paul Ehrlich and the History of Chemotherapy
	Sebastian Kornprobst - History of Augmented Reality
	Markus Rietzschel - History of Human-Computer Interactions
Monday, July 16, 11:59 pm Montag, 16. Juli, 23:59	Submission deadline of final reports, per e-mail to your supervisor Abgabefrist der endgültigen Ausarbeitungen, per e-Mail an den Betreuer

You can optionally discuss your presentation slides with your supervisor no later than one week before your talk. — Präsentationsfolien können falls gewünscht bis spätestens eine Woche vor dem Vortrag mit dem Betreuer besprochen werden.

Further Readings — Weitere Quellen

• History of Vision
  • David C. Lindberg, Theories of Vision from Al-Kindi to Kepler, 1976
  • Wolfgang Wayand, The History of Minimally Invasive Surgery

• History of Ali al-Husayn Abd Allah Ibn Sina (also known as Avicenna)
  • Burchard Brentjes, Ibn Sina (Avicenna), 1979
  • Parviz Morewedge, The metaphysica of Avicenna (ibn Sina), 1973

• History of Medicine
  • Jürgen Thorwald, Das Jahrhundert der Chirurgen, 1961
  • William H. Oldendorf, The quest for an image of brain: computerized tomography in the perspective of past and future imaging methods, 1980
  • William H. Hendee, History of ultrasound imaging, 1980

The following sections are for informational purposes only, please see the requirements sections above for administrative details.

Die folgenden Abschnitte dienen nur zur Information, die maßgeblichen Anforderungen sind oben aufgeführt.

Essay/Talk

Presentation (about 30-45min) followed by a discussion. Essay (10 pages) including all references used. The essay and presentation have to be done in English for Hauptseminars and German or English for Proseminars. The essay must be written in your own words and not by copy and paste.

For Windows users:

• install miktex - TeX implementation for Microsoft Windows
• install TeXnicCenter - integrated development environment (IDE) for developing LaTeX-documents on Microsoft Windows
• Use the The Not So Short Introduction to LaTex to get started with LaTex.
• Use this latex template for the essay.

Your talk:

• Please use this PPT template.
• How to Present a Paper in Theoretical Computer Science: A Speaker's Guide for Students by Ian Parberry
• The outline should be sent to the supervisor four weeks before the presentation.
• The presentation slides and essay should be finalized and discussed with the supervisor one week before the presentation.
• The essay is due at the day of the last presentation of the seminar.

Literature and Helpful Links

A lot of scientific publications can be found online.

The following list may help you to find some further information on your particular topic:

• Microsoft Academic Search
• Google Scholar
• CiteSeer
• CiteULike
• Collection of Computer Science Bibliographies

Some publishers:

• ScienceDirect (Elsevier Journals)
• IEEE Journals
• ACM Digital Library

Libraries (online and offline):

• http://rzblx1.uni-regensburg.de/ezeit/ (Elektronische Zeitschriften Bibliothek)
• Verbundkatalog des Bibliotheksverbundes Bayern (BVB)
• Computer ORG
• http://www.ub.tum.de/ (TUM Library)
  • To get access onto the electronic library, see http://www.ub.tum.de/medien/ejournals/readme.html
  • "proxy.biblio.tu-muenchen.de" mit Port 8080 (nur fuer http). Damit klappen zumindest portal.acm.org und computer.org meistens
• Various proceedings of conferences in our AR-Lab, 03.13.036 (These proceedings are not for lending!)

Some further hints for working with references:

• JabRef is a Java program for comfortable working with Bibtex literature databases. Handy feature: if you know the PubMed ID for an article, JabRef can import data from there (via "Web Search/Medline").
• Mendeley is a cross-platform program for organising your references.

If you find useful resources that are not already listed here, please tell us, so we can add them for others. Thanks.