Haben Wände Ohren? Im Moment noch nicht, aber es wird nicht mehr lange dauern, bis Wände nicht nur Ohren haben, sondern auch sehen können, was wir tun, und uns sogar Dinge mitteilen, die für unsere Aktivitäten relevant sind. Wenn die Menschen früher sagten, dass Wände Ohren haben, vermuteten sie, dass jemand spioniert. Im modernen Kontext werden die Wände viel freundlicher sein. Sie werden spüren, wer sich in ihrer Nähe aufhält, aber nur, um die Bedürfnisse der Bewohner festzustellen und ihnen zu helfen, indem sie das Raumlicht und die Jalousien nach ihrem Geschmack einstellen oder ähnliche Aufgaben übernehmen.
Dieser Dienst ist ein Beispiel für eingebettete Technologie (oder Ubiquitäres Computing) bei der Arbeit. Vereinfacht ausgedrückt, ermöglicht Ubiquitäres Computing die Einbettung der Computerarchitektur in die Umgebung. Artefakte in der Umgebung können dann verschiedene Aspekte ihrer Umgebung sowie die laufenden Aktivitäten des Benutzers wahrnehmen, darüber nachdenken und entsprechend handeln.
Typen des Ubiquitous Computing
Ubiquitous Computing kann verschiedene Formen annehmen. Im Folgenden werden einige dieser Formen vorgestellt.
Portable Computing.
Laptops und Handheld-Computer haben das Computing tragbar gemacht. Sie können Ihren Computer überallhin mitnehmen, aber Ihre Erfahrung unterscheidet sich nur geringfügig von der in Ihrem Büro – Sie müssen immer noch über eine mehr oder weniger traditionelle Schnittstelle mit dem Computer interagieren.
Pervasive Computing.
Smart Devices haben Computertechnologie an unerwarteten Orten. Zunächst wird dies in Informationsgeräten wie Telefonen, persönlichen digitalen Assistenten (PDAs) und Pagern sein. Später wird das Pervasive Computing voraussichtlich auch auf herkömmliche Geräte wie Toaster, Kühlschränke, Waschmaschinen, Öfen, Haussicherheitssysteme usw. ausgedehnt. Später wird sich die Infrastruktur so entwickeln, dass intelligente Geräte auch auf der Straße, im Auto, im Hotel oder auf dem Flughafen zu finden sein werden. So könnten Sie beispielsweise Mautgebühren oder Flugtickets mit Ihrer elektronischen Brieftasche auf dem Handy bezahlen. Prototypen, die solche Möglichkeiten demonstrieren, gibt es bereits, aber für ihre breite Nutzung ist eine universelle Infrastruktur mit erhöhter Rechen- und Kommunikationsleistung erforderlich.
Smart Buildings sind Gebäude, die gut vernetzt und mit intelligenten Geräten ausgestattet sind und über ein computergestütztes System verfügen, das die Umgebungsbedingungen im Gebäude steuern kann. Die „Intelligenz“ wird benötigt, um verschiedene Geräte ein- und auszuschalten, um den Komfort oder die Sicherheit der Nutzer zu maximieren und die Kosten zu minimieren. Ein intelligentes Haus könnte zum Beispiel den Warmwasserbereiter immer dann laufen lassen, wenn die Energiepreise niedrig sind; es könnte die besten Zeiten für das Einschalten der Heizung oder der Klimaanlage in den Räumlichkeiten auswählen, je nachdem, welche Räume gerade belegt sind oder voraussichtlich in Kürze belegt werden.
Calm Computing.
Diese Technologie verwirklicht die Idee, dass die Datenverarbeitung in den Hintergrund tritt. Bei dieser Technologie sind die Artefakte intelligent, erfordern aber keine gezielte Interaktion – wir leben einfach mit ihnen und sie arbeiten unauffällig, um unser Leben einfacher zu machen. Ein Beispiel dafür ist der Netzwerkmonitor „dangling string“. Eine herkömmliche Benutzeroberfläche zur Überwachung des Computernetzwerkverkehrs würde eine Menge Daten erfassen und versuchen, sie auf einem Computerbildschirm darzustellen. Im Gegensatz dazu hängt die baumelnde Schnur von der Decke eines Flurs und wird von einem kleinen Motor gesteuert. Die Netzwerkaktivität veranlasst den Motor, die Schnur immer wieder leicht zu bewegen. Die Aktivität im Netz wird so als das buchstäbliche Summen der schwingenden Schnur dargestellt.
Das Grundkonzept des „calm computing“ besteht darin, Benutzerschnittstellen zu entwickeln, die nicht auf Symbolen basieren. Symbole können zwar eine Menge detaillierter Informationen vermitteln, aber der Mensch muss sich auf sie konzentrieren, um diese Informationen zu erfassen. Im Gegensatz dazu kann der Mensch viele nicht-symbolische Informationen auf eine Weise erfassen, die seine ausdrückliche Aufmerksamkeit nicht erfordert. Auch wenn die aktuelle Hauptaufgabe erfolgreich in einem symbolischen Modus ausgeführt werden kann, kann man sich peripher vieler anderer Aktivitäten bewusst sein, ohne sich auf sie zu konzentrieren. Das Summen einer Schnur, der Schattenwurf eines Deckenventilators, die Reflexionen eines schimmernden Wasserbeckens – all das fällt in diese letzte Kategorie. Wahrscheinlich sind Sie sich der flackernden Schatten und Spiegelungen bewusst und wissen, wie schnell sie sich verändern, auch wenn Sie sich vielleicht auf Ihren Textverarbeitungsprozessor oder ein Telefongespräch konzentrieren. Stellen Sie sich nun vor, dass diese Schatten und Reflexionen und andere Veränderungen in der Umgebung genutzt werden, um bestimmte Bedeutungen zu vermitteln, z. B. „In der Fabrik ist alles in Ordnung“ oder „In einem der Chatrooms, die ich besuche, scheint es eine Menge relevanter Aktivitäten zu geben“ oder „An der Börse werden plötzlich viele Geschäfte im Technologiesektor getätigt.“
Wearable Computing.
Bei diesem Gegenteil des ruhigen Computings sind die Computer nicht in die Umgebung eingebettet, sondern werden von Ihnen selbst getragen. Ein wesentlicher Unterschied zu herkömmlichen Computern liegt in der Benutzeroberfläche. Wearable-Computer sind für eine freihändige Bedienung konzipiert. Oftmals befindet sich der Benutzer in einer ungünstigen Körperhaltung, z. B. auf einem Strommast oder in einem engen Maschinenraum eines U-Boots. Die Reparatur von Geräten war eine der ersten Anwendungen für Wearable Computing. Es ermöglicht dem Benutzer, Befehle per Sprache zu erteilen und Informationen über ein am Kopf befestigtes Display anzuzeigen, das ein Bild auf die Brille des Benutzers projiziert.
Die ersten tragbaren Computer waren ziemlich sperrig: Der Benutzer musste buchstäblich einen Rucksack mit einem Computer darin tragen. Dank des technischen Fortschritts ist es jedoch möglich, tragbare Computer in Armbanduhren oder Anhänger einzubauen oder sogar in die Kleidung einzunähen. Diese Miniaturcomputer sind in der Regel für bestimmte Anwendungen konzipiert, z. B. für die Anzeige von Texten und Bildern und für Online-Wegbeschreibungen, während der Benutzer umhergeht. In einer anderen Anwendung bietet der tragbare Computer eine Schnittstelle zu einem dreidimensionalen Informationsraum, in dem die Kopf-, Nacken- und Augenbewegungen des Benutzers als Wunsch interpretiert werden können, einen Aspekt des Raums genauer zu untersuchen. Anstelle der traditionellen virtuellen Realität (VR) kann der Benutzer in der „echten“ Realität tätig sein und nur gelegentlich in den Informationsraum schauen, wenn ein bestimmtes Bedürfnis es erfordert.
Verwandte Technologien
Die Techniken des Ubiquitären Computings sind so vielfältig wie seine Anwendungen. Viele dieser Techniken haben jedoch mit peripheren Technologien zu tun. Wir brauchen Motoren, um die Veränderungen in der Umgebung zu steuern, die das „calm computing“ erfordert. Wir brauchen Head-Mounted-Displays für bestimmte Arten von Wearable Interfaces. Für die Wearables brauchen wir leichte Prozessoren, die wenig Strom verbrauchen, und kleine Batterien, die sie versorgen können. Bestimmte Arten von allgegenwärtigen Anwendungen – z. B. solche, die in einer Mautstelle oder einem intelligenten Haus installiert sind – unterliegen keinen Beschränkungen in Bezug auf Größe, Leistung oder Kommunikationsfähigkeit; für Anwendungen, die Mobilität voraussetzen, gelten all diese Beschränkungen. Für tragbare Computer gibt es erhebliche Herausforderungen bei den Materialien, um leitende Kanäle in Gewebe einzuweben. Einige Forscher entwickeln Techniken, um Energie aus den normalen Aktionen des menschlichen Körpers zu gewinnen, z. B. aus dem Aufprall der Ferse auf den Boden beim Gehen.
Interessanterweise ist die grundlegende Programmierung, die für die Entwicklung allgegenwärtiger Anwendungen erforderlich ist, zwar dieselbe wie die Programmierung für andere Anwendungen, aber die Abstraktionen, um die es geht, sind in der Regel ganz anders. Die Schnittstellenmodalitäten des Desktop-Computing sind in ruhigen und tragbaren Umgebungen nicht sehr nützlich. Eine weitere Besonderheit des „calm computing“ ist, dass seine Effektivität auf einer Vielzahl von Schlussfolgerungen beruht, um die Wünsche des Benutzers zu ermitteln. Anders als beim Desktop-Computing tippt der Benutzer seine Befehle nicht einfach ein oder gibt sie mit der Maus ein – das System muss herausfinden, ob der Benutzer möchte, dass das Licht ein wenig heruntergedreht wird, um es seiner Stimmung anzupassen. Daher werden Techniken der künstlichen Intelligenz (KI) hier helfen.
Ubiquitäres Computing erfordert in der Regel eine umfangreiche Infrastruktur. Je nach den Erfordernissen einer bestimmten Anwendung sollte die Infrastruktur die Fähigkeit verschiedener Komponenten umfassen, über drahtgebundene oder drahtlose Netze zu kommunizieren; die Komponenten sollten in der Lage sein, die Anwesenheit anderer zu erkennen, wie es die Java-basierten Jini-Dienste und andere Registrierungsdienste tun; die Komponenten sollten in der Lage sein, sich physisch zu bewegen und dabei ihre Identität und Adresse zu behalten, wie in mobilen IP- und 3G-Netzen (dritte Generation). Eine Anwendung könnte die Fähigkeit erfordern, Teilnehmer über die Public Key Infrastructure (PKI) zu authentifizieren, oder die Fähigkeit, sichere Zahlungen über SET, das sichere elektronische Transaktionsprotokoll, durchzuführen. Die genauen Anforderungen an die Infrastruktur hängen von der jeweiligen Anwendung ab, aber in vielen Fällen werden wahrscheinlich breit angelegte Fähigkeiten benötigt. So sollten Gebäude mit Sensoren ausgestattet sein, die den Standort der Nutzer erkennen; die tragbaren Computer der Nutzer sollten in der Lage sein, mit den Gebäuden und den Computern anderer Nutzer zu kommunizieren. Computer in Autos sollten in der Lage sein, mit Computern an Mautstellen zu kommunizieren und für das Privileg der Durchfahrt zu bezahlen.
Die meisten der für das Ubiquitäre Computing erforderlichen Technologien sind bereits vorhanden, und die Infrastruktur breitet sich immer mehr aus. Obwohl noch nicht genau bekannt ist, welche Formen das Ubiquitäre Computing annehmen wird, wenn es kommerzielle Realität wird, können wir sicher sein, dass es etwas sowohl Herausforderndes als auch Kreatives sein wird.
Siehe auch Ergonomie; Mikrochip; Betriebssysteme; Benutzerschnittstellen.
Munindar P. Singh
Bibliographie
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