Hebben muren oren? Nu nog niet, maar het zal niet lang meer duren voordat muren niet alleen oren hebben, maar ook kunnen zien wat we aan het doen zijn en ons zelfs dingen kunnen vertellen die relevant zijn voor onze activiteiten. Wanneer men vroeger zei dat muren oren hebben, vermoedde men dat iemand aan het spioneren was. In de moderne context zullen de muren een stuk vriendelijker zijn. Zij zullen aanvoelen wie zich in hun nabijheid bevindt, maar alleen om de behoeften van de bewoners vast te stellen en hen te helpen door het kamerlicht en de vensterluiken aan hun smaak aan te passen of door soortgelijke taken uit te voeren.
Een dergelijke dienst is een illustratie van ingebedde technologie (of “ubiquitous computing”) aan het werk. Eenvoudig gezegd, ubiquitous computing maakt het mogelijk computerarchitectuur in te bedden in de omgeving. Artefacten in de omgeving kunnen dan verschillende aspecten van hun omgeving en de lopende activiteiten van de gebruiker waarnemen, daarover redeneren en dienovereenkomstig handelen.
Typen van Ubiquitous Computing
Ubiquitous computing kan verschillende vormen aannemen. Hieronder volgt een greep uit enkele van die vormen.
Portable Computing.
Laptops en handheld computers hebben computing draagbaar gemaakt. U kunt uw computer overal mee naar toe nemen, maar uw ervaring is slechts in geringe mate anders dan in uw kantoor – u moet nog steeds via een min of meer traditionele interface met de computer communiceren.
Pervasive Computing.
Slimme apparaten hebben computertechnologie op onverwachte plaatsen. In eerste instantie zal dit gebeuren in informatie-apparaten zoals telefoons, personal digital assistants (PDA’s) en pagers. Later zal pervasive computing zich naar verwachting uitbreiden tot meer traditionele apparaten zoals broodroosters, koelkasten, wasmachines, ovens, huisbeveiligingssystemen, enzovoort. Nog later zal de infrastructuur zich zo ontwikkelen dat slimme apparaten ook apparatuur omvatten zoals je die op de weg, in een auto, in een hotel of op een luchthaven zou kunnen aantreffen. Zo zou je bijvoorbeeld tol kunnen betalen of vliegtickets kunnen kopen met je op een telefoon gebaseerde elektronische portemonnee. Er bestaan al prototypes die dergelijke mogelijkheden demonstreren, maar voor een wijdverbreid gebruik ervan is een universele infrastructuur nodig met meer reken- en communicatievermogen.
Slimme gebouwen zijn gebouwen die goed in een netwerk zijn opgenomen en zijn uitgerust met slimme apparaten en een op een personal computer gebaseerd systeem hebben dat de omgevingsomstandigheden in het gebouw kan regelen. De “smarts” zijn nodig om verschillende apparaten te starten en te stoppen om het comfort of de veiligheid van de gebruikers te maximaliseren en de kosten te minimaliseren. Een slim huis zou bijvoorbeeld de boiler kunnen laten werken wanneer de energieprijzen laag zijn; het zou de beste tijden kunnen kiezen om de verwarming of de airconditioning in het gebouw aan te zetten, op basis van welke kamers op dat moment bezet zijn of waarschijnlijk binnenkort bezet zullen zijn.
Calm Computing.
Deze technologie draagt het idee uit van computergebruik dat naar de achtergrond verdwijnt. Bij deze technologie zijn de artefacten intelligent, maar vereisen geen gerichte interactie-we leven er gewoon mee en ze werken onopvallend om ons leven eenvoudiger te maken. Een voorbeeld hiervan is de “bungelende string” netwerk monitor. Een traditionele gebruikersinterface voor het monitoren van computernetwerkverkeer zou een heleboel gegevens vastleggen en proberen die op een computerscherm te presenteren. De hangende sliert hangt daarentegen aan het plafond van een gang en wordt bestuurd door een kleine motor. Netwerkactiviteit zorgt ervoor dat de motor het touwtje een beetje heen en weer beweegt. Activiteit in het netwerk wordt dus voorgesteld als het letterlijke zoemen van het slingerende touwtje.
Het basisconcept achter calm computing is het ontwikkelen van gebruikersinterfaces die niet op symbolen zijn gebaseerd. Hoewel symbolen veel gedetailleerde informatie kunnen overbrengen, moeten mensen zich erop concentreren om die informatie eruit te halen. Mensen kunnen daarentegen veel niet-symbolische informatie vastleggen op een manier die niet hun expliciete aandacht vereist. Hoewel je belangrijkste huidige taak met succes kan worden uitgevoerd op een symbolische wijze, kun je je perifeer bewust zijn van een heleboel andere activiteiten zonder je daarop te concentreren. Het zoemen van een snaar, de schaduwen geworpen door een plafondventilator, de reflecties geworpen door een glinsterend zwembad van water vallen allemaal in deze laatste categorie. U zult zich waarschijnlijk bewust zijn van de flikkerende schaduwen en weerspiegelingen en hoe snel ze veranderen, ook al concentreert u zich op uw tekstverwerker of een telefoongesprek. Stelt u zich nu eens voor dat deze schaduwen en reflecties en andere veranderingen in de omgeving worden gebruikt om specifieke betekenissen over te brengen, zoals “Alles gaat goed in de fabriek” of “Er lijkt veel relevante activiteit te zijn in een van de chatrooms die ik bezoek” of “Plotseling wordt er op de aandelenmarkt veel gehandeld in de technologiesector.”
Wearable Computing.
In dit tegenovergestelde van calm computing draagt u, in plaats van computers die in de omgeving zijn ingebed, de computers op uw persoon. Een belangrijk verschil met gewone computers zit in de gebruikersinterface. Draagbare computers zijn ontworpen voor handsfree bediening. Vaak loopt de beoogde gebruiker rond of bevindt hij zich in een ongemakkelijke houding, zoals boven op een elektriciteitspaal of in een nauwe machinekamer van een onderzeeër. Het repareren van apparatuur was een van de eerste toepassingen van wearable computing. Hiermee kan de gebruiker opdrachten geven met zijn stem en informatie bekijken via een head-mounted display dat een beeld projecteert op de bril van de gebruiker.
De vroegste wearable computers waren nogal omvangrijk: de gebruiker moest letterlijk een rugzak dragen met een computer erin. Dankzij de technologische vooruitgang is het echter mogelijk draagbare computers te integreren in polshorloges of hangers of zelfs in kleding te naaien. Deze miniatuurcomputers zijn gewoonlijk ontworpen voor specifieke toepassingen, zoals het weergeven van tekst en afbeeldingen en het geven van online-aanwijzingen terwijl de gebruiker rondloopt. In een andere toepassing biedt de draagbare computer een interface naar een driedimensionale informatieruimte waarbij de hoofd-, nek- en oogbewegingen van de gebruiker kunnen worden geïnterpreteerd als wensen om een bepaald aspect van de ruimte in meer detail te onderzoeken. In plaats van de traditionele virtuele werkelijkheid (VR), kan de gebruiker bezig zijn met de “echte” werkelijkheid en slechts af en toe in de informatieruimte kijken wanneer een specifieke behoefte dit vereist.
Gerelateerde technologie
De technieken die betrokken zijn bij “ubiquitous computing” zijn net zo divers als de toepassingen ervan. Veel van deze technieken hebben echter te maken met perifere technologieën. We hebben motoren nodig om de veranderingen in de omgeving aan te drijven die calm computing vereist. We hebben head-mounted displays nodig voor bepaalde soorten wearable interfaces. Voor de wearables hebben we lichtgewicht processors nodig die weinig energie verbruiken en kleine batterijen die ze kunnen voeden. Voor bepaalde soorten alomtegenwoordige toepassingen – bijvoorbeeld toepassingen die in een tolhuisje of een “smart home” worden geïnstalleerd – gelden wellicht geen beperkingen ten aanzien van omvang, vermogen of communicatiemogelijkheden; voor toepassingen die mobiliteit met zich meebrengen, gelden al deze beperkingen. Voor draagbare computers zijn er aanzienlijke uitdagingen wat betreft materialen om geleidende kanalen in weefsels te weven. Sommige onderzoekers ontwikkelen technieken om stroom op te wekken uit de normale handelingen van een menselijk lichaam, zoals de impact van de hiel op de grond bij het lopen.
Interessant is dat, hoewel de basisprogrammering die nodig is om alomtegenwoordige toepassingen te bouwen dezelfde is als de programmering voor andere toepassingen, de betrokken abstracties vaak heel verschillend zijn. De interfacemodaliteiten van desktopcomputing zijn niet erg bruikbaar in kalme en draagbare omgevingen. Een ander speciaal kenmerk van “calm computing” is dat de effectiviteit ervan afhankelijk is van veel redeneren om de wensen van de gebruiker af te leiden. In tegenstelling tot desktopcomputing hoeven gebruikers hun commando’s niet gewoon in te typen of met de muis aan te geven – het systeem moet uitzoeken of gebruikers het licht een klein beetje lager willen hebben om zich aan hun stemming aan te passen. Kunstmatige intelligentie (AI)-technieken zullen hier dus van pas komen.
Ubiquitous computing heeft de neiging een aanzienlijke infrastructuur te vereisen. Afhankelijk van de behoeften van een specifieke toepassing zou de infrastructuur de mogelijkheid moeten omvatten voor verschillende componenten om te communiceren op draadgebonden of draadloze netwerken; de componenten zouden elkaars aanwezigheid moeten kunnen ontdekken zoals de op Java gebaseerde Jini-diensten en andere registratiediensten doen; de componenten zouden zich fysiek moeten kunnen verplaatsen met behoud van hun identiteit en adres zoals in mobiele IP en 3G (derde generatie) draadloze netwerken. Een toepassing kan de mogelijkheid vereisen om deelnemers te authentiseren via de publieke sleutelinfrastructuur (PKI), of de mogelijkheid om veilige betalingen te verrichten via SET, het veilige elektronische transactieprotocol. De precieze eisen die aan de infrastructuur worden gesteld, zullen variëren naar gelang van de toepassing, maar in veel gevallen zal waarschijnlijk behoefte bestaan aan brede capaciteiten. Gebouwen moeten bijvoorbeeld locatiesensoren hebben zodat zij gebruikers kunnen detecteren; draagbare computers van gebruikers moeten kunnen communiceren met de gebouwen en met de computers van andere gebruikers. Computers in auto’s moeten kunnen communiceren met computers bij tolpoortjes en kunnen betalen voor het voorrecht om door het poortje te rijden.
De meeste technologieën die nodig zijn voor “ubiquitous computing” bestaan en de infrastructuur verspreidt zich elk moment op grotere schaal. Hoewel het nog onbekend is welke vormen ubiquitous computing precies zal aannemen wanneer het een commerciële realiteit wordt, kunnen we er zeker van zijn dat het iets zal zijn dat zowel uitdagend als creatief is.
Zie ook Ergonomie; Microchip; Besturingssystemen; Gebruikersinterfaces.
Munindar P. Singh
Bibliografie
Ishii, Hiroshi, Sandia Ren, en Phil Frei. “Pinwheels: Visualizing Information Flow in an Architectural Space.” In Proceedings of the Conference on Human Factors in Computing Systems, Seattle, Washington, March 31-April 5, 2001.
Schilit, Bill N., Norman I. Adams, Rich Gold, Karin Petersen, David Goldberg, John R. Ellis, and Mark Weiser. “Een overzicht van het PARCTAB Ubiquitous Computing Experiment. Roy Want.” IEEE Personal Communications 2, no. 6 (1995): 28-43.
Shenck, Nathan S., and Joseph A. Paradiso. “Energy Scavenging with Shoe-Mounted Piezoelectrics.” IEEE Micro 21, no. 3, mei/juni 2001.