Eine Einführung in das Gebiet des „Ubiquitous Computing“

Inhalt: Einleitung Geschichtliches Vision Forschung / Probleme Beispiele Ergebnisse

Einleitung Ubiquitous: American Heritage Dictonary: Being or seeming to be everywhere at the same time; omnipresent. Allgegenwärtig Eine Welt in der wir von extrem vielen Computern (Mikroprozessoren) umgeben sind ohne Kenntniss von diesen zu nehmen

Geschichtliches Entstehung Anfang der 90er Jahre

Geschichtliches Ca. 1940-50: Erste riesige Computer - Bedienung durch viele Benutzer ca. 1960: Einführung des PCs - ein Rechner, eine Person ca. 1980: Verfall der Preise in der Halbleitertechnik - Preise für PCs sanken, Mikroprozessoren wurden in billigere Geräte integriert seitdem: ständige starke Abnahme der Preise, kleiner leistungsfähigere Prozessoren

Vision Marc Weiser „Vater“ des ubiquitous Computing idea of personal computer is misplaced vision of laptop machines, dynabooks and knowledge navigators is only a transitional step the above machines cannot make computing an integral, invisible part of life creating computer which vanish into the natural human enviroment „most profound technologies are those that disappear“

Vision Ein Blick auf eine andere wichtige Erfindung: Schrift eine erste Erfindung zur Informationserhaltung. Zu Beginn wenigen Menschen vorbehalten das Wissen um das Schreiben stand im Vordergrund, die zu schreibende Information war zweitrangig Kenntnisse von Tinte und Papier waren erforderlich Heute (in Industrieländern) ist die Schrift allgegenwärtig z.B. Zeitschriften, Zeitungen, Schilder, Süssigkeitenpapier Informationsaufnahme ist natürliches Verhalten

Vision Der PC ist nicht in das normale Leben integriert Welt für sich, die mit vielen Fachwörten beschrieben werden muss. Aufzwängung von Verhaltensmustern Aufgabe tritt in den Hintergrund, Computer erhält eigentliche Aufmerksamkeit Computer sollten die Arbeit im Hintergrund erleichtern

Vision Ubiquäre Computer nicht mit heutigen vergleichbar heutige Computer ziehen die Aufmerksamkeit zu sehr auf sich drei verschiedene Größen von Geräten inch-, foot- und yard scale nicht alle Geräte gleich intelligent Beispiele sind: Mini USB Flashspeicher, PDAs oder Tabs und riesige Wandtafeln solche Geräte sind schon vorhanden werden aber noch nicht entsprechend genutzt

Vision Geräte sollten möglichts klein sein alle Geräte sollten miteinander kommunizieren können Geräte sollten Positionsbewußtsein haben Information über Nutzer (z.B. Position der Benutzer oder Vorlieben dieser) intuitiv bedienbar Nutzung der natürlichen menschlichen Kommunikation

Forschung / Probleme Physische und design-technische Problem 1.) Homogene gegen heterogene Netzwerke Aufbau der Netzwerke mit gleichen oder unterschiedlichen Geräten homogene Netzwerke einfacher zu designen neue Geräte können einfacher integriert werden einfacher zu warten heterogene Netzwerke haben viele Vorzüge kleinere, billigere und energiesparende spezialisierte Geräte technische Neuerungen können leichter integriert werden

Forschung / Probleme 2.) Mobile gegen immobile Geräte Zweck des Gerätes entscheidet Frage Ansprüche an mobile Geräte sind höher mobile Geräte lassen sich als immobile verwenden

Forschung / Probleme 3.) Zentralisierung gegen Dezentralisierung meisten Netzwerke wurden zentralisiert erstellt durch hohen Grad an unterschiedlichen Rechenleistungen sinnvoll dezentralisiert zu planen zentralisierte Netzwerke einfacher zu warten, aber anfälliger für Störungen. Geräte sollten selber spontan Netzwerke aufbauen und ändern können Mittelweg die Lösung?

Forschung / Probleme 4.) Positionsbewußtsein erhöht die Möglichkeit der Nutzung von Geräten eine unique ID ist nicht mehr unbedingt erforderlich Optimierung von Netzwerken Anpassung an Umgebung Nutzung von GPS sehr genau, aber sehr hoher Anspruch an Energieversorgung und keine Nutzung in geschlossenen Räumen Andere Möglichkeiten: Triangulation, Signalstärke, ... Was passiert wenn das Gerät seine Position nicht bestimmen kann?

Forschung / Probleme 5.) Zeitsynchronisation viele Produkte erschweren Synchronisation wünschenswert um Abläufe zu steuern zentrale Steuerung problematisch Referenzzeit?

Forschung / Probleme 6.) Grenzen der Kommunikation Funk, Infrarot oder Kabel? Kabel sehr schnell und zuverlässig. Zusätzlich ständige Versorgung mit Strom. Zwangsläufige Immobilität Infrarot nicht so schnell, minder zuverlässig und nur bedingt im Freien verwendbar. Aber: sehr simples Design und keine schädlichen Eigenschaften Funk ist sehr schnell. Nutzung über große Distanzen. Mögliche Energieübertragung und Verbrauch relativ gering. Aber: Frequenzprobleme und unvorhersagbarer Einfluss auf Gesundheit wie groß soll die Reichweite sein was passiert wenn kein Kontakt hergestellt werden kann

Forschung / Probleme 7.) Energieverbrauch Moores Gesetz gilt nicht für Energieverbrauch meistens sogar Erhöhung des Verbrauchs schwierige Vorhersage für zukünftige Geräte möglichst kleine Energieträger können durch hohen Energieverbrauch evtl. nicht eingesetzt werden Selbstentladung bei Energiespeichern Können Kleinst-Geräte sich selber mit Energie versorgen?

Forschung / Probleme 8.) Die Nutzung des menschlichen Verhaltens Vereinfachung der Nutzung der Geräte wesentlicher Aspekt des ubiquitous Computing da die Person sich nicht Gedanklich auf die Nutzung des Computers umstellen muss technisch extrem schwieriger Punkt nicht nur Sprache verstehen, sondern auch interpretieren Nutzung von Gestik und Mimik von Personen

Forschung / Probleme 9.) Sicherheit / Privatsphäre Wissen der Geräte könnte ausgenutzt werden wie leistet man Datensicherheit bei drahtloser Übertragung von kleinen Geräten mit niedriger Rechenleistung wie erzielt man Verbindung mit den richtigen Geräten (z.B. Funklautsprecher und Sender)?

Beispiele Wearable Computing Datenbrille als unterstüzendes Medium

Beispiele Wearable Computing Baupläne, Funktionen oder Betreibsparameter können über Maschinen gespiegelt werden ohne aufsehen zu müssen. Für Touristen Beschreibungen von Sehenswürdigkeiten oder Karten Datenbrille fügt sich in normale Bewegungen ein wann werden welche Informationen angezeigt?

Beispiele Das intelligente Büro / intelligenter Raum mehrere Projekte verschiedener Firmen Versuch Arbeitsgänge zu automatisieren, bzw. optimieren Film der Forschungsgruppe „Easy Living“ von Microsoft

Beispiele

Ergebnisse Noch viele Probleme und Überlegungen weitere Informatisierung der Welt Einbettung sehr wichtig Datensicherheit Abhängigkeit von Computer (was passiert bei Stromausfall) Was passiert mit Elektroschrott?