Ubiquitous Computing

Ubiquitous Computing
Eine Einführung in das Gebiet des
„Ubiquitous Computing“
Ubiquitous Computing
Inhalt:
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Einleitung
Geschichtliches
Vision
Forschung / Probleme
Beispiele
Ergebnisse
Ubiquitous Computing
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
Ubiquitous Computing
Geschichtliches
• Entstehung Anfang der 90er Jahre
Ubiquitous Computing
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
Ubiquitous Computing
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“
Ubiquitous Computing
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
Ubiquitous Computing
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
Ubiquitous Computing
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
Ubiquitous Computing
Vision
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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
Ubiquitous Computing
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
Ubiquitous Computing
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
Ubiquitous Computing
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?
Ubiquitous Computing
Forschung / Probleme
• 4.) Positionsbewußtsein
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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?
Ubiquitous Computing
Forschung / Probleme
• 5.) Zeitsynchronisation
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viele Produkte erschweren Synchronisation
wünschenswert um Abläufe zu steuern
zentrale Steuerung problematisch
Referenzzeit?
Ubiquitous Computing
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
Ubiquitous Computing
Forschung / Probleme
• 7.) Energieverbrauch
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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?
Ubiquitous Computing
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
Ubiquitous Computing
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)?
Ubiquitous Computing
Beispiele
• Wearable Computing
– Datenbrille als unterstüzendes Medium
Ubiquitous Computing
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?
Ubiquitous Computing
Beispiele
• Das intelligente Büro / intelligenter Raum
– mehrere Projekte verschiedener Firmen
– Versuch Arbeitsgänge zu automatisieren, bzw.
optimieren
– Film der Forschungsgruppe „Easy Living“ von
Microsoft
Ubiquitous Computing
Beispiele
Ubiquitous Computing
Ergebnisse
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Noch viele Probleme und Überlegungen
weitere Informatisierung der Welt
Einbettung sehr wichtig
Datensicherheit
Abhängigkeit von Computer (was passiert bei
Stromausfall)
• Was passiert mit Elektroschrott?