Ubiquitous Computing
Eine Einführung in das Gebiet des „Ubiquitous Computing“
Ubiquitous Computing
Inhalt:
• 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
• 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 designenneue Geräte können einfacher integriert werdeneinfacher zu warten
– heterogene Netzwerke haben viele Vorzüge kleinere, billigere und energiesparende spezialisierte Gerätetechnische 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– 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– 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– 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
• Noch viele Probleme und Überlegungen• weitere Informatisierung der Welt• Einbettung sehr wichtig• Datensicherheit• Abhängigkeit von Computer (was passiert bei
Stromausfall)• Was passiert mit Elektroschrott?