Research Studio Pervasive Computing Applications

Intelligente Technik im Hintergrund

Zukünftige Kooperationssysteme werden Benutzeraktivitäten weitgehend von Bildschirm, Maus und Tastatur entkoppeln. Indoor-Positions- und Bewegungstracking, großflächige Displaysysteme und Mixed Reality Technologien können die „unmerkliche“ Erhebung, Filterung, Distribution und Darstellung von beispielsweise Präsenz- und Awarenessinformation unterstützen, und völlig neue Erlebens- und Wahrnehmungserfahrungen telekooperativer Multiusersysteme vermitteln. Als besondere Herausforderung sollen in diesem Zusammenhang die Erschließung der Potenziale von See-Through Technologien für telekooperative Anwendungen untersucht werden: Outputtechnologien die nach dem Durchsichtprinzip (See-Through Prinzip) arbeiten haben eine realistische Chance beispielsweise die Unzulänglichkeiten herkömmlicher Videokonferenzsysteme zu überwinden und Telekonferenzsysteme zu einer neue Qualität und breiten Akzeptanz zu bringen. Stationäre See-Through-Displays können mittels holographischer Projektionsflächen realisiert werden, wobei ein mit einem holographischen Beugungsgitter belichteter Film auf eine transparente Rückprojektions-Leinwand laminiert wird, welcher nun unter einem bestimmten Beleuchtungswinkel Bildinformation von einem herkömmlichen Daten/Videoprojektor in die Richtung des Betrachters ablenkt. Konzepte für mobile See-Through-Displays basieren auf brillenähnlichen Endgeräten. See-Through Displays lassen nicht nur die mit bisheriger Outputtechnologie übliche Betrachtung von ausschließlich computergenerierter Information zu, sondern ermöglichen aufgrund der Semitransparenz des Displays auch die Visualisierung von mit computergenerierten Informationen annotierten realen Objekten. An das mit See-Through Technologien realisierte Interaktionsparadigma knüpfen sich eine Reihe offener Forschungsfragen und Anwendungsszenarien.

Die technologischen Möglichkeiten von Endgeräten vielfältigster Form und Funktion zur Kommunikation, Interaktion, Wissenspeicherung und –wiedergabe sollen in dieser Vertiefung behandelt werden. Dabei soll entlang der Kategorien „Smart Things“ (portable, mobile Endgeräte mit Spezialfunktion) bzw. „Smart Spaces“ (feste Installation die eine intelligente Hintergrundassistenz realisieren) vorgegangen werden. Untersuchungsgegenstände sind hier Smart Phones und Organizers, Smart Gadgets, Universal Information Appliances, Mobile Internet Appliances, Embedded Web Servers und Browser, Smart Displays, Walls und Rooms, Smart Home und Home Networking, bis zu Ansätzen des Wearable Computings, der E-Textiles und des Smart Clothings. Neueste Ergebnisse aus dem Bereich der Materialforschung (lichtemittierende Polymere, piezo- und pyroelektrische Materialien bzw. die hochgradige Miniaturisierung von Funkmodulen (Bluetooth als Vorreiter) ermutigen zu einer „spatial“ noch engeren Fassung des „Personal Area“ Netzwerkbegriffes (gegenüber beispielsweise dem IEEE 802.15 Standard): Körpernahe Kommunikationsinfrastrukturen („Near Body Networks“) stellen neue Herausforderungen und Potenziale für implizite Personen-zu-Personen Kooperationssysteme dar. Im Bereich der „Vernetzung aller Dinge“ stellt sich die zentrale Frage der „Awareness“ (d.h. dem gegenseitigen Wissen um und über die aktiven und passiven Objekte eines Kontextes). Dieser Vertiefungsbereich soll Methoden und die nötigen Basistechnologien entwickeln, bzw. Awarenesslösungen für Pervasive Computing Systeme bereitstellen.

Die konsequente Einbeziehung der menschlichen Sinne die außerhalb des audiovisuellen Wahrnehmungsvermögens liegen und damit die Ablöse traditioneller Interaktionsmittel (Tastatur, Maus, Bildschirm) sind die zentrale Herausforderung dieser Forschungslinie. Selbst die Sprachverarbeitung und die Erkennung und Verarbeitung von Bilddaten bedecken in kontextbasierten Anwendungen nur einen Teil des möglichen Mensch-Maschine Interaktionsspektrums. Hinzu kommen Gestik/Mimik, Emotion, Gewohnheit, Vergessen und Force-Feedback. Benutzerschnittstellen die in die Infrastruktur eingebettet (Everywhere Interfaces) sind, an angreifbare Gegenstände gekoppelt sind, die physische und virtuelle Artefakte integrieren (Tangible Interfaces, Graspable User Interfaces), bzw. digitale Information auf berühr- und manipulierbare Gegenstände des täglichen Lebens abbilden, etc., eröffnen neue Möglichkeiten der Interaktion mit kooperativen Anwendungen. Vorarbeiten zeigen, dass eine Entkopplung des System-In- und Outputs von traditionellen I/O Geräten nicht nur möglich, sondern über Tangible Interfaces realisiertes implizites I/O oft sogar effizienter als explizites I/O ist.

Hochgradig vernetzte kooperative Systeme müssen neben den rein funktionalen auch noch eine Reihe qualitativer Eigenschaften besitzen. Dazu zählen Zuverlässigkeit, Fehlertoleranz, Sicherheit, Verfügbarkeit, Ausfallssicherheit, Echtzeitfähigkeit, usw. Vertiefungen im Bereich des Quality of Service Management, der „Scalability“-Analyse, der Netzwerk- und Verkehrslastmodellierung bzw. –analyse und -steuerung, des proaktiven Performance Managements, ja selbst der Benutzerverhaltensmodellierung werden als von zentraler Bedeutung eingeschätzt und angestrebt.