Ubiquitous Computing. (Ubiquitäre Informationstechnologien) Vorlesung im WS 05/06

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1 Ubiquitous Computing (Ubiquitäre Informationstechnologien) Vorlesung im WS 05/06 Michael Beigl Universität Karlsruhe Institut für Telematik Telecooperation Office

2 AudioID: Auflösung RFID Tags Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-2

3 AutoID Idee Weltweit auflösbare Identifikation Getrieben vom MIT / Normierung durch EPC (Electronic Product Code) Auflösung ähnlich DNS: Object Name Server (ONS) PML: Physical Markup Language XML Standard für Beschreibung Objekt ETAG (elektr. Tag z.b. RFID) EPC EPC Domain Name TAG Reader Local ONS Resolver ONS Server Infrastructure EPC EPC IP Address Local Server Contacting PML server PML Server Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-3

4 Auflösung Namen A F DC0 Header 8bits EPC Manager 28 bits Aufteilung Felder Klassennamen sowie UUID EPC beinhaltet header und 3 Datenblöcke Header: EPC s Versionsnummer EPC Manager: Hersteller Object Class 24bits Objektklasse: Typ von Objekt, z.b, Deutsche Mineralwasserflasche, 750 ml Nur die 36 Bit Seriennummer ist eindeutig Serial Number 36bits Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-4

5 Übersicht Vorlesung Ubicomp Geräte und Umgebungen Communication Context HCI Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-5

6 Human Computer Interaction (HCI) Einführung Affordances Implizite Interaktion Tangible Media Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-6

7 Einführung Interaktion Mensch-Computer-Interaktion Human-Computer Interaction (HCI) Informationsaustausch zwischen Mensch und Computer User Interface (UI) : HW/SW für die Interaktion Bedienoberfläche: wahrnehmbarer Teil des UI Menge von Interaktionsobjekten Interaktionsobjekte: Konvertierung von Information zw. Ausdruck/Wahrnehmung des Menschen und digitaler Form Syntax der Interaktion Benutzungsschnittstelle: Semantisches Modell der Interaktion, Dialog Definiert Informationsaustausch in Abstraktion von Informationsdarstellung Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-7

8 HCI Modelle Mensch im Mittelpunkt statt Technik Modelle Mensch als Verarbeiter sensorischer Information? Experimentelle Psychologie? Beschränkungen menschlicher Wahrnehmung im Vordergrund Mensch als Interpreter der wahrgenommenen Realität? Kognitive Psychologie? Wissen und Aufgaben im Vordergrund Mensch als gestaltender Teilnehmer einer Umgebung? Activity theory, Ethnographie? Aufgabenumgebung und sozialer Kontext im Vordergrund Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-8

9 Einführung Interaktion Wie enthält man Bedienelemente und Dialog? Aufgabenanalyse und Zerlegung Klassiker: Hierachical Task Analysis (HTA) Aufgaben werden in Unteraufgaben/Pläne zerlegt Vor.: Unteraufgaben bestimmbar und Mensch verfolgt immer gleiche Strategie Situated Action (L. Suchman) Mensch verfolgt keine starren Lösungsansatz Jede Situation (Kontext) verändert Lösungsweg Lösungsstrategien mittel- und langfristig Kirsh erheblicher Teil der intelligenten Aktivitäten des Menschen ohne logische Gedankengänge oder Denken durchgeführt wird. 97% menschlicher Aktion konzeptfrei (Brooks) Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-9

10 Einführung Interaktion Interaktion in Ubiquitous Computing Veränderte Zielgruppe: Consumer statt User keine Computererfahrung vorausgesetzt: Hide the computer Disaggregierte Zugangsschnittstelle Einfachheit, minimaler Lernaufwand? insbesondere bis zur ersten erfolgreichen Nutzung Hide the computer Systemmodelle verbergen Bsp.: Dateien im Organizer: to Save or not to Save? warum gibt es Save File im PC? WinCE vs. PalmOS vs. Psion/EPOC Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-10

11 Human Computer Interaction (HCI) Einführung Affordances Implizite Interaktion Tangible Media Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-11

12 Gestaltung Affordance Konzept Etwas Mensch-Maschine Interaction: James Gibson, 1977: the theory of affordances Beeinflußt von Gestalt Theorie, aber ecologischer (Entdecker-) statt konstruktivistischer Ansatz Gestalt Theorie Menschen erkennen die Dinge/Abläufe im Zusammenhang und interpretieren diese innerhalb des aktuellen Kontextes Beschreibt, wie Dinge als zusammengehörig empfunden werden Proximity: Räumliche Nähe von Dingen Similarity: Ähnlichkeit im Aussehen, Bedienung, Kontext,... Closure: Im Zusammenhang nützlich Simplicity: Wenn sie zusammen ein vereinfachtes Bild abgeben Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-12

13 Gestaltung Affordance Was ist das? Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-13

14 Gestaltung Affordance Was ist das? Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-14

15 Gestaltung Affordance Konzept Don Norman Human-centered design: The Design of Everyday Things, 1988 affordance refers to the perceived and actual properties of the thing Idee Gestaltung von (alltäglichen Dingen) unter Ausnutzung der Affordance Eigenschaft Bringe empfundene (perceived) und tatsächliche Eigenschaften (acutal properties) in Einklang 3 Prinzipien zur Gestaltung Mache nutzbare Eigenschaften sichtbar Benutze natürliche Assoziationen zur Verdeutlichung Gib Feedback Quelle: jnd.com Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-15

16 Gestaltung Affordances Gegenstände/Umgebungen legen ihre Benutzung/Funktion dem Menschen durch ihre Erscheinung nahe Empfundene Eigenschaften Beispiel: Türklinke animiert zum Drücken, Tasse zum Trinken, Absperrungen zum nicht-überschreiten Zum Teil anerzogene, zum Teil angeborenes Wissen über Funktion-zu- Erscheinungszuordnung Rahmenbedingungen für Affordances Physikalische Eigenschaften? Große Dinge passen nicht in kleine Dinge? Sehr kleine Tasten müssen mit einem Hilfsmittel bedient werden Semantische Eigenschaften? Man fährt in Fahrtrichtung sitzend, also Lenkrad in Fahrtrichtung Kulturellen Bedeutungszuordnung? Rote Hervorhebung bedeutet Wichtigkeit Logische Eigenschaften Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-16? Die letzte Schraube ist für das letzte Loch gedacht

17 Gestaltung Affordance Beispiele I Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-17

18 Gestaltung Affordance Beispiele I Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-18

19 Gestaltung Affordance Beispiele II Bedienung offensichtlich falls Bedienung angelernt wurde Appliances müssen nicht auf Allgemeinwissen beruhen... aber das Wissen kann in Allgemeinwissen diffundieren Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-19

20 Gestaltung Affordance Beispiel III Ist eigentlich eine Vase Manchmal Designer-Intention nicht Nutzer-Intention Einfach möglich in realer Welt Einfach möglich in virtueller Welt? Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-20

21 Affordances Affordances Merkmale in der Gestalt, die den Nutzer in gewisser Weise führen Aufgabe: Die Glaswand einer Bushaltestelle wird eingetreten und muß vom Bauamt ersetzt werden. Leider wiederholt sich die Zerstörung binnen einer Woche, und aus Kostengründen ersetzt das Bauamt danach die Glasscheibe durch eine Sperrholzplatte. Was passiert daraufhin? Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-21

22 Gestaltung: Affordance Perceived and actual properties Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-22

23 Human Computer Interaction (HCI) Einführung Affordances Implizite Interaktion Tangible Media Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-23

24 Neue Interaktionsparadigmen: Implizite Interaktion Ambient Computing Ausgangspunkt: Aktivität in der realen Welt Computernutzung im Hintergrund einbetten unaufdringliche User Interfaces an der Peripherie nicht-monopolisierend (d.h. nicht von der Umgebung abschottend) vgl. Weiser & Brown`s Calm Technology Periphere Wahrnehmung und Selektive Fokussierung engaging both the center and the periphery of our attention Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-24

25 Implizite Interaktion Szenario Auslieferungslager: 2 Personen? Lagerarbeiter packt Produkte? Bearbeiter gibt Produkte in Computersystem ein, komplexer Vorgang Implizite Eingabe:Informationsübertragung durch alltägliche Tätigkeit Automatisierter Datenzugriff / Wartung durch Güterkontakt Für jedermann bedienbar, keine Vorkenntnisse erforderlich, kein Einlernvorgang Lagerarbeiter kann Bearbeiterfunktion übernehmen Technologie Wearable Computer, RFID Reader im Handschuh Auslesen von aktiven Tags durch elektromagnetische Induktion Anbindung Backendsystem über existierende (Web) Technologie Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-25

26 Implizite Interaktion: Wearable Unterstützte Interaktion Mixed Reality Augmented Reality Mobilität Kontext und Umgebung Intelligenz des Benutzers verstärken Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-26

27 Interaktionsobjekte off-the-screen Mixed Reality Interfaces In der realen Welt verankerte Interaktionsobjekte, die reale und virtuelle Form verbinden Motivation: Natürlichkeit /Gewohnheit der Interaktion mit realen gegenständlichen Objekten Explizite Interaktion, als Ersatz für Bildschirminteraktion Physische Gestalt und Anordnung im Raum als Affordances nutzen, d.h. als Anhaltspunkte für die Handhabung Affordances Merkmale in der Gestalt, die den Nutzer in gewisser Weise führen (Kognitionspsychologie, D. Norman) Aufgabe: Die Glaswand einer Bushaltestelle wird eingetreten und muß vom Bauamt ersetzt werden. Leider wiederholt sich die Zerstörung binnen einer Woche, und aus Kostengründen ersetzt das Bauamt danach die Glasscheibe durch eine Sperrholzplatte. Was passiert daraufhin? Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-27

28 Neue Interaktionsparadigmen: Augmented / Amplified Reality Augmented Reality Ausgangspunkt: Wahrnehmung/Interaktion in der realen Welt Erweiterung um zusätzliche Information/Interaktion User Interface realen Dingen/Szenen überlagert Setzt Erschließung der realen Welt als komplexen Kontext voraus Ausprägungen Erweiterter Eindruck realer Objekte: nicht das Objekt, sondern die Sicht auf das Objekt wird erweitert unterschiedliche AR-Sichten auf das gleiche Objekt möglich Wearable/Mobile AR Erweiterter Ausdruck realer Objekte: Objekte selbst erweitern Einheitliche Sicht auf erweitertes Objekt auch: Amplified Reality Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-28

29 Interaktion Einführung Affordances Implizite Interaktion Tangible Media Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-29

30 Neue Interaktionsparadigmen Tangible Media Ausgangspunkt: GUIs bestehen aus painted bits Stattdessen Interfaces aus tangible bits Direktere Manipulation, Begreifbarkeit Nutzung der Fähigkeit des Menschen, physische Umgebungen zu manipulieren Nutzung von Design Affordances, s.u. Vision und Beispiele s. Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-30

31 Neue Interaktionsparadigmen Tangible Media Ubiquitous Computing WS 05/06 Michael Beigl, TecO 13-31