Einleitung Ambient Displays allgemein Was sind Ambient Displays? Beispiele aus der Natur HCI mithilfe normaler Computer vs.

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1 Ambient Displays : Aufnahme von Informationen aus der Peripherie der Wahrnehmung Schriftliche Ausarbeitung: Helena Schilinski Seminar: Perzeption und Interaktive Technologien Einleitung Computer - seit Jahrzehnten ist dieses elektronische Gerät zu unserer rechten Hand geworden. Die Welt ohne Computer ist einfach nicht mehr vorstellbar. Es gibt aber einen gewissen und vielleicht auch nicht unbedeutenden Nachteil des Computers: Die Information, die mithilfe des Computers an den Menschen weitergegeben wird, verlangt dessen volle Konzentration, um sie zu verstehen. Sie ist immer im Zentrum unserer visuellen Aufmerksamkeit. Die modernen Computer werden besser, schneller, leichter und billiger, aber sie schlagen immer noch fehl bei dem Versuch, die menschliche Kapazität an der peripheren Wahrnehmung mit einzubeziehen. Deshalb wird nach neuen Möglichkeiten gesucht, die den Computer quasi unsichtbar machen, uns aber trotzdem mit Information versorgen. Ein Schritt zur Lösung dieses Problems sind Ambiente Displays. Ambient Displays allgemein Was sind Ambient Displays? Ambient (engl.): umgebend, umkreisend, umgreifend Als Ergebnis bekommt man Umgebende Bildschirme. Darin besteht die Aufgabe der ambienten Displays: Sie müssen wie die alltäglichen Gegenstände erscheinen, die wir um uns herum haben. Beispiele aus der Natur Die Natur ist überfüllt mit selten bewusst wahrgenommenen, sehr schönen und ausdrucksfähigen ambienten Displays, die in einer bestimmten Weise einen unserer Sinne involvieren. Der Klang des Regens oder der warme Wind auf unseren Wangen helfen uns zum Beispiel, das aktuelle Wetter abzuschätzen und zu genießen, auch wenn wir in eine Beschäftigung vertieft sind. Der gleiche Effekt ist zu beobachten, wenn wir trotz der primären Aufgaben, denen wir unsere ganze Aufmerksamkeit schenken, anhand von Geräuschen und Schatten wahrnehmen, dass die Nachbarn Zuhause sind. Kleine Zeichen wie eine offene Tür oder brennendes Licht im Büro lassen uns unbewusst erkennen, dass die Kollegen/Mitarbeiter da sind, und uns dementsprechend benehmen. HCI mithilfe normaler Computer vs. Ambient Displays Heutige Benutzerschnittstellen ignorieren dennoch im Großen und Ganzen alle diese Möglichkeiten und stellen die Unmengen von Informationen auf einem kleinen Bildschirm dar. Sie sind als gemalte Bits repräsentiert, die direkt im Mittelpunkt menschlicher Aufmerksamkeit stehen müssen, um verstanden und verarbeitet zu werden. Die Mensch- Maschine-Interaktion (HCI) ist heutzutage fast ausschließlich mithilfe der grafischen Oberflächen möglich, die ihrerseits nach einem Bildschirm, einer Maus und Tastatur verlangen, um die Interaktion durchführen zu können. Ambiente Displays versuchen das Konzept des Bildschirms zu erweitern und die gesamte physische Umgebung als eine Schnittstelle für die Interaktion des Menschen mit dem Computer anzusehen. Dabei kann der Mensch ihren Status in den subtilen Änderungen von Form, Bewegung, Ton, Farbe, Geruch, Temperatur oder Licht ablesen.

2 Funktionalität von ambienten Displays Ambiente Displays werden zur Darstellung von sehr spezifischer, eher unwichtiger Information verwendet. Man vermeidet die Verwendung gebräuchlicher Anzeigegeräte wie LCDs oder kleiner Bildschirme, weil sie eigentlich einen Fremdkörper in dem Raum darstellen und die Aufmerksamkeit des Benutzers auf sich ziehen. Ambiente Displays sollen ästhetisch gut aussehen und natürlich in die Umgebung eingebunden werden. Sie sollen dem Benutzer Information auf eine natürliche, unaufdringliche Weise geben. Die Information soll für den Benutzer präsent sein, damit er sie jederzeit, bewusst 'ablesen' kann, trotzdem soll sich das Display dezent im Hintergrund halten und nicht den Fokus des Benutzers auf sich ziehen. Der Computer, der die Information sammelt und aufbereitet, tritt in den Hintergrund. Also hat man sich vorgestellt [6], dass der physische Raum, in dem wir existieren, eine Schnittstelle zwischen den Menschen und der digitalen Information darstellen könnte. Genau dieses Konzept verfolgen die ambiente Displays: Sie verwenden die physikalische Umgebung der Benutzer, um ihnen digitale Information zu präsentieren. Normalerweise funktionieren die ambiente Displays am Rande der menschlichen Wahrnehmung und verlangen ein Minimum der Aufmerksamkeit und der kognitiven Verarbeitung. Der Aufwand für die Informationsaufnahme soll minimal sein; es ist zu beachten, dass die Benutzer nur einen flüchtigen Blick auf das Display werfen und eine sehr vage Vorstellung von der Information bekommen, die ihnen von dem ambienten Display angeboten wird. Designkriterien für ambiente Displays [1] Das Hauptziel eines Displaydesigners ist [8], das ambiente Display besser zu verstehen und seine Designmöglichkeiten zu entwickeln. Die Mitglieder der Research Group erforschen einige Designparameter, die für den Displayentwicklungsprozess ausschlaggebend sind: abstrakte Abbildungen der vermittelten Information (z.b. in Form einer Blume, die in die Zimmereinrichtung passt); das Wichtigkeitsniveau der Benachrichtigungen, die die Information übermitteln (z.b. dass die Leuchtkugel auf dem Tisch verschiedene Lichtintensität aufweist, die als Wichtigkeitsindikator der angekommenen Nachricht dient); brauchbarer Informationsoutput, der in die Umgebung leicht eingebunden werden kann und nur eine ausreichende Menge der menschlichen Aufmerksamkeit auf sich lenkt, ausgehend davon wie tief der Benutzer in seine Beschäftigung versunken ist. Was macht das Display erfolgreich? Obwohl ambiente Displays den Benutzer auf eine perfekte Weise mit mehr Information versorgen ohne seine kognitive Verarbeitungsprozesse zusätzlich anzustrengen, wurden nur sehr wenige erfolgreiche Displays entwickelt. Dies kann daran liegen, dass es sehr schwer festzustellen ist, welche Information wiedergegeben werden soll. Auch wenn man erkennt, dass die Involvierung des Nutzers in den Designprozess sehr wichtig ist, wird das erst dann gemacht, wenn alle wichtigen Entscheidungen über das Display bereits getroffen worden sind. Der Erfolg des Displays wächst mit Nützlichkeit und Angemessenheit der Information, die das Display an den Benutzer weiterreicht, deswegen ist es notwendig, dass die Information schon bei der Designentwicklung an erster Stelle steht. Warum leitet die Information den Designprozess? Der erste Schritt in der Designentwicklung sollte die Wahl der Information sein, die von dem Display präsentiert wird; und dieser Schritt muss unbedingt den Benutzer mit einbeziehen. Nur er selbst (der Benutzer) kann entscheiden, welche ambiente Information in seiner (z.b. beruflichen) Situation relevant ist, und die natürlichen Quellen dieser Information bestimmen. (Ein sehr einfaches Beispiel dazu: Die Information über den Fakt, dass es regnet, ist nur für die Menschen relevant, die sich in unmittelbarer Nähe des Regens befinden. Die Information 2

3 sollte nicht an Personen gegeben werden, die sich gerade im Hausinneren befinden, da sie für diese überflüssig wäre.) Erfolg und Nützlichkeit des Displays sind von dem Ort abhängig, an welchem sich dieses befindet. Diese Tatsache muss der Designer immer im Auge behalten und dementsprechend erst den Installationsort des Displays bestimmen und ausgehend davon die Information anhängen. Der Ort selbst kann statisch sein (Zimmer) oder mobil (Auto) oder es könnte sogar eine abstrakte Situation sein (Freundesclique). Sollte der Designer mit der Situation schon vertraut sein, wäre es trotzdem ratsam, dass er den physikalischen Ort der Interaktionsstelle begutachtet und sich mit den Benutzern beschäftigt, die am Installationsort tätig sind, um herauszufinden, welche Information für das Display passend sein könnte. Dieses Vorgehen verspricht die maximalen Erfolgschancen bei der Entwicklung des ambienten Displays. Nachdem die natürliche Interaktion des Benutzers mit seiner Umgebung analysiert worden ist, wird es um vieles klarer, welche Art von Information peripher aufgenommen werden kann. Sehr wichtig ist dabei nicht zu vergessen, dass das ambiente Display lieber den Benutzer beim Aufnehmen der bereits bestehenden Information unterstützen soll, als versuchen einen komplett neuen Weg zu finden, auf welchem dem Benutzer zusätzliche Information weitergereicht werden kann. Denn das Ziel bei der Entwicklung des Displays ist, die kognitive Anstrengung der Menschen zu reduzieren. Findet man eine neue Möglichkeit den Benutzer mit zusätzlicher Information zu versorgen, die aber für ihn belanglos ist, neigt er dazu, sie komplett zu ignorieren. Evaluierung Probleme der Evaluierung Das Hauptziel der ambienten Displays ist, die Information dem User zu präsentieren ohne ihn von seiner Beschäftigung abzulenken oder in jeglicher Weise zu belasten. Dies ist sehr schwer zu entwickeln und zu messen. Deswegen ist die Evaluierung der ambienten Displays sehr mühsam und beschränkte sich in der Vergangenheit auf zwei Hauptverfahren. Das erste stellt die formative Ethnographie dar (eine Methode, vermittels derer die Eindrücke aus der teilnehmenden Beobachtung in der Feldforschung aufgeschrieben werden). Das zweite Verfahren waren die lebenden Labors : Die Einsetzbarkeit des entworfenen Displays wurde von seinen Erschaffern getestet, indem es eine zeitlang von ihnen selbst benutzt wurde. Aber auch diese beiden Verfahren waren sehr kosten- und zeitaufwendig. Als Resultat wurden die meisten ambienten Displays gar nicht evaluiert. Aber ohne die Evaluation ist es sehr problematisch zu entscheiden, welche Displays effektiv sind und warum sie effektiv sind. Ohne diese Information kann man die existierenden Werke auch nicht verbessern. Ambiente Heuristik [5] Als Lösung setze man [5] so genannte ambient heuristics ambiente Heuristik ein (Lehre von der Auffindung wissenschaftlicher Erkenntnisse auf methodischem Weg), die den Wissenschaftlern bei der Evaluierung der existierenden ambienten Displays sehr hilfreich war. Diese Methode schließt eine Untersuchung ein, die eine gewisse Anzahl an Testpersonen enthält, die gebeten werden, die Evaluierung eines ambienten Displays durchzuführen. Dabei wird ihnen eine Liste von Kriterien angeboten, nach denen die Probanden sich richten müssen, um Effektivität und Erfolg des Displays einzuschätzen. Es hat sich herausgestellt, dass diese Kriterien sich als ausreichend für eine einzige Testperson erwiesen, um 22% aller bekannten Hauptprobleme, die ambiente Displays betreffen, zu entdecken. Und 8 Personen finden sogar 70% aller Probleme! Folgende Kriterien verschaffen der Heuristik den erwähnten Erfolg: 3

4 Ausreichendes, informatives Design: Das Display soll eine genau passende Menge an Information vermitteln. Zu viel Information engt das Display ein, zu wenig macht es aber weniger nützlich. Konsistente und intuitive Abbildung: Ambiente Displays sollen nur minimal zu bereits bestehenden kognitiven Prozessen dazu addieren. Die kognitive Verarbeitung darf nur dann in Anspruch genommen werden, wenn der Benutzer sich auf den Status oder die Veränderung des Displays konzentriert. Das Display selbst soll intuitiv bleiben. Übereinstimmung des Systems mit der realen Welt: Das System soll die Sprache des Benutzers verwenden; Fachbegriffe, die ihm bekannt sind, sind eher bereitzustellen als systemorientierte Terme. Sich immer nach den Regeln der realen Welt richten; das lässt die Information auf natürliche und logische Weise erscheinen. Klarheit des Zustandes: Das ambiente Display soll den Zustand des Systems deutlich herüberbringen. Der Übergang aus einem Zustand in den anderen soll leicht wahrnehmbar sein. Ästhetisches und zufrieden stellendes Design: Das Display soll ästhetisch und natürlich aussehen. Brauchbare und relevante Information: Die Information soll für den Benutzer brauchbar sein. Klarheit des Systemstatus: Das System soll den Benutzer immer auf dem Laufenden halten. Das adäquate Feedback sollte im Rahmen einer bestimmten Zeit stattfinden. Kontrolle durch Benutzer und seine Freiheit: Die Benutzer brauchen klare Ausgänge bei falsch gewählten Systemfunktionen. Undo und Redo sollen unterstützt werden. Leichter Übergang zu mehr in-die-tiefe gehender Information: Falls das Display eine mehrschichtige Information anbietet, soll es auch den schnellen und leichten Zugang zu mehr detaillierter Information zur Verfügung stellen. Peripherie des Displays: Das Display soll unauffällig sein außer wenn es die menschliche Aufmerksamkeit auf sich ziehen will. Der Benutzer soll in der Lage sein, das Display leicht zu visualisieren. Fehlervermeidung: Besser als gute Benachrichtigungen von einem Fehlerzustand ist das sorgfältig durchdachte Design, das fehlerfrei ist. Flexibilität und Effizienz beim Gebrauch: Beschleuniger (z.b. Abkürzungen), die für den Anfänger unsichtbar bleiben, können der Interaktion eines Experten mit dem System Geschwindigkeit verleihen. Das System soll den Benutzern die Individualisierbarkeit erlauben. Beispiele Hier sind manche Beispiele von ambienten Displays: Die Wasserlampe [2] Erste Idee dieses ambienten Displays waren die Wasserkreise, die beim Regen auf der Wasseroberfläche entstehen. An Stelle des echten Regens hat man Bits vorgestellt, die fallend aus dem digitalen Strom reale physischen Wasserkreise entstehen lassen können. Die Bittropfen wurden mithilfe eines computergesteuerten Magnets, der die Wasseroberfläche berührt hat, realisiert. Die Wasserlampe besteht aus einem Holzsockel, drei unterstützenden Aluminiumstangen und einer Plastikwasserschüssel. Oberhalb der Schüssel sind die drei kleinen Magnete angebracht, die elektronisch bedient werden. Wenn aktiviert, berühren sie leicht das Wasser in der Schüssel, wodurch die Wasserkreise auf der Wasseroberfläche entstehen. Verschiedene digitale Informationsquellen können die drei Magnete aktivieren. Die Lichtquelle, die an den drei Stangen angebracht ist, scheint durch die Wasserschüssel hindurch. Dadurch entstehen sich ständig ändernde Lichtmuster und Schatten an der Zimmerdecke. 4

5 Die Windräder [2] [6] Die Windräder sind der Idee entsprungen, Luftströmungen einzusetzen. Zwar ist es sehr schwer, die Luftzüge zu kontrollieren und mit deren Hilfe Informationen zu befördern, aber als Alternative dachte man sich, dass die Windräder betrieben vom Bitwind einen perfekten Ersatz für die Luftströmung darbieten können. Die menschliche Aufmerksamkeit wird durch die Rotation der Räder sehr geschickt auf die Konstruktion gelenkt. Lachende Lilie [9] Das Hauptziel dieses ambienten Displays ist das Einsetzen der natürlichen Assoziationen. Das Display ist in Form einer künstlichen Blume gestaltet, die bei kleinen Gruppensitzungen den Zustand der Unterhaltung anzeigt. Die Lautstärke der Diskussionen lässt die Blume entweder aufblühen oder verwelken. Lang anhaltende Stille bzw. lautstarke Diskussionen bewirken das Verwelken, die in mittlerer Lautstärke geführten Unterhaltungen das Aufblühen. Die Assoziationen werden dabei durch die hängenden Blätter der Blume bzw. durch die in voller Blüte stehende Blume hervorgerufen. Im ersten Fall sieht die Blume traurig aus, im zweiten wirkt sie fröhlich. Bus Mobile [5] Dieses ambiente Display dient als Fahrplan für einige Buslinien. Es zeigt die Entfernung der Büsse zu der bestimmten Bushaltestelle an. Kleine Kärtchen, die die Büsse identifizieren, werden hochgezogen, wenn der Bus sich dieser Haltestelle nähert, oder sie sind gar nicht sichtbar, falls der Bus noch 25 Minuten von der Station entfernt ist. (Abb. 1: Bus Mobile ) IC2Hear: Können taube Menschen sehen, was wir hören? [8] Es gibt sehr viele kaum merkbare Möglichkeiten in unserem Leben, die die Menschen um uns herum einsetzen, um den Weltstatus und dessen Veränderungen einzuschätzen. Eine von ihnen ist das menschliche Gehör. So zum Beispiel, werden in einem Großraumbüro die Geräusche von arbeitenden Kollegen wahrgenommen, um für sich selbst unbewusst zu realisieren, dass man im Raum nicht allein ist. Der laufende Fernseher spät in der Nacht deutet darauf hin, dass ein Mitbewohner noch auf ist. Und überhaupt setzen sehr viele alltägliche Haushaltsgeräte wie Telefone, Ofen u. a. Töne als Kommunikations- und Erinnerungsmöglichkeit ein. Es gibt aber in unserem Land Menschen (Stand [10]), die ohne Gehör auskommen müssen und etwa 1,5 Millionen Schwerhörige. Sie können sich demnach der Klänge der Haushaltsgeräte leider nicht bedienen und benötigen alternative Mechanismen, um über dieselbe Information zu verfügen. Hier sind manche von ihnen, die man bei Umfragen 5

6 entdeckt hat: Vibration des Bodens bei Fußschritten oder periodisches Nachschauen durch das Fenster, um zu sehen, ob jemand an der Tür ist. Nichtsdestotrotz, es bleibt immer noch ein merkbarer Unterschied zwischen der Information, welche die Menschen mit intaktem Gehör bekommen, und der gesammelt von den Gehörlosen. Um ihn auszugleichen hat man ein peripheres Display erfunden, das Menschen bei der Wahrnehmung eines Geräusches im Büro unterstützt. Man entwickelte eine Visualisierung des Tons, die aus Umfragen, Beobachtungen und Papierprototypen entstanden ist. Die Klänge werden als Kreise am Bildschirm repräsentiert (siehe Abb. 2). Die Größe der Ringe gibt die Amplitude des Tons wieder. (Abb. 2: IC2Hear Klingelndes Handy ) Fazit: Ambiente Displays stellen kontinuierliche Informationsströme als physische Ereignisse im Hintergrund dar. Sie sind für den Benutzer nicht sichtbar, weil sie öfter die Form eines gebräuchlichen Geräts annehmen, und trotzdem immer präsent. Die Übertragung der Information findet nur am Rande der menschlichen Wahrnehmung statt. Dadurch tragen die ambienten Displays zur Lösung der Informationsüberlastung bei. Referenzen: [1] Johanna Brewer. Factors In Designing Effective Ambient Displays. Computer Science Department, Boston University, Boston, MA, USA. [2] Andrew Dahley, Craig Wisneski, Hiroshi Ishii. Water Lamp and Pinwheels: Ambient Projection of Digital Information into Architectural Space. MIT Media Laboratory 20 Ames St., Cambridge, MA 02139, USA. [3] Lars Erik Holmquist. Evaluating the Comprehension of Ambient Displays. Future Applications Lab, Viktoria Institute, Sweden. [4] Hiroshi Ishii, Craig Wisneski, Scott Brave, Andrew Dahley, Matt Gorbet, Brygg Ullmer, and Paul Yarin. ambientroom: Integrating Ambient Media with Architectural Space. Tangible Media Group, MIT Media Laboratory 20 Ames Street, Cambridge, MA USA. [5] Jennifer Mankoff, Anind K. Dey, Gary Hsieh, Julie Kientz, Scott Lederer, Morgan Ames. Heuristic Evaluation of Ambient Displays. MIT EECS Department, UC Berkeley, Berkeley, CA, USA; Intel Research Berkeley, CA, USA; University of Toledo, Toledo, OH, USA. [6] Craig Wisneski, Hiroshi Ishii, Andrew Dahley, Matt Gorbet, Scott Brave, Brygg Ullmer, Paul Yarin. Ambient Displays: Turning Architectural Space into an Interface between People and Digital Information. Tangible Media Group, MIT Media Laboratory, 20 Ames Street, Cambridge, MA U.S.A. [7] Heiko Neumann, Marc Hermann. Seminar Perzeption und Interaktive Technologien WS 04/05, Universität Ulm, Oktober 2004, p. 9 (http://medien.informatik.uni-ulm.de/lehre/courses/ws0405/sempit/seminarsyllabus04pit.pdf) Internetseiten: [8] Group for User Interface Research/ Ambient Displays Research Group (Download: ) [9] Institut Linz für Pervasive Computing. (Download ) [10] Stern. Artikel Tag der Gehörlosen (http://www.stern.de/wissenschaft/mensch/?id=530295) 6

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