Cyberbrillen, unsichtbare Computer und schlaue Gegenstände

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1 Cyberbrillen, unsichtbare Computer und schlaue Gegenstände Computer sind keine grossen Kisten mehr wie früher sie finden sich heute eingebaut in Kreditkarten, Smartphones und Spielzeug. Doch der technische Fortschritt geht ungebremst weiter, Computerchips werden bald noch viel kleiner und billiger. Was bedeutet das? Friedemann Mattern, Professor am Departement Informatik, zeigt, wo die Reise hinführt: In einem Internet der Dinge kommunizieren Alltagsgegenstände miteinander und mit uns, über Cyberbrillen erhalten wir nützliche Informationen zu unserer Umgebung und in der Fabrik sagt das Produkt der Maschine, wie es von ihr bearbeitet werden möchte. Friedemann Mattern ETH Science City 03 / 2014 Cyberbrillen, unsichtbare Computer und schlaue Gegenstände Friedemann Mattern ETH Zürich Friedemann Mattern ETH Science City 03 / 2014 F. Mattern, ETH Zürich,

2 Cyberbrillen, unsichtbare Computer und schlaue Gegenstände eine ganz kurze Geschichte Computer 1950 Wissenschaftliche Berechnungen F. Mattern, ETH Zürich,

3 Computer 1970 Kommerzielle Datenverarbeitung Computer 1990 Hobby und Büro F. Mattern, ETH Zürich,

4 Computer 2010 Persönliche Assistenten Computer heute F. Mattern, ETH Zürich,

5 Was ist passiert? Konvergenz von Computer und Telefon Was ist passiert? Konvergenz von Tablet-Computer und Smartphone Touchscreen & Kamera Ständig online Fotos, e-books, Daten, in der Cloud Apps ohne Ende X War das zu erwarten? F. Mattern, ETH Zürich,

6 Computer: Jetzt voll in den Alltag integriert Im Auto Jetzt voll in den Alltag integriert Am Schlafzimmerschrank F. Mattern, ETH Zürich,

7 Jetzt voll in den Alltag integriert In der Küche In der Küche Wie kam es zu dieser Entwicklung? Was treibt sie voran? (Und wo führt das noch hin?) F. Mattern, ETH Zürich,

8 Computerprozessoren Geschwindigkeit und Speicherkapazität verdoppeln sich alle Monate seit ca. 1945, Ende nicht absehbar billiger, kleiner, schneller Konsequenzen: Sehr kleine Computer-Chips Bild: Hitachi F. Mattern, ETH Zürich,

9 5 MB Speicher MB 1984 F. Mattern, ETH Zürich,

10 5 MB GB GB Speicher heute Ganzes Lexikon auf einem Memory-Stick F. Mattern, ETH Zürich,

11 Grösse Anzahl Computing: Ein klarer Trend Ein Computer (Mainframe) für Viele Ein Computer (PC) für jeden Viele Computer für jeden Grösse Anzahl Computing: Ein klarer Trend Ein Computer (Mainframe) für Viele Nächste 20 Jahre? Ein Computer (PC) für jeden Video- Display Mit gewaltigen Kamera Auswirkungen auf Wirtschaft / Gesellschaft, wenn dies in einigen Jahren seine Wirkung entfalten wird smart Internet dust? Viele Internet Computer der Dinge Erweiterte für jedenrealität F. Mattern, ETH Zürich,

12 Das Internet der Dinge VoInternet der Dinge zum Internet Internet der alle Energie Computer Heute verbindet das Bald werden die Dinge der Welt an das Internet angeschlossen Und wir werden mit ihnen kommunizieren F. Mattern, ETH Zürich,

13 Indirekte Kommunikation Mensch Ding Swissness-Indikator Political Shopping -CO 2 -Erzeugung: 2.7 kg - Energieverbrauch: 0.7 Wh Internet Indirekte Kommunikation Mensch Ding Dingliche Welt Internet F. Mattern, ETH Zürich,

14 Kommunikation durch Berühren Kommunikation durch Berühren Passiv: Reflektiert ein spezifisches Funk-Echo Near Field Communication Funkkommunikation über kurze Distanzen (< 10 cm) Smartphone ID-Nummer: Funk-Chip F. Mattern, ETH Zürich,

15 Kommunikation durch Berühren Strom [7 Tage]: 5.4 kwh CO 2 : 3.1 kg; Kosten: 1.25 SFr Intuitive Interaktion Zugriff auf Information und Services durch Berühren Kommunikation durch Berühren Internet Strom [7 Tage]: 5.4 kwh CO 2 : 3.1 kg; Kosten: 1.25 SFr ID-Nummer: ID-Nummer: Intuitive Interaktion Zugriff auf Information und Services durch Berühren F. Mattern, ETH Zürich,

16 Dinge an das Internet anschliessen Internet Dinge an das Internet anschliessen WiFi Internet Computer Sensor 38 x 20 x 2.5 mm Ein Multitalent-Chip für $ 12,- F. Mattern, ETH Zürich,

17 Beispiel: Kommunikation mit Zimmerpflanzen WiFi Internet Computer Sensor Beispiel: Kommunikation mit Zimmerpflanzen WIFI / Internet F. Mattern, ETH Zürich,

18 Beispiel: Kommunikation mit Zimmerpflanzen dem Internet der Dinge WIFI / Internet Dinge der Wohnung am Internet? F. Mattern, ETH Zürich,

19 Meine Jalousien Meine Lampen Pictures credit: Thingsquare Meine Waschmaschine Meine Badezimmerwaage F. Mattern, ETH Zürich,

20 Mein Thermostat Meine Haustür www. lockitron.com F. Mattern, ETH Zürich,

21 Meine Wetterstation Meine Zahnbürste (und meine Zähne!) F. Mattern, ETH Zürich,

22 Meine Fitness Smarte Energie F. Mattern, ETH Zürich,

23 Smarte Energie Digitaler Stromzähler Smarte Energie Momentaner Gesamtverbrauch Verbrauchshistorie F. Mattern, ETH Zürich,

24 Smarte Energie Geräteverbrauch Haushaltsgerät ein- oder ausschalten Gemessene Differenz wird angezeigt Der Standby-Verbrauch im Haus beträgt derzeit 25 W F. Mattern, ETH Zürich,

25 Geräte präsentieren Rechnung? Waschmaschine Kühlschrank TV Licht Geschirrspüler Computer Rest Friedemann Mattern Automatische Haushaltsanalyse Stromverbrauch (Watt) 72% der Haushaltsenergie für Raumwärme Niemand zuhause Heizung stark absenken Licht Kühl- / Gefrierschrank Unterhaltung & IT Herd & Mikrowelle Ofen Schlafen Heizung absenken Erfordert smarte ICT (Sensorik etc.) und geeignete Algorithmen (machine learning) Forschung F.Ma. 317 F. Mattern, ETH Zürich,

26 Die nächste industrielle Revolution Internet der Dinge in der Industrie Maschinen und Produkte sind smart und kommunizieren via Internet miteinander und nutzen Cloud-Dienste Bildquelle: Siemens F. Mattern, ETH Zürich,

27 Menschen interagieren mit Maschinen und Produkten wie mit Internet-Diensten Bildquelle: W. Wahlster F. Mattern, ETH Zürich,

28 Bildquelle: W. Wahlster Ermöglichung neuer Geschäftsmodelle, z.b. App-Stores für Maschinen Industrie 4.0 die vierte industrielle Revolution Internetfähige Maschinen, Werkstücke, Produkte Ferndiagnose / Fernwartung / prädiktive Wartung Flexible Fertigung dezentrale und dynamische Produktionssteuerung Produkte via Internet mit Zusatzdiensten koppeln F. Mattern, ETH Zürich,

29 Computer der Zukunft? Die Computer-Metamorphose ? 2050 F. Mattern, ETH Zürich,

30 Demnächst so? Oder besser so? F. Mattern, ETH Zürich,

31 F. Mattern, ETH Zürich,

32 F. Mattern, ETH Zürich,

33 Displays zum Herausziehen? F. Mattern, ETH Zürich,

34 Computer als Armreif? F. Mattern, ETH Zürich,

35 Oder transparent? F. Mattern, ETH Zürich,

36 Oder transparent? Transparent und flexibel? Wozu? F. Mattern, ETH Zürich,

37 Erweiterte Realität Mac Funamizu (Japanese designer) F. Mattern, ETH Zürich,

38 F. Mattern, ETH Zürich,

39 Wo ist das nächste WiFi-Internetcafé? F. Mattern, ETH Zürich,

40 F. Mattern, ETH Zürich,

41 Erweiterte Realität für den Hausgebrauch Erweiterte Realität F. Mattern, ETH Zürich,

42 Navigation mit GPS etc.? Transparentes Display wäre hier nützlich! Das Navi-System der Zukunft Kleinste Kameras fixieren Pupillen des Fahrers Nachjustierung Sollten sie auch versuchen, die Lippen zu lesen? Siemens, Univ. of Linz F. Mattern, ETH Zürich,

43 Das Navi-System der Zukunft Image source: Seeing Machines Das Navi-System der Zukunft sieht, was der Fahrer sieht! Image source: Seeing Machines F. Mattern, ETH Zürich,

44 Unter Beobachtung Image source: Reinhard Klette (Auckland), Das Navi-System der Zukunft F. Mattern, ETH Zürich,

45 Autos ( Dinge ) kommunizieren miteinander Erweiterte Realität im Auto (a) (c) (b) (d) a) Bremsweg b) Distanz zu voranfahrendem Fahrzeug c) Markierung von Fussgängern d) Markierung des Fahrbahnrands e) Markierung anderer Fahrzeuge und Fahrspur bei schlechter Sicht f) Röntgenblick durch Hindernisse vor Kreuzungen (e) (f) Image: J. L. Gabbard et al: Behind the Glass. Proc. IEEE 102(2), , 2014 F. Mattern, ETH Zürich,

46 Video- Kamera Display Brille - Internet Laser- Projektor Kamera Prisma F. Mattern, ETH Zürich,

47 Überlagertes Bild im Prisma Laser-Projektor Prisma Überlagertes Bild vom Projektor Realität F. Mattern, ETH Zürich,

48 Neue Interaktionsformen Auswahlelemente werden virtuell auf die Hand projiziert Kamera erkennt, welche Stelle berührt wird Neue Anwendungsbereiche Maschine kommuniziert ihre Wartungsanweisungen F. Mattern, ETH Zürich,

49 Neue Anwendungsbereiche Sport, Gaming etc. Beispiel: Geist meiner selbst als Jogging-Partner Beispiel: Kein Jogging-Partner? Dann laufe mit einem Geist deiner selbst! Neue Anwendungsbereiche Hilfen für Schwerhörige Gesprochene Sprache Text Warnung, wenn sich etwas Gefährliches (z.b. ein Auto) nähert Hilfe bei schwindenen Sinnen Ferndiagnose (Medizin, Geräte, ) Eye swapping Superman-Fähigkeiten Sprachübersetzung Sehen bei Dunkelheit Tele- und Makroblick Gesichtserkennung Als professioneller Dienst oder Telekooperation als spontane Freundschaftshilfe aus Fernsinne dem sozialen durch Netzwerk Verstärkung menschlicher Sinne F. Mattern, ETH Zürich,

50 Assistenz bei Alltagsproblemen Orte mit virtuell angehefteter Information Image: F. Mattern, ETH Zürich,

51 Image: Image: F. Mattern, ETH Zürich,

52 Image: F. Mattern, ETH Zürich,

53 Werden smarte Brillen normal? In Zukunft: Leichtere Modelle? F. Mattern, ETH Zürich,

54 Was bewirkt erweiterte Realität? Sie macht Menschen mächtiger Erweiterung der Wahrnehmungsmöglichkeit der Umgebung Schärfen der Sinne Macht Nutzer sicherer Dies sind wichtige Triebkräfte! Was bewirkt erweiterte Realität? Interaktion mit den Dingen der Welt F. Mattern, ETH Zürich,

55 Wer verfügt darüber, was wir sehen? F. Mattern, ETH Zürich,

56 F. Mattern, ETH Zürich,

57 Bald Displays als aktive Kontaktlinsen? Internet University of Washington Fazit F. Mattern, ETH Zürich,

58 Friedemann Mattern Das Internet vernetzt nur Computer jetzt die Dinge der Welt vernetzen! Image: Cyberbrillen, unsichtbare Computer und schlaue Gegenstände Friedemann Mattern ETH Zürich This is not a publication. The material is intended for one-time educational use only. Pictures should not be copied or redistributed. No violations of copyrights are intended. Friedemann Mattern ETH Science City 03 / 2014 F. Mattern, ETH Zürich,