Ubiquitous Computing Eine Einführung in das Gebiet des Ubiquitous Computing.

Ubiquitous Computing

Eine Einführung in das Gebiet des „Ubiquitous Computing“


Inhalt:

• Einleitung

• Geschichtliches

• Vision

• Forschung / Probleme

• Beispiele

• Ergebnisse


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


Geschichtliches

• Entstehung Anfang der 90er Jahre


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


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“


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


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


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


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


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



• 2.) Mobile gegen immobile Geräte– Zweck des Gerätes entscheidet Frage

– Ansprüche an mobile Geräte sind höher

– mobile Geräte lassen sich als immobile verwenden



• 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?



• 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?



• 5.) Zeitsynchronisation– viele Produkte erschweren Synchronisation

– wünschenswert um Abläufe zu steuern

– zentrale Steuerung problematisch

– Referenzzeit?



• 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



• 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?



• 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



• 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)?


Beispiele

• Wearable Computing– Datenbrille als unterstüzendes Medium


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?


Beispiele

• Das intelligente Büro / intelligenter Raum– mehrere Projekte verschiedener Firmen

– Versuch Arbeitsgänge zu automatisieren, bzw. optimieren

– Film der Forschungsgruppe „Easy Living“ von Microsoft


Beispiele


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?

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