Cyberbrillen, unsichtbare Computer und schlaue Gegenstände … · 2014. 5. 12. · Friedemann...

Friedemann Mattern

F. Mattern, ETH Zürich, 2014 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 Alltagsgegen-stände 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.

ETH Science City 03 / 2014Friedemann Mattern

Friedemann MatternETH Zürich



Friedemann Mattern



… eine ganz kurze Geschichte

Computer 1950

WissenschaftlicheBerechnungen

Friedemann Mattern


Computer 1970

KommerzielleDatenverarbeitung

Computer 1990

Hobby und Büro

Friedemann Mattern


Computer 2010

Persönliche Assistenten

Computer heute

Friedemann Mattern


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?

Friedemann Mattern


Computer:Jetzt voll in den Alltag integriert

Im Auto

Jetzt voll in den Alltag integriert

Am Schlafzimmerschrank

Friedemann Mattern


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?)

Friedemann Mattern


Computerprozessoren

Geschwindigkeit und Speicherkapazitätverdoppeln sich alle 18 – 24 Monate seit ca. 1945, Ende nicht absehbar „billiger, kleiner, schneller“

Konsequenzen:Sehr kleine Computer-Chips

Bild: Hitachi

Friedemann Mattern


5 MB Speicher 1965

5 MB 1984

Friedemann Mattern


5 MB 1984

5 GB 1999

50 GB Speicher heute

Ganzes Lexikon auf einem Memory-Stick

Friedemann Mattern


Computing: Ein klarer Trend

Ein Computer(PC) für jeden

VieleComputerfür jeden

Ein Computer(Mainframe)für Viele

Grösse Anzahl

Internet der Dinge

Computing: Ein klarer Trend

smartdust?

Ein Computer(PC) für jeden

VieleComputerfür jeden

Ein Computer(Mainframe)für Viele

Grösse Anzahl

Nächste 20 Jahre?

Video-Kamera

Display

Internet

Erweiterte Realität

Mit gewaltigen Auswirkungenauf Wirtschaft / Gesellschaft,wenn dies in einigen Jahren seine Wirkung entfalten wird

Friedemann Mattern


Das Internet der Dinge

VoInternet der Dinge zum Internet der Energie

Bald werden die Dinge der Welt an das Internet angeschlossen

Heute verbindet das Internet alle Computer

Und wir werden mit ihnen kommunizieren

Friedemann Mattern


„Political Shopping“

Kommunikation Mensch ↔ Ding

Swissness-Indikator

- CO2-Erzeugung: 2.7 kg- Energieverbrauch: 0.7 Wh

Internet

Indirekte

Kommunikation Mensch ↔ Ding

Internet

Dingliche Welt

Indirekte

Friedemann Mattern


Kommunikation durch Berühren


Near Field CommunicationFunkkommunikation über kurze Distanzen (< 10 cm)

Funk-Chip

Smartphone

ID-Nummer:124.38.72.441

Passiv: Reflektiert ein spezifisches Funk-Echo

Friedemann Mattern



Intuitive Interaktion Zugriff auf Information und

Services durch „Berühren“

Strom [7 Tage]: 5.4 kWh

CO2: 3.1 kg; Kosten: 1.25 SFr


Strom [7 Tage]: 5.4 kWh

CO2: 3.1 kg; Kosten: 1.25 SFr

Internet

ID-Nummer:124.38.72.441

ID-Nummer:124.38.72.441

Intuitive Interaktion Zugriff auf Information und

Services durch „Berühren“

Friedemann Mattern


Dinge an das Internet anschliessen

Internet

WiFi

Dinge an das Internet anschliessen

38 x 20 x 2.5 mm

Sensor

Internet

Computer

Ein Multitalent-Chip für $12,-

Friedemann Mattern


Beispiel: Kommunikation mit Zimmerpflanzen

WiFiSensor

Internet

Computer


WIFI / Internet

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WIFI / Internet

dem Internet der Dinge

Dinge der Wohnung am Internet?

Friedemann Mattern


Pictures credit: Thingsquare

Meine Jalousien

Meine Lampen

Meine Badezimmerwaage

Meine Waschmaschine

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Mein Thermostat

Meine Haustür

www. lockitron.com

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Meine Wetterstation

www.netatmo.com

Meine Zahnbürste (und meine Zähne!)

www.kolibree.com

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Meine Fitness

Smarte Energie

Friedemann Mattern


Smarte Energie

DigitalerStromzähler

Smarte Energie

Momentaner Gesamtverbrauch Verbrauchshistorie

Friedemann Mattern


Smarte Energie

Haushaltsgerät ein- oder ausschalten Gemessene Differenz wird angezeigt

Geräteverbrauch

Der Standby-Verbrauch im Haus beträgt derzeit 25 W

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Waschmaschine

Kühlschrank

TV

Licht

Geschirrspüler

Computer

Rest

Geräte präsentieren Rechnung?

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F.Ma. 317

Automatische Haushaltsanalyse

Niemand zuhause Heizung stark absenken

Schlafen Heizungabsenken

72% der Haus-haltsenergie für Raumwärme

Erfordert smarte ICT (Sensorik etc.) und geeignete Algorithmen (machine learning) Forschung

LichtKühl- / GefrierschrankUnterhaltung & ITHerd & MikrowelleOfen

Stro

mve

rbra

uch

(Wat

t)

Friedemann Mattern


Die nächste industrielle Revolution

Internet der Dinge in der Industrie

Maschinen und Produkte sind „smart“ und kommunizierenvia Internet miteinander und nutzen Cloud-Dienste

Bildquelle: Siemens

Friedemann Mattern


Menschen interagieren mit Maschinen und Produkten wie mit Internet-Diensten

Bildquelle: W. Wahlster

Friedemann Mattern


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

Friedemann Mattern


Computer der Zukunft?

Die Computer-Metamorphose

1950 1990

1970 2010

2030

2050?

Friedemann Mattern


Demnächst so?

Oder besser so?

Friedemann Mattern


Friedemann Mattern


Displays zum Herausziehen?

Friedemann Mattern


Computer als Armreif?

Friedemann Mattern


Oder transparent?

Friedemann Mattern


Oder transparent?

Transparent und flexibel?

Wozu?

Friedemann Mattern



Mac Funamizu(Japanese designer)

Friedemann Mattern


Friedemann Mattern


Wo ist das nächste WiFi-Internetcafé?

Friedemann Mattern


Friedemann Mattern


Erweiterte Realität für den Hausgebrauch


Friedemann Mattern


Navigation mit GPS etc.?

Transparentes Displaywäre hier nützlich!

Das Navi-System der Zukunft

Siemens,Univ. of Linz

Kleinste Kameras fixieren Pupillen des Fahrers Nachjustierung

Sollten sie auch versuchen, die Lippen zu lesen?

Friedemann Mattern



Imag

e so

urce

: See

ing

Mac

hine

s

Das Navi-System der Zukunftsieht, was der Fahrer sieht!

Image source: Seeing Machines

Friedemann Mattern


Unter Beobachtung

Imag

e so

urce

: Rei

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(A

uckl

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,


Friedemann Mattern


Autos („Dinge“) kommunizieren miteinander

Erweiterte Realität im Auto

a) Bremswegb) Distanz zu voranfahrendem Fahrzeugc) Markierung von Fussgängernd) Markierung des Fahrbahnrandse) Markierung anderer Fahrzeuge und Fahrspur bei schlechter Sichtf) Röntgenblick durch Hindernisse vor Kreuzungen

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f) Image: J. L. Gabbard et al: Behind the Glass. Proc. IEEE 102(2), 124-136, 2014

Friedemann Mattern


Video-Kamera

Internet

Display-

Brille

KameraPrismaLaser-

Projektor

Friedemann Mattern


Überlagertes Bild im Prisma

Prisma

Laser-Pro-jektor

Realität

Überlagertes Bild vom Projektor

Friedemann Mattern


Neue Interaktionsformen

Auswahlelemente werden virtuell auf die Hand projiziert

Kamera erkennt,welche Stelleberührt wird

Neue Anwendungsbereiche

Maschine kommuniziert ihre Wartungsanweisungen

Friedemann Mattern



Sport, Gaming etc. Beispiel: „Geist“ meiner selbst als Jogging-Partner

Beispiel: Kein Jogging-Partner?Dann laufe mit einem „Geist“

deiner selbst!

Als professioneller Dienst oder als spontane Freundschafts-hilfe aus dem sozialen Netzwerk


Hilfen für Schwerhörige Gesprochene Sprache Text Warnung, wenn sich etwas Ge-

fährliches (z.B. ein Auto) nähert

Ferndiagnose (Medizin, Geräte,…)

„Eye swapping“

„Superman-Fähigkeiten“ Sprachübersetzung Sehen bei Dunkelheit Tele- und Makroblick Gesichtserkennung …

Hilfe bei schwin-denen Sinnen

Verstärkung menschlicher Sinne

Telekooperationdurch „Fernsinne“

Friedemann Mattern


Assistenz bei Alltagsproblemen

Orte mit virtuell „angehefteter“ Information

Image: http://imagine-life-with-google-glass.blogspot.ch/2013_06_01_archive.html

Friedemann Mattern



Image: http://scr3.golem.de/screenshots/1401/CES_innovega/thumb620/innovega.jpg

Friedemann Mattern



http://images.fastcompany.com/upload/assisted%20living%20contact%20lenses_01.jpg

Friedemann Mattern


Werden smarte Brillen „normal“?

In Zukunft: Leichtere Modelle?

Friedemann Mattern


Was bewirkt „erweiterte Realität“?

Erweiterung der Wahr-nehmungsmöglichkeitder Umgebung

Schärfen der Sinne

Macht Nutzer sicherer

Dies sind wichtige Triebkräfte!

Sie macht Menschen mächtiger

Was bewirkt „erweiterte Realität“?

Interaktion mit den Dingen der Welt

Friedemann Mattern


Wer verfügt darüber, was wir sehen?

Friedemann Mattern


Friedemann Mattern


Bald Displays als aktive Kontaktlinsen?

Uni

vers

ity o

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ashi

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Internet

Fazit

Friedemann Mattern


Das Internet vernetzt nur Computer Friedemann Mattern

jetzt die Dinge der Welt vernetzen!

Image: http://wilgengebroed.nl/

Friedemann MatternETH Zürich



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