Umhegt oder abhängig? Der Mensch in der digitalen ...Internet der Dinge; Verknüpfung der Realen...

Jörg Eberspächer

Technische Universität München

Alles digital vernetzt?

Wachstum und Grenzen des Internet

Visualisierung: Lucent Bell Labs 2000

Umhegt oder abhängig?

Der Mensch in der digitalen Umgebung

Prof. Dr.-Ing. Jörg EberspächerTU München

30. März 2017

Umhegt sein ist wunderbar…

Aber wie steht es um

• Autonomie?

• Entscheidungsfreiheit?

• Selbstbestimmung?

• Eigenaktivität?

Werden die Kinder der

digitalen Welt mal erwachsen

oder

nimmt ihre Abhängigkeit sogar zu?

Quelle: privat

Gliederung

• Was heißt „digitale Umgebung“?

• Treiber der digitalen Revolution

• Merkmale digitaler Produkte, Systeme, Dienste

und wie sie uns umhegen…

• Schöne neue Welt: die Digitalisierung aller wichtigen

Infrastruktursysteme– Informations- und Kommunikationssysteme

– Mobilität und Verkehr

– Gesundheit und Medizin

– Energieversorgung

– andere

• Fazit

Von analog zu digital

Analoges Signal

Digitales Signal

110010110100Digital = computergerechte

Darstellung (Bits)

Kontinuierliches Signal

wie beim analogen

Telefon

Diskrete Werte, zweistufig

(binär), „0“ und „1“wie beim Computer

Bits

Die „reale Welt“ ist analog

Digitalisierung

= Computerisierung und Informatisierung

• Digitale Repräsentation aller Arten von Signalen als „Daten“

• Sprache, Töne, Bilder, Videos, Grafik

• Sensorwerte (Temperatur, Druck, Herzschlag, Chemie, …)

• Kommunikation, Vernetzung (Internet, Mobilfunk...)

• Elektronik + Software

Digitalisierung

= Computerisierung und Informatisierung

• Digitale Repräsentation aller Arten von Signalen als „Daten“

• Sprache, Töne, Bilder, Videos, Grafik

• Sensorwerte (Temperatur, Druck, Herzschlag, Chemie, …)

• Kommunikationstechnik, Vernetzung (Internet, Mobilfunk...)

• Elektronik + Software

• Intelligente Funktionen „Künstliche Intelligenz“,

Daten als „Öl der Digitalisierung“ „Big Data“

• Neuartige Geschäftsmodelle• Datennutzung (z.B. für Werbung/Handel)

• Verknüpfung von Branchen (z.B. Verkehr mit Handel)

Die Visionäre

Karl Steinbuch 1966:„ Es wird in wenigen Jahrzehnten kaum

mehr Industrieprodukte geben, in welche

die Computer nicht hineingewoben sind.“

Karl Steinbuch

(1917-2005)

Marc Weiser 1996:"Ubiquitous Computing

Will be the third wave in

Computing … or the age

of calm technology,

when technology recedes

into the background

of our lives.“ Marc Weiser

(1952-1999)

Digitale Umgebung: Vision für 2015 (!)

aus dem Jahr 2007

Grafik:

Siemens

Die Digitalisierung durchdringt heute alle

Bereiche des Lebens – privat wie geschäftlich

Soziale

Netzwerke

Medizin

Bildung

Ausbildung

Handel

Werbung

Fernsehen

Unterhaltung

Spiele

@Kommunikation

Industrie

Information

Segmentierung der „Digitalen Gesellschaft“ 2016

31%

(ca. 21 Mio.)

43%

(ca. 30 Mio.)

26%

(ca. 18 Mio.)

hoch

39% 4

26%

Nutzung und Offenheit

Zu

ga

ng

un

d K

om

pe

ten

zh

och

nie

dri

g

niedrig

8 %17 %

Abseitsstehende

Skeptiker

Konservative

GelegenheitsnutzerVorsichtige

Pragmatiker

Reflektierte

Profis

Progressive

Anwender

6

Technik

Enthusiasten

100

0

70

40

Digitale Vorreiter

Digital Mithaltende

Digital Abseitsstehende

Digitalisierungsgrad

von 0-100

Quelle:

Initiative D21, TNS-Infratest

Gliederung

• Was heißt digitale Umgebung?









– andere

• Fazit

Treiber der „Digitalen Revolution“

• Technologiefortschritte

Mikroelektronik, Vernetzung, Software

Mächtige Endgeräte (z.B. Smartphone)

Riesige Rechner- und Speicherkapazitäten

in der Datenwolke („Cloud“)

Intelligente Verfahren zur Datenanalyse

Kognitive Funktionen (Wahrnehmung)

• Neue Anwendungen der Technologien

Internet der Dinge; Verknüpfung der Realen mit der Virtuellen Welt

Automatisierung und Robotik (Industrie 4.0)

Neue Geschäftsmodelle (Werbung, eCommerce, Datennutzung

zum Geldverdienen)

Trend zur Wirtschaft des Teilens (Sharing Economy)

Intel Pentium Chip

Big Data, Algorithmen, Künstliche Intelligenz

Digitale Daten werden mit immer komplexeren mathematischen

Verfahren (Algorithmen) analysiert, verknüpft, ausgewertet und daraus

neue Informationen erzeugt.

Algorithmen sind mathematische Rechenregeln,

die als Programme im Computer laufen.

Einfaches Beispiel: Das „Navi“:

Kürzesten Weg von A nach B finden.

Heute im Fokus: Maschinelles Lernen und

Analyse extrem großer Datenmengen („Big Data“).

Beispiel: Text- und Bilderkennung unter schwierigen Bedingungen.

Kombination von schlauen Methoden Künstliche Intelligenz:

„Fähigkeit zum selbständigen und effizienten Lösen von Problemen“

Neuronales

Netz

Die eigentliche Informationsverarbeitung findet

zunehmend in der Datenwolke (Cloud) statt

Netz

Informations-

speicherung

und

-verarbeitung

Endgeräte

Cloudisierung: Verlagerung von Speicherung und Verarbeitung der Informationen

(Daten) in zentralisierte Rechnersysteme großer Anbieter

Permanenter Datenaustausch zwischen Endgerät und Cloud

Cloud Cloud

Digitale Zwillinge in der DatenwolkePhysische Objekte haben ein digitales Abbild in der virtuellen Welt

Netz

Endgeräte

Ungeahnte Möglichkeiten für neue Anwendungen (Analysieren, Verknüpfen…)

Die digitalen Abbilder sind beliebig weiter verarbeitbar.

Aber wem gehören diese Daten? Wie sichtbar sind sie? Für wen?

Cloud Cloud Dig.

AbbildInformations-

speicherung

und

-verarbeitung

Noch ein Treiber der „Digitalen Revolution“

• Technologiefortschritte

• Neue Anwendungen der TechnologienIntel Pentium Chip

• Internet-Hype, „Internetgläubigkeit“Quasi-religiöse Bewegungen aus Kalifornien zur „Weltverbesserung“

Gliederung










– andere

• Fazit

Die „digitale Transformations-Gleichung“

Digitalisiertes

Produkt

Analoges

Produkt /

Service

Digitale

Anreicherung

Rein Digitales

Produkt

oder Dienst

Digitale

Bausteine

(Software,

Rechner)

Digitalisiertes

Produkt

Digitaler Dienst

Sensor-

daten

Digitale

Bausteine

(Software,

Rechner)

Drei Ausprägungen digitaler Systeme:

Daten aus

Daten-

bank /

Cloud

Typ 1

Typ 2

Typ 3


Digitalisiertes

Produkt

Analoges

Produkt /

Service

Digitale

Bausteine

(Elektronik,

Software)

Beispiele: Dig. Schließsystem, Smarte Brille, intelligente Lautsprecher

Typ 1: Herkömmliches "analoges" Produkt, digital angereichert

Aus „Altbekanntem“ kann etwas „Digitales“ werden!

Chance und Risiko für unsere Industrie, vor allem den Mittelstand

Wenn man die „Digitale Wende“ schafft und die Kunden überzeugt!

Transponder

(Sender) Quelle: Snapchat

Beispiel Smart Home:

Intelligenter Lautsprecher Amazon Echo mit „Alexa“

Amazon Alexa bietet über 5000 verschiedene „Cloud-basierte Skills“, mit

denen das Zuhause gesteuert werden kann und ist lernfähig

Qualität der Spracherkennung beeindruckend

Verbunden mit dem Wissen der Welt! Abhängig vom „Großen Bruder“!Und die Privatsphäre?

System kann hören, verarbeiten, antworten, lernen…

Ist ständig verbunden mit dem Internet, d.h. dem Anbieter!

Alexa, was muss

ich heute denn

einkaufen?


Digitalisiertes

Produkt

Digitaler Dienst

Sensor-

daten

Digitale

Bausteine

(Software,

Rechner)

Typ 2: Sensordaten

aus der Umgebung

als Datenquellen

Oft verbunden mit der Cloud Erhebliche Nutzenvorteile!

Teilweise Abhängigkeit von Netz und zentraler Intelligenz

Autonomes

Fahrzeug

Fitness-

Armband

Navigations-

system

Stock.com/

RyanKing999

Smart Home

Bequem und flexibel (wenn man´s bedienen kann...); fernsteuerbar

Alles erzeugt Daten und kommuniziert!

Risiko für Sicherheit und Privatsphäre, falls am Internet hängend

Mensch-Roboter Kooperation

Industrie-Roboter nicht mehr eingezäunt

Sensorik und Software kontrollieren Bewegungen

Haptische Fähigkeiten (Tastsinn)

Roboter kann zunehmend Abläufe erlernen

Welche Rolle spielt der Mensch?


Rein Digitales

Produkt

oder Dienst

Digitale

Bausteine

(Software,

Rechner)

Beispiele: Suchmaschinen, WWW, Computerspiele, E-Book

Typ 3: Rein Digitales Produkt

Daten aus

Daten-

bank /

Cloud

Nutzung extrem großer Datenmengen, Wissen aus Datenbanken

Abhängig von Funktionen der Anbieter (in der Cloud)

Abhängig von Zugang zum Dienst und der Bedienbarkeit von Geräten

In fernerer Zukunft: Brain-Computer InterfaceWenn Mensch und digitale Welt noch mehr zusammenwachsen

Direkte Steuerung von Vorgängen

(hier: Flipperspiel) durch Detektion

und Analyse von Gehirnaktivitäten

• Detektion der hirnelektrischen

Signale (Elektroenzephalogramm EEG)

• An der Kopfhaut angebrachte

Elektroden messen drahtlos EEG-

Signale

• Analyse der Signale mittels

“Maschinellem Lernen”

(Künstliche Intelligenz KI)

Quelle:

Berlin Brain Computer Interface

BBCI http://www.bbci.de/press

Gliederung








– Gesundheitssystem und Medizin


– Industrie/Fabriken

– Bildungssystem

– Finanzsystem

– Handel

• Fazit

Hier nicht behandelt

Informationssysteme

Typische Beispiele: Wikipedia, Suchmaschinen...

• Wissen der Welt für (fast) alle verfügbar

• Wer braucht noch ein Lexikon?

• Jeder kann zum Informationserzeuger (Autor) werden

• (Trotzdem) Gefahr der Meinungsmonopolisierung

• Wieviel Vertrauen in das Wissen Dritter?

• Qualitätskontrolle?

Informationssysteme

Typische Beispiele: Wikipedia, Suchmaschinen…

• Wissen der Welt für (fast) alle verfügbar

• Wer braucht noch ein Lexikon?

• Jeder kann zum Informationserzeuger (Autor) werden

• (Trotzdem) Gefahr der Meinungsmonopolisierung

• Wieviel Vertrauen in das Wissen Dritter?

• Qualitätskontrolle?

• Wer bestimmt, was ich beim Suchen finde?

Wikipedia &Co ist kein Ersatz für „Selber Denken“!

Kommunikationssysteme:

Vom Telefon zu Sozialen Netzwerken

• Kommunikation ist schon lange digital: „ISDN“, Internet, Mobilfunk…

• Smartphone als Standard-Gerät

• Soziale Netzwerke (Facebook, Twitter & Co.) verbinden Milliarden Nutzer

• Verknüpfung der Kommunikation mit anderen Anwendungen

– eCommerce

– Informationsdienste

– Spiele

Abhängigkeiten:

Alle Augen schauen auf „Es“…

„Ohne mein Smartphone

kann ich nicht leben“

Zwischenmenschliche Kommunikation wird vernachlässigt!

Quelle: WWW

Von Mensch zu Maschine zu Mensch - wie die Digitalisierung körperliche Berührungen vermeiden hilft...

Smartphone Kissenger

ermöglicht

„realistisches Fernküssen“

Zitat: "Each person on a video call presses their lips to a rubbery

pad and feels the pressure of the other person's lips in return.“

Quelle:

IEEE Spectrum

HumanOS Alert

Technik beeinflusst immer stärker die zwischenmenschliche

Kommunikation – das gab es aber, seit das Telefon erfunden wurde…

Verkehrs- und Transportsysteme

• Navigationssysteme

• Unterstützung multimodaler „nahtloser“ Mobilität

• Logistik: Paketlieferroboter und -drohnen

• Fahrerassistenzsysteme und selbstfahrende Autos

• Adaptive Routenführung

• Zusatzinformationen

• Realtime-Warnungen

• Telefonie

• …

Navigationssysteme

Bessere Leistung, wenn

dauernd mit „Cloud“ verbunden

möglichst viele Live-Daten aus Fahrzeug und Umwelt verfügbar

Nutzung von Wissen über den (individuellen) Reisenden

Quelle:Tomtom

Reiseplanung mit dem digitalen Helfer

• „Multimodale“ Verknüpfung der Verkehrsmittel

über App

Bahn, PKW, Car Sharing, Taxi, Flug, zu Fuß usw.

• Echtzeitfähig

• Personalisierung

• Ticket buchen möglich

• Mit Umgebungskarten

• Evtl. mit Einkaufsmöglichkeiten

• Kostenlos

Quelle: Qixxit

Bequem! Klassische Fahrpläne und Karten

entfallen, völlig neue Möglichkeiten

Persönliche Daten als Zahlungsmittel für Dienste;

Wer steuert den Nutzer?

Logistik der Zukunft: Autonome Liefer-Roboter

Selbstfahrend! Position dauernd überwacht. Warnton bei Diebstahl.

Noch sehr langsam, wird aber nie müde…

Postbote ade? Wer haftet bei Unfällen usw.?

Quelle: Hermes

Intelligente Fahrzeuge

Fahrerassistenz; selbstfahrende Autos/Taxis; Geringere Unfallzahlen;

Effizientere Verkehrssteuerung

Wo liegt die Verantwortung?

Gesundheitswesen

• Digitale Patientendaten

• E-Health

• Telemedizin

• Big Data Diagnostik

• DNA-basierte Gen-Analyse

Digitalisierte Nutzerdaten und der

Einsatz digitaler Technologien in der Medizintechnik

verbessern die individuelle Gesundheitsversorgung

• Datensammlung per "Wearable Device"

und mit Implantaten

• Gesundheitskarte, Organspendeausweis

• Telemedizin und häuslicher Pflegedienst

• Verknüpfung mit weltweitem

Erfahrungswissen (Big Data)

• OP-Roboter für

minimal-invasive Eingriffe

apops -

Fotolia.

com

DLR

Stock.com/

RyanKing999

Unrestricted © Siemens AG 2014

12.Nov. 2014 Bernhard Calmer / Business Development Healthcare IT

Erweiterung des klinischen Nutzens von

medizinischen Bildern

Zusätzliche diagnostische

Informationen

Non-Invasiv, bildbasierte funktionale

Messungen

Behandlungsentscheidung und

-planung

Verbesserte Patientenauswahl, optimierte

Behandlungen

Medizinischer Nutzen

Digitale ModelleMedizinische Bilder & Analyse

39

Realitäten

Die Vision 1966

Quelle: DER SPIEGEL 11/1966

Die Realität 2017+:

Big Data Medizin mit kognitiven Systemen

Kognitives System = Große Computer + extrem viele Patientendaten +

„Wissen der medizinischen Welt“ + intelligente lernende Algorithmen

Zugriff auf weltweites Erfahrungswissen in Praxis und Wissenschaft

Wem vertrauen wir mehr: Dem „allwissenden“ Doktor Watson oder dem

„persönlichen“ Hausarzt? Wir brauchen beide!

IBM Watson System

Die Zukunft: Anwendungen in der Genetik

Die Zukunft: Anwendungen in der Genetik

Enorme Vorteile z.B. durch „individualisierte Medizin“ zu erwarten

Ungelöste ethische Fragen

Transformation der traditionellen

Krankenversicherung hin zu „Pay as you live“

„Pay as you live“

Krankenver-

sicherung

Traditionelle

Kranken-

versicherung

Digitalisierung

Sensoren, Data

Analytics,

…

Sinkende Kosten, Aufbau der Kundenbeziehung (Versicherung)

Geringere Prämie, Anreiz zu gesundem Lebensstil (Kunde)

Kompletter Wandel des Versicherungswesens im Gange

Abkehr vom Solidarprinzip?

Umhegt und abhängig von Infrastrukturen

Digitale Intelligente Netze bilden das Rückgrat der

„Kritischen Infrastrukturen“

• Telekommunikationsnetze (Telefon, Daten)

• Rundfunk- und Fernsehverteilung

• Netze zur Steuerung der Energiesysteme (Smart Grid)

• Transport/Verkehr/Logistik (Auto, Bahn, Flugzeug, Schiff)

• Industrielle Entwicklung und Fertigung („Industrie 4.0“)

• Informationsnetze im Gesundheitswesen (eHealth…)

• Netze für Bildung/Ausbildung (eLearning)

Ressourcen-Optimierung durch gemeinsame Infrastrukturen

Verlagerung von Daten und Diensten in die ”Cloud”

Nutzung von Synergien durch Verknüpfung von Anwendungen

Infrastrukturen werden voneinander abhängig

Nutzer abhängig vom Zugang zu digitalen Infrastrukturen

Verwundbarkeit der Infrastrukturen, z.B. durch Hacker-Angriffe

Netz-Infrastrukturen +

Daten und Dienste in der „Cloud“

Sm

art

Gri

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ktu

ren

Cloud

Internet

Kommunikations-Infrastruktur

Digitale

„Intelligente

Netze“

Gliederung










– andere

• Fazit

Wir werden wunderbar umhegt,

sind aber auch enorm abhängig von...

• Technologien und Infrastrukturen

– Leistungsfähigkeit, Ausfallsicherheit

– kostengünstig verfügbar und leicht bedienbar (keine „Digitale Spaltung")

• Anbietern von Diensten und Inhalten

– Wissen der Anbieter

– Fairness und Ehrlichkeit

– Monopolisierungsgefahren

– Gefahr der Fremdsteuerung durch den „Kommerz“

• Gewährleistung von Sicherheit und Privatsphäre

– Sichtbarkeit und Verknüpfung personenbezogener Daten

– Transparenz versus Geheimhaltung

• angepasstem und angewendetem Rechtsrahmen

– Regulierung

– Verfolgung von Missbrauch

– Weltweite Datenschutzregelungen

• Gute Aus- und Weiterbildung

Was ist zu tun, damit wir einerseits die Vorteile der

Digitalisierung genießen können und andererseits

unsere persönliche Freiheit nicht verlieren?

Was ist zu tun, damit wir einerseits die Vorteile der

Digitalisierung genießen können und andererseits

unsere persönliche Freiheit nicht verlieren?

Wir müssen die Balance finden zwischen

• Bequemlichkeit und Eigenaktivität („Selbstentfaltung“)

• Transparenz und Geheimhaltung

• persönlichem Nutzen und kommerziellen Interessen der Anbieter

• Glauben an die totale Machbarkeit und Fortschrittsfeindlichkeit

Der Fortschritt läßt sich zwar nicht aufhalten!

Wir können ihn aber aktiv gestalten!

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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