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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
Cyberbrillen, unsichtbare Computer und schlaue Gegenstände
ETH Science City 03 / 2014Friedemann Mattern
Friedemann Mattern
F. Mattern, ETH Zürich, 2014 2
Cyberbrillen, unsichtbare Computer und schlaue Gegenstände
… eine ganz kurze Geschichte
Computer 1950
WissenschaftlicheBerechnungen
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Computer 1970
KommerzielleDatenverarbeitung
Computer 1990
Hobby und Büro
Friedemann Mattern
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Computer 2010
Persönliche Assistenten
Computer heute
Friedemann Mattern
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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
F. Mattern, ETH Zürich, 2014 6
Computer:Jetzt voll in den Alltag integriert
Im Auto
Jetzt voll in den Alltag integriert
Am Schlafzimmerschrank
Friedemann Mattern
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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
F. Mattern, ETH Zürich, 2014 8
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
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5 MB Speicher 1965
5 MB 1984
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5 MB 1984
5 GB 1999
50 GB Speicher heute
Ganzes Lexikon auf einem Memory-Stick
Friedemann Mattern
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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
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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
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„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
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Kommunikation durch Berühren
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
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Kommunikation durch Berühren
Intuitive Interaktion Zugriff auf Information und
Services durch „Berühren“
Strom [7 Tage]: 5.4 kWh
CO2: 3.1 kg; Kosten: 1.25 SFr
Kommunikation durch Berühren
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
F. Mattern, ETH Zürich, 2014 16
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
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Beispiel: Kommunikation mit Zimmerpflanzen
WiFiSensor
Internet
Computer
Beispiel: Kommunikation mit Zimmerpflanzen
WIFI / Internet
Friedemann Mattern
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Beispiel: Kommunikation mit Zimmerpflanzen
WIFI / Internet
dem Internet der Dinge
Dinge der Wohnung am Internet?
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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
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Smarte Energie
DigitalerStromzähler
Smarte Energie
Momentaner Gesamtverbrauch Verbrauchshistorie
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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)
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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
F. Mattern, ETH Zürich, 2014 27
Menschen interagieren mit Maschinen und Produkten wie mit Internet-Diensten
Bildquelle: W. Wahlster
Friedemann Mattern
F. Mattern, ETH Zürich, 2014 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
Friedemann Mattern
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Computer der Zukunft?
Die Computer-Metamorphose
1950 1990
1970 2010
2030
2050?
Friedemann Mattern
F. Mattern, ETH Zürich, 2014 30
Demnächst so?
Oder besser so?
Friedemann Mattern
F. Mattern, ETH Zürich, 2014 31
Friedemann Mattern
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Friedemann Mattern
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Displays zum Herausziehen?
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Computer als Armreif?
Friedemann Mattern
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Oder transparent?
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Oder transparent?
Transparent und flexibel?
Wozu?
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Erweiterte Realität
Mac Funamizu(Japanese designer)
Friedemann Mattern
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Friedemann Mattern
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Wo ist das nächste WiFi-Internetcafé?
Friedemann Mattern
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Friedemann Mattern
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Erweiterte Realität für den Hausgebrauch
Erweiterte Realität
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F. Mattern, ETH Zürich, 2014 42
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?
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Das Navi-System der Zukunft
Imag
e so
urce
: See
ing
Mac
hine
s
Das Navi-System der Zukunftsieht, was der Fahrer sieht!
Image source: Seeing Machines
Friedemann Mattern
F. Mattern, ETH Zürich, 2014 44
Unter Beobachtung
Imag
e so
urce
: Rei
nhar
d K
lette
(A
uckl
and)
,
Das Navi-System der Zukunft
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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
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Video-Kamera
Internet
Display-
Brille
KameraPrismaLaser-
Projektor
Friedemann Mattern
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Überlagertes Bild im Prisma
Prisma
Laser-Pro-jektor
Realität
Überlagertes Bild vom Projektor
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Neue Interaktionsformen
Auswahlelemente werden virtuell auf die Hand projiziert
Kamera erkennt,welche Stelleberührt wird
Neue Anwendungsbereiche
Maschine kommuniziert ihre Wartungsanweisungen
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Neue Anwendungsbereiche
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
Neue Anwendungsbereiche
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“
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Assistenz bei Alltagsproblemen
Orte mit virtuell „angehefteter“ Information
Image: http://imagine-life-with-google-glass.blogspot.ch/2013_06_01_archive.html
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Image: http://imagine-life-with-google-glass.blogspot.ch/2013_06_01_archive.html
Image: http://scr3.golem.de/screenshots/1401/CES_innovega/thumb620/innovega.jpg
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Image: http://imagine-life-with-google-glass.blogspot.ch/2013_06_01_archive.html
http://images.fastcompany.com/upload/assisted%20living%20contact%20lenses_01.jpg
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Werden smarte Brillen „normal“?
In Zukunft: Leichtere Modelle?
Friedemann Mattern
F. Mattern, ETH Zürich, 2014 54
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
F. Mattern, ETH Zürich, 2014 55
Wer verfügt darüber, was wir sehen?
Friedemann Mattern
F. Mattern, ETH Zürich, 2014 56
Friedemann Mattern
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Bald Displays als aktive Kontaktlinsen?
Uni
vers
ity o
f W
ashi
ngto
n
Internet
Fazit
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Das Internet vernetzt nur Computer Friedemann Mattern
jetzt die Dinge der Welt vernetzen!
Image: http://wilgengebroed.nl/
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Cyberbrillen, unsichtbare Computer und schlaue Gegenstände
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