Smart Environments

Smart EnvironmentsZhuo-Fei HuiTechnische Universität BerlinStraße des17.Juni135Berlin,Deutschlandzfhui@ABSTRACTIn dieser Arbeit werden einige aktuelle Entwicklungen zum Thema“Intelligente Umgebungen“vorgestellt.Dabei bezieht sich die Auswahl der Forschungsarbeiten auf den Einsatz von Technologien in h¨a uslichen Umgebungen.Hauptziel die-ser Arbeit ist es,anhand der Darstellung einiger Projek-te zun¨a chst aufzuzeigen,wie breit gef¨a chert die Forschung auf diesem Gebiet ist.Daf¨u r werden Objekte wie Talking Magnets,Picture Bowl oder History Tablecloth vorgestellt und ihre Funktionsweise erl¨a utert.Außerdem soll er¨o rtert werden,welchen zus¨a tzlichen Wert,jenseits von der reinen Funktionalit¨a t,wir durch die Nutzung von diesen Technolo-gien f¨u r unser Leben gewinnen.KeywordsIntelligente Umgebung,h¨a usliche Technologien,materielle Oberfl¨a che,History Tablecloth Interpretation,¨Astehtik 1.EINLEITUNGDas Wort“Intelligenz“kann in vielerlei Hinsicht interpretiert werden.Schnelles Auffassungsverm¨o gen,Kreativit¨a t,...sind nur einige Schlagw¨o rter,die mit diesem Begriffin Assoziati-on gebracht werden.Setzt man diesen Begriffmit dem Ein-satz von Technik in h¨a uslicher Umgebung in Verbindung, denkt man schnell an Robotern oder Maschinen,die kom-plexe Aufgaben erledigen sollen und somit Teile von unse-ren h¨a uslichen Aufgaben¨u bernehmen k¨o nnen.Bei genauerer Auseinandersetzung mit den gegenw¨a rtigen Forschungsthe-men stellt sich jedoch schnell eine andere Auffassung des Intelligenzbegriffs heraus.we think of the home as already smart,smartnot in terms of technology,but in terms of howpeople conduct their lives in the home.[2]Es wird unter intelligenter Umgebung die Einbettung von innovativen Technologien in unserem allt¨a glichen Leben ver-standen,wodurch unsere h¨a uslichen Aufgaben mehr unter-st¨u tzt als¨u bernommen werden.Basierend auf unserem Ver-halten und unseren Bed¨u rfnissen im allt¨a glichen Leben ar-beiten zahlreiche Forschungsteams an der Entwicklung und Umsetzung von neuen Ideen,die genau dieses Ziel verfol-gen.Dabei entstehen Objekte,die zum Teil rein praktische Funktionen haben,aber auch zum Teil interessante Aspekte unseres Alltags aufwerfen und uns so dazu bringen inne zu halten und etwas genauer¨u ber unsere materielle Umgebung, unser soziales Umfeld und¨u ber unser allt¨a gliches,vielleicht auf den ersten Blick banales Verhaltens nachzudenken. Diese Arbeit wird sich mit der Vorstellung einiger dieser Ideen und deren Umsetzung besch¨a ftigen.Dabei habe ich aus zahlreichen aktuellen Forschungsprojekten zum Thema smart environments zwei ausgesucht,die,meiner Meinung nach,gut einen Einblick auf dieses Gebiet bieten.Das erste Projekt besch¨a ftigt sich haupts¨a chlich mit der Entwicklung von Objekten,die sich auf ihre praktische Nutzung konzen-triert.Im Gegensatz dazu f¨a llt das zweite Projekt etwas aus dem Rahmen,liefert jedoch in seiner Bedeutung viel mehr Diskussionsstoffzur weiteren Auseinandersetzung.2.SMART HOMEDurchgef¨u hrt vom der Socio-Digital Systems Group bei Mi-crosoft Research in Cambridge,werden im Rahmen des Pro-jekts smart home[2]Objekte entwickelt,die sehr eng mit unserem Verhalten im allt¨a glichen Leben und den M¨o glich-keiten,die uns unsere Umgebung bietet,verbunden sind.Der Fokus wird hierbei auf materielle Oberfl¨a chen in Wohnr¨a u-men gesetzt.Die meisten Haushalte nutzen schon vorhan-dene materielle Oberfl¨a chen auf sehr intelligente Art und Weise.Wir verwenden Pinnbretter,Teile von W¨a nden oder K¨u hlschrankt¨u ren als Ged¨a chtnisst¨u tzen,zur Kommunika-tion oder zum Sammeln von Informationen.Das Ziel der Socio-Digital Systems Group ist es,diese vorhandene Struk-tur zu verbessern.2.1Die KühlschrankoberflächeViele von uns kennen den normalen Zustand vieler K¨u hl-schrankt¨u ren;viele Fotos und Postkarten von Freunden und Familienangeh¨o rigen h¨a ngen hier nebeneinander;ein Rezept, das wir erst letzte Woche von der Großmutter bekommen haben,die Einladung zur Hochzeit des besten Freundes,ein Selbstportr¨a t der kleinen Nichte,der Einkaufszettel f¨u r den n¨a chsten Einkauf sind nur ein paar Beispiele.Allgemein be-findet sich der K¨u hlschrank einer Familie in der K¨u che-ein Ort,der f¨u r alle Bewohner eines Hauses zug¨a nglich ist undFigure1:The Talking Magnets:(a)kennzeichnet, wer es angebracht hat,(b)erm¨o glicht Stimmaufnah-me[2]meistens auch mehrmals t¨a glich betreten und genutzt wird. Das Nutzen des K¨u hlschrankes ist fest in unserem Alltag ein-gebettet.So kann ein permanenter Informationsfluss an un-seren K¨u hlschrankoberfl¨a chen stattfinden,der auf den ersten Blick zun¨a chst etwas chaotisch wirkt,doch beim n¨a heren Be-trachten eine gewisse intelligente Struktur erkennen l¨a sst. Ein Zettel mit den Telefonnummern aller Familienangeh¨o ri-gen hat seinen permanenten Platz an der K¨u hlschrankt¨u r, die Einladung zu einer Geburtstagsfeier wird jedoch schon kurze Zeit nach diesem Ereignis entfernt.Doch trotzdem l¨a sst es sich nicht vermeiden,dass wir eine Notiz oder ei-ne Einladung manchmal¨u bersehen,vielleicht vergessen wir auch beim Verlassen des Hauses den Einkaufszettel mitzu-nehmen.Um solche Situationen zu vermeiden und außerdem die schon existente Informationsstruktur auf unseren K¨u hl-schrankoberfl¨a chen zu unterst¨u tzen und noch effizienter zu gestalten,wurden die folgenden drei Objekte entwickelt: 2.1.1The Reminding MagnetsHierbei handelt es sich um Magneten,die zur Befestigung der Notizen verwendet werden k¨o nnen.Das Besondere an ihnen ist,dass sie in der Lage sind24Stunden lang zu leuchten.Entweder werden sie von der Stelle bewegt oder sie werden vorprogrammiert und leuchten nur an einem be-stimmten Wochentag.Damit k¨o nnen wichtige Informationen markiert und die Aufmerksamkeit jedes einzelnen Hausbe-wohners auf sie gelenkt werden,wenn dieser sich in der N¨a h-re des K¨u hlschrankes befindet.2.1.2The Talking Magnets¨Ahnlich wie bei den Reminding Magnets k¨o nnen die“spre-chenden“Magneten auch zur Befestigung von Notizen oder Nachrichten an K¨u hlschrankoberfl¨a chen genutzt werden.Die Besonderheit besteht darin,dass es m¨o glich ist,sie mit ei-ner Nachricht zu bespeichern(Fig.1(b))und optional auch ein Bild des Sprechers hinzuzuf¨u gen(Fig.1(a)).Ihre Auf-gabe besteht also darin zus¨a tzliche Kommentare zu entspre-chenden Notiz festzuhalten und anzuzeigen wer diese Notiz hinterlassen hat.2.1.3The Fridge-glanceBei diesem Objekt handelt es sich um einen magnetischen Rahmen,der an der K¨u hlschrankoberfl¨a che befestigt wer-den kann und als Markierung bzw.Abgrenzung dient.Eine Kamera nimmt den Inhalt in diesem Rahmen auf und die Aufnahme kann dann von außerhalb via Internet oder Han-dy angeschaut werden.Damit soll erm¨o glicht werden,dass man mobil Zugriffauf wichtige Informationen hat,die sich zuhause befinden,wie z.B.auf den Einkaufszettel,den man vergessen hat mitzunehmen.Gleichzeitig k¨o nnen auf diesem Wege auch Nachrichten¨u berbracht werden,wie z.B.von der Mutter,die ihrem Mann und ihren Kindern mitteilen m¨o ch-te,was sie heute Abend zum Essen machen m¨o chte.2.2The Whereabouts ClockHierbei handelt es sich um eine Art Uhr,die ihren Platz in der K¨u che haben soll.Doch statt,wie eine normale K¨u-chenuhr,die nur die Uhrzeit anzeigt,zeigt die Whereabouts Clock an,wo sich die Mitglieder eines Haushaltes befinden. Sie funktioniert wie folgt:die zu lokalisierende Person tr¨a gt ein SmartPhone bei sich,das mit einen Client die Position ¨u ber die n¨a hstgelgene Funks¨a ule lokalisiert und via SMS an die Whereabouts Clock versendet.Diese positioniert dann ein Icon mit einem Bild der entsprechenden Person in die aktu-elle Sektion.Die Sektionen werden vorher festgelegt,wobei der mittlere Kreis die undefinierten Bereiche darstellt.(siehe Fig.2)Figure2:The Whereabouts Clock:(links)Design f¨u r den h¨a uslichen Gebrauch,(rechts-unten)De-sign f¨u r die Verwendung im B¨u ro,(rechts-oben)der SmartPhone-Client[2]Bedenken¨u ber den Schutz der Privatsph¨a re sollen dadurch zerstreut werden,dass die Position der Uhr-in der K¨u-che oder im B¨u ro-den Personenkreis,der Zugriffauf die-se Informationen hat,schon von vornherein eingeschr¨a nkt. Außerdem kann jede betroffene Person jeder Zeit die Genau-igkeit ihrer Lokalisierung ver¨a ndern oder sich der Lokalisie-rung ganz entziehen.2.3The Picture BowDie meisten Zimmer haben Ecken,wo sich in regelm¨aßigen Zeitabst¨a nden die unterschiedlichsten Dinge stapeln.Seien es die Briefe,die man gelesen,aber noch nicht beantwortet hat,unbezahlte Rechnungen,eine Zeitschrift,die man zur H¨a lfe durchgebl¨a ttert hat,die Fotos vom letzten Urlaub,die noch ins Album geklebt werden m¨u ssen oder Dinge zu de-nen man eine emotionale Beziehung hat und deshalb um sich haben m¨o chte.Oft hat man sogar spezielle Beh¨a ltnisse,wo diese Unordnung auf ihre Art“aufbewahrt“wird.Viele Din-ge in diesem Durcheinander werden nach und nach irgendwo einsortiert.Andere jedoch werden immer wieder zum Stapel zur¨u ckgelegt,weil man nicht alles irgendwo sinnvoll einsor-tiert kann und will.This is a kind of intelligence,which is also (on the other hand)not so organising that is becomes a burden.One can be intelligent lazy after all.[2]Angelehnt an dieser Idee wurde der Picture Bowl entwickelt,der als eine Art Auffangbeh ¨a lter f ¨u r digitales Durcheinander dient.Durch die st ¨a ndige Verwendung von Handys,PDAs,Digi-talkameras,MP3-Players und anderen elektronischen Ger ¨a -ten entstehen permanent Daten.Normalerweise werden all diese Daten auf einem PC zusammengetragen und dort or-ganisiert.Der PC bietet jedoch noch viel mehr Funktionen,die wir zu diesem Zweck nicht ben ¨o tigen.Denn oft wollen wir Daten,die sich auf unseren Ger ¨a ten befinden,nur an ei-nem tempor ¨a ren Ort zwischenlagern,um den Speicherplatz des Ger ¨a tes wieder freizubekommen.Das Weiterverwenden dieser Daten steht meistens nicht imMittelpunkt.Figure 3:The Picture Bowl [2]Picture Bowl ist ein Gef ¨a ß,das dem Benutzer die M ¨o glich-keit bietet im Vorbeigehen sein elektronisches Ger ¨a t hin-einzulegen und die Daten,die er nicht mehr auf dem Ge-r ¨a t ben ¨o tigt,dort zwischen zu lagern.Der Datenaustauschfindet ¨u ber eine Bluetooth-Schnittstelle statt.¨Ubereinen eingebauten Projektor und eine ber ¨u hrungsempfindliche In-nefl¨a che k ¨o nnen die Daten,die sich im Gef ¨a ßbefinden,an der Gef ¨a ßwand als Thumbnails betrachtet und dort verscho-ben werden.Zus ¨a tzlich ist es m ¨o glich das Gef ¨a ßmit einem Passwort zu sch ¨u tzen und so auch die Privatsph ¨a re zu wah-ren.So k ¨o nnen diese Daten mit der Zeit am richtigen Ort einsor-tiert,verworfen oder einfach im Gef ¨a ßgelassen werden.3.THE HISTORY TABLECLOTHThe History Tablecloth [1]ist ein gemeinsames Projekt vom Goldsmiths College,University of East Anglia und der Lancaster University .Die Idee dahinter ist es,ein Objekt zu entwickeln,das weniger eine bestimmte Funktion (wie z.B.Entertain-ment,Arbeit,Konsum)erf ¨u llen soll,sondern mehr von spie-lerischer Natur ist.Der Mensch soll als spielendes Wesen im Mittelpunkt stehen und mit Hilfe dieses Objektes herausge-fordert werden mehr ¨u ber seine Umwelt nachzudenken,sie zu erfahren und zu interpretieren.Dabei ist der Gedanke entwickelt worden,dass unsere h ¨a uslichen Gegenst ¨a nde Ge-schichten erz ¨a hlen,die auch unsere Geschichten sind.3.1Die EntwicklungUrspr ¨u nglich sollte zu diesem Zweck einen Tisch entwickelt werden.Man entschied sich jedoch f ¨u r eine Tischdecke,auf deren Oberfl¨a che sich Felder im Gittermuster befindendie Figure 4:Die ersten Versuche mit LEDs [1]zum leuchten gebracht werden sollen,sobald ein Objekt dar-auf abgestellt wird.Je l ¨a nger ein Objekt sich auf dieserOberfl¨a che befindet,desto heller soll das Feld leuchten und nach dem Entfernen des Objektes soll das Leuchten langsam schw ¨a cher werden und schließlich ganz verl ¨o schen.Die tech-nische Umsetzung dieses Projektes war von Beginn an nicht festgelegt und musste noch gefunden werden.Die ersten Ver-suche mit LEDs als Beleuchtung (siehe Fig.4)stellten sich als problematisch heraus,da diese mit der Zeit sehr warm wurden und außerdem die Verkabelung hunderter von LEDs nicht realisierbar war.Als viel geeigneter stellte sich die Ver-wendung von elektrolumineszenten Materialen heraus.¨Uberein spezielles Druckverfahren konnte dann ein spitzen ¨a hnli-ches Gittermuster erzeugt werden.Sensoren,die unter den F ¨u ßen des Tisches angebracht sind,erfassen Gewichtsver ¨a n-derung und berechnen ¨u ber einen komplexen Algorithmus die Position des Objektes,das neu auf den Tisch gestellt oder von ihm entfernt wurde.Das Ergebnis dieser Berech-nung wird an einen PC gesendet,der das entsprechende Feld zum leuchten bringt (siehe Fig.5).Figure 5:Das Ergebnis [1]3.2Der EinsatzFigure 6:The History Tablecloth im Haus des Prakti-kantens [1]Nach einigen Tests im Labor,wo einige Fehler in der Elektro-nik und im Berechnungsalgorithmus beseitigt werden konn-ten,fand der erste Einsatz in einer nat ¨u rlichen Umgebungstatt -in der Wohnung eines Praktikanten.Vier Monate lang fand die “Geschichten erz ¨a hlende Tischdecke “ihren Einsatz in einem Zweipersonenhaushalt auf dem K ¨u chentisch,der dem Hausherrn auch regelm ¨a ßig als Arbeitstisch diente.Der Praktikant und seine Frau wurden nicht ¨u ber die Funktion dieser ungew ¨o hnlichen Tischdecke aufgekl ¨a rt,denn das Ziel war nicht nur das Testen der Funktionst ¨u chtigkeit,sondern auch die Auswirkungen auf die Anwender.Folgende Fragen stellten sich die Entwickler:•Wie wird die Funktionsweise von History Tablecloth von den Testpersonen aufgenommen und interpretiert?•Wie wird der History Tablecloth im Alltag der Test-personen integriert?•Wie reagiert Familien-Besucher auf den History Table-cloth ?Es stellte sich heraus,dass die Probanten schnell herausfan-den,wie der History Tablecloth funktionieren soll,obwohl die Elektronik und der Berechnungsalgorithmus immer noch kleine Fehler aufwiesen.Auch entstanden w ¨a hrend der Nut-zung witzige und ¨u berraschende Situationen,so z.B.bei ei-nem Weinglas,das zun ¨a chst von den Sensoren unentdeckt blieb,weil es zu leicht war,jedoch sofort von unten beleuch-tet wurde,als Rotwein hineingegossen wurde.Die Proban-den wurden in den ersten Tagen nicht m ¨u de immer wieder Dinge auf den Tisch zu stellen oder wegzunehmen,nur um den Effekt zu beobachten.Sogar Fehlberechnung in der Po-sition des Gegenstandes (manchmal leuchtete ein Feld et-was entfernt von der tats ¨a chlichen Stelle auf)wurde als et-was Positives und Witziges aufgefasst.Auch beim Essen mit Freunden und Verwandten wurde viel ¨u ber History Table-cloth gesprochen.Man erz ¨a hlte sich kleine Anekdoten,die beim Nutzen vom History Tablecloth entstanden waren oderdiskutierte ¨u ber die ¨Asthetikmancher Muster.Beziehungen zwischen zwei v ¨o llig unterschiedlichen Objekten oder Situa-tionen wurden pl ¨o tzlich allein ¨u ber leuchtende Pfade her-gestellt.(Der Hausherr machte sich oft einen Spaßdaraus auf den beleuchteten Fl ¨a chen seine Arbeitsutensilien auszu-breiten,die urspr ¨u nglich vom Mittagessen entstanden sind,siehe Fig.6)Eine Sensibilisierung f ¨u r eigentlich allt ¨a gliche Gegenst ¨a nde und Situationen konnte bei allen Personen beobachtet wer-den,die in dieser Testphase mit History Tablecloth in Be-r ¨u hrung kamen.Besonders ¨u berraschend waren jedoch die ¨a sthetischen Aspekte,die immer wieder f ¨u r Diskussionsstoffzwischen den Testpersonen sorgten,obwohl diese bei der ur-spr ¨u nglichen Entwicklung ¨u berhaupt keine Rolle gespielt ha-ben.4.ZUSAMMENFASSUNGViele von uns haben eine gewisse Vorstellung davon,wie eine intelligente Umgebung funktionieren k ¨o nnte und soll-te.Die meisten dieser Vorstellungen drehen sich um eine vollautomatisierte Umgebung mit Maschinen,die uns un-sere W ¨u nsche von den Augen ablesen oder per Kopfdruck ihrer zugewiesenen Arbeit nachgehen.Um so ¨u berraschen-der ist die Erkenntnis,dass bei all den gegenw ¨a rtigen For-schungsprojekten das Ziel nicht eine Automatisierung von Arbeitsabl ¨a ufen im Alltag ist,sondern viel Wert auf F ¨o r-derung von gesellschaftlich-sozialen Strukturen oder ¨a sthe-tischen Aspekten gelegt wird.Speziell bezogen auf Eins ¨a tze von Technologien im Haushalt wollen die meisten Entwick-ler die schon vorhandenen Strukturen in t ¨a glichen Arbeits-abl ¨a ufen mehr f ¨o rdern als ver ¨a ndern.Obwohl die ¨u berwie-gende Zahl der Projekte sich zum Ziel gesetzt haben,die Kommunikation im Haushalt oder den Zugriffauf Informa-tionen zu verbessern,stehen Aspekte wie Emotionen,¨As-thetik oder kulturellen Hintergr ¨u nde immer noch an ersterStelle.Schließlich soll der Mensch und nicht die Technik bei der Entwicklung im Mittelpunkt stehen.5.REFERENCES[1]W.Gaver,J.Bowers,A.Boucher,w,S.Pennington,and N.Villar.The history tablecloth:illuminating domestic activity.In Proceedings of the 6th ACM Conference on Designing interactive Systems(University Park,PA,USA,June 26-28,2006),pages 199–208.DIS ’06.ACM Press,New York,NY,June 2006.[2]A.S.Taylor,R.Harper,L.Swan,S.Izadi,A.Sellen,and M.Perry.Homes that make us smart.Personal and Ubiquitous Computing ,11(5):383–393,June 2007.。