Ambient Mobility - Hessen-IT

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Hessisches Ministerium für Wirtschaft,
Verkehr und Landesentwicklung
www.hessen-it.de
Ambient Mobility
Intelligente Produkte und Umgebungen
für mobile Bürger und Unternehmen
Band 61
Hessen
IT
Ambient Mobility
Intelligente Produkte und
Umgebungen für mobile
Bürger und Unternehmen
Hessen-IT Band 61
Dr. Matthias Donath
Olaf Jüptner
Hessisches Ministerium für Wirtschaft,
HA Hessen Agentur GmbH
Hessen-IT
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Gabriele Gottschalk
Alle Rechte vorbehalten.
Nachdruck, auch auszugsweise, verboten.
© Hessisches Ministerium für Wirtschaft,
Hessen-IT
c/o HA Hessen Agentur GmbH
Wiesbaden 2009
Layout/Satz: WerbeAtelier Theißen, Lohfelden
Druck: Werbedruck Schreckhase, Spangenberg
ISBN 978-3-939358-61-9
Bibliografische Informationen der Deutschen
Bibliothek: Die Deutsche Bibliothek verzeichnet
diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten
sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar.
Ambient Mobility
1
Ambient Mobility .............................................................................. 9
1.1 Die Vision umgebungsintelligenter Mobilität ................................ 9
1.2 Chancen ............................................................................................ 20
1.3 Herausforderungen ......................................................................... 25
2
Grundlagen ...................................................................................... 50
2.1 Das ambiente IKT-System ............................................................... 50
2.2 Endgeräte ......................................................................................... 59
2.3 Netzwerke ......................................................................................... 64
2.4 Software ............................................................................................ 70
3
Anwendungen ................................................................................ 74
3.1 Automotive ....................................................................................... 74
3.2 Gebäude und Wohnen ................................................................... 79
3.3 Gesundheit ....................................................................................... 85
3.4 Kleidung ........................................................................................... 92
3.5 Verkehr .............................................................................................. 96
4
Ambient Mobility – ein Leitbild für Hessen ............................. 104
5
Ihre Partner in Hessen .................................................................. 110
6
Die Aktionslinie Hessen-IT .......................................................... 125
Schriftenreihe Hessen-IT ............................................................. 127
Liebe Leserinnen und Leser,
das Internet hat unseren privaten und beruflichen Alltag tiefgreifend verändert. Seine Angebote haben den Wandel von der
Industrie- zur globalisierten Wissensgesellschaft vorangetrieben.
Mehr als die Hälfte der Deutschen empfinden heute Internet
und E-Mail als Steigerung ihrer Lebensqualität, auf die sie nicht
mehr verzichten möchten.
Wir stehen aktuell vor der Entwicklung des Internets der Zukunft.
„Ambiente“, d.h. auf eine Umgebung bezogene Technologien
vernetzen die physische Welt, zu der auch wir selbst mit unseren
Alltagsgegenständen und unserem Alltagshandeln gehören.
Deshalb spricht man auch vom „Internet der Dinge“. Durch
sensitive und anpassungsfähige Elektronik nehmen Alltagsprodukte und -umgebungen die Situation von Menschen und
Objekten wahr und reagieren auf deren Bedürfnisse. Autos
kommunizieren selbstständig Verkehrsgefahren an andere
Autos und an Leitstellen, Herd und Heizung werden von unterwegs per Handy gesteuert, Pakete finden selbst den Weg ihrer
Zustellung, Verpackungen von Lebensmitteln und Medikamenten melden ihr Verfallsdatum, unsere Kleidung misst unsere
Gesundheitswerte und meldet sie dem Arzt, Rasensprenger
bewässern automatisch je nach Trockenheit und Wetterprognose – die Beispiele sind unerschöpflich, die Potenziale immens.
In der Freizeit, bei der Arbeit, zu Hause, unterwegs – überall werden ambiente Informations- und Kommunikationstechnologien
(IKT) unser Leben verändern und unseren Alltag erleichtern. Der
Anteil der IKT-Ausgaben am deutschen Bruttoinlandsprodukt
liegt derzeit bei rund 6 Prozent. Dass Experten bis zum Jahr
2015 eine Verdoppelung erwarten, liegt maßgeblich an der
Nutzung dieser ambienten Alltagstechnologien.
Hessen begrüßt den Anbruch dieser Ära, weil ambiente Technologien unsere Lebensqualität weiter erhöhen werden: mehr
Komfort, mehr Sicherheit, mehr Effizienz, mehr Umweltschutz.
Unser Leitbild Ambient Mobility (www.ambient-mobility.de ) für
eine umgebungsintelligente Mobilität verknüpft mit IKT und
Mobilität zwei Stärken des Standortes Hessen und stellt bei der
Anwendung ambienter Technologien den Menschen in den
Mittelpunkt. Dieser Leitfaden möchte Ihnen aktuelle Forschungen
und Entwicklungen sowie den Zukunftsmarkt intelligenter
Produkte und Umgebungen vorstellen. Nehmen Sie Kontakt mit
den aufgeführten Experten auf, oder wenden Sie sich einfach an
das Projektteam von Hessen-IT. Hessen ist auch für Sie die richtige
Umgebung!
Dieter Posch,
Hessischer Minister für
Wirtschaft, Verkehr und
Landesentwicklung
2009
Ambient Mobility – Intelligente Produkte und Umgebungen
2008
Leitfaden zur Patentierung computerimplementierter
2007
Schriftenreihe Hessen-IT:
Neuerscheinungen
In modernen Märkten überleben – Kooperationen mittelständischer
für mobile Bürger und Unternehmen
Rating für IKT-Unternehmen (2. aktualisierte Auflage, Januar 2009)
Erfindungen (2. aktualisierte Auflage)
Telekommunikationsanbieter in Hessen 2008
Softwareunternehmen in Hessen (2. aktualisierte Auflage)
Web 2.0 – Neue erfolgreiche Kommunikationsstrategien
für kleine und mittlere Unternehmen
Die Gamesbranche – ein ernstzunehmender Wachstumsmarkt
Internet-Marketing nicht nur für kleine und mittlere Unternehmen
(2. aktualisierte Auflage)
Anti-SPAM – Ein Leitfaden über und gegen unverlangte
E-Mail-Werbung (2. aktualisierte Auflage)
VoIP – Telefonieren über das Internet (2. aktualisierte Auflage)
Leitfaden Webdesign – Internetpräsenzen besser
planen und gestalten (6. aktualisierte Auflage)
Hessen
IT
Die komplette Schriftenreihe finden Sie im Anhang
oder im Internet unter www.hessen-it.de
(Bestellmöglichkeit und Download als PDF-Datei)
www.hessen-it.de
1
Ambient Mobility
Mobilität im Alltag ist für Bürger und Unternehmen ein zentrales Thema
unserer Zeit. Die Bewegung und die Beweglichkeit von Mensch und Gut
sind nicht nur Aufgaben für die Gegenwart, sondern auch Herausforderungen für die Zukunft. Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT),
die intelligent mit ihrer Umgebung interagieren, schaffen schon heute
mobile Alltagslösungen für die Gesellschaft und die Wirtschaft von morgen.
1.1 Die Vision umgebungsintelligenter Mobilität
Der heutige Umgang mit IKT ist dadurch bestimmt, dass sich der Mensch
an seine IKT-Umgebung anpasst und die Technologien ihren Eigenschaften gemäß bedient. Die Vision intelligenter Umgebungen besteht in
einem Paradigmenwechsel: Hier bewegt sich der Mensch in einer IKTUmgebung, die sich selbstständig ihm anpasst und sich assistierend oder
proaktiv im Sinne seiner persönlichen Eigenschaften und Wünsche verhält. Die Einbettung winziger Sensoren, Prozessoren und Aktoren in vielfältige Alltagsprodukte – meistens mit deren Vernetzung und zunehmend
mit deren Anbindung an das Internet – schaffen elektronische Umgebungen, die scheinbar intelligent auf die Anwesenheit von Menschen und
Objekten reagieren. Auf diese Weise wird eine neue, unaufdringliche und
zum Teil unmerkliche Form der Interaktion bzw. Datenübermittlung zwischen Menschen und Maschinen und diesen untereinander erzeugt. IKTGeräte, Gegenstände und Gebäude werden quasi mit „Sinnen“ ausgestattet und oft energieautark kabellos vernetzt. Sie agieren situationsgerecht
und zum Teil selbstdiagnosefähig, um unsere Lebensqualität weiter zu
erhöhen und unseren Alltag effizienter, komfortabler, sicherer und
umweltgerechter zu gestalten.
Entwicklungsphasen der Computernutzung
Ära des Großrechners
1960 –1980
Ära des Personalcomputers
1980 –2010
Ära des allgegenwärtigen Computers
ab 2010
ein Computer, viele Nutzer
ein Nutzer, ein Computer
ein Nutzer, viele Computer
9
Ambient Mobility
A
B
Internet
Internet
Internet
Internet
D
C
Abbildung 1: Vier Entwicklungsstufen des Internets vom
spezifischen Netzwerk für Forscher bis zur gesellschaftlichen Infrastruktur
für Alltagsinformation, -interaktion und -dienste
Die neue Qualität und Quantität von umgebungsintelligenter IKT verdeutlicht ein Blick auf die Entwicklungsstufen des Internets (Abbildung 1). In den 70er Jahren wurde das Internet zunächst von einzelnen
Forschern und Militärs benutzt, um auf entfernte Daten zuzugreifen. Aber erst mit dem Aufkommen
von E-Mail in den 80er Jahren kam der Durchbruch auf über 10 Millionen Internetknoten. Das Internet
wurde hier hauptsächlich als Kommunikationsmedium von Mensch zu Mensch genutzt (A). Die 90er
Jahre brachten mit dem WWW eine Anwendungsform hervor, in der Menschen mit Maschinen,
nämlich über Internetbrowser mit WWW-Servern, interagieren (B). Der Datenverkehr hat sich auf über
100 Millionen Knoten vervielfacht, ermöglichte die Kommerzialisierung und Popularisierung des Internets und ist durch das drahtlose Internet um das Jahr 2008 auf rund 1 Milliarde Internetknoten
angewachsen. Mit der Interaktion von Maschine zu Maschine – (C) und (D) – zeichnet sich nun ein
weiterer Entwicklungssprung auf möglicherweise 50–70 Milliarden virtuelle Nutzer ab. Zum Teil
werden Maschinen dabei als Computer in Erscheinung treten (C), zum Teil aber auch in intelligente
Gegenstände eingebettet sein und aus der Wahrnehmung verschwinden (D). Beide Formen der
maschinenunterstützten Interaktion – (C) und (D) – stellen die neue Perspektive umgebungsintelligenter
Technologien dar. Weltweit werden Milliarden von intelligenten IKT-Komponenten ohne menschliches
Zutun via Internet Daten austauschen und damit den Datenverkehr wiederum erheblich erhöhen.
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copyright and picture by www.dieterschwer.com
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„Es kommt mir so vor, als sei das rasante Wachstum des WWW
nur der Zündfunke einer viel gewaltigeren Explosion gewesen.
Sie wird losbrechen, sobald die Dinge das Internet nutzen.“
Neil Gershenfeld, Media Lab,
Massachussetts Institute of Technology (MIT)
Der Begriff der Umgebung ist in diesem Ansatz auf einen physikalischen
Raum bezogen, der Personen oder Güter umgibt und elektronisch unterstützt wird. In diesen Umgebungen vollzieht sich eine bestimmte Situation
und es sind Technologien vorhanden, die auf diese Situation hin reagieren.
Handelt es sich beispielsweise um eine intelligente Medikamentenschachtel, die in Gegenwart eines Menschen die Haltbarkeit der Arznei anzeigt,
besteht die Umgebung aus der Medikamentenpackung, seinen technischen
Komponenten und dem physikalischen Raum, in der der Sender die Präsenz
des Menschen erkennt. Handelt es sich um den intelligenten Rasensprenger
mit Feuchtigkeitssensoren im Boden und Wetterprognosenzugriff via Internet, schließt die Umgebung die Rasensensoren, die Funk- und die Internetverbindung sowie die Internetseite samt Wetterprognose mit ein.
Von Intelligenz kann man bei umgebungsintelligenten Systemen zunächst
einmal im umgangssprachlichen Sinne sprechen. Die Technologien können
über Sensoren immer den Kontext und häufig ihre Position und ihren
Zustand „erkennen“. Sie können sich ferner über Aktoren situationsangepasst „verhalten“ und manchmal mit Menschen oder Objekten „kommunizieren“ – so dass sie sich auf Basis dieser Eigenschaften in einer gewünschten, vorteilhaften Weise einsetzen lassen. Darüber hinaus kann von Intelligenz aber auch ansatzweise im Sinne von Künstlicher Intelligenz (KI) die
Rede sein. Damit sich die Technologien in einigen, komplexen Anwendungsbereichen selbst organisieren können, sollten sie auf der Basis von
Erfahrung „lernen“ und kognitive Fähigkeiten entwickeln bzw. erweitern können. Ob wir diese Eigenschaften von einzelnen umgebungsintelligenten
Anwendungen in einigen Jahren noch als „intelligent“ ansehen, ist fraglich –
wahrscheinlich werden wir sie irgendwann als normal betrachten. In diesem
Band wird „Intelligenz“ nicht nur auf den Menschen bezogen, sondern breit
als Erkenntnisvermögen verstanden, so dass wir den Begriff im Folgenden
nicht mit Anführungszeichen versehen.
11
Ambient Mobility
Ermöglicht werden intelligente Alltagsdinge und -umgebungen durch
erhebliche Leistungssteigerungen in der Informations- und Kommunikationstechnologie. In den letzten Jahrzehnten ist die Innovationsdynamik in
Bereichen der Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik und bei Kommunikationssystemen drastisch angestiegen.
Mikroelektronik
In der Mikroelektronik haben sich die Rechenleistung und die Speicherkapazität der Chips in den letzten 15 Jahren um das Tausendfache erhöht.
Bei gleicher Leistungsfähigkeit ist damit der Preis für mikroelektronisch
hergestellte Funktionalitäten deutlich gesunken. So sind die Kosten für die
Speicherung von einem Megabyte Daten in den letzten 20 Jahren von
rund 100 Euro auf einige Zehntel Cent zurückgegangen und liegen nun
weit unter dem Preis des Speichermediums Papier. In dem bekannten,
nach ihm benannten Gesetz sagte Gordon Moore 1975 voraus, dass sich
die Integrationsdichte von integrierten Schaltkreisen – und damit die
Miniaturisierung und Leistungsfähigkeit von Chips – alle zwei Jahre
verdoppelt. Ob und wie lange dieser Trend anhält, ist umstritten. Bemerkenswert ist allerdings die Genauigkeit der Prognose in den letzten Jahrzehnten. Wenn sich die Mikroelektronik weiter so entwickelt, könnte ein
handelsüblicher Rechner in rund 20 Jahren ebenso viele Rechenoperationen pro Sekunde bewältigen wie das menschliche Gehirn. Die niedrigen
Kosten der Chips und ihre Miniaturisierung erlauben es, viele Gegenstände mit diesen Mikrocomputern auszustatten, um intelligente Umgebungen zu erzeugen.
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Mikrosystemtechnik
Fortschritte in der Mikrosystemtechnik und Nanotechnologie haben zu
Verbesserungen etwa von Sensoren, Sensornetzen und Transpondern
geführt. So können kleinste integrationsfähige Funksensoren mittlerweile
die unterschiedlichsten Messparameter ohne expliziten Energieverbrauch
mehrere Meter weit melden – die dafür benötigte Energie beziehen sie
aus der Umgebung oder aus dem Messvorgang selbst. Ohne eigene
Energiequelle funktionieren einige so genannte RFID-Chips („Radio Frequency Identification“). Hier handelt es sich um einen Transponder, der
mit einem Signal bestrahlt wird, dieses decodiert und dann als Antwort
ein Funksignal mit einer Reichweite von einigen Metern zurücksenden
kann. Wenn also beispielsweise ein LKW in eine Lagerhalle fährt, kann
automatisiert seine mit RFID-Chips bestückte Ladung angezeigt werden.
Auch die Verknüpfung von Sensoren stellt längst kein Problem mehr dar.
Hochgradig miniaturisierte Sensoren können sich drahtlos mit benachbarten Sensoren vernetzen, Erkenntnisse austauschen und untereinander
abstimmen. Werden Sensornetze zum Beispiel in der Waldbrandbekämpfung eingesetzt, lässt sich über die Existenz eines Brandes hinaus auch
seine genaue Position und seine Ausbreitungsrichtung und -geschwindigkeit ermitteln.
Kommunikationssysteme
Der Datenverkehr wächst im Internet seit Jahren exponentiell. Alle sechs
bis zwölf Monate verdoppelt sich die transportierte Datenmenge. Nach
der „Regel von Gilder“ verdreifacht sich die Bandbreite und damit die
Leistungsfähigkeit von Netzwerken jedes Jahr. Laut DE-CIX, dem weltweit
größten Internetknotenpunkt in Frankfurt, ist ein Ende des Wachstums
nicht in Sicht. Vermutlich wird das weltweite Datenvolumen bis 2011 jährlich um 60 Prozent auf dann 1800 Exabyte (1,8 Billionen Gigabyte) zunehmen. Das entspricht einer Verzehnfachung gegenüber 2006. Im Mobilfunk hat die Anzahl der weltweiten Mobilfunkteilnehmer bereits die der
Festnetzanschlüsse überrundet. Mit Handys der neuesten Generation können pro Sekunde etwa 50 mal mehr Daten übertragen werden als noch
vor wenigen Jahren.
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Ambient Mobility
Ubiquitous Computing – der Computer ist verschwunden,
es lebe der Computer
Die Konsequenzen dieser von Experten zum Teil vorhergesehenen Entwicklungen hat als erster Mark Weiser (1952 –1999) – Chief Technologist im
Xerox Palo Alto Research Center (PARC) im Silicon Valley – erkannt. Weiser
dachte über das Erscheinungsbild und den Platz des Computers im Alltag
nach. In seinem visionären Artikel „Der Computer für das 21. Jahrhundert“
(The Computer for the 21st Century) beschreibt er 1991, dass Computer
künftig in nahezu jedem Gegenstand unserer Alltagswelt, also allgegenwärtig (ubiquitous) eingebettet sein werden. In dieser Ära des „Ubiquitous
Computing (UC)“ (Allgegenwärtige Datenverarbeitung) – die auf die Ära des
Mainframe und des Personal-Computers (PC) folge – werde der Personal-
By permission of PARC, www.parc.com
Computer durch personalisierte „intelligente Gegenstände“ ersetzt.
„Ubiquitous Computing stellt einen starken Wandel dar in der
Art, wie wir Computer verwenden, in der Menschen in einer
Umgebung wohnen, arbeiten und spielen, die nahtlos mit Computern vernetzt ist. Ubiquitous Computing postuliert eine Welt,
in der Menschen umgeben sind von Computer-Endgeräten und
einer Computer-Infrastruktur, die uns in allem unterstützen, was
wir tun.“
Mark Weiser, Computer Science Lab Xerox PARC, 1991
Es ist heute leicht, in einem US-amerikanischen Mittelklasse-Haushalt 40 Mikroprozessoren zu finden. Sie sind zu finden in den Weckern, dem Mikrowellenherd, den
Fernbedienungen, der Stereoanlage, dem Fernseher, dem Spielzeug der Kinder
usw. Mit ‚UC’ haben sie noch nichts zu tun. Aber vernetze sie und sie werden zu
Schlüsseltechnologien für ‚UC’. Verknüpfe sie mit dem Internet und nun hast du in
deinem Haus Millionen von Informationsquellen mit Hunderten von Informationsvermittlungssystemen verbunden. Uhren, die sich nach einem Stromausfall wieder die
korrekte Zeit einstellen, Mikrowellen, die neue Rezepte herunterladen, Kinderspielzeug, das sich selbst mit neuer Software versorgt, Anstriche, die Staub reinigen und
Eindringlinge melden, Wände, die selektiv Geräusche dämpfen sind nur einige
Mark Weiser, 1996
Beispiele.“
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„Wenn überall Computer sind, bleiben sie besser aus dem Weg.“
Weiser ist besonders wichtig, dass die allgegenwärtige Computerwelt
den Menschen in einer unaufdringlichen und unauffälligen, ja gewissermaßen „unsichtbaren“ Weise unterstützt. Sie soll in den Hintergrund treten und vom Menschen möglichst wenig Aufmerksamkeit beanspruchen.
Idealerweise soll sie ganz aus seiner Wahrnehmung verschwinden, ihre
Dienste sollen aber jederzeit und überall verfügbar sein. In dem Aufsatz
„Das kommende Zeitalter einer beruhigenden Technologie“ (The Coming
Age of Calm Technology) aus dem Jahre 1996 stellt er die Aufgabe, den
Menschen nicht mit Informationen zu überfrachten und ihm, im Gegenteil,
ein Gefühl der Ruhe zu verleihen, als zentrale Herausforderung der nächsten 50 Jahre für die Gestaltung von intelligenten Produkten und Umgebungen heraus. Der Umgang mit den allgegenwärtigen Mikrocomputern
soll sich wie derjenige mit dem Auto vollziehen: Im Normalfall ist unsere
Aufmerksamkeit auf die Straße, das Radio oder die Beifahrer gerichtet
und nicht auf das Geräusch des Motors, weil die Nutzung des Wagens
wenig Aufmerksamkeit erfordert. Ungewöhnliche Motorgeräusche
bemerken wir trotzdem sofort, was zeigt, dass wir die Geräusche des
Motors vorher im Hintergrund durchaus wahrgenommen haben. Intelligente Produkte und Umgebungen sollten also so gestaltet werden, dass
der Umgang mit ihnen normalerweise eine geringe Aufmerksamkeit
erfordert, sie im Bedarfsfall aber auch ins Zentrum der Aufmerksamkeit
rücken können.
Auch wenn Weiser erklärt, „UC“ werde die Informationstechnologie zu
den kleinen quälenden Alltagsfragen führen, wie: Wo sind meine Autoschlüssel? Finde ich einen Parkplatz? Ist das Hemd, das ich letzte Woche
im Laden sah, noch im Regal? Der gesellschaftlichen Tragweite von „Ubiquitous Computing“ ist er sich durchaus bewusst – das wird deutlich,
wenn er dessen Bedeutung mit zwei anderen Techniken vergleicht, deren
Gebrauch so selbstverständlich und allgegenwärtig geworden ist, das sie
mittlerweile untrennbar zu unserer Zivilisation dazugehören: der Schrift
und der Elektrizität.
15
Ambient Mobility
Pervasive Computing und Ambient Intelligence
Zwei Begriffe, die häufig mit oder in einem ähnlichen Zusammenhang wie
„Ubiquitous Computing“ genannt werden, sind „Pervasive Computing
(PvC)“ und „Ambient Intelligence (AmI)“. „Pervasive Computing“ (durchdringende Datenverarbeitung) bezeichnet auch die Durchdringung von
Alltagsgegenständen mit Sensoren, Prozessoren und Aktoren, aber mit
einer umsetzungsorientierten Ausrichtung. Der Begriff wurde von der
Industrie eingeführt (und wird heute IBM zugeschrieben), um auf der
Basis vorhandener Mobile-Computing-Technologien kurzfristig umweltintelligente Lösungen zu entwickeln. Als Reaktion auf die US-amerikanisch
dominierten Ansätze des „UC“ und „PvC“ wurde in Europa von Emile Aarts
von Philips Research der Begriff „Ambient Intelligence (AmI)“ (Umgebungsintelligenz) geprägt und von der Europäischen Union über die Forschungsrahmenprogramme FRP 5, 6 und 7 verbreitet. AmI schließt auch
Aspekte der Mensch-Maschine-Interaktion und der künstlichen Intelligenz
mit ein. Im Jahr 1999 beschreibt die European Union’s Information Society
Technologies Program Advisory Group (ISTAG) – der aus Hessen die Leiter
von SAP Research (ISTAG-Vorsitz) und des Fraunhofer IGD angehören –
AmI in einer visionären Erklärung: „People will be surrounded by intelligent and intuitive interfaces embedded in everyday objects around us
and an environment recognizing and responding to the presence of individuals in an invisible way.“ In den letzten Jahren setzt sich zunehmend die
pragmatische Auffassung durch, dass die Unterscheidung zwischen diesen drei Begriffen eher akademischer Natur ist. Wichtiger als die geringfügigen Unterschiede in den Konzepten herauszustellen, ist es, ihre sehr
wesentlichen Gemeinsamkeiten zu fokussieren und gemeinsam nach
Ansätzen zu suchen, wie sie sinnvoll umgesetzt werden können.
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IKT-Merkmale für intelligente Produkte und Umgebungen
Welche Anforderungen werden im Rahmen von Ubiquitous Computing,
Pervasive Computing und Ambient Intelligence an die IKT gestellt, um
intelligente Produkte und Umgebungen zu realisieren? In einer Studie im
Auftrag der TA-SWISS von mehreren schweizerischen und deutschen Forschungsinstitutionen wurden folgende IKT-Merkmale identifiziert:
Merkmale
a Miniaturisierung: IKT-Komponenten werden immer
kleiner, leistungsfähiger, preisgünstiger, portabler und
damit mobiler einsatzfähig.
a Einbettung: IKT-Komponenten werden in immer
mehr Alltagsgegenstände integriert.
a Vernetzung: IKT-Komponenten können miteinander
immer häufiger – meist drahtlos und häufig über das
Internet – Daten austauschen.
a Kontextsensitivität: IKT-Komponenten können immer
häufiger durch drahtlosen Datenaustausch und durch Sensoren Informationen über ihre Umgebung wahrnehmen.
a Allgegenwart: IKT wird stärker präsent durch die Einbettung in intelligente Produkte und Umgebungen.
Trend
h
h
h
h
h
Quelle: TA-SWISS
17
Ambient Mobility
Vision wird Wirklichkeit
Für Experten steht längst außer Frage, dass intelligente Produkte und
Umgebungen unsere Gesellschaft und Wirtschaft zunehmend durchdringen werden. Die modernen IKT weisen Merkmale und Trends auf, die zur
gezielten Entwicklung von umgebungsintelligenten Anwendungen ein
erhebliches Potenzial darstellen.
Aktuell ist unsere Gesellschaft aber noch nicht wesentlich durch intelligente Produkte und Umgebungen geprägt. Die Miniaturisierung und Einbettung von IKT-Komponenten sind zwar bereits weit fortgeschritten – das
zeigt die Tatsache, dass rund 98 Prozent aller programmierbaren Prozessoren bereits in Gegenständen des täglichen Lebens eingebettet sind,
wie etwa Haushaltsgeräte, Fahrzeuge und Spielsachen. Aber der epochale qualitative Quantensprung und „Intelligenzgewinn“, der erst durch
die insbesondere internetbasierte Vernetzung der IKT-Komponenten
erfolgt, steht noch aus. Erst wenn sich die Dinge selbst miteinander vernetzten, kann von einer intelligenten Umgebung gesprochen werden.
Von einer Allgegenwart umgebungsintelligenter Produkte und Prozesse
kann deshalb derzeit noch keine Rede sein.
Die Vision einer ambienten mobilen Alltagswelt ist aber trotzdem keine
Utopie, sie wird Realität. Viele intelligente Produkte und automatisierte
Prozesse benutzen wir seit langem – z. B. ABS, Airbag, Herzschrittmacher,
Mobiltelefone – ohne dass wir sie als Vorreiter oder Wegbereiter einer allgegenwärtig IKT-durchdrungenen Gesellschaft ansehen. Bieten sie einen
Gewinn an Lebensqualität – etwa mehr Komfort, mehr Sicherheit, mehr
Effizienz, mehr Umweltschutz – nehmen wir ihren Nutzen gerne an. Dass
uns der Entwicklungsprozess vom gelegentlichen Einsatz intelligenter
Produkte hin zu einer gesellschaftlichen Prägung durch intelligente
Umgebungen vielfach nicht bewusst ist, liegt zum einen an der Qualität
der realisierten Anwendungen. Ganz im Sinne Weisers tritt bei ihnen die
Aufmerksamkeit für die dahinter liegende (beruhigende) Hoch-Technologie zurück. Wir haben uns daran gewöhnt, dass die Gegenstände und das
Geschehen um uns herum „intelligenter“ werden ohne wahrzunehmen,
dass es sich dabei um Funktionalitäten von Computern handelt.
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Zum anderen ist die Entwicklung ambienter IKT-Systeme größeren Maßstabs mit einem starken Anstieg an technischer und sozialer Komplexität
verbunden. Wer umfassende gesellschaftliche Anwendungsmöglichkeiten schaffen möchte, die einzelne Insel-Lösungen übersteigen, muss sinnvolle Szenarien entwickeln, diverse technologische Systeme auf einander
abstimmen und allgemeine technische Standards etablieren. Die Verzögerungen bei der Einführung des Maut-Systems deuten beispielhaft auf
die große Herausforderung hin, hochkomplexe ambiente IKT-Applikationen für eine sehr großflächige Umgebung – das heißt hier für eine bundesweite Nutzung – zu entwickeln und zu etablieren.
Diese Einsicht wird auch in der Politik vertreten. Um die Forschung, Entwicklung und Marktfähigkeit ambienter IKT-Systeme zu beschleunigen
werden sie auf EU-, bundes- und landespolitischer Ebene gezielt gefördert. Einen zentralen thematischen Schwerpunkt in den europäischen und
bundesstaatlichen Förderaktivitäten stellt dabei aktuell das Leitbild des
Ambient Assisted Living (AAL) (umgebungsunterstütztes Leben) dar. Da
ambiente IKT-Systeme sehr vielfältige Alltags- und Geschäftsprozesse
unterstützen können, kann ihre Förderung gezielt darauf ausgerichtet
werden, Instrumente zur Lösung gesellschaftlicher Zukunftsthemen bzw.
-probleme zu entwickeln. AAL fokussiert die Problematik des demografischen Wandels und soll der wachsenden Anzahl älterer Menschen länger
und verstärkt ermöglichen, ein eigenständiges, mobiles Leben zu führen.
Dies kann beispielsweise durch die Vermittlung ihrer körperlichen Vitalwerte an den Arzt, Pfleger bzw. Betreuer, durch Notfallmeldungen bei
Stürzen oder seniorenfreundliche Wohneinrichtungen geschehen. Auf
das hessische Leitbild Ambient Mobility wird in Kapitel 4 eingegangen.
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Ambient Mobility
1.2 Chancen
Die wachsende Durchdringung unseres Alltags mit ambienten IKT-Systemen lässt die Relevanz von Informations- und Kommunikationstechnologien noch weiter zunehmen. Mehr als die Hälfte der Industrieproduktion
und mehr als 80 Prozent der Exporte hängen schon heute vom Einsatz
moderner IKT ab. Auch werden in einzelnen High-Tech-Sektoren wie der
Automobilindustrie, Logistik und Medizintechnik bereits heute mehr als
80 Prozent der Innovationen durch IKT getrieben. Weil IKT-basierte Intelligenz nun aber auch in die unzähligen gewöhnlichen Alltagsprodukte und
-prozesse einzieht, wird das die Bedeutung von IKT natürlich nochmals
beträchtlich erhöhen – soviel lässt sich bereits mit Gewissheit sagen.
Worin die wesentlichen gesellschaftlichen Chancen, die die neuen Technologien bieten, in der Lebens- und Arbeitswelt aber konkret bestehen,
ist in dieser frühen Phase ihrer Entwicklung und Implementierung in
einem umfassenden Maße nur sehr vage abschätzbar. Betrachten wir im
Folgenden einige Kerndimensionen, in denen der Nutzen in Breite und
Tiefe in Erscheinung treten wird. Im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung
sind bei der Chancenbetrachtung ökologische, wirtschaftliche und soziale
Aspekte in den Blick zu nehmen.
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Ökologische Chancen
Ambiente Technologien können ökologische Problemlagen aufgreifen
und gezielt zur Schonung von nicht-regenerierbaren Ressourcen und zur
Erhöhung von Energie- und Materialeffizienz eingesetzt werden. Vor allem
Sekundäreffekte wie beispielsweise ökologische Formen des intermodalen Verkehrs, des koordinierten Gebäudemanagements und der energetischen Gerätevernetzung – hier sollen etwa die Abwärme eines Kühlschranks das Wasser im Geschirrspüler vorheizen und der Backofen seine
überschüssige Wärme an die Waschmaschine abgeben – können wirkungsvolle Beiträge leisten.
Kurzgefasst
a Vermeidung von motorisiertem Verkehr durch Telekommunikation
a Optimierung von Verkehrs- und Logistikprozessen
a Erhöhung der Energie- und Ressourcenproduktivität
a Optimierung von Wertschöpfungsprozessen
a Dematerialisierung (Verringerung der Material- und
Energieumwandlungen bei gleichem Nutzen)
a Ökologisierung der Märkte und Unterstützung einer
umweltgerechten Produktpolitik
a Höhere Transparenz ökologischer Produkteigenschaften
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Ambient Mobility
Wirtschaftliche Chancen
„Das breite Anwendungsspektrum macht Ambient Mobility
zu einem enormen Wachstumsmarkt. Gerade in Hessen sind
viele Institutionen und Unternehmen ansässig, die im Bereich
Ambient Mobility der absoluten Weltspitze angehören.“
Prof. Dr. techn. Dieter W. Fellner, Fraunhofer IGD
Ambiente IKT-Systeme werden zur Zeit ihrer Durchdringung die Wirtschaft
revolutionieren. Über die Stärkung des IKT-Sektors als Schlüsselbranche für
Innovationen hinaus, bergen sie auch für alle anderen Wirtschaftsbranchen
erhebliche Potenziale. Die multimediale Verarbeitung und Echtzeit-Kommunikation von Daten, Informationen und Wissen sowie deren allgegenwärtige Vernetzung wird die Bedeutung der klassischen Produktionsfaktoren Arbeit, Kapital und Rohstoffe weiter zurückdrängen. Die Erfassung, Bündelung und Kontrolle von Informationen in Echtzeit ermöglicht ein hocheffizientes Management von Geschäftsprozessen, das alle Prozesse der Wertschöpfungskette (Planen, Entwickeln, Beschaffen, Herstellen, Liefern, Warten, Entsorgen) unterstützt. Die Erfassung der Situation, in der sich ein
Kunde befindet, ermöglicht individuell angepasste Produkte und Dienste,
die Erfassung seiner tatsächlichen Nutzung der Produkte und Dienste
ermöglicht verbrauchsbezogene, dynamische Geschäftsmodelle. Experten
rechnen damit, dass 2013 bereits für eine Milliarde Menschen ein Billion
elektronisch aufgerüstete, vernetzte Gegenstände zur Verfügung stehen.
Kurzgefasst
a Stärkung der IKT-Branche (Netze, Endgeräte, Anwendungen)
a Vorrangstellung des Produktionsfaktors Wissen
a Transformation zu Real-Time-Enterprises (RTE)
durch Echtzeit-Management
a Optimierung von Wertschöpfungsprozessen
a Entwicklung kundenorientierter Produkte und Dienste
a Entwicklung nutzungsbezogener Geschäfts- und Preismodelle
22
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Praxisbeispiel
Prozess RFID-Gebäudewartung
Die Betreibergesellschaft des Frankfurter Flughafens Fraport AG
betreut rund 440 Gewerbeimmobilien. Im Rahmen gesetzlich vorgeschriebener und gerichtsfest zu dokumentierender Wartungsarbeiten hat das Facility Management mehr als 70.000 Objekte zu überprüfen, davon rund 22.000 Brandschutzklappen. Durch den Einsatz
von RFID-Etiketten (Transponder), die an den Brandschutzklappen
befestigt sind, und Tablett-PCs wird diese Wartung nun ohne
Medienbrüche durchgeführt: Der ausführende Monteur lädt die
Wartungsaufträge vom stationären Informationssystem auf seinen
Tablett-PC. An der Brandschutzklappe aktiviert er den für diese
Klappe bestimmten Auftrag durch das Einlesen seiner Personalkennung und des RFID-Etiketts. Nach der Aktivierung dokumentiert er
seine durchgeführte Wartung / Inspektion und die vorgefundenen
Mängel. Seine Tätigkeit schließt der Monteur mit dem Einlesen und
Beschreiben des RFID-Etiketts ab. Auf dem RFID-Etikett wird zusätzlich zum stationären Instandhaltungssystem die Tätigkeit, das Datum
und die Uhrzeit der Ausführung dokumentiert. Nach der Dokumentation werden die Daten mit dem zentralen Instandhaltungssystem
über WLAN / LAN abgeglichen. Vor dem durchgängig digitalen
RFID-Einsatz mussten für die Brandschutzklappen-Wartung jährlich
88.000 Auftragsblätter ausgefüllt werden. Die Kosten für die
Beschaffung und den Betrieb des Systems (RFID-Etiketten, TablettPC’s, Server, WLAN, Betreuung) werden durch die hohen Einsparungen in den Prozesskosten mehr als kompensiert. Der Return on
Invest war nach 12 Monaten erreicht. Mittlerweile setzt die Fraport
AG das RFID-gestützte Verfahren auch in der Instandhaltung von
Brandschutztüren, Entrauchungsanlagen, Entrauchungsventilatoren,
Aufzügen, Förderanlagenabschlüssen, Kanalrauchmeldern, der
Begehung von Gateräumen, sanitären Anlagen, Fluchtwegskontrolle
und der Betankung von Fahrzeugen der Fraport AG ein.
23
Ambient Mobility
Soziale Chancen
Mit dem Leitbild Ambient Assisted Living (AAL) fokussiert ein Forschungsstrang ambienter IKT-Systeme die demografische Entwicklung vieler westlicher Länder und deren soziale Implikationen. Durch vielfältige heimische
Assistenzsysteme soll älteren Menschen ein möglichst langes eigenständiges Leben eröffnet werden. Eng damit verbunden sind innovative
Optionen für ein persönliches oder ärztlich begleitetes Gesundheits- und
Fitnessmonitoring und -management. Randgruppen wie z. B. Sehbehinderten und Blinden kann durch neue Orientierungssysteme ein mobileres, integrierteres Leben ermöglicht werden. Die Sicherheit von Kindern
lässt sich mit Hilfe von Positionsmeldern erhöhen und über flexible
Arbeitsformen können beispielsweise Familie und Beruf besser in Einklang gebracht werden.
Kurzgefasst
a Unterstützung älterer Menschen für ein langes
eigenständiges Leben
a Monitoring und Management von Gesundheit und Fitness,
inkl. innovativer medizinischer Pflege-, Behandlungs- und
Operationsverfahren
a Navigation und Integration von Behinderten und Randgruppen
a Positionierungs- und Suchdienste für Kinder und Tiere
a Flexible, familienfreundliche Arbeitszeitmodellierung im Sinne
einer Work-Life-Balance
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Der Einsatz ambienter Technologien im Sinne von Ambient Assisted Living ist nicht nur
sozial, sondern auch finanziell hochgradig attraktiv. Die TU Darmstadt hat 2006 errechnet, dass eine Verringerung von nur 1 % an stationärer Pflege eine Kostenreduzierung
von 47,12 Mio. Euro ergibt (der Kostenunterschied zwischen einer stationären und
einer Heimpflege beläuft sich für jeden Leistungsempfänger auf etwa 7.300 Euro pro
Jahr, Stand Anfang 2007). Im Jahr 2010 wären dies schon 53,40 Mio. Euro und im Jahr
2050 sogar 106 Mio. Euro. Auch durch ambiente Unterstützungsdienste wie etwa eine
automatische Überwachung von Körperfunktionen, Behandlungserinnerungen oder
Verbesserungen in der Medikamentenversorgung sind erhebliche Einsparungen erzielbar. Laut Deutschem Apothekerverband können etwa 25 % aller Krankenhausaufenthalte auf Fehlmedikationen zurückgeführt werden, was zu Kosten von rund einer Milliarde Euro pro Jahr führt.
1.3 Herausforderungen
Auf dem Weg in eine Gesellschaft, die die Potenziale ambienter Technologien wirklich ausschöpft und wesentlich von ihnen geprägt ist, sind
noch viele Barrieren zu überwinden. Das zeigen schon die zeitliche Entwicklung der Aktivitäten in diesem Forschungsfeld und ihre Ergebnisse.
Immerhin liegt die Veröffentlichung von Mark Weisers Vision des Ubiquitous Computing mittlerweile schon 18 Jahre zurück. Ihre Verwirklichung
dürfte uns noch einige Jahre beschäftigen.
Die Gründe hierfür sind vielschichtig. Während in einigen geschlossenen
Einheiten wie etwa Autos und Häusern in den letzten Jahren durchaus
hochinnovative ambiente Technologien implementiert worden sind, erfordern Anwendungen in komplexeren Umgebungen mit größeren Nutzerkreisen weitere Voraussetzungen. Erst die Verzahnung verschiedener
Technologien auf diversen Ebenen ermöglicht eine Gesamtfunktionalität,
die als innovativer Mehrwert in ein Produkt integriert und an den Kunden
weitergegeben werden kann. Nachdem schon überzeugende einzelne
ambiente IKT-Lösungen im Markt sind, besteht die Herausforderung nun
darin, eine Basis für die Interoperabilität und die Interaktion der Systeme
zu schaffen, damit größere und flexiblere Systeme entstehen können.
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Ambient Mobility
Besonders diese hochkomplexen Systeme ermöglichen für den Einzelnen
Angebote mit einem attraktiven Mehrwert. Deswegen machen gerade sie
Ambient Mobility zu einem Ansatz mit gesellschaftlicher Tragweite.
Ökologische Herausforderungen
a Dematerialisierung
Die Material- und Energieintensität von Entwicklungs-, Produktionsund Transportprozessen ist u. a. durch attraktive intermodale Verkehrsangebote zu optimieren und ggf. durch reine Signalverarbeitung zu
substituieren.
a Intelligente Verkehrsinfrastrukturen
Ambiente IKT-Systeme zur Verkehrsplanung sind bereits in der
Bauplanung des Bundes, der Länder und der Kommunen zu
berücksichtigen.
a Grüne IKT-Infrastrukturen und -Produkte
Die Erzeugung langlebiger energieeffizienter IKT-Infrastrukturen
und -Produkte (Green IT) bedarf eines nachhaltig ökologischen
Bewusstseins und Marketings. Verkürzten Produkt- und Nutzungszyklen ist entgegenzuwirken.
a Rebound-Effekt
Die Nutzung der allgegenwärtig einsetzbaren Technologien
sollte einem ökologiebewussten, energieökonomischen
Konsumverhalten entsprechen (Stand-by etc.).
a Entsorgung
Nach dem Gebrauch sind viele kleine Komponenten von Elektronikabfall adäquat zu verwerten, damit keine wertvollen Rohstoffe
verloren gehen und Schadstoffe nicht in die Umwelt gelangen.
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Wirtschaftliche Herausforderungen
a Kundenorientierte Produkte und Dienste
Neue Technologien machen vieles möglich, Anbieter müssen
daher erkennen: Was will der Kunde, was sind seine Interessen und
Bedürfnisse?
a Basisstandards
Komplexe Anwendungssysteme müssen komplementäre
Komponenten anderer Firmen integrieren können, noch fehlen
aber allgemeingültige technische Standards.
a Innovationsdynamik
Langlebige Produkte (z. B. Waschmaschinen) und ambiente
IKT-Systeme haben eine unterschiedliche Innovationsfrequenz,
das schafft Ausstattungsfragen.
a Innovative Geschäfts- und Preismodelle
Neue situationsbezogene Angebote und nutzungsbezogene
Bezahlverfahren schaffen Vorteile für den Kunden, müssen aber
erst Akzeptanz gewinnen.
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Ambient Mobility
Soziale Herausforderungen
a Privatsphäre bzw. informationelle Selbstbestimmung
Einige ambiente IKT-Systeme sind in der Lage, Informationen zu erfassen, die bestimmten oder bestimmbaren Personen zugeordnet werden
können. Diese Informationen betreffen das Recht auf Privatsphäre bzw.
– als juristischer Fachbegriff – auf informationelle Selbstbestimmung.
Sie sind damit relevant im Sinne von Artikel 2 Absatz 1 in Verbindung
von Artikel 1 Absatz 1 des Grundgesetzes (GG) und Paragraph 1 des
Bundesdatenschutzgesetzes (BDSG). Demgemäß haben Personen das
Recht, die Preisgabe und Verwendung ihrer personenbezogenen Daten
grundsätzlich selbst zu bestimmen. Die EU-Kommission hat am 16. Mai
2009 eine Empfehlung „zur Umsetzung der Grundsätze der Wahrung
der Privatsphäre und des Datenschutzes in RFID-gestützten Anwendungen“ veröffentlicht. Demgemäß wird die Kommission für die Aufstellung
von gemeinschaftlichen Leitlinien für das Informationssicherheitsmanagementsystem bei RFID-Anwendungen sorgen.
a Physische Selbstbestimmung
Analog zur Möglichkeit, den Umgang mit persönlichen Informationen zu
bestimmen, zielt die physische Selbstbestimmung auf die Kontrolle des
Nutzers über seine für ihn agierenden Objekte. Wenn diese mit eingebetteter Intelligenz auf seine Präsenz reagieren, kann ein schmaler Grad
zwischen einem erzielten Nutzen und dem Gefühl der Bevormundung
und des Kontrollverlustes bestehen. Beispielsweise können die sensoriell ausgelösten Warntöne bei einem Nichtanschnallen im Auto als
Zwang empfunden werden, im eigenen Interesse den Gurt anzulegen,
besonders dann, wenn man selbst die Alarmfunktionalität nicht gewählt
hat und ggf. diese in einer speziellen Situation gar nicht wünscht.
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a Benutzerfreundlichkeit
Ambiente IKT-Systeme sollen einerseits als zum Teil unsichtbare Helfer
unterstützen, ohne den Anwender mit Situationsinformationen zu
überlasten und die Atmosphäre mit Technologie zu überfrachten.
Andererseits sollen sie ihm aber leicht und schnell ermöglichen, die
Unterstützungsleistung zu erkennen und zu steuern. Auch die Option,
das System abzuschalten, wird vielfach zu seiner Benutzerfreundlichkeit dazugehören.
Rechtliche / Ethische Herausforderungen
a Datenschutz
In der Ära ambienter Technologien erhält der Schutz von Daten eine
noch größere Bedeutung. Denn in beachtlichem Maße nimmt durch
allgegenwärtig datenerzeugende Geräte und deren durch Vernetzung
ermöglichte Mehrfachnutzung nicht nur die Quantität von personenbezogenen Daten zu. Auch deren personenerfassende Qualität
erreicht durch die engmaschigen Sensorennetze eine bisher ungekannte Dimension. Wenn intelligente Produkte und Umgebungen
technisch in der Lage sind, Informationen zu erfassen und zu vermitteln,
stellt sich insbesondere die Frage, inwieweit und inwiefern sie personenbezogene Daten wahrnehmen, verarbeiten und verbreiten dürfen.
Wer darf welche Daten wann wie erfassen, nutzen und verwerten?
Wer bestimmt das Erkenntnisinteresse und die Erkenntnisgegenstände der intelligenten Assistenten, die Objektivität und die Richtigkeit der Angaben, die Adressaten und Sendungsprozesse dieser
neuen Medien? Welche politischen Machtkonzentrationen und wirtschaftlichen Monopole werden möglich?
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Ambient Mobility
a Juristisches Neuland: Ambiente Szenarien
Viele regulatorische und rechtliche Schutzvorkehrungen können auch
für ambiente Produkte und Umgebungen angewandt werden. Darüber
hinaus entstehen mit ambienten Technologien aber auch neue Fragestellungen, die einer verbindlichen Regelung bedürfen. Welchen
rechtlichen Status etwa haben Willenserklärungen, die von technischen
Assistenzsystemen im Namen des Nutzers abgegeben werden? Wer
ist bei Unfällen von technisch gesteuerten Fahrzeugen verantwortlich?
Der Computerwissenschaftler Ray Kurzweil vermutet, dass 2029 die
Interaktion zwischen Mensch und Maschine und umgekehrt so weit
entwickelt ist, dass Mikroprozessoren durch eine direkte Kopplung
dann Töne, Bilder, Gerüche und Gefühle ins Gehirn einspielen könnten.
Dass diese Entwicklung ethische und rechtliche Überlegungen erfordert, illustriert das folgende Beispiel: Forscher der State University in
New York implantierten Ratten je drei mit einem Mikroprozessor verbundene Elektroden im Gehirn. Dadurch gelang es ihnen, die Ratten
mit einer Fernbedienung an Orte zu navigieren, die sie normalerweise
meiden. Die Anpassungen bzw. Weiterentwicklungen des gesetzlichen Rahmens sollten insbesondere die Fragen des allgemeinen
Zugangs, der Inklusion, der Zurechenbarkeit und der Haftung mit
einschließen.
a Datensicherheit
Ambient Security erfordert mit neuen Verfahren und Methoden, selbstorganisierende Sicherheitsmaßnahmen schon in den gesamten SoftwareEntwicklungsprozess zu integrieren. Besteht angesichts dieser neuartigen
Sicherheitsanforderungen für einen sicheren, vertrauenswürdigen und
zuverlässigen Datenverkehr ein juristischer Handlungsbedarf?
a Verursacherprinzip
Die Ursachen von Schäden, die durch das Zusammenwirken von Komponenten aus Hardware, Software und Daten in Netzwerken entstehen,
können schwer aufzuklären sein, weil die verteilten Systeme mathematisch und juristisch sehr komplex sind. Wenn die Zunahme dieser Systeme
einen Anstieg von durch hohe technische Komplexität entstehenden
Schäden zur Folge hat, würde das bedeuten, dass sich ein wachsender
Teil des Alltagslebens dem Verursacherprinzip entzieht.
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Technische Herausforderungen
Ambiente IKT-Systeme sind komplex. Sie stehen mit vielen Aspekten in
Zusammenhang, deren weitere Entwicklung aktuell als Herausforderungen anzusehen ist. Zu ihnen gehören:
Adaptivität
Die Eigenschaft, sich Situationen anpassen zu können, stellt den zentralen
Nutzen und Vorzug ambienter IKT-Systeme dar. Die Ausführung des situationsangepassten Verhaltens erfolgt über Aktoren: Geräte oder Materialien, die elektronische Signale in mechanische Bewegung oder andere
physikalische Größen (z. B. Druck oder Temperatur) umsetzen und so aus
der Ferne steuerbare Aktionen oder Handlungen ausführen können.
Beispielsweise sind Fahrzeuge der Oberklasse heutzutage mit über 100
Elektromotoren ausgestattet, in vernetzten Häusern können u. a. Schalter /
Dimmer, Rolläden / Jalousien, Steckdosen, Thermostat- (Heizung) und
Hydrostatregler (Raumklima) als Aktoren fungieren. In der Logistik ermöglichen Aktoren die Selbststeuerung dynamischer Prozesse.
Benutzerfreundlichkeit
Intelligente Produkte und Umgebungen werden nur dann Interesse und
Verbreitung finden, wenn sie benutzerfreundlich gestaltet sind. Ein wahrgenommener persönlicher Nutzen umfasst Aspekte wie eine hohe
Arbeitsproduktivität, einen hohen sozialen Status, bessere Informationsund Interaktionsmöglichkeiten sowie Spaß- und Freiheitserlebnisse. Wichtig sind auch die Aspekte attraktiver Preisgestaltung und Abrechnungsmodelle, der Verlässlichkeit und des Bedienkomforts (Ease of Use). Die
Systeme sollten nicht nur effizient und effektiv zu bedienen sein, sondern
auch einfach. Sie sollten über intuitive und ergonomische Benutzerschnittstellen verfügen und über eine hohe Geräte-, Netzwerke- und Softwareinteroperabilität, die flexible durchgängige Lösungen ermöglicht und im
Sinne des Calm Computing wenig Aufmerksamkeit bedarf.
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Ambient Mobility
Biometrie
Biometrie (vom Griechischen bios, Leben und metron, messen) bezeichnet
automatisierte Methoden zur Erkennung von Menschen anhand von individuellen Körper- und Verhaltenseigenschaften. Zu den Körpereigenschaften (angeboren und unveränderbar) gehören u. a.: Fingerabdruck, Gesicht,
Iris, Hand- und Fingergeometrie, Retina, Körpergeruch; zum Verhalten
(erlernt und veränderbar) zählen u. a. Stimme, Unterschrift, Gang, Gestik,
Mimik. Ambiente IKT-Systeme bieten vielfach personenspezifische Anwendungen, die eine Authentifizierung des Benutzers erfordern. Da intelligente Produkte und Umgebungen die Präsenz eines bestimmten Menschen – im Sinne von Weisers Vorstellung einer Calm-Technology – möglichst ohne dessen aktive, aufwändige Authentifizierung erkennen sollten,
stellen biometrische Verfahren eine hervorragende Identifizierungsform
für ambiente IKT-Systemen dar. In idealer Weise eigenen sich funk- und
infrarot-unterstützte Verfahren, hier stellen sich aber noch sicherheitstechnische Fragen.
Erweiterte Realität (Augmented Reality, AR)
Die Überlagerung von Ansichten der realen Welt mit Daten aus der virtuellen Welt schafft neue Mensch-Maschine-Schnittstellen. In Echtzeit werden beispielsweise in semitransparenten Daten-Brillen digitale Informationen in das Sichtfeld des Nutzers eingeblendet, die in Anwendungen
zur Navigation, Medizin, Wartung und Produktion sowie Architektur und
Stadtplanung Hilfestellungen bieten. Dazu wird die Umgebung des Nutzers mit einer miniaturisierten Videokamera erfasst. Anhand der Videobilder werden Position und Orientierung im Raum bestimmt („Tracking“) und
somit können virtuelle und reale Welten zusammengeführt werden. Durch
immer leistungsfähigere Smartphones (z. B. Apple iPhone) können Augmented-Reality-Technologien heute auf mobilen Systemen genutzt werden. Damit werden diese Systeme auch für den Verbrauchermarkt (Freizeitbereich, Kultur und Tourismus) interessant. Aktuelle Herausforderung
bei der Realisierung von Augmented Reality Technologien ist die Entwicklung von markerlosen Trackingverfahren, durch die die Position und Orientierung der Kamera in Echtzeit bestimmt wird. www.instantreality.org
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Abbildung 2: Augmented Reality für den Anwendungsbereich Tourismus,
(Quelle: Fraunhofer IGD)
Abbildung 3: Augmented Reality im Anwendungsszenario der Firma Rittal,
(Quelle: Fraunhofer IGD)
Geopositionierung
Ambiente Technologien sind über eine Interaktion mit der räumlichen
Umgebung definiert. Weil dabei häufig entweder die geografische Position vom Anwender eines ambienten IKT-Systems oder die Position von
einer ihrer Komponenten eine Rolle spielt, ist die geografische Positionsbestimmung für intelligente Produkte und Umgebungen von hoher
Bedeutung.
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Ambient Mobility
So liegt etwa, wie der Begriff schon andeutet, Location Based Services die
Lokalisierung des Anwenders zu Grunde, weil sie passende Angebote in
dessen Umfeld erst ermöglichen. Auch Car-2-X-Interaktion basiert auf
Geopositionierung. Wenn ein Fahrzeug per Funk eine Meldung über eine
Gefahr an mögliche Empfänger im Umkreis sendet, enthält diese eine
genaue Ortsangabe, die über ein Satellitennavigationssystem wie GPS
oder Galileo zu ermitteln ist. Herausforderungen stellen die cm-genaue
Outdoor-, die Indoor-Positionsbestimmung und deren Übergänge dar.
Wie funktioniert ein Satellitennavigationssystem?
Die Satelliten funken ein Signal mit einer genauen, synchronisierten Uhrzeit auf die
Erde. Die Empfangsgeräte erhalten diese Signale und bestimmen anhand der entstandenen Verzögerung die Entfernung zu den jeweiligen Satelliten. Für eine
Ortung wird das Zeitsignal von mindestens vier Satelliten benötigt. Die Genauigkeit
der Ortsbestimmung hängt von der Genauigkeit der gesendeten Uhrzeit ab. Galileo
soll eine Genauigkeit von einem Zentimeter erreichen. Deshalb werden in den
Satelliten Atomuhren eingesetzt, die eine Abweichung von nur einer Nanosekunde
am Tag zulassen. Damit auf der ganzen Erde eine Position mit Galileo bestimmt werden kann, sollen sie 30 Satelliten – davon sind drei nur Ersatzsatelliten – in einer
Höhe von 23.600 Kilometern umkreisen.
Konnektivität
Die Vernetzung von IKT-Endgeräten und IKT-unterstützten Gegenständen
über diverse Netzwerke stellt technisch die grundlegend neue Qualität
ambienter IKT-Systeme dar, sie bildet zugleich aber auch eine ihrer elementaren Herausforderungen. Nur verbreitete gemeinsame Standards
werden die Entstehung dynamischer, komplexer Systeme ermöglichen.
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Interview
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Prof. Dr.-Ing. Ralf Steinmetz, Beauftragter des Landes Hessen für Informations- und Kommunikationstechnik
Hessen-IT: Ambient Mobility charakterisieren einige Merkmale: Miniaturisierung, Einbettung, Kontextsensitivität, Vernetzung, Allgegenwart.
Wie wichtig ist die Vernetzung bzw. Konnektivität von Produkten und
Umgebungen, damit die Vision Wirklichkeit wird?
Prof. Steinmetz: Persönliche Mobilität und mobile Kommunikation sind
Trends, die im letzten Jahrhundert für die Massen erschwinglich
wurden. In einem nächsten Schritt werden jetzt kommunizierende
Geräte unseren Alltag durchdringen. Alltagsgegenstände werden
vernetzt, die Technik wird in die Umgebung integriert und unterstützt
den Menschen. Ziel ist dabei die Verbesserung der Lebensqualität.
Die barrierefreie, nahtlose und flexible Vernetzung, z. B. auch von
Alltagsgegenständen, ist eine grundlegende Voraussetzung hierfür.
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Interview
Ambient Mobility
Hessen-IT: Wie ist der heutige Stand?
Prof. Steinmetz: Auch wenn einige Übergänge schon heute gut gelöst
sind, stehen wir noch ziemlich am Anfang. Bisher existieren BasisTechnologien und erste Anwendungen. Diese sind jedoch zumeist
noch sehr spezialisiert. Ziel muss es sein, breitere Anwendungsklassen zu erschließen. Dabei muss sich die Technik mit den konkreten
Anforderungen weiterentwickeln.
Hessen-IT: Worin bestehen die Herausforderungen auf technischer Seite?
Prof. Steinmetz: Sehr wichtig sind die Bereiche Sicherheit, Zuverlässigkeit und Datenschutz. Diese Anforderungen dürfen nicht erst in den
Fokus geraten, wenn Probleme auftreten, sondern müssen von
Anfang an berücksichtigt werden. Entscheidend ist auch, dass die
derzeit noch sehr heterogenen technischen Standards kompatibel
werden. Die neuen Lösungen müssen so angelegt werden, dass sie
langfristig funktionieren, d. h. zukünftige Komponenten müssen sich
einfach integrieren lassen.
Hessen-IT: Wagen Sie eine Prognose, wann diese Aufgaben
gelöst sein werden?
Prof. Steinmetz: Kommunikationsnetze wie das Internet sind noch
vergleichsweise jung und erst seit 10–15 Jahren im Bewusstsein der
Allgemeinheit – wir erwarten, dass sich die Technologie hier noch
über Jahrzehnte weiterentwickeln wird, nicht zuletzt auch aufgrund
der Dynamik der Informations- und Kommunikationstechnologien.
Aber dass sich Endnutzer keine Gedanken mehr über Netze und
Konnektivität machen müssen, das ist eine Vision, die in den
nächsten 10–15 Jahren Wirklichkeit werden kann.
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Interview
Hessen-IT: In welchem Umfang werden ambiente IKT-Systeme mit dem
Internet der Dinge verknüpft sein?
Prof. Steinmetz: Das Internet der Zukunft – an dem wir auch an meinem
Lehrstuhl in Darmstadt forschen – ist Kernbestandteil dieser Systeme.
Wir brauchen ein leistungsfähiges Übertragungsmedium, um sämtliche Systeme anzubinden, jederzeit, nahtlos und an jedem Ort.
Ohne das Internet als Basis ist das nicht denkbar.
Hessen-IT: Werden das Internet der Dinge und ambiente Technologien
unser Alltagsleben ähnlich stark verändern, wie es das heutige Internet getan hat?
Prof. Steinmetz: Auf jeden Fall, wenn nicht sogar noch mehr. Weite
Bereiche des alltäglichen Lebens sind vom heutigen Internet nicht
oder kaum tangiert. Mit dem Internet der Dinge werden wir nahezu
überall in Berührung kommen und konfrontiert werden. Alltagsgegenstände wie z. B. die Waschmaschine oder der Kühlschrank
werden über das Internet vernetzt und bedienbar sein – und das zu
jeder Zeit von jedem Ort aus. Für den Nutzer müssen der Informationsaustausch und die Kommunikation dabei immer einfacher und
kaum spürbar, d. h. seamless, vonstatten gehen. Hier wird noch vieles
möglich werden, von dem wir heute noch keine Vorstellung haben
– wer konnte vor 20 Jahren vorhersagen, wie stark das Internet die
Welt verändert? Aber es verspricht eine spannende Reise zu werden.
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Ambient Mobility
Neue Materialien
Als innovative Träger von Sensoren, Chips und Aktoren oder auch von
Eingabe- und Ausgabegeräten bieten neue Materialien große Chancen
für eine allgegenwärtige Verbreitung von Computern in den Alltag. Intelligente Verbundwerkstoffe (smart materials) wie etwa Polymere können
sowohl sensorielle Funktionen (z. B. das Erfassen und Lokalisieren physischer Beanspruchung beispielsweise an einem Flugzeugflügel, siehe
Verkehr S. 101) als auch aktorische Funktionen vollziehen (z. B. durch
elektrische Ansteuerung eine Bewegung oder Verformung erzeugen).
Druckbare Polymere sollen die Stückkosten für RFID-Chips verringern.
Flexible Displays stellen die Konzepte des elektronischen Papiers und der
elektronischen Tinte dar. Der Druck von organischen (OLED) oder polymeren lichtemittierenden Dioden (PLED) reduziert gegenüber traditionellen Displaytechniken nicht nur Kosten, sondern ermöglicht auch, vielfältige Alltagsgegenstände wie Kleidung oder andere persönliche Accessoires als Displayoberflächen einzusetzen.
Praxisbeispiel
Projekt NanoPEP
Die Partner des vom BMBF geförderten Spitzenclusters „Forum
Organic Electronics“ – TU Darmstadt, BASF SE und Heidelberger
Druckmaschinen – möchten mit nanoteiligen Funktionsmaterialien
und innovativen Druckverfahren die Drucktechnik revolutionieren. In
dem Projekt NanoPEP – Nanostrukturierung und Plastik-Elektronik
Printplattform – wollen sie inklusive des Teams vom TUD-Institut für
Druckmaschinen und Druckverfahren innerhalb von drei Jahren erste
gedruckte Ergebnisse präsentieren. Gedruckte Elektronik kann für so
genannte Smart Label, also mit Sensoren ausgestattete Etiketten,
verwendet werden. Mit diesen Transpondern, die mitsamt Antenne
auf Folien gedruckt werden, lassen sich zum Beispiel die Temperatur
und Luftfeuchtigkeit messen, was für den Transport und die Lagerung von Waren wichtig ist. www.idd.tu-darmstadt.de
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Menschliche Steuerung
Die Allgegenwart von Computern in Produkten und Umgebungen setzt
voraus, dass sie jederzeit kontrolliert werden können und dass ihre Steuerung weitgehend automatisiert erfolgt. Zurzeit nutzen wir Computer über
spezielle Eingabe- und Ausgabegeräte, die meistens viel von unserer
Aufmerksamkeit erfordern. Deswegen eignen sie sich wenig für ambiente
Alltagssituationen. Die Vorstellung von ambienten IKT-Systemen als
unsichtbaren Helfern führt letztlich zu einer Steuerung ohne Interaktionsgeräte und ohne eine komplizierte Interaktion des Nutzers. Als Schnittstelle kommt dann beispielsweise eine Steuerung durch Sprache, Gesten
und über Touchscreens in Betracht. Mobile und stationäre Endgeräte werden sie als sichtbare Helfer aber wohl in vielfältiger Erscheinungsform
ergänzen wie etwa in textilen Taschen und Westen mit eingebauter Elektronik, Datenhandschuhen, an Kopf und Brille integrierten Displays (Head
Mounted Displays, Virtual Retinal Display), Bluetooth-Mikrofonen und
-Kopfhörern, an Fingern getragenen Eingabegeräten (Fingermouse) und
vielen anderen mehr. Ambient Mobility-Komponenten werden weniger
am stationären PC zentral gesteuert, sondern vielmehr über Netze von
Rechenknoten, welche die Anweisungen verarbeiten und an diejenigen
Endgeräte weitergeben, die sie am besten umsetzen können. Vielfach
wird sich der Nutzer dabei nicht am Steuerungsaufbau der Geräte orientieren müssen, sondern einfach ein Ziel angeben können (z. B. den Ruf
„heller“), welches das Gerät dann interpretiert und umsetzt. Dies erfordert
eine Analyse der Situation (z. B. die Fragen: Ist es Tages- oder Nachtzeit?
Wie sind Lampen und Jalousien eingestellt?), der Möglichkeiten (wie die
Helligkeit des Raumes überhaupt erhöht werden kann) und ggf. des
Wunschprofils des Nutzers (falls er bestimmte Helligkeits- und Belichtungsweisen präferiert). Besonders bei personenbezogenen Diensten
sollte es möglich sein, die angebotene Unterstützungsleistung verändern
und sogar auf sie verzichten zu können, d. h. die erkennende, erfassende
und adaptive Funktion intelligenter Systeme leicht einstellen und ein- und
ausschalten zu können.
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Ambient Mobility
Physische Welt
Dinge
Mobiles Endgerät
Werbeplakat
Öffentliches
Display
intelligente
Umgebung
elektronische
Endgeräte
Mobiles Telefon
MenschComputerInteraktion
ComputerComputerInteraktion
Smartphone
Menschen
Mobiles Endgerät
Nutzer
Interaktion
User
PDA
Orte
Mobile Dienste
Server
Abbildung 4: Menschliche Steuerung mit und ohne mobile Endgeräte
(Quelle: nach Rukzio, http://edoc.ub.uni-muenchen.de/6494/,
eigene Übersetzung aus dem Englischen)
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Persönliche Assistenz
Der Wunsch, trotz der Allgegenwart von Computern und der Vielzahl
ambienter Angebote und Optionen persönlich entlastet zu werden, führt
zum Konzept des Software-Agenten. Das sind Programme, an die ein Nutzer seine Entscheidungen delegieren kann. Software-Agenten sollen die
Wünsche und Präferenzen des Nutzers kennen und vordefinierte Aufgaben relativ selbstständig ausführen. Sie sollen auf Änderungen in offenen
und dynamischen Umgebungen reagieren und proaktiv Aktionen auslösen und mit anderen Agenten oder Benutzern über das Internet kommunizieren können. Zurzeit werfen Software-Agenten noch Fragen in Bezug
auf Sicherheit, Datenschutz und Verantwortlichkeit auf. Beispielsweise
stellt sich die Frage, in welchen Situationen der Software-Agent welche
persönliche Daten preisgeben darf bzw. soll bzw. muss und wer für Handlungen und Entscheidungen die Verantwortung trägt, die an technische
Systeme „delegiert“ wurden.
Robotik
Bei der Entwicklung von Industrierobotern in den 1960er Jahren verstand
man unter einem Roboter (slawisch robota, Arbeit, Fronarbeit) eine
mechanische Gestalt, die den Menschen von einfältiger und körperlich
schwerer Fabrikarbeit entlastet. Durch das rapide technologische Leistungswachstum bei Computern, Motoren und Sensoren bestehen Roboter heute aus vielen unterschiedlichen Sensorsystemen, mit denen der
Roboter die Umgebung und den eigenen Zustand wahrnimmt, und aus
vielfältigen Onboard-Berechnungskapazitäten zur Auswertung und Interpretation der Sensordaten und zur Berechnung von Verhaltensweisen.
Durch die Ansteuerung von Antrieben werden sie zur zielgerichteten Fortbewegung auf Rädern oder Beinen bzw. zur Manipulation von Objekten
mit vielgelenkigen Armen und Händen genutzt. Auf diese Weise können
sich mobile Roboter in einer sich verändernden Umwelt orientieren und
komplexe Aufgaben autonom oder teil-autonom in Zusammenarbeit mit
Menschen durchführen.
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Ambient Mobility
Die aufgabenorientierte, räumliche und zeitliche Interaktion mit der physikalischen Welt ist für ambiente Technologien nur mit Robotern möglich.
Im Unterschied zu Sensornetzen oder virtuellen Agenten können sich
Roboter – als gewissermaßen materielle Agenten – in der realen Welt
bewegen und mit Gliedmaßen wie Armen, Händen, Beinen gezielte raumzeitliche Handlungen vollziehen. Im Rahmen der Forschungsförderung
von „altersgerechten Assistenzsystemen für eine gesundes und unabhängiges Leben“ speziell älterer Menschen (AAL) durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) wird u. a. geprüft, ob sich Roboter
als elektronische Hilfen eignen, um Kosten im Pflege- und Gesundheitsbereich zu senken.
Bill Gates hält genau diese künftige Nutzung von Robotern für wahrscheinlich in seinem viel beachteten Artikel „A robot in every home. The
leader of the PC revolution predicts that the next hot field will be robotics“
(Scientific American, 2007). Neben bekannten Einsatzweisen in Industrie,
Umweltbeobachtung, Operationssälen, im Militär- und Rettungswesen
könnten Roboter verstärkt Funktionen in privaten und öffentlichen Räumen übernehmen. Breibandsysteme ermöglichen, dass zusätzliche Teile
der Rechenarbeit für die Robotersteuerung von stationären PCs im Haus
übernommen werden können. Daher können Roboter zunehmend kleiner
und leichter gebaut und kostengünstiger hergestellt werden. Experten
der TU Darmstadt greifen diese Argumentation auf und spitzen sie weiter
zu. Für sie müsste es heißen: „A robot in every room“.
„Roboterfußball ist ein ideales Szenario zur Entwicklung von
Grundlagentechnologien für künftige, vernetzte autonome
Robotersysteme. Die Komplexität der autonomen Verhaltenssteuerung bei einem fußballspielenden, humanoiden Roboter
ist etwa zehn mal so groß wie bei einem autonomen Auto in der
DARPA Urban Challenge.“
Prof. Dr. Oskar von Stryk, TU Darmstadt
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Praxisbeispiel
Demonstrator Darmstadt Dribblers
Eine spektakuläre Entwicklung stellen die humanoiden – also am
menschlichen Erscheinungsbild orientierten – Roboter „Darmstadt
Dribblers“ vom Team autonomer fußballspielender Humanoidroboter dar. Mit 78:3 Treffern gewannen die komplett an der TU Darmstadt entwickelten Dribbler überlegen den größten internationalen
Robotikwettbewerb der Welt, den RoboCup 2009, bei dem in der
Humanoid KidSize Liga 22 Mannschaften mit jeweils drei bis zu 60
Zentimeter großen autonomen humanoiden Robotern gegeneinander Fußball spielten. Die Roboter Bruno, Luise und Isra verfügen über
eine hohe Umgebungsintelligenz und ein außerordentliches Reaktionsverhalten: Durch die Wahrnehmung ihrer Umwelt und ihrer selbst
bilden sie sich autonom ein Weltmodell, das ihre eigene Position und
diejenige der Mitspieler und des Balls umfasst, und steuern auf dessen Grundlage eigenständig mit hoher Reaktionsschnelligkeit und
Zielorientiertheit ihr Bewegungsverhalten. Über W-LAN ist lediglich
eine Kommunikation zwischen den Robotern zulässig, um so z. B. die
Ballposition an Mitspieler weiterzugeben. www.dribblers.de
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Ambient Mobility
Praxisbeispiel
Demonstrator Quadrocopter
Das Team des Instituts für Flugsysteme und Regelungstechnik (FSR)
von der TU Darmstadt hat mit seinem kleinen autonomen Fluggerät
Quadrocopter bei einem Flugwettbewerb auf der European Micro
Air Vehicle Conference (EMAV09) im September 2009 den ersten
Platz in der Kategorie „Outdoor Autonomy“ belegt. Ein Quadrocopter (von lateinisch quadrum, Viereck) ist ein Luftfahrzeug mit vier
nach unten wirkenden Rotoren oder Propellern, die senkrecht in
einer Ebene angeordnet sind. Alle Systemkomponenten des Flugroboters wurden in den vergangenen drei Jahren am FSR selbst entwickelt und getestet. Die möglichen Anwendungen von autonomen
Kleindrohnen sind sehr vielfältig. Schon heute interessieren sich
Behörden und Katastrophenschutz-Organisationen für die neue
Technologie und erproben ihren Einsatz für den Ernstfall. Mit Hilfe
der Drohne können schnell Bilder und Videos aus unterschiedlichen
Positionen aufgenommen und der Einsatzleitung zur Verfügung
gestellt oder mit entsprechenden Sensoren austretende Schadstoffe
geortet werden. Andere Anwendungen finden sich im Bereich der
Umwelt-, Gebäude- und Verkehrsüberwachung. Zu den Aufgaben
des gewonnenen Wettbewerbs gehörten neben dem autonomen
Starten und Landen das Finden eines simulierten Verkehrsunfalls in
einem etwa 20 Hektar großen Suchgebiet, das zielsichere Abwerfen
eines kleinen Balles im Flug, das Berühren eines kleinen Ballons und
der Durchflug durch einen Torbogen. Im Rahmen eines DFG-Graduiertenkollegs soll das Fluggerät zukünftig zur Demonstration von
Forschungsergebnissen im Bereich der kooperativen Steuerung von
heterogenen Robotersystemen und als Trägerplattform für vernetzte
Sensoren eingesetzt werden. www.gkmm.de/rescue
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Semantik
Tim Berners-Lee, der Begründer des World Wide Web (WWW) hat vorgeschlagen, das Web mit einer semantischen Dimension zum so genannten „Semantischen Web“ zu erweitern. Als Metadaten sollen computerbzw. maschinenlesbare Informationen ergänzt werden, die die Semantik
(Bedeutung) der Webinhalte beschreiben. Für ambiente IKT-Systeme bietet die Fähigkeit von Computern, Internetinhalte zu verstehen, erhebliche
Potenziale für das Erkennen von Situationen und die Entwicklung autonomer Lern- und Verhaltensmuster.
Sensorik
Sensoren (lateinisch sensus Gefühl) erfassen Messgrößen – wie Abstände,
Bewegung, elektromagnetische Felder, Druck, Geschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit, Position, Temperatur – und wandeln sie in meistens elektrische Signale um. In ambienten IKT-Systemen ermöglichen sie quasi als
„Sinnesorgane für die Elektronik“ das Erfassen und Weitergeben von Kontextdaten (siehe Wahrnehmung einer Situation, S. 49). Sensoren werden
immer feiner auflösend, kostengünstiger, miniaturisierter und energiesparender. 2008 erhielten smarte Mini-Sensoren den Zukunftspreis des Bundespräsidenten: Sie sind nur noch drei Tausendstel Millimeter groß, kosten nur noch wenige Euro und machen beispielsweise das Handy noch
intelligenter und intuitiver bedienbar. Liegt das mobile Telefon z. B. mit
dem Display nach unten auf dem Tisch, schaltet es den Klingelton ab.
Dreht man das Handy, schaltet ein Sensor das Display von Hoch- auf
Querformat. In Laptops können Sensoren beispielsweise erkennen, wenn
das Gerät vom Tisch fällt und noch vor dem Aufprall auf den Boden die
Festplatte vor Datenverlust schützen. Die Leistung und Miniaturisierung
einzelner Sensoren sowie die Fusion unterschiedlicher Sensorenarten führen dazu, dass die Wahrnehmungsfähigkeit von Sensoren diejenige des
Menschen schon bei weitem übertrifft. Sensoren sind in Endgeräte und
Gegenstände sowie in räumlich verteilte, über WLAN verbundene SensorNetzwerke integrierbar. Letztere ermöglichen eine neuartige dezentrale
Überwachung von vielen Einzeldaten, was etwa bei Anwendungen in der
Produktion, der Logistik, der Umweltanalytik und im betreuten Wohnen
eingesetzt wird (siehe Gebäude und Wohnen, S. 79; Gesundheit, S. 85).
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Ambient Mobility
Abbildung 5: Wärmesensoren kommunizieren eine kritische Gesamtsituation
(3 Sensoren links) in einem großen Waldgebiet über kleine Antennen miteinander.
Quelle: Siemens Pressebild
Standardisierung
Dass das Internet der Dinge zwar schon seit Jahren diskutiert, aber nur
vereinzelt umgesetzt wird, liegt an der Inkompatibilität bisheriger Standards und mangelnder Sicherheit. Es fehlen übergreifenden Systemstandards, die das Zusammenwirken von Produkten verschiedener Hersteller
sicherstellen. Einzellösungen können nicht oder nur mit erheblichem Aufwand zu Gesamtlösungen verknüpft werden, weil Datenaustauschformate
und Protokolle miteinander inkompatibel sind und Komponenten einer
Anwendung nicht ohne weiteres von einer anderen genutzt werden können. Die Komponenten müssen deshalb nicht nur häufig mehrfach
bezahlt und installiert werden. Ihre Änderung, Erweiterung und Kombination erfordert vielfach einen Systemspezialisten, der die Entwicklung einer
Gesamtlösung inakzeptabel verteuern kann.
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Praxisbeispiele
Wissenschaftler des „KOM – Multimedia Communications Lab“ an
der TU Darmstadt haben deshalb ein innovatives und weltweit einzigartiges Testbett installiert, das die Heterogenität der verschiedenen Sensor-, Kommunikations- und Rechenstandards überwindet.
Auf der Plattform TWINS.KOM (Testbed for a Wireless Network of
Sensors, siehe Abbildung 6) können Sensoren mit unterschiedlichen
Leistungsmerkmalen miteinander kombiniert werden. Sie sind in der
Lage, sich selbstständig in verschiedene Bereiche einzuklinken und
miteinander zu kommunizieren. Durch die Verknüpfung der Sensoren mit Datenspeichern, sind die Netze außerdem lernfähig.
Abbildung 6: TWINS.KOM – Testbett für ein Sensornetz
Quelle: TU Darmstadt
Die Fraunhofer-Allianz Ambient Assisted Living, die am FraunhoferInstitut für Graphische Datenverarbeitung (IGD) koordiniert wird,
treibt den Standardisierungsprozess ebenfalls voran. Die Allianz
engagiert sich für die Entwicklung von AAL-Produkten und -Dienstleistungen, die an die individuellen Bedürfnisse des Benutzers
(Lebensstile und Krankheitsverläufe) angepasst werden können. Entsprechend hat sie eine flexible, modulare, offene und erweiterbare
AAL-Plattform entwickelt und Handlungsansätze zur Verbreitung von
Standards im Markt formuliert.
47
Ambient Mobility
Projekt UniversAAL: Im Rahmen des von der Europäischen Union
mit 15,3 Mio. Euro geförderten AAL-Projekts (Start: Februar 2010)
wird eine Open-Source-Plattform entwickelt, die über mehreren
Etappen eine Standardisierung anstrebt. Die Essenz von acht der
größten Middleware-Plattformen wie z. B. AMIGO, SOPRANO, PERSONA soll mit Hilfe der Industrie (PHILIPS, IBM, Ericsson) gebündelt
und zu einer Ambient Assisted Living-Referenzplattform vereinigt
werden. Das Fraunhofer IGD in Darmstadt leitet die technologischen
Projektaktivitäten bei der architektonischen Spezifikation der Plattform und der intelligenten Middleware. Über Ausschreibungen mit
Preisgeldern sollen weltweit Wissenschaftler zur Entwicklung von
Plug-ins motiviert werden, um die Verbreitung der Plattform anzustoßen. Experten sollen in Workshops hinzugezogen werden, um Defizite schnell aufzudecken und die Plattform zu verbessern.
Vertrauenswürdigkeit
Eine Kernvoraussetzung und -herausforderung ambienter IKT-Systeme
stellt die IT-Sicherheit dar. Sie ist eng mit zentralen Anforderungen wie
Datenschutz und dem Schutz der Privatssphäre, aber auch mit der Zuverlässigkeit und Vertrauenswürdigkeit der Systeme sowie mit Haftungsfragen verknüpft. Aus mehreren Gründen reichen bisherige Sicherheitsansätze für ambiente IKT-Systeme nicht aus: Die Zunahme vernetzter Endgeräte erhöht die Zahl der zu schützenden Objekte und der möglichen
Angriffspunkte. Auch das Ausmaß potenzieller Schäden nimmt zu, weil
sich ein Schaden in kurzer Zeit weit verbreiten und viele Systeme betreffen
kann. Die mobile Nutzung von Endgeräten auch außerhalb vertrauenswürdiger Arbeitskontexte ermöglicht Angriffe, die Schadsoftware in das
Unternehmensnetz einschleusen. Zudem ist durch die Vernetzung eine
Erhöhung der Dynamik von Angriffen zu befürchten.
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Ambient Mobility bietet Privatpersonen und Unternehmen viele
Vorteile. Die dafür entwickelten und zum Teil bereits heute eingesetzten Technologien bergen aber auch ganz erhebliche
Sicherheitsrisiken. Deswegen sind die Sicherheitsanforderungen, die sich bei Ambient Mobility nicht nur auf die Sicherheit
von Daten, sondern zunehmend auch auf den Schutz von Leib
und Leben beziehen, bei ihrer Entwicklung der neuen Technologien von Anfang an einzubeziehen. Ambient Mobility erfordert
neue technische Lösungen, um eine Ambient Security zu
gewährleisten.
Prof. Dr. Claudia Eckert, Fraunhofer SIT, CASED
Vertrauen ist über den Missbrauch hinaus aber auch für den regulären
Umgang mit ambienten Daten erforderlich. Im Sinne der informationellen
Selbstbestimmung muss dem Nutzer (a) transparent sein, wann wo durch
wen welche personenbezogenen Daten erfasst, verarbeitet, gespeichert
und genutzt werden, und (b) muss er die Möglichkeit haben, die Preisgabe
und Verwendung seiner personenbezogenen Daten selbst zu bestimmen.
Wahrnehmung der Situation
Dass ambiente IKT-Systeme personenbezogen situative Kontexte wahrnehmen und verarbeiten, stellt eine wesentliche Neuerung gegenüber
der heute verbreiteten IKT dar. Dabei messen Sensoren nicht nur
bestimmte Parameter ihrer Umgebung, die dann mit Referenzwerten verglichen werden und adaptive Reaktionen einleiten können. Auch die
Wahrnehmung der Identität, der Aktivität, des Bedürfnisprofils und des
Zustandes des Nutzers ist meistens erfoderlich, um ihn situationsgerecht
zu unterstützen. Mit der Selbstwahrnehmung von Geräten, also dem
Erkennen des eigenen Status, Handelns und der Handlungsoptionen,
sowie dem Verstehen von Daten insb. von Dokumenten kommen vielfach
weitere Aspekte für das Kontextverständnis hinzu.
49
Grundlagen
2
Grundlagen
Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) spielen im mobilen
Alltag schon heute eine große Rolle. Sie bestehen aktuell meistens aus
drei Komponenten: Anwendungen, die softwareund datenbasierte
Dienste erbringen, Datennetzen, die Daten transportieren, und Endgeräten, die diese Anwendungen letztlich tragen und zeigen. Das Besondere
an ambienten Technologien besteht darin, dass mit ihnen nun auch
Menschen und Gegenstände die Funktionen der so genannten Endgeräte
übernehmen können und somit die bisherigen klassischen Endgeräte
ergänzen. Damit wird die Welt medialer Information und Interaktion nicht
nur technisch revolutioniert, sie wird sich auch erheblich weiter verbreiten.
2.1 Das ambiente IKT-System
Umgebungsintelligente Informations- und Kommunikationssysteme – kurz
ambiente IKT-Systeme – sind gegenwärtig schon in einer beträchtlichen
Vielzahl und Vielfalt verbreitet. Entsprechend stark variiert die genaue Art
ihrer Zusammensetzung und ihres Zusammenwirkens. Es lassen sich aber
einige Kennzeichen identifizieren, die ambiente IKT-Systeme charakterisieren. Um ein besseres Verständnis über die Systeme zu gewinnen, sollen
sie im Folgenden erläutert werden.
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a
쏹
Funktionen
Aus bereits realisierten Anwendungen und angedachten Szenarien im Bereich intelligenter Umgebungen ergeben sich für ambiente IKT-Systeme als
Mindestanforderung die folgenden technischen Funktionen bzw. Aufgaben:
1. Allgegenwärtigkeit
Der Computer unterstützt zu jeder Zeit an jedem Ort.
2. Anwenderfreundliche Nutzung
Die Schnittstellen zwischen Mensch und Computer sind einfach
und ermöglichen eine Interaktion, die vom Menschen wenig
Aufmerksamkeit erfordert.
3. Situationsbezogene Dienste
Das System passt sich automatisch an die Situation an und
regiert in der gewünschten Weise.
4. Automatisierung
Das System kann wiederkehrende und standardisierte Abläufe
eigenständig vollziehen, ohne erneut mit dem Anwender interagieren
zu müssen.
쏹
b
Elemente
Ambiente IKT-Systeme bestehen aus folgenden Elementen:
1. Sensor(en)
2. Infrastruktur für den Datentransport
3. Computer und verteilte Eingebettete Systeme, die Daten verarbeiten
und Entscheidungen treffen können. Der Entscheidungsalgorithmus
sollte adaptiv sein, d. h. sich an die Situation anpassen können.
4. Datenspeicher, auf den zugegriffen wird
5. Externe Datenquelle und / oder externer Dienst (optional)
6. Aktor(en) zur Ausführung einer Aktion oder eines Effektes (optional)
51
Grundlagen
Die vier nicht-optionalen Elemente müssen einem ambienten IKT-System
angehören, weil es nur dann die oben genannten umgebungsintelligenten Funktionen erbringen kann. Die tatsächliche Struktur ambienter IKTSysteme geht aber meistens über diese konstitutiven Elemente hinaus.
Beispielweise sind in ambiente IKT-Systeme oft viele Sensoren – zum Teil
sogar unterschiedliche Typen – integriert, um eine Situation genauer
erfassen zu können. Je nach Art der Situation erheben Sensoren dann
zugleich Parameter wie etwa Geschwindigkeit, Beleuchtung, Temperatur,
Feuchtigkeit und viele andere mehr.
c
쏹
Organisation
Die Eigenschaften und Funktionalitäten von ambienten IKT-Systemen
ergeben sich letztlich erst durch das Zusammenwirken ihrer Elemente und
durch die Interaktion mit ihrer Umwelt. Modellhaft kann die Organisation
eines ambienten IKT-Systems folgendermaßen dargestellt werden:
Internet
Identifikation/
Sensorik
Service
Externe
Datenbanken
und Services
Adaptive
Entscheidung
(KI)
Lokal
Lokal oder Internet
Data
Warehouse
(Intern)
Abbildung 7: Organisation eines ambienten IKT-Systems
(Quelle: Fabian / Hansen, www.taucis.de)
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Wie funktioniert ein ambientes IKT-System?
Informationen über einen Menschen oder ein Objekt, welcher / s sich im Umfeld des
Systems befindet, werden von einem oder mehreren Sensoren wahrgenommen. Die
Daten werden an ein Computerelement weitergeleitet. Je nach Konfiguration wird
hier nach einer Interaktion mit externen (z. B. Internet) und / oder internen Datenquellen eine Entscheidung getroffen, wie sich das System verhalten soll. Diese wird
an eine oder mehrere Elemente weitergegeben, die sie in Form eines bestimmten
Dienstes bzw. Verhaltens umsetzen.
Ambiente IKT-Systeme treten als offene oder geschlossene Systeme auf.
Letztere sind „All-in-one-Lösungen“. Bei offenen Systemen kommt Dynamik ins Spiel, also die Fähigkeit des Netzwerkes sich Veränderungen flexibel anzupassen. Das ist beim Hinzufügen oder Wegnehmen von Geräten
gefragt oder auch wenn es darum geht, dass sich für die Dauer einer
bestimmten Leistungserbringung gerade diejenigen verteilten Elemente
ad hoc zu einem System vernetzen, die gerade benötigt werden und über
entsprechende freie Kapazitäten verfügen.
Als Prototypen ambienter IKT-Systeme lassen sich über diese Ad-hocNetze (siehe S. 65) hinaus auch Location-based Services und RFID-Systeme nennen.
a Location-based Services (LBS, standortbezogene Dienste) nutzen
orts-, zeit- und personenabhängige Daten, um dem Nutzer individuell
angepasste Dienste und Informationen zur Verfügung zu stellen.
53
Grundlagen
Praxisbeispiel
Projekt Green Mobility
In dem vom Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie
(BMWi) initiierten Leitprogramm THESEUS zur Erforschung und Entwicklung des Internet der Dienste ist u. a. das Hessische Telemedia
Technologie Kompetenz Center (httc e.V.) an der TU Darmstadt
beteiligt. Im Rahmen des Projektes „Green Mobility – mobiler Zugriff
auf neue, standortbezogene Dienste“ möchte das httc mit Partnern
eine Plattform für standortbezogene Dienste (Location Based Services, LBS) auf mobilen Endgeräten wie z. B. Handys entwickeln.
a „RFID“ (Radio Frequency IDentification) bedeutet Funkerkennung
und ermöglicht, Lebewesen und Gegenstände, die mit einem so
genannten „Transponder“ bzw. „Tag“ ausgestattet sind, über nahe Entfernungen zu identifizieren und zu orten. Für die Entwicklung ambienter IKT-Systeme und des „Internets der Dinge“ ist RFID zum einen interessant, weil RFID-Transponder eine kostengünstige Lösung für interaktionsfähige Computerprozessoren sind. Zum anderen lässt sich
RFID mit anderen Technologien, wie etwa Sensorik, kombinieren.
Dabei können zum Beispiel Daten über den Zustand eines Produktes
erfasst werden, wie seine Temperatur und Erschütterung, die über
RFID – also ohne, dass man die Verpackung öffnen muss oder sieht
– weitergegeben werden. Kombiniert man RFID und Sensoren mit
Satellitennavigation per GPS, ist es möglich, die Daten ohne Unterbrechung aufzuzeichnen und zum Beispiel an einen Kunden weiterzugeben. Im Rahmen Projektes ADiWa entwickeln zurzeit Forscher der TU
Darmstadt im Verbund Technologien, mit denen die Daten auch während des Transportes – also in Echtzeit – an einer zentralen Stelle vom
Kunden kontrolliert werden können (siehe Seite 58).
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Funkwellenidentifikation (Radio Frequency IDentification / RFID)
a Eine Funktwellenidentifikation (RFID) ist die Nutzung elektromagnetischer Wellen oder der elektromagnetischen Nachfeldkopplung im Funkbereich des Frequenzspektrums für die Kommunikation von oder zu einem RFID-Tag mit Hilfe verschiedener
Modulations- oder Kodierungstechniken oder nur für das Auslesen der Kennung eines RFID-Tags oder anderer darin gespeicherter Daten.
a Eine RFID-Anwendung ist eine Anwendung, die Daten unter
Einsatz von RFID-Tags und -Lesegeräten verarbeitet und dabei
von einem Back-End-System oder einer vernetzten Kommunikationsinfrastruktur unterstützt wird.
a Ein RFID-Tag, RFID-Transponder oder RFID-Etikett ist entweder
ein RFID-Gerät, das in der Lage ist, ein Funksignal zu erzeugen,
oder ein RFID-Gerät, das ein von einem Lese- oder Schreibgerät
empfangenes Trägersignal rückkoppelt, rückwärtsstreut oder
reflektiert (je nach Art des Geräts) und moduliert.
a Ein RFID-Lese- oder RFID-Schreibgerät ist ein festes oder mobiles
Datenerfassungs- und Identifizierungsgerät, das durch eine elektromagnetische Welle oder durch elektromagnetische Nachfeldkopplung im Funkfrequenzbereich von einem oder mehreren RFID-Tags
eine Antwort in Form modulierter Daten anregt oder bewirkt.
Quelle: EU-Erklärung K(2009) 3200
Transponder
Luftschnittstelle
Lese-Schreibeinheit (RFID-Reader)
RF-Modul
Transponderchip
Transponderantenne
Leseantenne
Lesechip
EDV
KontrollModul
Stromversorgung
Steuerung der Kommunikation,
Auswertung und Datenverarbeitung
Abbildung 8: Organisation eines RFID-Systems
55
Grundlagen
Wie funktioniert ein RFID-System?
Lebewesen oder Gegenstände werden mit einem Transponder, auch einfach „Tag“
genannt, ausgestattet. Das ist ein kombinierter Funksender und -empfänger, der
Informationen auf einem Mikrochip speichert und diese an eine Basisstation senden
kann. Die Basisstation besteht aus einem Lesegerät und einer Antenne, über die sie
Funkwellen ausstrahlt. Wenn sich der Transponder in Reichweite des elektromagnetischen Feldes befindet, sendet er seine gespeicherten Informationen als Antwort an
die Basisstation, wo das Lesegerät sie aufnimmt. (Siehe das Beispiel einer RFIDunterstützten Gebäudewartung auf S. 23) Ein Transponder kann nicht nur gelesen,
sondern auch beschrieben werden: Er kann also z. B. auch eine Zielinformation mit
sich führen. Dass Gegenstände mit RFID neben ihrem Standort auch ihren Zielort
kennen und mit sich führen, macht sie für logistische Prozesse sehr interessant.
Internet der Dinge
Das „Internet der Dinge“ wurde auf einem nationalen IT-Gipfel als
nächster großer Entwicklungsschritt in der Geschichte der modernen
Gesellschaft bezeichnet. Es geht hier um die Interaktion von intelligenten Objekten mit anderen intelligenten Objekten und/oder mit Rechnersystemen über Internettechnologien. Man spricht vom „Internet der
Dinge“, weil über das Internet quasi Dinge miteinander interagieren
– im Fall von RFID interagiert beispielsweise eine Milchtüte inklusive
Transponder mit einem Regal inklusive Basisstation. Beim etablierten
Internet – das in Abgrenzung nun gelegentlich „Internet der Informationen“ genannt wird – suchen sich Informationen in Telekommunikationsnetzen selbstständig einen Weg zu ihrem Ziel, und genauso finden
beim Internet der Dinge die Daten selbst den Weg ihres Transports
über internetgestützte, intelligente Produkte und Umgebungen. Über
das Internet werden Dinge kabellos miteinander interagieren, sich austauschen, denken lernen und selbstständig im Sinne von Menschen
oder Objekten reagieren. Abbildung 9 zeigt vereinfacht, wie in einem
Supermarkt ein an einer Milchtüte angebrachter RFID-Tag über das
Internet ausgelesen wird.
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Wie funktioniert das Internet der Dinge?
Die Produkt- und Logistikdaten von Objekten werden beim Internet der Dinge
nicht auf einem Transponder gespeichert, sondern befinden sich auf verteilten
vernetzten Datenbanksystemen. Wird von einem Objekt, wie zum Beispiel einer
Milchtüte, der auf dem Tag gespeicherte elektronische Produktcode (z. B. EPC)
gelesen, wird die Anfrage über eine Spezialsoftware (Middleware) an den so
genannten Objektnamensdienst (ONS)-Wurzelknoten geschickt (Schritt 1). Dieser
delegiert die Anfrage zum ONS-Knoten des EPC-Managers, d. h. zum Unternehmen, das die Milchtüte bzw. die Mich produziert hat (Schritt 2). Dieser sendet die
Internetadressen der gesuchten Informationsdienste (EPCIS), welche die Produktdaten enthalten könnten, an die anfragende Stelle zurück (Schritt 3), damit dort
die Produkt- und Logistikdaten des eingelesenen EPC abgefragt werden können
(Schritt 4).
ONS-Root
Produzent
EPC-Manager
Supermarkt
ONSServer
Milch
EPC
Objekt mit
RFID-Tag
Lesegerät
Software
ProduktDatenbanken,
EPCIS
Abbildung 9: Beispielhafter Abfrageprozess
im Internet der Dinge (BMWi 2009)
Achtung: Der Aufbau eines RFID-Systems z. B. zur innerbetrieblichen Prozesssteuerung funktioniert auch ohne EPC. Alle erforderlichen RFID-Komponenten
(Transponder, Schnittstellen, Reader usw.) sind über DIN- bzw. ISO-Normen
standardisiert, so dass zuverlässige, interoperable Systeme betrieben werden
können, ohne dafür Lizenzkosten zu zahlen. Für den EPC fallen Lizenzkosten an.
57
Grundlagen
Praxisbeispiel
Projekt ADiWA – Allianz Digitaler Warenfluss
Unter der Koordination von SAP Research CEC Darmstadt ebnet das
vom 1.1.2009 bis 31.12.2011 mit 17,7 Millionen Euro geförderte führende deutsche Logistikprojekt des Bundesministeriums für Bildung
und Forschung (BMBF) den Weg vom Internet der Dinge zu intelligenten Geschäftsprozessen. Mit dem Fraunhofer SIT, der INI-GraphicsNet
Stiftung, Software AG, TU Darmstadt und anderen zielt ADiWa auf die
Gestaltung intelligenter adaptiver Geschäftsprozesse, die auf Ereignisse reagieren, die durch das Internet der Dinge ausgelöst werden.
Zur Entwicklung dieser komplexen Software-Logistik werden typische
Logistik-Szenarien analysiert und Warenströme in Industrieparks analysiert. Letztlich sollen die intelligenten Prozesse in einer praxistauglichen Form für den Bereich Logistik visualisiert werden können. Dabei
sollen eine offene Architektur mit event-basierter Informationsverarbeitung und service-orientierten Architekturen auch kleinen und mittleren Unternehmen die Möglichkeit eröffnen, komplementäre Komponenten und Lösungen anzubieten. www.adiwa.net
58
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쏹
d
Struktur
Modellhaft lassen sich nach der Vernetzung der Komponenten und insbesondere nach der Verteilung der Sensoren zwei Strukturansätze von
ambienten IKT-Systemen unterschieden:
a Sensornetz-Ansätze zeichnen sich durch eine Vielzahl von zum Teil
weit voneinander entfernten Sensoren aus, so dass große geografische Räume bzw. Umgebungen einfacher und präziser erfasst, beobachtet und gesteuert werden können. Sensornetze lassen sich beispielsweise für das Erkennen und Bekämpfen von Waldbränden, für
die Überwachung freilaufender Nutztiere und für Optimierungen im
Lager-, Regal- oder Gebäudemanagement sinnvoll einsetzen.
a Endgeräte-basierte Ansätze bzw. Intelligente Dinge integrieren die
Komponenten des ambienten IKT-Systems inklusive Sensoren in oder
an einen Gegenstand, so dass ihm eine eigenständige Intelligenz eingebettet wird. Wenn er vernetzt ist, kann er natürlich trotzdem von
außen gesteuert werden. Intelligente Fahrzeuge, Haushaltsgeräte und
Kleidungsstücke sind bekannte Beispiele.
2.2 Endgeräte
Die Allgegenwart bzw. Alltagsdurchdringung von ambienten IKT-Systemen entsteht durch ihre Einbettung in die vielen klassischen IKT-Endgeräte und Gegenstände des täglichen Gebrauchs. Auch Implantate in
den Körper von Menschen und Tieren sind möglich. Diese Endgeräte
bzw. Gegenstände und Implantate (engl. Devices) bilden einerseits den
Träger des einbetteten IKT-Systems, andererseits stellen sie den Kontakt
– technisch gesprochen: die Schnittstelle – zum nutzenden Menschen
oder Objekt dar. Die Integration von Umgebungsintelligenz in das Endgerät bzw. den Gegenstand verwandelt diese in ein ambientes IKT-System,
während dieses selbst ein so genanntes eingebettetes System darstellt.
59
Grundlagen
Was ist ein eingebettetes System?
Eingebettete Systeme bestehen aus kontextbezogenen Verknüpfungen von Hardware- und Softwarekomponenten. Sie haben die Aufgabe, ein System zu steuern, zu
regeln oder zu überwachen. Sie verarbeiten Informationen, die das System über
Sensoren erhalten hat und steuern die Aktoren. Während ein herkömmlicher Computer je nach angewandter Software verschiedene Aufgaben verrichten kann, ist ein
eingebettetes System immer in vordefinierter Weise aktiv. Entsprechend sind z. B.
eingebettete ambiente IKT-Systeme auf umgebungsintelligentes Verhalten ausgerichtet. Die meisten heute produzierten Rechner sind so genannte Mikrokontroller in
eingebetteten Systemen.
Mobile IKT-Endgeräte
Handys, Smartphones, Note- und Netbooks, Navigationssysteme und
andere mobile IKT-Endgeräte sind weit verbreitet und deutlich auf dem
Vormarsch. Seit am 20. Juni 1953 auf der Deutschen Verkehrsausstellung
das erste mobile Telefonat geführt wurde, hat sich viel getan. Das erste
Standardmodell eines mobilen Telefons diente als Autotelefon und
bestand in den 50er Jahren unter anderem aus einer 16 Kilogramm
schweren Empfangs- und Sendeanlage. Heutzutage wiegen Handys zwischen 60 und 150 Gramm und sind vielfach zu leistungsstarken mobilen
Computern geworden, mit denen man auch telefonieren kann. Immer
mehr Deutsche nutzen Ihr Handy als Multifunktionsgerät zum Versenden
von SMS, Fotografieren, Musikhören, Termin- und Kontaktmanagement,
E-Mailen und Internetsurfen – nur jeder sechste Handybesitzer verwendet
sein Gerät ausschließlich zum Telefonieren.
IKT-unterstützte Gegenstände
Darüber hinaus werden Computer, Sensoren und Aktoren in immer mehr
Gebrauchsgegenstände eingebettet – gerade hierin liegt ja die qualitative
Neuerung und das immense quantitative Potenzial von ambienten Technologien. Vielfach werden sie dann im deutschen Sprachraum als „intelligent“ und im englischen als „smart“ bezeichnet: z. B. Intelligente Ampel /
Smart Traffic Light, Intelligentes Haus / Smart House oder Intelligentes
Papier / Smart Paper.
60
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Achtung: Bei „smarten“ Objekten handelt es sich nicht immer um ambiente
IKT-Systeme. Beispielsweise adaptieren sich Intelligente Materialien (Smart
Materials) vielfach ohne den Einsatz von IKT. Im Englischen besteht ein Unterschied zwischen „smart“ (geschickt, gewandt, pfiffig) und „intelligent“ (auffassungsfähig, denkfähig, verständig). Entsprechend stellen einige Experten heraus,
dass „smart“ eine angemessenere Bezeichnung für die betreffenden Objekte
darstellt, weil diese zwar über eine situationsbezogene Anpassungsfähigkeit,
aber nicht über eine Form von Intelligenz verfügen. Im Sinne eines weiten,
abstrahierenden Intelligenzverständnisses wird in dieser Broschüre der Intelligenzbegriff verwandt.
Ambiente Trägersysteme im Überblick
Die Träger von ambienten IKT-Systemen lassen sich
folgendermaßen unterteilen:
Ambiente
Trägersysteme
am/im Körper
des Menschen
U
a
mitgenommene
mobiles
Endgerät
intelligente
Plakette
(badge)
U
b
kleidungsintegrierte
Körpersensor
im Umfeld
des Menschen
U
c
U
a
implantierte
intelligente
Dinge
intelligentes
Etikett (tag)
InternetAppliance
U
b
intelligente
Umgebung
Sensornetzwerk
Abbildung 10: Träger von ambienten IKT-Systemen
(Quelle: Mühlhäuser 2008, eigene Übersetzung aus dem Englischen)
61
Grundlagen
Träger am und im Körper des Menschen
Im Bereich von Trägern, die Menschen mit sich führen, lassen sich (a) mitgenommene, (b) in die Kleidung integrierte und (c) implantierte Träger
unterscheiden.
a Mitgenommene Träger: Hierzu gehören erstens mobile bzw.
쏹
tragbare Computer vom Laptop, Netbook über den so genannten
Personal Digital Assistent (PDA) bis zum Mobiltelefon. Zweitens sind
auch intelligente Etiketten (smart badges, smart labels) hinzu zu
zählen, die der Identifikation, Authentisierung, Autorisierung von
Personen und ggf. weiteren Zwecken dienen. Und drittens kommen
Körpersensoren hinzu, die besonders im Fitness- und GesundheitsBereich eine immer größere Rolle spielen.
쏹
b Kleidungsintegrierte Träger: Sie werden häufig als Wearables (aus
dem Englischen von to wear: als Kleidung tragen) bezeichnet und
reichen von spezifischen, computererweiterten Kleidungsstücken
und Accessoires (z. B. Pullover und Display-Brillen) bis zu Prototypen,
die aus Standardkomponenten erwachsen sind (PDA in einem
Halter mit einem Kopfhörer).
c Implantierte Träger: Obwohl die Möglichkeiten innovativer implan쏹
tierter RFID-Schilder (tags) und vernetzter medizinischer Implantate
eine hohe Aufmerksamkeit erhalten haben, sind sie vor allem aus
Gesundheits-, Privatheits- und Abhängigkeits-Gründen bisher kaum
verbreitet. Die Anwendung als Herzschrittmacher ist allerdings
schon zu einem medizinischen Standard geworden. Zudem tragen
viele Hunde implantierte ID-Tags, um sie einfach identifizieren und
lokalisieren zu können.
62
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Träger um den Körper des Menschen herum
Im Bereich von Trägern, die Menschen in ihrem Umfeld antreffen, lassen
sich (a) intelligente Dinge (smart items) und (b) intelligente Umgebungen
(smart environments) unterscheiden.
a Intelligente Dinge: Hier handelt es sich um computererweiterte
쏹
physische Objekte. Sie werden auch intelligente Objekte (smart
objects) genannt und vielfach als intelligente Produkte (smart products) bezeichnet – etwa bei fortgeschrittenen Anwendungsentwicklungen, die proaktiv mit dem Nutzer kommunizieren. Ferner lassen
sich intelligente Etiketten (smart tags), vernetzte Sensorknoten (networked sensors nodes) und vernetzte Applikationen (networked,
Internet oder smart appliances) unterscheiden. Intelligente Etiketten
sind eine einfache Variante. Werden sie an einem physikalischen
Objekt angebracht, kann ein entfernter Computer Funktionalitäten
übernehmen, die ansonsten ein eingebetteter Computer ausführen
würde. Auf diese Weise können auch die billigsten Objekte zu
ambienten Systemen werden. Vernetzte Sensorknoten sind intelligente Dinge, bei denen mehrere verknüpfte Sensoren in eine
Anwendung integriert sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Sensoren, sind diese u. a. mit Mikroprozessoren und Mikrobetriebssystemen verbunden. Vernetzte Applikationen werden vom Nutzer mehr
als Gegenstände (Maschinen, Möbel etc.), denn als Computer wahrgenommen.
쏹
b Intelligente Umgebungen: Sie bezeichnen das Umfeld intelligenter
Dinge und schließen deren Rechner- und Kommunikationsleistung
mit ein, die das intelligente Ding zu einem sinnvollen Ganzen
zusammenfügen.
63
Grundlagen
2.3 Netzwerke
Dass Menschen und Objekte über ambiente IKT-Systeme umfassend miteinander vernetzt sind, ist ein zentrales Merkmal von Ambient Mobility. Als
Infrastrukturen des Datenflusses haben hier deshalb Telekommunikationsnetze eine grundlegende Funktion. Die Übertragung aller Daten, aller
Information und allen Wissens findet bei ambienten Technologien auf der
Basis von leitungsgebundenen und nicht-leitungsgebundenen Kommunikationsnetzen statt. Dabei kann innerhalb eines einzigen ambienten
Dienstes im Prinzip das ganze Spektrum der Kommunikationsinfrastruktur
beteiligt sein: von satellitengestützten Netzen über Fest- und Mobilfunknetze bis zu drahtlosen Netzen im Nahbereich.
Auch im Zeitalter ambienter Mobilität wird in den nächsten Dekaden wohl
noch ein hoher Anteil des Datenverkehrs zumindest teilweise über das Festnetz transportiert. Das liegt daran, dass metallische Kabel und Glasfaser bei
der fortwährenden Suche nach leistungsstärkeren Netzen stellenweise, z. B.
außerhalb ländlicher Regionen, ein gutes Kosten-/Nutzenverhältnis bieten
– außerdem bestehen Mobilfunknetze teilweise zu einem erheblichen Anteil
aus leitungsgebundenen Kommunikationsnetzen. Von besonderem Interesse sind hier aber natürlich Funktechnologien, weil sie einen mobilen
Datenempfang und -versand ermöglichen. Ambient Mobility wird einerseits
realisiert durch traditionelle Mobilfunknetze, andererseits durch die selbstorganisierende Vernetzung von mobilen, drahtlosen Systemen in Sensornetzen, Ad-hoc-Netzen sowie Mesh-Netzen:
a Ein Sensornetz ist ein räumlich verteiltes Netzwerk von so genannten
Sensorknoten. Ein Sensorknoten ist ein Mikrocomputer, der seine
Umgebung über einen oder mehrere Sensoren erfasst, mit einem
Prozessor verarbeitet und per Funk an benachbarte Sensorknoten
(oder eine zentrale Einheit) überträgt. Sensorknoten sind in einem
infrastruktur-basierten Netzwerk (mit einer oder mehreren Basisstation(en)) oder in einem sich selbst-organisierenden Ad-hoc-Netz
miteinander verbunden.
64
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a Ein Ad-hoc-Netz (lat. ad hoc, sinngemäß „für diesen Augenblick
gemacht“) ist ein Funknetz zwischen zwei oder mehr mobilen
Endgeräten ohne feste Infrastruktur.
a Ein Mesh-Netz (engl. mesh, „Masche“, „Netz“) bzw. vermaschtes Netz
ist ein Funk- oder Festnetz, in dem jeder Netzknoten mit einem oder
mehreren anderen verbunden ist. Das Mesh-Netz wird auch „Mobiles
Ad-hoc-Netz“ (MANet) genannt, weil es sich selbst aufbaut und konfiguriert. Die Daten fließen von Netzknoten zu Netzknoten bis sie am
Ziel ankommen.
Je nach der Reichweite, die ein Funknetz überbrückt,
lassen sich vier Netzwerk-Typen unterscheiden:
a BAN bzw. W-BAN (Body Area Network)
Vernetzung von Komponenten, die am oder im Körper (Wearables
bzw. Implantate) getragen werden über Funk oder die Leitfähigkeit
des Körpers, Reichweite: 1 Meter
a PAN bzw. W-PAN (Personal Area Network)
Vernetzung von portablen Geräten oder Gegenständen,
Reichweite: 10 Meter
a LAN bzw. W-LAN (Local Area Network)
Vernetzung in Bürogebäuden, Wohnhäusern oder Hot Spots,
letztere zur öffentlichen Einwahl etwa in Flughäfen, Hotels, Rasthöfen,
Restaurants, Reichweite: bis zu einige 100 Meter
a WAN (Wide Area Networks) bzw. MAN (Metropolitan Area Network)
Vernetzung vor allem als Mobilfunknetz, Reichweite: bis zu einige
1000 Kilometer
Die folgende Übersicht zeigt einige kabel- und funkbasierte Übertragungstechniken in Bezug zu ihrer typischen Reichweite und zu den Netzwerktypen.
65
Grundlagen
Satelliten
Pan-europäisches
Glasfaserringnetz
GSM, GPRS, UMTS
WLAN outdoor (< 1–20km)
UMTS-Zelle (< 8 km)
Gebäudeverkabelung
und WLAN indoor
DVBT (40–100m)
Bluetooth (1–100m)
Leitende Textilien (ca. 1,5m)
RFID (ca. 1m)
Reichweite:
1
m
10
m
100
m
1
km
10
km
100
km
1000 10000
km
km
Abbildung 11: Übertragungstechniken und typische Reichweiten
(Quelle: z.T. TA-SWISS)
Übertragungstechniken per Funk – eine Auswahl
RFID
Die Radio Frequency Identification (Identifizierung per Funk) ermöglicht das kontaktlose Speichern und Lesen von Daten. Die Daten werden auf einem so genannten RFID-Tag gespeichert, der fast überall
befestigt werden kann. Das Auslesen des RFID-Tags kann je nach Typ
über Distanzen von wenigen Zentimetern bis ca. 100 Meter erfolgen.
Aktive Tags verfügen über eine eigene Energieversorgung, während
passive Tags ihre Energie aus dem elektrischen Feld eines Lesegerätes, dem so genannten Reader, beziehen. Read-Only-Tags können
nach dem Beschreiben beim Hersteller nur noch gelesen werden,
während Read-Write-Tags mehrfach beschreibbar und damit flexibler, aber auch teuer sind. RFID ermöglicht die Identifizierung und
Lokalisierung von Menschen und Objekten.
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ZigBee
Der ZigBee-Standard ist besonders für niedrige Datenraten und
geringen Energieverbrauch konzipiert und kann als spezielle, semiaktive Variante für Sensorik und Kontrollfunktionen z. B. in der Hausautomatisierung angesehen werden.
Bluetooth
Bluetooth ist ein Standard für drahtlose Übertragung im Nahbereich
mit einer Reichweite je nach Version zwischen 10 und 100 Metern.
Mit Richtantennen können aber auch wesentlich höhere Reichweiten
erzielt werden. Bluetooth kommt häufig zum Einsatz, um Geräte wie
Drucker, Handy, Scanner etc. kabellos miteinander zu verbinden.
W-LAN
Das Wireless Local Area Network (drahtlose lokale Netz) ermöglicht
eine Vernetzung von Geräten und wird häufig für den Anschluss
mobiler Geräte an das Internet und die Bildung von Ad-hoc-Netzen
verwendet. Um eine abhörsichere Verbindung sicherzustellen, bieten sich wie bei Unternehmensnetzen geeignete VPN-Lösungen an.
Zusätzlich gibt es noch die Möglichkeit, WPA2 zu verwenden.
WiMAX
WiMax ist eine Bezeichnung für drahtlose „Wide Area Networks“
bzw. „Wireless Metropolitan Area Network“-Standards. Diese Technologie ist bisher weltweit wenig verbreitet.
GSM
Das „Global System for Mobile Communication“, wird weltweit von
mehr als 4 Milliarden Menschen insbesondere für mobile Sprachkommunikation genutzt.
UMTS
Der Universal Mobile Telecommunication System (UMTS)-Standard
ist für breitbandige Datenverbindungen ausgelegt. Zu den auf
UMTS beruhenden Breitbandtechniken gehören HSDPA (Mitte 2009
bis 7,2 Mbt/s, wobei weitere Erhöhungen bereits getestet werden).
67
Grundlagen
Übertragungstechniken – Fortsetzung
Satelliten
Satellitengestützte Übertragungssysteme wie etwa das US-amerikanische Global Positioning System GPS, das künftige europäische
System GALILEO und das russische GLObales Navigations-SatellitenSystem GLONASS ermöglichen die Positionsbestimmung von Personen und Objekten mit einer Genauigkeit von unter 10 Metern. Da GPS
auch militärisch genutzt wird, lässt sich die Genauigkeit der Positionsbestimmung erheblich verschlechtern. Werden allerdings zusätzlich
Signale von anderen Empfängern, deren genaue Position bekannt ist,
mit ausgewertet, können sogar Genauigkeiten im Millimeterbereich
erzielt werden. Um die Satellitensignale empfangen zu können, muss
eine freie Sichtlinie von den Antennen zu den Satelliten bestehen.
Als weitere Übertragungsformen gibt es optische Technologien (Barcode, Infrarot, Laser), akustische und andere – beispielsweise können
die elektrischen Eigenschaften des menschlichen Körpers etwa beim
Händedruck zweier Personen zur Signalverarbeitung genutzt werden.
Quelle: z.T. www.taucis.de
In ambienten IKT-Systemen können die Netzwerktypen und -technologien
hochkomplexe Geflechte bilden. Die Vielschichtigkeit der Datenflüsse
und -speicher in einer ambienten IKT-Landschaft zeigt ein beispielhafter
möglicher Ausschnitt in Abbildung 12.
68
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GPS/
Galileo
Entfernte
Dienste
Internet
Mobilfunk
Entfernte
Dienste
MAN
Lokale
Infrastrukturen
Lokale
Dienste
LAN
Sensorennetze
BAN
LAN
Sensorennetze
PAN
Ad-hoc
Netze
MAN: Metropolitan Network
LAN: Local Area Network
PAN: Personal Area Network
BAN: Body Area Network
Datenbanken
BAN
PAN
Ad-hocNetze
Mobile
Entitäten
BAN
PAN
Abbildung 12: Datenflüsse und -speicher in einem komplexen
ambienten IKT-System (Quelle: Fabian / Hansen, www.taucis.de)
Mobile Entitäten (Menschen, Tiere, Fahrzeuge oder Maschinen) führen an ihrem Körper ein enges Body Area Network (BAN) mit sich. Außerdem umgibt sie ein etwas weiter reichendes Personal Area Network (PAN). Die meistens persönlichen Geräte in den BANs und PANs speichern Daten und Profile des Nutzers. Sie enthalten Sensoren
und eventuell auch Aktoren, die aus der Ferne kontrollierte Bewegungen auslösen können. Geräte der BANs und
PANs von verschiedenen Entitäten können Ad-hoc-Netzwerke miteinander bilden, BAN- und PAN-Geräte können
Daten mit der lokalen Infrastruktur austauschen (beides schwarze Pfeile) oder von dieser mit Hilfe von Sensornetzen z. B. optisch oder mittels RFID erfasst, identifiziert und lokalisiert werden (weiße Pfeile). Mittels GPS oder anderer Lokalisierungssysteme können die Entitäten selbst ihre aktuelle Position bestimmen. Je nach der Infrastruktur
in Reichweite greifen die Entitäten über das lokale Netz (LAN) – oder über Mobilfunk auf das Internet zu und sind
prinzipiell auch über diese Wege unter einer festen IPv6-Adresse zu erreichen. Es kann also auch auf entfernte
Dienste (Remote Services) im Internet zugegriffen werden. Und umgekehrt können entfernte Service Provider
über die verschiedenen Verbindungswege auch auf die lokalen Geräte im jeweiligen LAN, BAN und PAN zugreifen, so dass eine entfernte Datenhaltung auf mehreren global verteilten Servern möglich wird.
69
Grundlagen
Das Internet stellt derzeit ein Netzwerk neben anderen dar – seine Bedeutung wird aber voraussichtlich weiter zunehmen. Dabei wird sicherlich die
sechste Generation des Internetprotokolls, das IPv6, als Netzwerkprotokoll
für ambiente IKT-Systeme eine grundlegende Rolle spielen, u. a., weil die
Mobilität von vernetzten Geräten schon von Anfang an ein wichtiger
Designfaktor für IPv6 war. Ein ähnlicher Bedeutungszuwachs des Internets
ist bereits in der Telefonie eingetreten. Während man früher Modems
benutzte, um über das Telefon auf das Internet zuzugreifen („IP-über-Telefon“), ist heutzutage das Telefonieren über das Internet VoIP („Telefonieüber-IP“) weit verbreitet. In Folge dieses Trends zur IP-Konvergenz wird das
Internet mehr und mehr ambiente IKT-Anwendungen unterstützen und
zunehmend auch in Alltagsgegenstände Einzug erhalten. Darauf deutet
auch eine aktuelle BITKOM-Studie hin, die besagt, dass rund 60 Prozent der
Befragten Wert darauf legen, dass ihr neuer Fernseher über einen Internetanschluss verfügt.
2.4 Software
Zur Steuerung der Daten erfordern ambiente IKT-Systeme eine Software, die
aus drei Schichten besteht. In der unteren Schicht werden die Daten erfasst.
Das kann durch eine Übertragung von Sensoren oder von anderen IKT-Systemen geschehen. Die Daten werden über eine Kontrolleinheit an die mittlere
Schicht, die so genannte Middleware, gesandt. Sie ist das wichtigste Element
in der Architektur. Denn sie koppelt die Komponenten an das System, stellt
Protokolle und Dienste bereit und regelt die Skalierbarkeit, also die Integrierbarkeit von Komponenten und Systemen und entsprechend die Dynamik
des ambienten IKT-Systems. In der oberen Schicht werden die Daten weiterverarbeitet und an die IKT-Endgeräte und Gegenstände weitergeleitet.
70
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Endgerät
Endgerät
Andere Systeme
Obere Schicht
Middleware
Mittlere Schicht
Bluetooth-Tags
RFID-Tags
Untere Schicht
RFID
RFID
RFID-Lesegerät
Abbildung 13: Schichtenmodell ambienter IKT-Systeme
(Quelle: Brick / Kummer, www.escp-eap.eu/uploads/media/AIMED_04.pdf )
Ambiente IKT-Systeme sind einem grundlegenden Problem ausgesetzt.
Damit die diversen IKT-Endgeräte und Gegenstände, Netzwerke und
Anwendungen stabil und spontan Zusammenwirken können, müssen die
oft verschiedenen Technologien aneinander koppelbar sein. Die Definition
einer einzigen integrativen Architektur wird aber durch die Verschiedenartigkeit der Komponenten, durch die Dynamik der Systeme und durch die
historische Verbreitung etablierter Konzepte und Technologien erschwert.
Weil unterschiedliche Anwendungen verschiedene Anforderungen stellen,
entstehen zudem undurchgängige Ansätze. Stationäre Anwendungen in
der Wohnung sind beispielsweise anders aufgebaut als mobile in öffentlichen Räumen oder Verkehrsmitteln. Deswegen sind die verwendeten
Technologien häufig nicht kompatibel miteinander. Da die Lebenszyklen
von IKT-Produkten darüber hinaus wesentlich kürzer als zum Beispiel von
mechanischen Produkten, wie etwa Fahrzeugen und Haushaltgeräten sind,
in welche erstere ja integriert werden, wird es auch in absehbarer Zeit
mehrere Generationen von einer IKT geben, die miteinander koexistieren.
71
Grundlagen
SchnittstellenSemantik
Abhängige
Dienste
VERTRAUENSWÜRDIGE MIDDLEWARE
KontextManagement
EreignisManagement
MobilitätsManagement
InteraktionsManagement
Daten- und Interopera- VertrauensInformationsbilitätswürdigkeitsManageManage- und Sicherheitsment
ment
Management
Selbst-X-Eigenschaften
Abbildung 14: Die Dienste einer Middleware für ambiente IKT-Systeme
(Quelle: TU Darmstadt)
Service-orientierte Middleware
Die Lösung stellt ein Architektur-Rahmensystem dar, das einerseits die
schon etablierten und noch entstehenden Architekturen und andererseits
vorhandene und künftige Anwendungsanforderungen zu integrieren vermag. Hierfür bietet sich eine spezielle Art der Middleware an. Sie stellt
– gemäß des Prinzips einer service-orientierten Architektur – standardisierte Schnittstellen zur Verfügung und vermittelt so zwischen heterogenen Diensten und Komponenten. Außerdem bietet sie ambienten IKTAnwendungen benötigte Basisdienste an. (Siehe auch die Projekte Green
Mobility, Seite 54, und ADiWA, S. 58)
72
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Praxisbeispiele
Projekt Softwarecluster für das digitale Untenehmen: Im Rahmen eines vom
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ausgeschriebenen Wettbewerbs hat sich das Cluster „Softwareinnovationen für das digitale Unternehmen“
(kurz: Software-Cluster) für eine Förderung als Spitzencluster formiert. Das Cluster
mit Sitz in Darmstadt erstreckt sich über vier Bundesländer (Hessen, RheinlandPfalz, Saarland, Baden-Württemberg) und umfasst 350 Unternehmen und 17 Forschungseinrichtungen. Es kann als das weltweit leistungsstärkste IKT-Netzwerk von
Forschungs- und Ausbildungseinrichtungen, Herstellern und Anwendern angesehen werden. Das Cluster zielt darauf, Firmen eine Transformation in vollständig
digitale Unternehmen zu ermöglichen, so dass ihnen alle Unternehmensdaten
über Prozesse, Betriebsmittel und Ressourcen jederzeit detailliert zur Verfügung
stehen. Ein solcher Innovationssprung erfordert eine so genannte emergente Software, die dynamisch und flexibel eine Vielzahl von Komponenten unterschiedlicher
Hersteller kombiniert. Dass dieses Vorhaben von zentraler Bedeutung für die Entwicklung von Ambient Mobility und das Internet der Dinge ist, zeigen schon die
Themen dieser Schwerpunktprojekte: Adaptive Prozesse in Unternehmen, agile
Infrastrukturen für Unternehmensnetze, innovative Dienstleistungen im zukünftigen
Internet.
Projekt MATRIX: Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt MATRIX (Middleware für die Realisierung Internet-basierter telemedizinischer Dienste) fokussiert mit Beteiligung der Universität Kassel die Entwicklung
einer einheitlichen Middleware-Plattform für Internet-basierte telemedizinische
Dienste. Das Projekt erstellt in einem ersten Schritt eine Middleware-Plattform, die
insbesondere drei Anforderungen erfüllen soll: 1. Semi-automatische Adaptionsfähigkeit; 2. Erhalt und Optimierung der Performance-Parameter; 3. Sicherstellung
langfristiger Betriebsfähigkeit und Systemzuverlässigkeit. Über die MiddlewarePlattform werden beispielhaft zwei telemedizinische Dienstleistungen demonstriert: ein mobiler telemedizinischer Notfalldienst (z.B. für Flugzeuge, Schiffe oder
Rettungswagen) sowie ein telemedizinischer Dienst für die häusliche medizinische
Versorgung (z. B. nachstationäre Betreuung). Eine weitere wesentliche Forschungsfrage ist die Nutzbarkeit und die Qualität von kontextsensitiven Patientendiensten,
die so genannte „individuelle Kontexte“ verarbeiten, also Kontexte mit sehr personenspezifischen Angaben. Im Rahmen einer Pilotstudie soll der Nutzen des Plattform-basierten Dienstkonzeptes evaluiert werden.
73
Anwendungen
3
Anwendungen
In einer Welt, in der Computer allgegenwärtig vernetzt sind, gibt es
unzählige Anwendungen von ambienten IKT-Systemen. Aktuell befinden
wir uns auf dem Weg dorthin. Der umgebungsintelligente Alltag ist noch
eine Vision, aber viele intelligente Produkte und Umgebungen sind längst
Realität. So viele und so vielfältige, dass eine vollständige Listung schon
nicht mehr möglich ist. Im Folgenden werden in fünf Einsatzbereichen für
ambiente IKT-Systeme ausgewählte typische Anwendungen skizziert.
3.1 Automotive
Das Auto ist durch seine Geschlossenheit und seine autarke Energieversorgung als Vehikel für ambiente Technologien geradezu prädestiniert. Über 50 Sensoren hat ein Fahrzeug der Kompaktklasse und über
150 Sensoren eines der Oberklasse heute an Bord. Elektronik macht
mehr als 30 Prozent der Wertschöpfung eines Fahrzeugs aus. Mehr als
70 Mikrocomputer befinden sich heute als Steuergeräte in einem Auto
und stellen damit eine höhere Rechenleistung dar, als der NASA 1969
für die Mondlandung zur Verfügung stand. Und während wir dynamische, GPS-basierte Routenplaner und Reifendruckkontrollsysteme als
Innovation ansehen, arbeiten Experten bereits an ihrer Vision vom
autonomen und unfallfreien Fahren.
In der Tat, die Statistik spricht eine eindeutige Sprache. Noch 1970 starben mehr als 20.000 Menschen auf deutschen Straßen. 2008 waren es
noch 4.467, während sich der Kraftfahrzeugbestand auf 49.330.037 mehr
als verdreifacht hat. Einen nachweislich wesentlichen Beitrag zu dieser
Entwicklung leisten Fahrerassistenzsysteme. Sie verbessern nicht nur den
Komfort und die Effizienz moderner Automobile, sondern helfen auch,
Unfälle zu vermeiden und Unfallfolgen zu vermindern. Sensorbasierte Systeme wie Airbag, Gurt und crashadaptive Kopfstütze sind Meilensteine
der passiven Sicherheit bei einem Unfall. Fahrstabilitätssysteme wie etwa
ESP helfen rund zwei Drittel von schweren Schleuderunfällen zu verhindern. Ein immenses Potenzial haben Fahrerassistenzsysteme darüber
hinaus für den aktiven, vorbeugenden Unfallschutz. Radar- und kamera74
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basierte Assistenten etwa können wie zusätzliche Sinne das Umfeld eines
Fahrzeugs erfassen und Gefahren signalisieren. Radarsysteme erkennen
auch die relative Geschwindigkeit von Objekten im Umfeld und warnen
so vor Auffahrunfällen, Seitencrashs und gefährlichen Spurwechseln
(siehe Abbildung 15). Allein durch das Zusammenspiel des Radar- mit
einem Bremsassistenten könnten auf Autobahnen rund 36 Prozent der
Unfälle verhindert werden. Kamerabasierte Assistenten ermöglichen u. a.
adaptives Kurven- und Fernlicht, Sicht nach hinten, die Anzeige von Fußgängern und Geschwindigkeitsbeschränkungen sowie ein – zum Teil mit
über 70 Sensoren unterstütztes – System, das eine Müdigkeit beim Fahrer
zu erkennen vermag.
Kollisionswarnung
Kollisionsabschwächung
Stop & Go
Totwinkelüberwachung
ACC
Rückfahrhilfe
Parkhilfe
Spurwechselassistent
Pre-Crash
Abbildung 15: Das Rundum-Radar, Quelle: SARA-Konsortium
Ein weitergehender Schritt zu mehr Sicherheit und Effizienz besteht darin,
dass Fahrzeuge ihre Umgebung nicht nur selbst erfassen, identifizieren
und interpretieren, sondern mit privaten und öffentlichen Partnern in der
Umgebung direkt interagieren. In den Konzepten der Fahrzeug-zu-Fahrzeug (Car2Car)-, Fahrzeug-zu-Infrastruktur (Car2Infrastructure)- und Fahrzeug-zu-Endgeräte (Car2Device / Internet)-Interaktion holt ein Fahrzeug
zur Bewertung und Gestaltung einer Verkehrssituation funkbasiert Information von außen heran und / oder gibt sie nach außen ab. Eine gefährliche Bau- oder Unfallstelle, Öl auf der Straße, ein plötzliches Hindernis,
Glatteis – intelligenten Fahrzeugen werden situationsnah verkehrskritische
75
Anwendungen
Informationen von anderen Fahrern oder einer Verkehrsleitstelle nicht nur
über Schilderbrücken, sondern direkt in ihr Fahrzeug kommuniziert.
Verkehrszentralen und Einsatzwagen können Verkehrssituationen durch
Warnungen und Hinweise besser koordinieren und jedes einzelne Fahrzeug wird zu einem möglichen Gefahrenmelder. Wenn alle im Fahrzeug
mitgeführten mobilen elektronischen Geräte mit dem Fahrzeugsystem
verbunden sind, können sie auch während der Fahrt leicht benutzt
werden. Ein spezielles Szenario für funkbasierte Fahrzeug-Fahrzeug- und
Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation stellen elektronisch gekoppelte
Lkw-Konvois dar. Zur Zeit wird geprüft, ob ein GPS-unterstützter Konvoi zu
mehr Sicherheit führt, den Lkw-Fahrer entlastet und durch Windschatteneffekte den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen reduziert. Denkbar ist auch, dass ein Konvoi durch einen geringeren Abstand zwischen
den Lkws Verkehrsraum einspart und den Verkehrsfluss verbessert.
Fahrerassistenzsysteme unterstützen die Aktivitäten des Fahrers – meistens
gemäß dem Prinzip: das System denkt, der Fahrer lenkt. In zunehmendem
Maße werden sie aber auch selbstständig agieren können. Da die Kapazitäten von Sensoren bei der Erfassung des Fahrzeugumfeldes über die
menschlichen Sinnesfähigkeiten hinausgehen, haben ambiente Fahrerassistenzfunktionen langfristig das Potenzial, besser zu werden als der
menschliche Fahrer. Fahrerassistenzsysteme könnten sich zu Fahrzeugsteuerungssystemen weiterentwickeln und ein autonomes Fahren ermöglichen. In dieser Vision werden alle Elemente der Fahraufgabe – Führung,
Stabilisation und Navigation – eigenständig, d. h. ohne Einwirkung eines
menschlichen Fahrers, durch ein ambientes IKT-System ausgeführt. Einen
ersten realisierten Ansatz in diese Richtung stellt ein Notbremsassistenzsystem dar, das ein Fahrzeug in mehreren Phasen automatisch bremst,
wenn das System erkennt, dass ein Unfall droht und der Fahrer nicht reagiert. Eine weitergehende, angestrebte Assistenzfunktion besteht in einer
elektronische Einparkhilfe, die auf Basis ihrer Fähigkeit, Abstände zu erkennen, ein neben einem Parkplatz abgestelltes Fahrzeug autark in die Parklücke platzieren kann. Sinnvoll könnten in ferner Zukunft auch Stau- und
Kreuzungspiloten sein, bei denen ein Fahrer die Steuerung des Fahrzeugs
an bestimmten unfall- bzw. verkehrskritischen Streckenabschnitten zeitweilig einer Car2Infrastructure-unterstützten Verkehrszentrale oder an das
76
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eigene, Car2X-unterstütze Steuerungssystem überträgt. Automobilhersteller forschen aktuell an autonomen Fahrzeugen, ob diese serienreif
werden, liegt neben technischen auch an juristischen Fragen, wie etwa der
Haftung bei Unfällen.
Abbildung 16: Signalelemente des Konzeptfahrzeugs „Light Car“ (Quelle: EDAG)
Produkte (Auswahl)
a Abstandwarner a Abstandregeltempomat (Adaptive Cruise
Control ACC) a Adaptives Fern-, Kurven- und Nachtlicht a Antiblockiersystem
(ABS) a Automatische
Notbremsung
(ANB)
a Bergan- und abfahrhilfe (Hill Descent Control) a Car-to-X-Kommunikation (C2C, C2I, C2D) a Einparkhilfe a Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) a Elektronische Differentialsperre (EDS) a
Fahrerzustanderkennung (Driver Drowsiness Setection) a HeadUp-Display (HUD) a Intelligent Speed Adaption (ISA) a Spurassistent (Lane keeping & change support) a Spurhalteassistent
(Lane departure Warning) a Stauassistent (Stop-and-Go-Automat)
a Tempomat a Totwinkel-Überwachung a Verkehrszeichen erkennung (Traffic Sign Recognition)
77
Anwendungen
„Das Auto der Zukunft wird immer weniger Emissionen
produzieren, vermeidet Unfälle von vorne herein
und ist kontinuierlich vernetzt.“
Prof. Dr. Hans-Helmut Becker, Volkswagen AG Kassel
Praxisbeispiel
Produkt Opel Eye
Die Opel AG bietet seit Anfang 2009 in ihrem Mittelklassewagen
Insignia das so genannte „Opel Eye“ an. Über eine Kamera mit
einem Weitwinkelobjektiv, die zwischen Innenspiegel und Frontscheibe integriert ist, erkennt das System Verkehrszeichen („Traffic
Sign Detection“) und alarmiert bei Spurabweichungen („Lane Departure Warning“), wenn Begrenzungsmarkierungen bei höheren
Geschwindigkeiten überfahren werden. Beides wird im Armaturenbrett angezeigt. Die Kamera schießt 30 Bilder pro Sekunde, welche
von einer speziellen Software gefiltert und ausgewertet werden. Je
nach Lichtsituation erkennt das System Schilder ab 100 Meter Entfernung und lässt sie dann in der Armaturentafel aufleuchten. Bei
mehreren erkannten Schildern wird das wichtigste zuerst eingeblendet, z. B. Überholverbot vor Tempolimit. Wird eine Geschwindigkeitsbeschränkung überschritten, wird dies ebenfalls markiert. Die zweite
Funktion, der Spurhalteassistent, warnt per Gong und Blinksignal,
wenn das Fahrzeug auf Schnellstraßen nicht in der gewählten Spur
bleibt. Ab einer Geschwindigkeit von 50 km / h ist das System in der
Lage, durch das Erfassen von Strich- und Längsstrukturen auf der
Straße sowie von Lenk- und Blinkbewegungen nur Gefahrensituationen anzuzeigen.
78
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3.2 Gebäude und Wohnen
TV, Telefon, Internet, Strom, Heizung und Haushaltsgeräte – die bisher
getrennten Welten der Haustechnik, IKT-Geräte und Alltagsgegenstände,
ja sogar des Gesundheits- und Pflegemanagements wachsen zusammen.
Intelligente Wohnumgebungen verknüpfen nicht nur Elektrogeräte,
sondern alle heimischen Gegenstände und Infrastrukturen miteinander
zu einem elektronischen Gesamtsystem auf einem zentralen Server. Das
ermöglicht die Steuerung aller vernetzten Wohnobjekte über das Internet – und damit mehr Komfort, mehr Energieeinsparung, mehr Umweltschutz und mehr Sicherheit.
Über 80 Prozent des häuslichen Energieverbrauchs wird durch Heizung
und Warmwasser aufgezehrt. Eine zentrale Steuerung des Gebäude- und
Haushaltsbetriebs durch Automatisierungsmaßnahmen wie etwa eine
Reduzierung der Heizleistung beim Verlassen des Hauses oder das nächtliche Einschalten der Waschmaschine bergen erhebliche Potenziale für
eine höhere Energieeffizienz. Dass sich die Steuerung der Heizungsanlage
automatisch an die Außentemperaturen anpasst, ist schon heute Stand der
Technik. Ambiente IKT-Systeme ermöglichen überdies, dass die Temperatur-, Feuchtigkeits- und Beleuchtungsverhältnisse in der Wohnung individuell und bedarfsgerecht auf einzelne Bewohner ausgerichtet werden.
Für unzählige Wohnbereiche und -situationen entstehen sinnvolle ambiente Anwendungen (siehe Abbildung 17). Ein Beispiel ist die Küche, das
Reich der „weißen Ware“ mit Geräten wie Kühl- und Gefrierschrank, Elektroherd, Mikrowelle, Geschirrspülmaschine. 11 Prozent der Energiekosten
eines Haushalts fließen nach Berechnungen des Fraunhofer-Instituts in die
Stromrechnung. Davon verbrauchen Elektroherde am meisten, dicht
gefolgt von Kühlschränken. Innovative Einzelgeräte erzielen auch hier
beträchtliche Fortschritte, beispielsweise erkennen Geschirrspüler selbst,
wann das Geschirr sauber ist (anhand eines optischen Sensors, der die
Trübung des Spülwassers misst) und Elektroherde steuern selbst die
passende Garzeit und -temperatur (durch Gewichts- und Temperatursensoren).
79
Anwendungen
Durch die energetische Kopplung von Haushaltsgeräten sollen darüber
hinaus noch weitere Einsparungen erzielt werden. So arbeiten Experten
beispielsweise daran, mit der Abwärme von Kühlschränken das Wasser
von Geschirrspülern vorzuheizen oder dass Backöfen ihre überschüssige
Wärme an Waschmaschinen abgeben. Und durch die Vernetzung mit
dem Stromzähler könnten Waschmaschinen zum Beispiel vor dem Start
anzeigen, wie viel Energie in Euro das Zweistunden-Ökoprogramm
gerade gegenüber dem Schnellgang einspart.
Digitale Fotos
Spielfilme
Musik
Kundenbedürfnisse
Internet
Spiele
En
un terta
d
Lif inm
es en
tyl t
e
Türkontrolle
Geräte
Rauchmelder
Schadensmeldung
bzw. Vorkehrung
Smart
Wall
t
hei
her
sic
e
d
bäu
Ge
Tür- und Fensterüberwachung
Smart
Table
Beleuchtung
Heizung
Helligkeitssensor
Lüftung
Connected
Smart Home Network Smart
Bed
Urlaubssteuerung
Smart
Door
Temperatursensor
User Generated
Content
Smart
Display
Wireless
Wireline
Fashion
Coordinator
Klima
Pen
Smart
Paper
Bewegungsmelder
Drucksensor
Gartenpflege
Ge
s
Er und
nä h
hr eit
un &
g
Videotelefonie
lts
ha
us g
Ha run
füh
E-Mails
Sensoren
und Aktoren
Mahlzeiten
Heimapotheke
Wellness
Arbeit & Kommunikation
Videokonferenz
Blogging
Abbildung 17: Quelle: BITKOM, Studienreihe zur Heimvernetzung, Band 1
80
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Fensterüberwachung
Alarmfunktion
Jalousiensteuerung
Hausgerätemanagement
Bewegungsmelder
Raum Be- und
Entlüftung
Beleuchtungssteuerung
Anwesenheitssimulation
Einzelraumregelung
Heizungssteuerung
Torüberwachung
Störungsmeldung
Abbildung 18: Mögliche Anwendungsfelder für Automatisierung
im vernetzten Haus (Quelle: EIB Schöller)
Ein weiterer verbreiteter Einsatzbereich betrifft das Leitbild Ambient Assisted Living, also die Entwicklung altersgerechter und pflegefreundlicher
Wohnumgebungen. Angesichts des zunehmenden Anteils älterer Menschen in unserer Gesellschaft – die Zahl der über 80-Jährigen wird von
4 Millionen (2005) auf voraussichtlich über 10 Millionen (2050) ansteigen
– hat sich in Bezug auf dessen Wohn- bzw. Pflegebedarf das Leitziel
„ambulant vor stationär“ etabliert. Ältere sind statistisch häufiger auf
Unterstützung und Pflege angewiesen als Jüngere. Im Alter von 70 Jahren
und mehr weisen 96 Prozent der Menschen mindestens eine und 30 Prozent sogar fünf oder mehr behandlungsbedürftige internistische, neurologische oder orthopädische Erkrankungen auf. Für ein trotz gesundheitlicher Beeinträchtigungen möglichst langes selbstbestimmtes Leben,
spielt das persönliche Wohnumfeld eine große Rolle. Neben sozialen
Aspekten führen auch finanzielle Überlegungen (siehe soziale Chancen,
S. 24) zu dem Personal Health-Ansatz, der für den privaten Anwender die
Verfügbarkeit von Geräten umfasst, die früher medizinischem Personal
vorbehalten waren, und der auch begleitende und betreuende Informations- und Dienstleistungsangebote mit einschließt.
81
Anwendungen
„Aufgrund der demographischen Entwicklung und den
dadurch für den Gesundheits- und Sozialbereich untragbar
werdenden Kosten werden in Ambient Assisted Living (AAL)
Technologien entwickelt, die – trotz Krankheiten – ein längeres
Leben in der eigenen Wohnung ermöglichen.“
Dr.-Ing. Reiner Wichert, Fraunhofer-Allianz Ambient Assisted Living
Ambiente Technologien können nicht nur die pflegeorientierte Anpassung des Wohnraumes unterstützen, sondern – im Rahmen eines Telemonitorings – auch die individualisierte medizinische Prävention, Diagnostik,
Therapie und Pflege im heimischen Umfeld. Typischerweise besteht ein
solches Telemonitoringsystem aus medizinischen Sensoren und einer
Basisstation, die vom Benutzer getragen wird oder sich im seinem Umfeld
befindet. Die am oder im Körper getragenen Sensoren liefern die gemessenen Daten über ein drahtloses Netzwerk mit geringer Reichweite (Body
Area Network oder Personal Ara Network) an die Basisstation, die ein ortsfestes persönliches Computersystem mit einem Festnetzanschluss oder
auch ein mobiles IKT-Endgerät mit kabelloser Übertagungstechnik sein
kann. Die Basisstation verarbeitet die erhaltenen Daten bei Bedarf und
stellt sie über ein kabelloses oder -gebundenes Übertragungssystem der
stationären (AAL-)Infrastruktur für weitere Auswertungen, Speicherungen
usw. bereit. Ärzten, Krankenhäusern und telemedizinischen Dienstleistern
können die persönlichen Gesundheitsdaten so automatisiert zur weiteren
Verwendung zur Verfügung gestellt werden.
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Produkte (Auswahl)
a Smart Room Controller (System für individualisierbare Klang-,
Duft-, Licht- und Temperatureinstellungen) a Smart Table (Möbelstück mit interaktivem Bildschirm) a Elektronisches Papier (sehr
dünner, aufwickelbarer Bildschirm) a Smarte Fensterscheibe (Glasscheibe mit Displayfunktion) a Smart Pen (Minicomputer in Kugelschreiberform z. B. zum Übersetzen von Worten) a Smarter Kühlschrank (weist auf u. a. auf Verfalldaten hin und erstellt Einkaufslisten)
a Smarter Ofen (errechnet Gartemperatur und -zeit) a Smarter
Geschirrspüler (spült, bis das Geschirr sauber ist) a Smarter Teppich
(meldet Stürze an Dritte) a Smartes Bett (registriert Körperfunktionen) a Smarte Haustechnik (internetbasierte Steuerung von Heizung, Licht, Strom, TV, Fenstern, Türen und elektrischen Endgeräten)
Praxisbeispiele
Projekt PERSONA
Das EU-Projekt PERSONA erforscht Szenarios rund um Ambient Assisted Living (AAL). Die im Projekt entwickelten halbautomatischen Systeme sind Assistenten des täglichen Lebens. Sie helfen älteren Menschen, tägliche Tätigkeiten wie Kochen oder Einkaufen zu bewältigen
oder sich an die regelmäßige Einnahme ihrer Medikamente zu erinnern. Die 22 interdisziplinären Projektpartner aus Industrie und Forschung entwickeln eine skalierbare Technologieplattform, auf der sich
eine Reihe von Diensten für eine soziale Einbeziehung, ein unabhängiges Leben und einen gesunden Lebensstil der älteren Mitbürger
anbieten lassen. Das Fraunhofer IGD leitet als Technologiepartner die
Projektaktivitäten bei der architektonischen Spezifikation der Plattform
und realisiert die intelligente Middleware. Außerdem arbeitet das
Fraunhofer IGD an Konzepten und Algorithmen für die Interpretation
der Sensordaten wie etwa die Erkennung von Objekten aus Videoüberwachungsdaten. Auch die nahtlose Integration von Multimedia
und die Untersuchung neuartiger Interaktionsmöglichkeiten in AALUmgebungen gehören zu den Forschungsthemen des Fraunhofer IGD.
83
Anwendungen
Praxisbeispiele
Produkt Facilityboss: Das Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnik SIT in Darmstadt hat mit „facilityboss“ eine Software entwickelt, die alle elektronischen Systeme eines Gebäudes miteinander verbindet und zentral steuert. Auf diese Weise lassen sich der
Energiebedarf eines Gebäudes reduzieren, die Sicherheit überwachen und viele weitere individuelle Wünsche der Bewohner verwirklichen. Die Software wird installiert, indem die SIT-Experten die existierenden Systeme verknüpfen und darauf den „facilityboss“ setzen.
Das kann sogar während des laufendes Betriebs geschehen. Nichts
wird deinstalliert, so dass man jederzeit wieder in den alten Zustand
zurück kann.
Produkt Proximity Table (Ambientes Display): Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD in Darmstadt bietet ein
neuartiges Tischgerät an, das durch so genannte kapazitive Sensoren
in der Lage ist, den menschlichen Körper ohne physischen Kontakt
wahrzunehmen. Mit Hilfe der Sensoren wird eine dreidimensionale
Koordinate vom registrierten Objekt erstellt, die sich bei einer Änderung der Position dynamisch anpasst, so dass Bewegungen vor dem
Tisch erfasst werden können. Dieses Prinzip lässt sich für viele Anwendungen nutzen. Beispielsweise kann der Tisch, wenn er als Display
eingesetzt wird, bei der Wahrnehmung einer Hand an einer bestimmten Stelle, je nach Abstandshöhe eine variable Zoom-Funktion vollziehen. Eine schnelle Handbewegung von links nach rechts bzw.
umgekehrt kann mit dem Umschalten auf die nächste bzw. vorige
Folie, eine langsame Bewegung nach oben bzw. unten kann mit
einem Erhöhen bzw. reduzieren der Lautstärke verknüpft werden
usw.. Die Zahl und Komplexität der Gesten sind beliebig veränderbar
und anwendungsspezifisch. Entsprechend wurde die Technik des
Proximity Tables über die Steuerung von grafischen Anwendungen
hinaus auch schon zur Analyse von Wirbelsäulenbelastungen beim
Schlaf eingesetzt.
Weitere Beispiele: Projekt UniverSAAL, Seite 48;
Projekt Motivotion 60+, Seite 89; Projekt Hydra, Seite 91
84
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3.3 Gesundheit
Das Gesundheitswesen zählt zu den bedeutendsten deutschen Wirtschaftszweigen. Schon heute umfasst es 11 Prozent des Bruttoinlandsproduktes und 4,3 Millionen Beschäftigte. Durch den medizinischen
Fortschritt und den demografischen Wandel wird die Bedeutung des
Gesundheitssektors in der Zukunft vermutlich noch steigen. Im Jahr 2035
wird Deutschland eine der ältesten Bevölkerungen der Welt haben. Mehr
als die Hälfte der Menschen wird dann über 50 Jahre und jeder dritte
Mensch älter als 60 Jahre sein. Deswegen prognostizieren Experten hier
bundesweit bis 2040 etwa eine Million zusätzlicher Arbeitsplätze. Ein
zunehmender Teil künftiger Gesundheitsleistungen wird mit sehr vielfältigen E-Health- und Ambient Health-Lösungen erbracht.
Während der Begriff „E-Health“ allgemein den Einsatz von IKT im Gesundheitswesen bezeichnet, ist „Ambient Health“ speziell auf die Nutzung
umgebungsintelligenter IKT-Systeme bezogen. Hier gehören die Gesundheitsinformation, Telemedizin sowie medizinische Produkte und Prozesse
zu den wichtigen Anwendungsbereichen. Ambiente IKT-Systeme versprechen hier mehr Qualität, mehr Sicherheit, mehr Effizienz und zugleich
weniger Kosten.
Vorbeugen ist besser als Nachbehandeln. Ambiente Technologien schaffen neue Wege für die gesundheitliche Vorsorge. Denn über körperliche
Mikrosensoren, die etwa als Wearable, als Pflaster, als Armbanduhr, sogar
als Implantat getragen werden können, wird es im ärztlichen und pflegerischen Bereich, aber auch in Freizeit und Wellness immer einfacher und
genauer möglich, Körperwerte und Gesundheitsrisiken zu erfassen.
Gemäß des Paradigmenwechsels vom traditionellen Gesundheitswesen
hin zu einer personenzentrierten, individualisierten Prävention, Diagnostik, Therapie und Pflege soll der Einzelne seinen Gesundheitszustand verstärkt selbst beobachten. Ambiente Systeme unterstützen aber nicht nur
das eigene Gesundheitsmonitoring und damit auch das persönliche
Gesundheitsbewusstsein, sie verbessern auch das professionelle Gesundheitsmanagement.
85
Anwendungen
Denn sie können die gemessenen Daten, wenn gewünscht, völlig selbstständig regelmäßig oder in Notfällen an den Arzt oder das nächstgelegene Krankenhaus weiterleiten. Gerade älteren und pflegebedürftigen
Menschen, chronisch Erkrankten sowie Rehabilitätions- und Risikopatienten verschaffen diese ambienten Assistenzsysteme ein sichereres und
unabhängigeres Leben.
Quelle: Siemens AG
Eine zentrales gesundheitsförderndes Instrument ist die elektronische
Patientenakte. Da sie jederzeit von allen vernetzten Berechtigen aufgerufen
werden kann, hilft sie gerade in zeitkritischen Situationen, die Qualität der
Behandlung zu steigern und mehrfache und unzweckmäßige Untersuchungen zu vermeiden. Potenzielle Gefährdungen wie der so genannte „gläserne Patient“ sind in geeigneter Weise zu lösen (siehe Datenschutz, S. 29).
Auch die Möglichkeiten, etwa entfernte Experten über das Internet in einen
Behandlungsprozess mit einzubinden, Realbilder durch „Erweiterte Realität“-Verfahren mit Zusatzinformationen anzureichern, Operationen wegen
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erhöhter Präzision von einen Roboter unterstützen zu lassen (z. B. bei Hüftund künstlichen Kniegelenken) oder Operationen sogar von einem mit
Sensoren ausgestatteten Roboter durchführen zu lassen, der vom Operateur an einem Bildschirm-Arbeitsplatz gesteuert wird, sind bereits wichtige
telemedizinische Errungenschaften.
Das digitale Krankenhaus zeichnet sich dadurch aus, dass Daten etwa
durch portable Endgeräte weitgehend digital erfasst und Medienbrüche
vermieden werden. Ferner könnten Daten wie z. B. die elektronischen
Patientenakten durch die Vernetzung aller Abteilungen in einem Krankenhausinformationssystem allen Berechtigten zur Verfügung stehen. Die
Erfassung weiterer Daten – wie z. B. die Standort- und Wartungsdaten von
Geräten, Positionsdaten von Medikamenten und Laborproben, oder die
Aufenthaltsdaten von Patienten und vom Personal – durch mitgeführte
RFID-Transponder ermöglichen, dass diese schneller gefunden werden
können. Auch die Gefahr, dass Patienten, Proben und Medikamente verwechselt werden, ließe sich so verringern. Intelligente Medikamentenpackungen, die über Produkteigenschaften wie z. B. den Lieferweg und das
Verfallsdatum informieren, intelligente Betten, die Körperwerte wie z. B.
Atmung, Gewicht, Körpertemperatur erfassen, und intelligente angeschlossene Apparate, wie zum Beispiel eine Tropfinfusion, ein Herzschrittmacher oder eine implantierte Insulinpumpe, die sich über die Vernetzung steuern lassen, zeigen das breite Spektrum für den klinischen Einsatz
ambienter Technologien. Zu den spektakulärsten Innovationen in der
Medizintechnik gehören Prothesen, durch die man z. B. Temperaturen
spüren kann, ein künstlicher Arm, der sich durch Gedanken steuern lässt,
und künstliche Beine, bei denen ein integriertes „Kleinhirn“ die Laufbewegung steuert, indem Mikroprozessoren 50 mal pro Sekunde die Beugewinkel und Belastung des Kunstbeins ermitteln.
87
Anwendungen
Homo s@piens: quo vadis?
Ambiente Technologien lassen sich nicht nur einsetzen, um Krankheiten zu heilen und akut oder präventiv menschlichem Leiden entgegenzuwirken. Sie können auch verwendet werden, um die physischen
Grenzen gesunder Menschen technisch zu erweitern. Dies könnte
etwa durch die Entwicklung künstlicher Sinnesorgane oder die Verknüpfung mikroelektronischer Elemente mit dem Zentralnervensystem möglich werden. Wenn die Kopplung zwischen Elektronik und
Gehirn weiter voranschreitet und externe Geräte noch besser durch
Nervenimpulse angesteuert werden können, würde auch der direkte
Zugriff auf einen technischen Informationsspeicher – ein „externes
Gedächtnis“ – realisierbar. In einigen Bereichen könnten künstliche
Organe zukünftig den natürlichen überlegen sein. Deswegen ist es
plausibel, dass dann Transplantationen nicht nur aus medizinischen
Gründen durchgeführt werden können, sondern auch, weil Menschen
ihre Leistungsfähigkeit und damit ihr Leben verbessern möchten. Der
Umgang mit diesen zukünftigen Möglichkeiten stellt eine ethische
Herausforderung dar (siehe Ambiente Szenarien, S. 30). Neurochirurgen halten Chips zur Erweiterung von Gedächtnis und Bewusstsein
bereits prinzipiell für möglich. Diese Entwicklung entspräche der
Vision des englischen Physiker Robert Hooke, der 1665 im Vorwort
seines Buches „Micrographia“ schrieb: „In Bezug auf die Sinne müssen wir deren Schwächen durch Instrumente ausgleichen, den natürlichen Organen künstliche beigeben ... Und so wie Augengläser unser
Sehvermögen enorm gefördert haben, könnten einst andere mechanische Hilfsmittel unsere übrigen Sinne – fürs Hören, Riechen, Schmecken und Fühlen – beträchtlich verstärken.“
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„In Zukunft werden immer mehr Krankenhäuser über Informations- und Kommunikationstechnologien wie W-LAN-Funknetze
für eine schnelle, hochwertigere und kostengünstige Information und Kommunikation im Gesundheitswesen verfügen.
Auch die Telemedizin verspricht ein interessantes Potential, um
die Lebensqualität von Patienten zu erhöhen und gleichzeitig
kostengünstig zu arbeiten."
Prof. Dr.-Ing. Klaus David, Universität Kassel
Praxisbeispiel
Projekt Motivotion 60+
Wissenschaftler des Fachgebietes Multimedia Kommunikation an der
TU Darmstadt entwickeln zurzeit mit gesetzlichen Krankenkassen
Ansätze, um Senioren 60+ durch innovative Trainingsmethoden zu
gesundheitsfördernder körperlicher Aktivität zu motivieren. Weniger
als 10 Prozent der über 60-Jährigen erfüllen das empfohlene
wöchentliche Bewegungspensum. Das persönliche Fitness-Coaching
System überwacht die Bewegung und den Vitalstatus der älteren
Menschen und soll sie aktivieren, sich dauerhaft fit zu halten. Damit
niemand über- oder unterfordert wird, werden die individuellen Trainingsprozesse mit Hilfe von sensorgestützten Systemen begleitet
und analysiert. Vitalsensoren messen die Herzaktivität, Bewegungssensoren erkennen Sportarten und Bewegungen, GPS-Sensoren
erstellen Streckenverläufe und Höhenprofile. Neben der Aufgabe,
benutzerfreundliche Sensoren zu entwickeln, die Bewegungen nicht
beeinträchtigen, besteht eine weitere Herausforderung darin, Bindungsfaktoren zu identifizieren und zu implementieren, die dauerhaft
zum Training motivieren. Hierzu werden Game-Design mit Belohnungsprinzipien und Community-Aspekte eingesetzt.
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Anwendungen
Praxisbeispiele
Projekt OPAL Health
Unter der Konsortialführung von T-Systems in Frankfurt zielt das
Projekt „OPAL Health“ auf ein besseres Geräte- und Blutkonservenmanagement im Krankenhaus. Geräte werden mit Sensoren ausgestattet, die eigenständig Funkkontakt zu anderen Knotenpunkten
aufbauen und ein sich selbst konfigurierendes Sensornetz bilden.
Der permanente Informationsaustausch zwischen den Geräten und
dem zentralen IT-System verschafft viele Vorteile für das Gerätemanagement, wie etwa eine erhöhte Transparenz hinsichtlich Standort
und Nutzbarkeit, eine lückenlose Dokumentation der Transport-,
Lager- und Nutzungsvorgänge oder etwa die Überwachung der
Prüftermine und Wartungszyklen der Geräte. Die Sensoren signalisieren, wann eine sicherheitstechnische Kontrolle oder Wartung
erforderlich ist. Allein in Bezug auf den verminderten Aufwand für
die Suche nach Geräten für die Wartung beträgt die durchschnittliche Wertschöpfung des Systems bei einer Klinik mit ca. 3.000 Geräten rund 60.000 Euro pro Jahr. Hinzu kommen Einsparungen durch
eine Reduzierung der Geräteverluste, die bei einem durchschnittlichen Krankenhaus zwischen 8 und 17 Prozent betragen, und der
redundanten Sicherheitsbestände. Im Szenario für Bluttransfusionen
werden Verwechslungen nahezu ausgeschlossen und unnötige
Ausschussquoten vermieden. Weil intelligente Sensornetze bei
einer kritischen Temperatur alarmieren, wird es sogar möglich, nicht
gebrauchte Konserven des kostbaren Blutes wiederzuverwenden.
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Praxisbeispiel
Projekt Hydra
Im Rahmen des im 6. Forschungsrahmenprogramms geförderten EUProjektes „Networked Embedded System Middleware for Heterogeneous Physical Devices in a Distributed Architecture“ – Hydra – zur
Erstellung einer Middleware für vernetzte eingebettete Systeme hat
das Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie SIT in
Darmstadt an der Entwicklung eines Betreuungssystems für Hauspatienten mitgewirkt. Es unterstützt den Kontakt zwischen dem Patienten
und dem Arzt auf elektronische und automatische Weise. Als Überwachungs- und Ratschlagsystem sorgt Hydra beim Anwender für die
regelmäßige Erfassung von Gesundheitsdaten wie z. B. EKG, Gewicht,
Blutzucker und Blutdruck, meldet diese an eine mobile Zentrale – ein
Handy, ein PDA, ein Smartphone, Organizer, Pocket PC oder anderes
– und erteilt ihm Ratschläge, wie er sich angesichts seiner Vitalwerte
verhalten sollte. Sollte der Anwender einmal vergessen, eine der Messungen vorzunehmen, wird er daran erinnert. Der betreuende Arzt
kann sich online über die Werte des Anwenders informieren, Kontakt
mit ihm aufnehmen und einen Pflege- oder Notdienst rufen.
Weitere Beispiele: Projekt MATRIX, Seite 73;
Projekt PERSONA, Seite 83; Projekt UniverSAAL, Seite 48
91
Anwendungen
3.4 Kleidung
Miniaturisierte Chips und Computer können in so genannten Wearables
direkt am Körper getragen oder in die Kleidung integriert werden. Das
schafft in vielen Alltagsanwendungen neue Möglichkeiten für ambiente
Mobilität. Denn in bewegten Prozessen lassen sich nun Körper- und
Umgebungsdaten besser erfassen und verarbeiten und Informationsund Interaktionsprozesse lassen sich situationsnaher und bequemer
über das Internet oder lokale Netze unterstützen.
Die qualitative Weiterentwicklung von Wearables gegenüber der gegenwärtigen IKT besteht darin, dass sie in Alltagssituationen eine noch
engere und dynamischere Interaktion zwischen der realen und der digitalen Welt ermöglichen. Der Zugriff auf die digitale Welt wird selbstverständlicher, weil der Zugang allgegenwärtig am Körper getragen wird. In
der Zukunft könnten sich Wearables untereinander und in BANs (Body
Area Network) und PANs (Personal Area Network) mit allen IKT-basierten
Endgeräten und Gegenständen vernetzen. Der Nutzer könnte in Wearables eine Art persönliche Informations- und Funktionsaura mit sich führen,
die seinen Bedürfnissen und Interessen entspricht, und seine Interaktion
mit der realen Welt unterstützt. Seine Kenntnisse und Sinne können in
Echtzeit mit zusätzlichen Informationen und Kontakten über das Internet
oder örtliche Netze z. B. über Ansätze der Augmented Reality (Erweiterten
Realität) erweitert werden. Denn all das, was Sensoren über den eigenen
Körper oder die unmittelbare Umgebung in Erfahrung bringen, kann
direkt etwa ins Blickfeld des Benutzers bzw. anderer Nutzer eingeblendet
werden oder etwa über das Ohr und den Tastsinn vermittelt werden.
Daten von entfernten Quellen können entsprechend weitergegeben werden. Abbildung 19 zeigt einige Integrationsmöglichkeiten von ambienten
IKT-Systemen bzw. Komponenten an den Körper oder in die Kleidung des
Menschen:
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Produkte
Head Mounted Display:
Digitalkamera
– Datenbrille
– Kopfhörer
– Mikrofon
Verkabelung im
Stoff integriert
Kragenmikrofon/
-kopfhörer
Sport-BH
mit Pulsmesser
Handy
waschbarer
MP3-Player
Fernbedienung
Steuerungseinheit
Tastatur
Uhr mit
Speicher und
MP3-Player
tragbarer PC
Verkabelung im
Stoff integriert
Textilradio mit
Klettverschluss
Schuhe mit integriertem Akku und Ortungssystem
Abbildung 19: Wearables – eine Auswahl
(Quelle: Siemens AG)
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Anwendungen
Die Einsatzbereiche reichen von Anwendungen im Gesundheits- und Fitnessbereich, vor allem zur Erfassung von körperlichen Vitaldaten, über
den Pflege- und Wohnbereich für ältere Menschen etwa zur Ermittlung
und Betreuung von Körperfunktionen bis zu Anwendungen für Behinderte etwa zu ihrer Orientierung und Navigation. Es gibt bereits ein so
genanntes LifeShirt, das durch eingenähte Sensoren 40 verschiedene
physiologische Gesundheitswerte wie etwa Blutdruck, Herzfrequenz und
Sauerstoffverbrauch misst. Auch im Bereich des Ticketing können Informationen nicht nur auf dem Ticket, sondern mit der Kleidung oder sogar
unmittelbar mit der berechtigten Person verbunden werden. Beispielsweise bietet eine spanische Diskothekenkette ein ID-Implantat für den
Nachweis einer Zutrittsberechtigung an. Wie auf jeder Chipkarte können
auch auf einem Implantat Personendaten und Kreditkarteninformationen
gespeichert und ausgelesen werden. Verbreitete Einsatzformen werden in
der Arbeitswelt entstehen, wo Wearables durch ein verbessertes Informations- und Kommunikationsmanagement effizientere und ergonomischere Arbeitsprozesse sowie neue Formen der Kollaboration und des
verteilten, flexiblen Arbeitens unterstützen können.
Abbildung 20: Wearable-Lösungen (Quelle: www.siwear.de)
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„Idealerweise müssten alle manuellen Diagnose-, Wartungsund Reparaturtätigkeiten durch mobile IT unterstützt werden
können, ohne dass die eigentliche Arbeit unterbrochen wird.“
Dr. Knut Manske, SAP Research
Praxisbeispiel
Projekt SiWear
Unter der Konsortialführung von SAP Research CEC Darmstadt werden im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und
Technologie (BMWi) geförderten Projektes „SiWear“ WearableLösungen entwickelt, die den Computer direkt an den Körper und
den mobilen Arbeitsplatz bringen. Sie sollen die Produktivität und
die Qualität in Fertigungs- und Wartungsprozessen erhöhen. Über
diverse Interaktionsmöglichkeiten wie beispielsweise Stofftaschen
und Spezialwesten mit eingebauter Elektronik, Datenhandschuhen
oder in die Brille integrierte Displays kann der Nutzer während des
Arbeitsprozesses nahtlos auf die gesamte IT-Landschaft des Unternehmens zugreifen. Durch direkte Arbeitsanweisungen, -abstimmungen und die automatische Rücksendung der Ergebnisse ohne
Medienbrüche werden Übertragungsfehler vermieden und Bearbeitungsprozesse beschleunigt. Die spätere Weitergabe von Anweisungen und die nachträgliche Eingabe der Daten in das Informationssystem können entfallen. Bei der Entwicklung werden die Ambient
Mobility-Aspekte IT-Sicherheit und Datenschutz von Anfang an mitberücksichtigt. www.siwear.de
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Anwendungen
3.5 Verkehr
Hessen ist eine der dynamischsten Verkehrsdrehscheiben in Deutschland und Europa. Deutschlands meistbefahrenes Autobahnkreuz (mit
330.000 Fahrzeugen pro Tag), meistgenutzter Bahnhof (mit 330.000
Passagieren pro Tag) und Flughafen (gleichzeitig Europas Nr. 1 im
Fracht- und Nr. 3 im Passagierbereich) prägen Hessen als vitalen Magneten für private wie wirtschaftliche Mobilität.
Mit Blick auf die Zukunft birgt die Ressource Verkehr für Hessen große
Herausforderungen. Denn der motorisierte Verkehr wird weiter wachsen.
Vermutlich steigen von 2004 bis 2025 die deutsche Güterverkehrsleistung
um etwa 70 Prozent und die deutsche Personenverkehrsleistung um
knapp 20 Prozent. In Ballungsräumen wie der Region Frankfurt-RheinMain werden sie verstärkt zunehmen. Neben wirtschaftlichen und sozialen
Problematiken bedeutet das auch erhebliche weitere klima- und umweltrelevante Belastungen. Dabei ist der Verkehr schon heute in Hessen für 36
Prozent der CO2-Emissionen und in Europa für rund 70 Prozent des Mineralölverbrauchs verantwortlich. Die Frage nach schnellem und sicherem
Verkehr ist auch deshalb von einer hochgradig nachhaltigen Bedeutung,
weil optimierte Verkehrsflüsse auch die Kraftstoffverbräuche und damit
CO2-Emissionen und andere Luftschadstoffemissionen senken. Die EUKommission beziffert den jährlichen volkswirtschaftlichen Schaden durch
Staus und Schadstoffemissionen auf bis zu 1,5 Prozent des Bruttoinlands-
Quelle: (c) Fraunhofer SIT
produkts in der Europäischen Union.
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Ambiente IKT-Systeme bieten ein hohes Potenzial für eine umweltfreundliche, ressourcenschonende und energieeffiziente Mobilität. Im Bereich
des Straßenverkehrs, der beim Ausstoß von CO2-Emissionen dominiert,
zielen Leitsysteme auf eine bessere Beobachtung, Prognose und Steuerung des Verkehrs. Intelligente Assistenzsysteme, die einzelne Verkehrsteilnehmer unter Berücksichtigung der aktuellen und prognostizierten
Verkehrslage sowie etwaiger persönlicher Bedürfnisse über die beste
Route und Navigation informieren, haben bereits einen großen Markt
geschaffen. Ein intelligentes Verkehrsmanagement kann mit Hilfe von
Detektoren in der Straße, Videokameras an Schilderbrücken und so
genannten „Floating Cars“, das sind Fahrzeuge, die unterwegs Daten
erfassen und elektronisch übermitteln, durch eine Verkehrszentrale koordiniert werden. Beispielsweise erfasst die Verkehrszentrale Hessen rund
um die Uhr die hessischen Autobahnen und reguliert den Verkehrsfluss
mit Geschwindigkeitsbeschränkungen, Warnungen vor Staus, Baustellen
oder Unfällen, Umleitungen auf Alternativrouten, Zuteilungen und Sperrungen von Fahrstreifen und vielem anderen mehr. Die Ziele eines solchen Verkehrsmanagements bestehen unter anderem in der Stauvermeidung, einer Verringerung von Unfällen, einer effizienten Auslastung des
Straßennetzes, einer Verbesserung des Verkehrsflusses sowie verkehrsoptimalem und kooperativem Fahren. In Hessen konnte im Rahmen der Initiative „Staufreies Hessen 2015“ von 2001 bis 2008 entsprechend die
Stauzeit auf hessischen Autobahnen um 80 Prozent reduziert werden. Die
temporäre Freigabe des Seitenstreifens zum Beispiel auf der A5 zwischen
dem Nordwestkreuz Frankfurt und AS Friedberg erzielt einen volkswirtschaftlichen Nutzen von 10,6 Mio. Euro pro Jahr bzw. 50.000 Euro pro Tag.
Auch außerhalb Hessens führen intelligente Verkehrssysteme natürlich zu
Erfolgen. In Stockholm hat ein dynamisches Mautsystem den Verkehr in
der Innenstadt um 20 Prozent und die Emissionen um 12 Prozent verringert, und in Singapur gelingt es mit Echtzeit-Daten von Sensoren und
Rechenmodellen das Verkehrsgeschehen mit 90-prozentiger Sicherheit
vorherzubestimmen.
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Anwendungen
Die funkbasierte Interaktion zwischen Fahrzeugen untereinander und
ihrer Umgebung wird die Verkehrseffizienz und -sicherheit weiter verstärken. Diese „C2X-Kommunikation“ genannten Zukunftstechnologien werden künftig auch im DRIVE-Center Hessen (Dynamic Road Infrastructure
Vehicle Experimental-Center) entwickelt und getestet. Darüber hinaus ist
Hessen hier in zahlreichen zukunftsweisenden, zum Teil international und
national geförderten Forschungs- und Entwicklungsprojekten aktiv – wie
etwa SIM-TD (Sichere Intelligente Mobilität Testfeld Deutschland), DIAMANT (Informationen und Anwendungen zur Mobilitätssicherung mit
Adaptiven Netzwerken und Telematik-Infrastruktur), AKTIV (Adaptive und
Kooperative Technologien für den Intelligenten Verkehr) und CVIS
(Cooperative Vehicle-Infrastructure Systems). Natürlich lassen sich auch
Straßen, Brücken, Kreuzungen, Verkehrsschilder, Ampeln und Mautsysteme mit Fahrzeugen und untereinander vernetzten. Als kooperative
Lichtsignalanlagen können intelligente Ampeln beispielsweise die heranfahrenden Fahrzeuge erfassen und die Grünphasen situationsgerecht an
den Bedarf der Verkehrsteilnehmer anpassen.
In einem weiteren Entwicklungsschritt könnten Verkehrsleitsysteme und
Autopiloten zukünftig auf Teilstrecken von Autobahnen die Steuerung von
Fahrzeugen übernehmen. Wenn in allen am Verkehr teilnehmenden Fahrzeugen ein System zum Austausch von Informationen über die Position,
Richtung und Geschwindigkeit installiert ist, erlaubt dies eine effizientere
Verkehrsführung. An Kreuzungen, Einmündungen oder Spurverengungen
könnten beispielsweise die Verkehrsströme so koordiniert werden, dass
alle Ströme ohne zeitweises Anhalten in zügigem Verkehrsfluss passieren
können. Da rund ein Drittel aller schweren Unfälle mit Personenschäden
an Kreuzungen passieren, würde dies nicht nur die Verkehrsleistung, sondern auch die Verkehrssicherheit wesentlich verbessern.
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„Wenn Verkehrstechnik intelligent eingesetzt wird, kann sie die
Unfallgefahr erheblich reduzieren und helfen, Staus zu vermeiden. Neue Produkte in der Verkehrstechnik werden nicht nur
Verkehrsprobleme lösen, sondern auch die Wirtschaft stärken.“
Prof. Dr.-Ing. Manfred Boltze, Technische Universität Darmstadt, Technologiebeauftragter des Landes Hessen für den Bereich Mobilität und Verkehr
Für den intermodalen, also verkehrsträgerübergreifenden, und öffentlichen Verkehr bieten ambiente IKT-Systeme ebenfalls diverse Chancen.
Vielfach sind die Nutzer dieser Verkehrsträger informationsbedürftiger –
z. B. in Bezug auf Abfahrt, Fahrschein, Parkplatz, Umsteigen – als die Benutzer eines eigenen PKWs. Die mobile Vermittlung von Echtzeit-Informationen und -Interaktionen über die tatsächlichen Ankunft- und Abfahrtzeiten,
den Online-Erwerb von Fahr- und Parkscheinen (z. B. Handy-Ticketing), die
Anzeige von freien Parkplätzen und Anschlussoptionen macht nicht nur
den öffentlichen Nah- und Fernverkehr attraktiver, sondern auch die
Benutzung mehrerer Verkehrsträger. Intelligente Endgeräte könnten als
so genannte „Personal Travel Assistants (PTA)“ die Navigation übernehmen und dabei im Sinne von Location based Services auch andere
Bedürfnisse wie z. B. das Aufsuchen von Toiletten oder bestimmten
Geschäften berücksichtigen. RFID-Fahrscheine, die ohne Berührung und
Sichtkontakt im Vorbeigehen entwerten werden können, tragen ebenso
zur Bequemlichkeit bei. Im öffentlichen Personenverkehr können aktuell
errechnete Ankunft- bzw. Abfahrzeiten und passende Anschlüsse nicht
nur an den Haltstellen, sondern auch auf den Endgeräten der Kunden
angezeigt werden. In Bezug auf spezielle Zielgruppen, z. B. ältere Menschen, Kinder, Behinderte, Ausländer, lassen sich Zusatzinformationen vermitteln. Spektakulär sind zur Zeit entwickelte Navigationssysteme für
Blinde und Sehbehinderte, die diese mit Anbindung an den Öffentlichen
Personennahverkehr in 30 bis 50 cm breiten virtuellen Korridoren zu
ihrem Ziel führen sollen.
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Anwendungen
Praxisbeispiel
Projekt CVIS – Cooperative Vehicle-Infrastructure Systems
Das Leitprojekt der Europäischen Union für kooperative FahrzeugInfrastruktur-Systeme umfasst 61 Partner aus 12 Ländern und ein
Budget von 41 Millionen Euro. Mit Beteiligung des Hessischen Landesamtes für Straßen und Verkehrswesen wurden Technologien entwickelt, die dem Fahrer erlauben, direkt mit lokalen Verkehrsleitsystemen zu interagieren, und in Hessen Feldtests durchgeführt. Erstmals
wurde öffentlich ein System gezeigt, das zwei Fahrzeugen ermöglicht, untereinander und mit der sie umgebenden Infrastruktur zu
interagieren. Die dafür entwickelte universelle Plattform kann dauerhaft eine drahtlose Verbindung halten, während zwischen verschiedenen Übertragungsarten gewechselt wird (von 3G-UMTS-Mobilfunknetzen zu mobilen WLAN-Verbindungen über kurze und mittlere
Entfernungen). Karten und Kodierungsstandards (location referencing) lassen sich nun in Echtzeit aktualisieren, und Positionierungstechniken wurden auf eine bisher unerreichte Präzision von bis zu
unter einem Meter weiterentwickelt. Sie können dem Fahrer helfen, in
der Spur zu bleiben, und die Präzision von Sicherheitssystemen wie
dem Spurassistenten wesentlich verbessern. www.cvisproject.org
Abbildung 21: Projekt CVIS (Quelle: Q-Free)
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Praxisbeispiele
Projekt TIS_online
– Internetgestützte Transport-Informations-Systeme der Bahn
Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderte Verbundprojekt der DB Schenker Rail GmbH und der Ost Hannoversche Eisenbahnen AG zielt darauf, die Leistungsfähigkeit des
europäischen Schienengüterverkehrs durch Internationalisierungsmaßnahmen zu stärken. Eine davon ist das Arbeitspaket TIS_T&T:
Tracking & Tracing. Da über 50 Prozent der Einzelwagentransporte in
Deutschland mittlerweile international sind, sollten Tracking- und
Tracing-Informationen auch für den Transport im Ausland bereitgestellt werden können. Es wird die Einsatzmöglichkeit neuer Technologien wie RFID untersucht, um weitere Kundenanforderungen
durch neuartige Ansätze zu erfüllen.
Projekt Structural Health Monitoring in der Luftfahrt
Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt hat die Grundlagen für ein Structural Health
Monitoring (SHM) System in Kooperation mit der Hochschule Darmstadt und anderen Partnern aus der Region (HBM, Evonik) geschaffen. Im Rahmen der europäischen „Clean Sky Joint Technology Initiative“, die Fliegen umweltfreundlicher machen will, entwickelt das
Institut diese Technik nun weiter. Sämtliche Fraunhofer-Aktivitäten in
dieser Initiative werden vom Fraunhofer LBF koordiniert. Das SHMSystem ist eine Art Nervensystem eines Flugzeugs, bei dem Sensoren und eine Auswertelektronik äußere Belastungen registrieren und
Schäden aufspüren. Dadurch werden Flüge nicht nur sicherer, es
lassen sich auch Kosten reduzieren. Besseres Erkennen von Strukturschäden ermöglicht die Verwendung leichterer Bauteile, was Material, Gewicht und Treibstoff sparen hilft. Die kontinuierliche Überwachung der Flugzeughülle, auch in schwer zugänglichen Bereichen, verringert den Inspektionsaufwand.
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Szenario 2025
Anwendungen
Szenario 2025
Die heutige Eröffnung des Metro Area Consolidated Control Center
(MetroCon) markiert einen Meilenstein in der Entwicklung der städtischen
Infrastruktur. Mit einer Sondergenehmigung besichtigt eine Gruppe von
Journalisten das MetroCon, in dem zum ersten Mal viele automatisierte
Dienstleistungen, Sensorsysteme und bisher getrennte Netze miteinander
verbunden sind – vom Verkehrs- und Telekommunikationsnetz über die
Sicherheitsdienste bis zu den Gesundheitsservices.
Bürgermeisterin Tanya Trin und der Geschäftsführer von MetroCon, Dr.
Park Ho, führen die Journalisten ein: „Wir treten mit MetroCon in ein neues
Zeitalter unbegrenzter Flexibilität ein“, beginnt Trin etwas theatralisch.
„Damit passen wir städtische Dienstleistungen aller Art nun sehr schnell an
die sich ändernden Bedürfnisse der Bürger an.“ Trin betont, dass die automatisch fahrende U-Bahn schon Jahre zuvor ein hohes Maß an Flexibilität
erreicht hatte: Bereits seit Jahren passen sich die Abstände zwischen den
Zügen automatisch ans Fahrgastaufkommen an – dank der Funkerfassung
der elektronischen Tickets und der auf den Bahnhöfen installierten intelligenten Kameras.
„Diese Flexibilität haben wir jetzt noch weiter erhöht, wie Sie in der VideoDemonstration auf Ihren Handhelds sehen“, erklärt Ho den Journalisten.
„Ereignet sich etwa ein schwerer Unfall oder ein Brand neben einer
U-Bahn-Haltestelle, benachrichtigen die dortigen Kameras und andere vernetzte intelligente Sensoren umgehend die Bahnbehörde. Je nach Flammenanalyse – nach Temperatur, Schadstoffgehalt und Geschwindigkeit der
Ausbreitung – leiten dann Bahncomputer und das MetroCon-Personal die
Züge um.“ Simulationen zeigen, dass so die Zahl der Verletzten erheblich
reduziert werden kann.
„Und das ist erst der Anfang“, sagt Ho. „Je nach Situation können automatisch zusätzliche Aktionen ausgelöst werden.“ So steht die neue ATD-Software (Automatic Traffic Dialog) mit den Navigationssystemen der Autofahrer in Kontakt, die diesen Service abonniert haben. Bei einem Notfall
können die Fahrzeugcomputer daher erkennen, ob sie sich in einer
Sicherheitszone befinden, und den Fahrer so umleiten, dass er weder Einsatzfahrzeuge behindert noch selbst in einen Stau gerät.
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Szenario 2025
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„Unsere Simulationen haben gezeigt, dass auf diese Weise trotz des enormen Rechenaufwands ein Unfallort samt Zufahrtswegen innerhalb weniger
Minuten geräumt werden kann, ohne überhaupt Polizeikräfte in Anspruch
nehmen zu müssen“, erklärt Ho. Eine automatische Änderung der Ampelschaltung würde dieses Umleiten der Fahrzeuge weiter vereinfachen und
beschleunigen. Autos im Umkreis des Vorfalls hätten somit freie Fahrt.
„Dadurch werden nicht nur Staus vermieden, sondern auch die Einsatzkräfte können den Ort des Unfalls innerhalb kürzester Zeit erreichen. Falls
es sich um ein Verbrechen handelt, können zudem Fluchtwege erfolgreich
abgeriegelt werden.“
Bürgermeisterin Trin hob hervor, dass auch die Krankenhäuser mit ihrem
EarlAlert Network sowie die Kraftwerke, die Wasserversorgung und
andere Einrichtungen Teil des MetroCon-Netzwerkes sind. So können sich
etwa die Krankenhäuser aufgrund der Daten, die die Sanitätsdienste mit
Hilfe ihrer Messgeräte vor Ort erfassen, auf die in Kürze eintreffenden
Patienten vorbereiten. „Mit MetroCon können wir die Postition jedes Krankenwagens und jedes Polizeifahrzeugs, aber auch die der automatisch fahrenden Müllwagen oder Recyclingfahrzeuge in Echtzeit verfolgen“, sagte
Trin. „Im Extremfall kann das System sogar Fenster und Türen schließen
und die Zündung von Fahrzeugen abschalten.“
Dr. Ho rechnet mit „beträchtlichen Kosteneinsparungen“, sobald MetroCon-Computer den Status von Fahrzeugen und Netzwerken überwachen.
„Unsere Systeme werden automatisch Protokolle über den Ort, die Zeit
und die Umstände eines Einsatzes erstellen und archivieren. Dabei werden
sowohl Fahrzeuge und Systeme als auch die Einsatzkräfte berücksichtigt.
MetroCon kontrolliert die Verfügbarkeit, erstellt Reparaturprotokolle und
ordert automatisch Ersatzteile oder Fernwartungen. Dies unterstützt
sowohl die Stadt wie Privatunternehmen bei ihrer Logistik – und in einem
weiteren Schritt wird MetroCon in den nächsten Jahren selbstständig
Trends identifizieren, aus Ereignissen lernen und damit Entscheidungsprozesse für den öffentlichen und privaten Sektor der gesamten Stadt
beschleunigen.“
Quelle: Arthur F. Pease
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Ambient Mobility – ein Leitbild für Hessen
4
Ambiente IKT-Systeme bieten viele Chancen für eine nachhaltige Entwicklung unserer Gesellschaft. Aus diesem Grund unterstützt das Land Hessen
ihre Verbreitung und Nutzung auf eine zukunftsorientierte Weise. Mit dem
Leitbild „Ambient Mobility“ (umgebungsintelligente Mobilität) möchte
Hessen ihre ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Potenziale für
mobile Bürger und Unternehmen verdeutlichen und beitragen, sie nachhaltig zu gestalten und zu nutzen. Dabei steht der Mensch mit seinen
Bedürfnissen und Rechten im Mittelpunkt der ambienten Technologien.
Ambient Mobility zielt auf den Einsatz umgebungsintelligenter Technologien für die Mobilität von Menschen und Objekten. Der Begriff stammt aus
dem Umfeld der TU Darmstadt und markiert das besondere Potenzial von
ambienten Technologien für eine neue und bessere Mobilität. Ambiente
IKT-Systeme schaffen innovative, intelligente Lösungen für die Gestaltung
unseres mobilen Alltags. Das zeigen die vorgestellten beispielhaften Anwendungen in den Bereichen Automotive, Gebäude & Wohnen, Gesundheit, Kleidung und Verkehr. Als Querschnittstechnologien ist ihr Nutzen
aber nicht hierauf begrenzt. Die Einsatzbereiche für ihre unterstützenden
Funktionen umfassen sämtliche mobilen Aspekte unserer physischen Welt
– vom smarten Nanotech-Produkt bis zum intelligenten, globalisierten Lieferprozess. Ambiente IKT-Systeme erzeugen mehr Lebensqualität, Komfort,
Qualität, Effizienz, Sicherheit und Umweltschutz.
Mobilität (lateinisch mobilitas Beweglichkeit) bildet ein zentrales Thema
unserer Zeit und eine ganzheitlich wirtschaftliche, soziale und ökologische
Herausforderung für unsere Zukunft. Die Bewegung und die Beweglichkeit
von Personen sind menschliche Bedürfnisse, jene von Gütern sind wirtschaftliche Ressourcen. Deshalb berührt Mobilität den Einzelnen und die
Gesellschaft heute und deshalb wird sie uns auch künftig betreffen – sogar
verstärkt. Denn der wachsende wirtschaftliche Wettbewerb fordert von
Unternehmen und Beschäftigten eine immer größere räumliche und zeitliche Präsenz mit immer größerer mobiler Einsetz- und Erreichbarkeit. Güter
und Dienstleistungen werden verstärkt kooperativ entwickelt, gefertigt
und vertrieben. „Fort-Schritt“ in Wissenschaft und Wirtschaft ist zunehmend
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mobilitätsgetrieben. Und auch das Bedürfnis nach privater und sozialer
Mobilität wird weiter steigen. Wir lieben Mobilität nicht nur, weil sie uns
von Mensch zu Mensch bringt, uns sozial verbindet, sondern auch, weil sie
uns verändert und verwandelt. Mobilität erzeugt Erlebnisse, schafft „Erfahrungen“. So meinen 28 Prozent der Deutschen, etwas in ihrem Leben zu
verpassen, wenn sie nicht regelmäßig in der Freizeit mit Bahn, Fahrrad
oder Auto unterwegs sind. 2025 wird vermutlich nur noch jede zehnte Person in einem Haushalt ohne PKW sein, und die personelle Verkehrsleistung bis 2025 wird trotz Bevölkerungsabnahme um 13 Prozent ansteigen.
Während Mobilität also wirtschaftlich und sozial überwiegend positive
Entwicklungen generiert, wirft sie ökologisch neue Probleme auf und verschärft bestehende. Denn die Zunahme des motorisierten Verkehrs resultiert in ökologischen Belastungen. Für Hessen als bedeutende Verkehrsund Logistikdrehscheibe im geografischen Zentrum von Deutschland und
Europa ist diese Problematik von besonderem Belang. Über 36 Prozent
der energiebedingten CO2-Emissionen in Hessen werden beispielsweise
durch Verkehr verursacht. Dieser Anteil ist deutlich höher als in anderen
Bundesländern, der bundesweite Durchschnitt liegt bei 21 Prozent (Stand:
2004). Auch deshalb ist Hessen an einer ökologisch orientierten Mobilität
interessiert. Wie lässt sich Mobilität zukunftsweisend gestalten? Wie
können wir heute die Weichen für eine nachhaltige – also ganzheitlich
ökologisch, ökonomisch und sozial verträgliche bzw. vorteilhafte – Mobilität von morgen stellen? Diese Fragen stellen sich immer wieder neu.
In Hessen wurde 2008 eine Initiative zur Entwicklung von Nachhaltigkeit gestartet.
Darin wird Nachhaltigkeit als „die Gesamtheit der ökologischen, der sozialen und
der ökonomischen Dimension“ definiert und als ihr Ziel bestimmt, „die Bedürfnisse
der heutigen Generation zu sichern ohne künftige Generationen zu gefährden, die
Grenzen der Belastbarkeit unserer Erde sowie die Endlichkeit der natürlichen Ressourcen zu beachten.“ Als Herausforderung rückt dabei natürlich auch nachhaltige
Mobilität ins Blickfeld. Fokussiert werden Fragen nach einer Entkopplung von Wirtschaftswachstum und Verkehrsnachfrage, nach der Verringerung von Umweltauswirkungen des Verkehrs und nach der Gestaltung einer modernen, umweltgerechten
Verkehrsinfrastruktur. Im Rahmen eines Projektes soll die Nachfrage und Produktion
von nachhaltiger Elektromobilität gefördert werden. Mehr Informationen unter:
www.hessen-nachhaltig.de, Stand November 2009
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Intelligente Mobilität, nachhaltig!
Das Leitbild Ambient Mobility ist auf eine nachhaltige Entwicklung ausgerichtet. Das bedeutet, dass die Entwicklung und Nutzung ambienter IKTSysteme eine ausgewogene Balance zwischen wirtschaftlichen, sozialen
und ökologischen Aspekten fokussieren soll. Nicht eine Dimension soll
einseitig im Vordergrund stehen. Denn dies würde zwangsläufig Folgekosten in den anderen Dimensionen erzeugen. Auch die Vernachlässigung einer Dimension schafft Folgekosten.
Wirtschaftlich stellen intelligente Produkte und Umgebungen hochattraktive Chancen dar. Aus der Sicht von Experten werden 2013 etwa eine Billion elektronisch aufgerüstete, vernetzte Gegenstände für eine Milliarde
Menschen zur Verfügung stehen (siehe Wirtschaftliche Chancen, S.22).
Auch die sozialen Potenziale ambienter Dienste und Systeme sind unverkennbar. Beispielsweise greift das in Deutschland und Europa weit verbreitete Leitbild „Ambient Assisted Living“ (AAL) soziale Problematiken
des gesellschaftlichen demografischen Wandels auf und identifiziert
Ansätze für ein möglichst langes selbstbestimmtes und gesundes Leben
im Alter (siehe Soziale Chancen, S.24). Dass ambiente IKT-Systeme auch
erhebliche ökologische Beiträge leisten und hervorragende Lösungsansätze des gesellschaftlichen Brennpunktes Ökologie bilden, wird häufig
nicht angemessen wahrgenommen. Deswegen soll dieser Aspekt im Folgenden exkursiv erläutert werden.
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Exkurs:
Green Ambient Mobility
www.hessen-it.de
– die ökologische Dimension
Ambiente IKT-Systeme lassen sich in Verkehr und Logistik einsetzen. Die
Vermeidung von Staus und Unfällen, die situationsangepasste Navigation
von Verkehrsmitteln, die intermodale Kopplung verschiedener Verkehrsträger und vieles andere mehr sind bekannte ökologische Ziele. Das Leitbild Ambient Mobility ist aber nicht auf intelligente und integrierte Verkehrssysteme und den Transport von Personen und Waren beschränkt.
Denn mobile ambiente IKT-Systeme unterstützen Menschen in vielfältigen
Alltagsgegenständen und -prozessen nicht nur unterwegs, sondern auch
zu Hause und am Arbeitsplatz. Betrieblichen und heimischen Apparaten
und Abläufen verleihen sie ergänzende Eigenschaften, Optionen, Synergien. Das Beispiel der Fernübermittlung von körperlichen Vitalwerten an
den Arzt, die einen kurzen oder stationären Krankenhaus- oder Praxisaufenthalt erspart, zeigt: Es geht auch um Wege – über mobile Mikroprozesse wie Handgriffe, Gestiken und Mimiken – Mobilität zu ermöglichen
(das Leben des Patienten zu Hause) und Mobilität einzusparen (die Hinund Rückfahrt zum / vom Krankenhaus oder Arzt). Die Nutzung ambienter
IKT-Systeme in unseren Lebensumgebungen und mobilen Trägersystemen ermöglicht neue Formen der IKT-gestützten Mobilität:
a Sie optimiert Mobilität (z. B. Navigationsgeräte)
a Sie reduziert Mobilität (z. B. Ferndiagnosen anstelle von Arztbesuchen)
a Sie ermöglicht Mobilität (z. B. eigenständiges Leben zu Hause anstelle
von Krankenhaus- oder Altersheim-Aufenthalten)
107
IKT lässt sich gezielt zum Schutz der Umwelt einsetzen, das gilt auch für
ambiente IKT-Systeme. Bei der Analyse von ambienten IKT-Systemen in
Bezug auf ihre ökologische Nachhaltigkeit sind folgende Effekte zu unterscheiden:
a Primäre bzw. direkte Effekte: IKT, insbesondere die Hardware,
verursacht von der Produktion, Distribution, Nutzung bis zur
Entsorgung Umweltbelastungen.
a Sekundäre bzw. indirekte Effekte: Die Anwendung von IKT hat
Folgen auf andere Prozesse (z. B. Verkehr, Logistik, Medien), deren
Auswirkungen auf die Umwelt sich positiv oder negativ auswirken.
a Tertiäre bzw. Folge-Effekte: Verhaltensweisen und Strukturen passen
sich an die durch IKT veränderten Strukturen an (z. B. Konsummuster,
Arbeitsorganisation, wirtschaftlicher Strukturwandel).
Die Durchdringung aller Lebens- und Unternehmensbereiche mit
ambienten IKT-Systemen wird sowohl zusätzliche Umweltbelastungen als
auch -entlastungen mit sich bringen. Der Einsatz von IKT verzehrt grundsätzlich – auch im Mobilitäts-Bereich – Ressourcen, unterm Strich betrachtet, können umgebungsintelligente Technologien nach Meinung von
Experten aber wesentlich mehr einsparen, als sie verbrauchen. Zwar entstehen als direkte Effekte zunächst einmal Material- und Energieverbräuche in der Produktions- und Nutzungsphase sowie Schadstoffbelastungen
bei der Entsorgung der ambienten Produkte. Umgebungsintelligenz wird
deren Ökobilanz nicht wesentlich verbessern. Die zunehmende Miniaturisierung wird wahrscheinlich durch eine größere Anzahl und kürzere Nutzungsdauer der Komponenten mengenmäßig kompensiert oder gar
überkompensiert werden. Und der Energiebedarf für deren Vernetzung
und den steigenden Datenverkehr wird vermutlich steigen, er kann einige
Prozent des gesamten nationalen Stromverbrauchs erreichen.
Diesen primären Umweltwirkungen stehen aber sekundäre gegenüber.
Die Anwendung ambienter IKT-Systeme kann material- und energieintensive Prozesse optimieren oder durch bloße Signalverarbeitung ersetzen
(Dematerialisierung). Das Entlastungspotenzial dieser Sekundäreffekte ist
groß und kann die Primäreffekte bei weitem übertreffen:
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www.hessen-it.de
a Beispiel Automotive: Ein optimiertes, angepasstes Fahrverhalten
verbessert den Kraftstoffverbrauch und den Emissionsausstoß.
a Beispiel Gebäude und Wohnen: Ein zentrales, situationsbezogenes
Haussteuerungssystem verringert die Heizungsleistung und den Stromverbrauch, AAL-Anwendungen verringern den motorisieren Verkehr.
a Beispiel Gesundheit: Telemedizinische und AAL-Lösungen sowie
eine effiziente Nutzung von Ressourcen reduzieren den motorisierten
Verkehr, den Stromverbrauch und steigern die Materialeffizienz.
a Beispiel Kleidung: Die zunehmende Ortsunabhängigkeit von Tätigkeiten verringert den motorisierten Verkehr und eine vermeidbare
Mehrfachnutzung von IKT.
a Beispiel Verkehr: Ein verbesserter, auch intermodal optimierter
Verkehrsfluss vermeidet Staus und verringert drastisch die Kraftstoffverbräuche und Emissionsausstöße. Zentrale städtische Steuerungskonzepte sparen Strom- und Materialverbräuche.
Fazit
Die steigenden wirtschaftlichen, sozialen und ökologischen Mobilitätsanforderungen können nur über intelligente Modelle und Instrumente gelöst werden. Das Leitbild Ambient Mobility verknüpft die
Zukunftsfelder der IKT und der Mobilität miteinander und ebnet den
Weg für einen umfassenden Einsatz von nachhaltigen Lösungen
ambienter Mobilität.
109
Ihre Partner in Hessen
5
Hier finden Sie eine Auswahl an hessischen Unternehmen, Wissenschafts- und Forschungseinrichtungen, Verbänden und sonstigen Akteuren mit Kompetenzen im
Bereich von Ambient Mobility. Die Listung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
Weitere Informationen über mögliche Ambient Mobility-Partner mit Sitz in Hessen
erhalten Sie im Internet unter www.kompetenzatlas-hessen.de.
Adam Opel GmbH
AIM-Deutschland e.V.
ITEZ – Internationales Technisches
Entwicklungszentrum
Friedrich-Lutzmann-Ring
65423 Rüsselsheim
Richard-Weber-Straße 29
68623 Lampertheim
Telefon 06142 7-70
Telefax 06142 7-78800
Wolf-Rüdiger Hansen
Telefon 06206 131-77
Telefax 06206 131-73
[email protected]
www.opel.de
www.aim-d.de
Ambient Assisted Living Lab
c/o Fachhochschule Frankfurt
Nibelungenplatz 1
60318 Frankfurt am Main
Prof. Dr. phil. Gerd Döben-Henisch
Telefon 069 1533-2593
Telefax 069 1533-2400
[email protected]
ASI Automatic System Integration GmbH
Borngasse 23
65594 Runkel
Peter Klein
Telefon 06482 9166-0
Telefax 06482 9166-60
[email protected]
www.asi-gmbh.net
www.barrierefreie-systeme.de/fh_ffm_aallab
Basys Solutions GmbH
Ambient Intelligence Lab
c/o Fraunhofer IGD
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
Dr.-Ing. Reiner Wichert
Telefon 06151 155-574
Telefax 06151 155-480
[email protected]
Gartenstraße 27
61352 Bad Homburg
Telefon 06172 17109-0
Telefax 06172 17109-299
[email protected]
http://basys-solutions.org
www.igd.fraunhofer.de
110
uns
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[email protected]
Ihre Angaben an in
www.hessen-it.de
BSC Computer GmbH
Ringstraße 5
35108 Allendorf
Jörg Hofmann
Telefon 06452 914060
Telefax 06452 914040
[email protected]
www.embedded-intelligence.de
BGL – Bundesverband Güterkraftverkehr
Logistik und Entsorgung e.V.
Breitenbachstraße 1
Telefon 069 7919-0
Telefax 069 7919-227
[email protected]
www.bgl-ev.de
CASED – Center for Advanced Security
Research Darmstadt
Direktor
Mornewegstraße 32
64293 Darmstadt
Prof. Dr. Johannes Buchmann
Telefon 06151 16-50777
Telefax 06151 16-6036
[email protected]
www.cased.de
Software-Cluster Koordinierungsstelle
Mornewegstraße 32
64293 Darmstadt
Gino Brunetti
Telefon 06151 16-70821
Telefax 06151 16-55136
[email protected]
www.cased.de
BME – Bundesverband Materialwirtschaft, Einkauf und Logistik e.V.
Bolongarostraße 82
Telefon 069 30838-0
Telefax 069 30838-199
[email protected]
www.bme.de
Sichere Mobile Netze
Mornewegstraße 32
64293 Darmstadt
Prof. Dr.-Ing. Matthias Hollick
Telefon 06151 16-70920
Telefax 06151 16-70921
[email protected]
www.cased.de
C.O.T. – Service GmbH für EDV-Peripherie
Gueterstraße 5
64807 Dieburg
Heinz Klaft
Telefon 06071 9270
Telefax 06071 927144
[email protected]
www.cot.de
C4 Security Print GmbH
CAST e.V. – Competence Center for
Applied Security Technology
Geschäftsführung
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
Claudia Prediger
Telefon 06151 155-529
Telefax 06151 155-499
[email protected]
www.cast-forum.de
Gottlieb-Daimler-Straße 7
63128 Dietzenbach
Georg Friedrich
Telefon 06074 9176-261
Telefax 06074 9176-207
[email protected]
www.c4securityprint.de
Geschäftsführung
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
Prof. Dr. Andreas Heinemann
Telefon 0621 4105-1170
Telefax 06151 155-499
[email protected]
www.cast-forum.de
111
cesah GmbH – Centrum für
Satellitennavigation Hessen
Robert-Bosch-Straße 7
64293 Darmstadt
Dr. Frank Zimmermann
Telefon 06151 392156-12
Telefax 06151 392156-19
[email protected]
DB Netz AG
Theodor-Heuss-Allee 7
Harald Hartmann
Telefon 069 265-19171
Telefax 069 265-19045
[email protected]
www.dbnetze.com
www.cesah.com
DB Systel GmbH
Checkpoint Systems GmbH
Westerwaldstraße 3–13
64646 Heppenheim
Kleyerstraße 27
Telefon 06252 703-0
Telefax 06252 703-198
[email protected]
Ulrich Meuser
Telefon 069 265-39500
Telefax 069 265-17265
[email protected]
www.checkpointeurope.com
www.dbsystel.de
Daenet Gesellschaft für
Informationstechnologie mbH
Hanauer Landstraße 204
Stefan Aevermann
Telefon 069 2424080
Telefax 069 24240825
[email protected]
www.daenet.eu
DASYS IT.Organisation
Rembrandtstraße 14
Telefon 069 63153141
Telefax 069 63153142
[email protected]
DC-Datensysteme Vertriebs GmbH
Am Sonnenberg 3
63820 Elsenfeld
Telefon 09374 99-883
Telefax 09374 99-885
[email protected]
www.dc-datensysteme.de
DE-CIX Management GmbH
Lindleystraße 12
Frank P. Orlowski
Telefon 069 1730 902-0
Telefax 069 4056 2716
[email protected]
www.de-cix.net
www.dasys.de
DB Energie GmbH
DETEC Decision Technology
Software GmbH
Pfarrer-Perabo-Platz 2
Bensheimer Straße 61
65428 Rüsselsheim
Gerhard Peter Harmsen
Telefon 069 265-23300
Telefax 069 265-23315
[email protected]
Johannes Thurner
Telefon 06142 35750
Telefax 06142 357599
[email protected]
www.dbenergie.de
www.detec.de
112
www.hessen-it.de
Deutsche Flugsicherung GmbH
Forschung & Entwicklung
Am DFS-Campus 5
63225 Langen
Dr. Volker Heil
Telefon 06103 707-5750
Telefax 06103 707-5741
[email protected]
EDAG GmbH & Co. KGaA
Reesbergstraße 1
36039 Fulda
Raoul Flügel
Telefon 0661 6000-596
Telefax 0661 6000-113204
[email protected]
www.edag.com
www.dfs.de
ESA European Space Agency / ESOC
DGBMT – Deutsche Gesellschaft für
biomedizinische Technik im VDE
Stresemannallee 15
Dr. Thomas Becks
Telefon 069 6308-208
Telefax 069 963152-19
[email protected]
www.vde.com
Deutsche Lufthansa AG
Flughafen-Bereich West
64293 Darmstadt
Dr. Eva Hassel-von Pock
Telefon 06151 90-2861
Telefax 06151 90-961
[email protected]
www.esa.int
European Business School
Rheingaustraße 1
65375 Oestrich-Winkel
Telefon 069 69-60
Telefax 069 69-633022
Ralf Knoche
Telefon 06723 69-0
Telefax 06723 69-133
[email protected]
www.lufthansa.com
www.ebs.edu
Division by Zero
Software Engineering & Consulting GmbH
Rheinstraße15
65185 Wiesbaden
Ephraim M. Fischer
Telefon 0611 900 45-0
Telefax 0611 900 45-45
[email protected]
www.division-by-zero.de
Evangelische Fachhochschule
Darmstadt
Pflege- und Gesundheitswissenschaft
Zweifalltorweg 12
64293 Darmstadt
Prof. Dr. med. Kerstin Wessig
Telefon 06151 8798-54
Telefax 06151 8798-58
[email protected]
www.efh-darmstadt.de
EBV Elektronik GmbH & Co. KG
Borsigstraße 36
62505 Wiesbaden
Telefon 0611 228088-0
Telefax 0611 228088-99
www.ebv.com
F + D Feinwerk- und Drucktechnik GmbH
Kirchenstraße 38
69239 Neckarsteinach
Telefon 06229 700-0
Telefax 06229 700-67
[email protected]
www.fuddruck.de
113
Fachhochschule Gießen-Friedberg
Wiesenstraße 14
35390 Gießen
Telefon 0641 309-0
Telefax 0641 309-2901
www.fh-giessen-friedberg.de
Feierabend – Online Dienste
für Senioren AG
Kaiserstraße 65
Alexander Wild
Telefon 069 25 628-0
Telefax 069 25 628-199
www.feierabend.de
Feig Electronic GmbH
Lange Straße 4
35781 Weilburg
Andreas Löw
Telefon 06471 3109-344
Telefax 06471 3109-99
[email protected]
www.feig.de
FlexSecure GmbH
Fraport AG (Fortsetzung)
Abteilung Immobilien Facility Management
Frankfurt Airport Services Worldwide
Werner Breitwieser
Telefon 069 690-71569
Telefax 069 690-495-71569
[email protected]
www.fraport.de
Abteilung Anwendungen,
Flugbetrieb, Terminal, Security
Dr. Rolf Felkel
Telefon 069 690-72025
Telefax 069 690-59848
[email protected]
www.fraport.de
Fraunhofer IGD
Institutsleitung
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
Prof. Dr. techn. Dieter W. Fellner
Telefon 06151 155-100
Telefax 06151 155-105
[email protected]
Industriestraße 12
64297 Darmstadt
Erwin Stallenberger
Telefon 06151 50123-0
Telefax 06151 50123-19
[email protected]
Abteilung Virtuelle und Erweiterte Realität
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
www.flexsecure.de
Fraport AG
Abteilung FBA-AV Intermodalität
Hans Fakiner
Telefon 069 690-71146
Telefax 069 690-54451
[email protected]
www.fraport.de
Dr.-Ing. Ulrich Bockholt
Telefon 06151 155-277
Telefax 06151 155-196
[email protected]
Abteilung Sicherheitstechnologien
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
Alexander Nouak
Telefon 06151 155-147
Telefax 06151 155-499
[email protected]
114
www.hessen-it.de
Fraunhofer IGD / Fraunhofer-Allianz
Ambient Assisted Living
HA Hessen Agentur GmbH
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
Abteilung Innovation, Bildung, Medien
Abraham-Lincoln-Straße 38 – 42
65189 Wiesbaden
Dr.-Ing. Reiner Wichert
Telefon 06151 155-574
Telefax 06151 155-480
[email protected]
Wolf-Martin Ahrend
Telefon 0611 774-8299
Telefax 0611 774-8620
[email protected]
www.hessen-agentur.de
Fraunhofer LBF
Hermes Logistik Gruppe
Bartningstraße 47
64289 Darmstadt
Heinrich-Hertz-Straße 99
34123 Kassel
Telefon 06151 705-0
Telefax 06151 705-214
[email protected]
Sven Klimpel
www.lbf.fraunhofer.de
Fraunhofer SIT
Institutsleitung
Rheinstraße 75
64293 Darmstadt
Prof. Dr. Claudia Eckert
Telefon 06151 869-285
Telefax 06151 869-127
[email protected]
www.hermes-logistik-gruppe.de
Hessen-IT
Neue Technologien
Aktionslinie für den hessischen IKT-Markt des HMWVL
65189 Wiesbaden
Olaf Jüptner
Telefon 0611 774-8469
Telefax 0611 774-58469
[email protected]
www.hessen-it.de
www.sit.fraunhofer.de
Gesundheitswirtschaft Rhein-Main e.V.
c/o FuP Kommunikations-Management GmbH
August-Schanz-Straße 80
Linda Thielemann
Telefon 069 954316-0
Telefax 069 954316-25
[email protected]
Software
Aktionslinie für den hessischen IKT-Markt des HMWVL
65189 Wiesbaden
Dr. Matthias Donath
Telefon 0611 774-8963
Telefax 0611 774-58963
[email protected]
www.hessen-it.de
www.gesundheitswirtschaft-rhein-main.de
Hochschule Fulda
GVZ – Güterverkehrszentrum Kassel
Ständeplatz 13
34117 Kassel
Klaus Ossowski
Telefon 0561 10970-0
Telefax 0561 10970-35
[email protected]
Marquardstraße 35
36039 Fulda
Prof. Dr. Oleg Taraszow
Telefon 0661 9640-328
Telefax 0661 9640-184
[email protected]
www.fh-fulda.de
www.zrk-kassel.de
115
Hochschule RheinMain
Design Informatik Medien
Kurt-Schumacher-Ring 18
65197 Wiesbaden
Prof. Dr. Christoph Schulz
Telefon 0611 9495-1200
Telefax 0611 9495 -1210
[email protected]
www.hs-rm.de
Hochschule Darmstadt (Fortsetzung)
Telekommunikation, Wirtschaftsinformatik
und Grundlagen der Informatik
Haardtring 100
64295 Darmstadt
Prof. Dr. Michael Massoth
Telefon 06151 16-8449
Telefax 06151 16-8935
[email protected]
www.fbi.h-da.de
Hochschule Darmstadt
Informationstechnik und Mikrocontroller
Haardtring 100
64295 Darmstadt
Mathematik – Stochastik
Haardtring 100
64295 Darmstadt
Prof. Dr.-Ing. Peter Fromm
Telefon 06151 16-8237
Telefax 06151 16-8930
[email protected]
Prof. Dr. rer. nat. Maria Overbeck-Larisch
Telefon 06151 16-8000
Telefax 06151 16-8949
[email protected]
www.eit.h-da.de
www.h-da.de
Automatisierungssysteme, Leittechnik,
Visualisierung
Haardtring 100
64295 Darmstadt
Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik,
Optische Nachrichtentechnik
Haardtring 100
64295 Darmstadt
Prof. Dr.-Ing. Markus Haid
Telefon 06151 16-8842
Telefax 06151 16-8930
[email protected]
Prof. Dr.-Ing. Heinz Schmiedel
Telefon 06151 16-8263
Telefax 06151 16-8931
[email protected]
www.eit.h-da.de
www.eit.h-da.de
Wissensrepräsentation
Haardtring 100
64295 Darmstadt
Informatik- und Multimediatechnik
Haardtring 100
64295 Darmstadt
Prof. Dr. Gerhard Knorz
Telefon 06151 16-8007
Telefax 06151 16-8949
[email protected]
Prof. Dr.-Ing. Arnd Steinmetz
Telefon 06151 16-9391
Telefax 06151 16-9413
[email protected]
www.h-da.de
www.media.h-da.de
Mobilfunk und Elektronik
Haardtring 100
64295 Darmstadt
Prof. Dr.-Ing. Michael Kuhn
Telefon 06151 16-8249
Telefax 06151 16-8931
[email protected]
www.eit.h-da.de
116
www.hessen-it.de
Honda Research Institute Europe GmbH
Carl-Legien-Straße 30
63073 Offenbach/Main
Prof. Dr.-Ing. Edgar Körner
Telefon 069 89011-750
Telefax 069 89011-749
[email protected]
www.honda-ri.de
HSK, Rhein-Main GmbH
Ludwig-Erhard-Straße 100
65199 Wiesbaden
Holger Strehlau
Telefon 0611 432866
Telefax 0611 433150
[email protected]
www.hsk-wiesbaden.de
ICS International AG
Siemensstraße 11
61267 Neu-Anspach
Jose da Silva
Telefon 06081 9400-0
Telefax 06081 9400-75
[email protected]
www.ics-ident.de
IDENTEC SOLUTIONS
Deutschland GmbH
Hertzstraße 10
69469 Weinheim
Stefan Dewald
Telefon 06201 9957-44
Telefax 06201 9957-52
[email protected]
www.identecsolutions.com
IHE Deutschland e.V.
c/o Fachverband Elektromedizinische Technik
ZVEI – Zentralverband Elektrotechnik- und
Elektronikindustrie e.V.
Lyoner Straße 9
Telefon 069 6302-275 oder -206
Telefax 069 6302-390
[email protected]
www.ihe-d.org
ITG – Informationstechnische
Gesellschaft im VDE
Stresemannallee 15
Dr.-Ing. Volker Schanz
Telefon 069 63-08360
Telefax 069 63-12925
[email protected]
www.vde.com
intelligent views gmbh
Julius-Reiber-Straße 17
64293 Darmstadt
Claudia Baumer
Telefon 06151 5006-423
Telefax 06151 5006-138
[email protected]
www.i-views.de
IATA – International Air
Transport Association
Poststraße 2– 4
Telefon 069 242536-0
Telefax 069 242536-28
www.iata.de
innoforum GmbH
Birkenwaldstraße 38
63179 Obertshausen
Telefon 06104 98550
Telefax 06104 985519
[email protected]
www.innoforum.de
117
Integer Solutions GmbH
Logistik RheinMain
Gartenstraße 27
61352 Bad Homburg
Jean-Gardner-Batten-Straße 8
Olav Reimers
Telefon 06172 59763-117
Telefax 06172 59763-77
[email protected]
Telefon 069 2475217-10
Telefax 069 2475217-88
[email protected]
www.logistik-rheinmain.de
www.integer-solutions.com
Lorenz Zahlungssysteme GmbH
Intersystems GmbH
Hilpertstraße 20a
64295 Darmstadt
Thomas Mironiuk
Telefon 06151 1747-12
Telefax 06151 1747-11
[email protected]
www.intersystems.de
Johann Wolfgang Goethe-Universität
Unibator
Grüneburgplatz 1
Telefon 069 798 34713
Telefax 069 798 35001
[email protected]
www.unibator.de
Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut für Landschaftsökologie und
Ressourcenmanagement
Heinrich-Buff-Ring 26-32
35392 Gießen
Prof. Dr. Stefan Gäth
Telefon 0641 99-37381
Telefax 0641 99-37389
[email protected]
www.umwelt.uni-giessen.de
LH Engineering GmbH
Erbacher Straße 68 a
64739 Höchst
Norbert Hemberger
Telefon 06163 913-775
Telefax 06163 913-774
[email protected]
www.lh-engineering.com
118
Eschborner Landstraße 75
60489 Frankfurt
Heger Bernhard
Telefon 0769 78991202
[email protected]
www.lzs-zahlungssysteme.de
Lufthansa Cargo AG
Flughafen-Bereich West
Telefon 069 696-0
Telefax 069 696-91185
[email protected]
www.lufthansa-cargo.com
Lufthansa Systems AG
Am Weiher 24
65451 Kelsterbach
Telefon 069 696-90000
Telefax 069 696-95959
[email protected]
www.LHsystems.com
MAVinci UG
64293 Darmstadt
Telefon 06151-3688915
Telefax 06151-3688916
[email protected]
www.mavinci.eu
www.hessen-it.de
Merck KGaA
Pepperl + Fuchs / Omnitron AG
Frankfurter Straße 250
64293 Darmstadt
Im Leuschnerpark 4
64347 Griesheim
Telefon 06151 72-0
Telefax 06151 72-2000
[email protected]
Wolfgang Weber
Telefon 06155 8740-20
Telefax 06155 8740-12
[email protected]
www.merck.de
www.pepperl-fuchs.com
MOBA Mobile Automation AG
Kapellenstraße 15
65555 Limburg
Volker Harms
Telefon 06431 9577-0
Telefax 06431 9577-177
[email protected]
www.moba.de
mobileobjects AG
Westerbachstraße 28
61476 Kronberg / Taunus
Telefon 06173 9979-0
Telefax 06173 9979-20
[email protected]
www.mobileobjects.de
Motorola GmbH
Telco-Kreisel 1
65510 Idstein
PRINTRONIX Deutschland GmbH
Goethering 56
63067Offenbach
Telefon 069 829706-0
Telefax 069 829706-22
[email protected]
www.printronix.de
PS4B – Professional Solutions
for Business GmbH
Platz der Einheit 1
Frank Herzog
Telefon 069 97503-484
Telefax 069 97503-200
[email protected]
www.ps4b.de
PSC GmbH
Telefon 06126 9576-0
Telefax 06126 9576-999
Röntgenstraße 43
64291 Darmstadt
www.motorola.com
Telefon 06151 9358-0
Telefax 06151 9358-97
[email protected]
Opticon Sensoren GmbH
Office Dietzenbach
Waldstraße 92
63128 Dietzenbach
Manuela Kuttig
Telefon 06074 91890-0
Telefax 06074 91890-33
[email protected]
www.opticon.com
http://de.psc.com
REA Elektronik GmbH
Teichwiesenstraße 1
64367 Mühltal-Waschenbach
Telefon 06154 638-0
Telefax 06154 638-195
[email protected]
www.rea-elektronik.net
119
RMS Rhein-Main-Verkehrsverbund
Servicegesellschaft mbH
Am Hauptbahnhof 6
Marco F. Gennaro
Telefon 069 27307-221
Telefax 069 27307-478
[email protected]
www.rms-consult.de
RMV Rhein-Main-Verkehrsverbund GmbH
Alte Bleiche 5
65719 Hofheim am Taunus
Dr.-Ing. Josef Becker
Telefon 06192 294-0
Telefax 06192 294-900
[email protected]
Sensitec GmbH
Georg-Ohm-Straße 11
35633 Lahnau – Waldgirmes
Telefon 06441 9788-0
Telefax 06441 9788-17
[email protected] mehr
www.sensitec.com
SER GmbH
Software Engineering Rodinger
Seligenstädter Straße 68
63500 Seligenstadt
Manfred Rodinger
Telefon 06182 7053
Telefax 06182 7105
[email protected]
www.ser-gmbh.de
www.rmv.de
Rittal GmbH & Co. KG
Service Gesellschaft Spedition und
Logistik mbH
Auf dem Stützelberg
35745 Herborn
Königsberger Straße 29
Telefon 02772 505-0
Telefax 02772 505 2319
[email protected]
Marc Köhler
Telefon 069 9708110
Telefax 069 776356
[email protected]
www.rittal.de
www.speditionsportal.net
SAP Research CEC Darmstadt
Bleichstraße 8
64283 Darmstadt
Dr. Knut Manske
Telefon 06227 7-68800
Telefax 06227 7-844632
[email protected]
www.sap.com/research
Software AG
Uhlandstraße 12
64297 Darmstadt
Dominik Nagel
Telefon 06151 92-1976
Telefax 06151 92-1623
[email protected]
www.softwareag.com
Seiko Instruments GmbH
Siemensstraße 9
63263 Neu-Isenberg
Telefon 06102 297-0
Telefax 06102 297-320
[email protected]
www.seiko-instruments.de
120
Sokymat Transponder Technologies GmbH
Am Klingenweg 6A
65396 Walluf
Telefon 06123 791-350
Telefax 06123 791-113
www.sokymat.com
www.hessen-it.de
Sony Computer Entertainment
Deutschland GmbH
Frankfurter Straße 233
63263 Neu-Isenburg
Telefon 06102 433-0
de.playstation.com
T-Systems International GmbH
Hahnstraße 43d
Günter Grebe
Telefon 069 66531-2710
Telefax 069 66531-239
[email protected]
www.t-systems.com
Speditions- & Logistikverband
Hessen / Rheinland-Pfalz e.V.
Königsberger Straße 29
Thorsten Hölser
Telefon 069 9708110
Telefax 069 776356
[email protected]
www.speditionsportal.net
speedikon Facility Management AG
Berliner Ring 89
64625 Bensheim
Arno Schwarz
Telefon 06151 584-235
Telefax 06151 584-414
[email protected]
www.speedikonfm.com
Smart Future Initiative
Darmstaedter Straße 52
64367 Muehltal
Dr. Dr. Norbert Streitz
Telefon 06151 146-972
Telefax 06151 504-7779
[email protected]
www.smart-future.net
S Y S M A T GmbH
T-Systems Enterprise Services GmbH
Hahnstraße 43d
Harald Ruhl
Telefon 069 66531-8821
[email protected]
www.t-systems.com
T-Systems International GmbH
Hahnstraße 43d
Christiane Müller
Telefon 069 66531-0
Telefax 069 66531-139
[email protected]
www.t-systems.com
Technische Universität Darmstadt
Datenverarbeitung in der Konstruktion
Petersenstraße 30
64287 Darmstadt
Prof. Dr.-Ing. Reiner Anderl
Telefon 06151 16-6001
Telefax 06151 16-6854
[email protected]
www.dik.tu-darmstadt.de
Götzenweg 10
63533 Mainhausen
Verkehrsplanung und Verkehrstechnik
Petersenstraße 30
64287 Darmstadt
Rainer Schulz
Telefon 06182 8265804
Telefax 06182 8265805
[email protected]
Prof. Dr.-Ing. Manfred Boltze
Telefon 06151 16-2025
Telefax 06151 16-4625
[email protected]
www.sysmat.de
www.verkehr.tu-darmstadt.de
121
Technische Universität Darmstadt (Forts.)
Technische Universität Darmstadt (Forts.)
Databases and Distributed Systems
Hochschulstraße 10
64289 Darmstadt
Multimedia Communications Lab
Rundeturmstraße 10
64283 Darmstadt
Prof. Dr. Alejandro Buchmann
Telefon 06151 16-6230
Telefax 06151 16-6229
[email protected]
Prof. Dr.-Ing. Ralf Steinmetz
Telefon 06151 166151
Telefax 06151 166152
[email protected]
www.dvs.tu-darmstadt.de
www.kom.tu-darmstadt.de
Flugsysteme und Regelungstechnik
Petersenstraße 30
64287 Darmstadt
Simulation, Systemoptimierung und Robotik
Hochschulstraße 10
64289 Darmstadt
Prof. Dr.-Ing. Uwe Klingauf
Telefon 06151 16-2190
Telefax 06151 16-5434
[email protected]
Prof. Dr. Oskar von Stryk
Telefon 06151 16-2513
Telefax 06151 16-6648
[email protected]
www.fsr.tu-darmstadt.de
www.sim.tu-darmstadt.de
Telekommunikation
Hochschulstraße 10
64289 Darmstadt
Fahrzeugtechnik
Petersenstraße 30
64287 Darmstadt
Prof. Dr. Max Mühlhäuser
Telefon 06151 16-3709
Telefax 06151 16-6597
[email protected]
Prof. Dr. rer. nat. Hermann Winner
Telefon 06151 16-3796
Telefax 06151 16-5192
[email protected]
www.tk.informatik.tu-darmstadt.de
www.dik.tu-darmstadt.de
Bahnsysteme und Bahntechnik
Petersenstraße 30
64287 Darmstadt
TECTUS Transponder Technology GmbH
Adlerstraße 2
63322 Rödermark
Prof. Dr.-Ing. Andreas Ötting
Telefon 06151 16-65911
Telefax 06151 16-6903
[email protected]
Udo W. Doege
Telefon 06074 8619-28
Telefax 06074 8619-29
[email protected]
www.verkehr.tu-darmstadt.de
www.tec-tus.de
Unternehmensführung & Logistik
Hochschulstraße 1
64289 Darmstadt
Prof. Dr. Dr. h.c. Hans-Christian Pfohl
Telefon 06151 16-2123
Telefax 06151 16-6503
[email protected]
www.bwl.tu-darmstadt.de/bwl2
122
Telenet AG Rhein-Main
Frankfurter Straße 129b
64293 Darmstadt
Michael Vester
Telefon 06151 7333-50
Telefax 06151 7333-25
[email protected]
www.telenet-ag.de
www.hessen-it.de
Uniklinikum Gießen und Marburg GmbH
Klinikstraße 36
35392 Gießen
Prof. Dr. Kurt Heinz Marquardt
Telefon 0641 99-44494
Telefax 0641 99-44499
[email protected]
www.uniklinikum-giessen.de
Universität Kassel
Kommunikationstechnik
Wilhelmshöher Allee 73
34121 Kassel
Prof. Dr.-Ing. Klaus David
Telefon 0561 804-6314
Telefax 0561 804-6360
[email protected]
www.comtec.eecs.uni-kassel.de
VDE Prüf- und
Zertifizierungsinstitut GmbH
Gebrauchstauglichkeitsprüfungen
Merianstraße 28
63069 Offenbach am Main
Dr. Thomas Seitz
Telefon 069 8306-318
Telefax 069 8306-855
[email protected]
www.vde.com
VDE Verband der Elektrotechnik
Elektronik Informationstechnik e.V.
Stresemannallee 15
Telefon 069 6308-0
Telefax 069 6312925
[email protected]
www.vde.com
Verteilte Systeme
Wilhelmshöher Allee 73
34121 Kassel
Prof. Dr. Kurt Geihs
Telefon 0561 804-6275
Telefax 0561 804-6277
[email protected]
www.vs.uni-kassel.de
VDA – Verband der Automobilindustrie
Westendstraße 61
Telefon 069 97507-0
Telefax 069 97507-261
[email protected]
www.vda.de
Öffentliches Recht,
insb. Umwelt- und Technikrecht
Nora-Platiel-Straße 5
34109 Kassel
Vodafone D2 GmbH
Alfred-Herrhausen-Allee 1
65760 Eschborn
Prof. Dr. Alexander Roßnagel
Telefon 0561 804-3130
Telefax 0561 804-3737
[email protected]
Rudolf Markschläger
Telefon 069 2169-5101
Telefax 069 2169-8509
[email protected]
www.uni-kassel.de
www.vodafone.com
VDE Initiative Mikromedizin
Stresemannallee 15
Johannes Dehm
Telefon 069 6308-348
Telefax 069 6312925
[email protected]
www.vde.com
Volkswagen AG Kassel
Kommunikation / 4976
Dr. Rudolf-Leiding-Platz 1
34225 Baunatal
Rudolf Stassek
Telefon 0561 490-4975
Telefax 0561 490-3505
[email protected]
www.volkswagen.de
123
Woco Industrietechnik GmbH
Hanauer Landstraße 16
63628 Bad Soden-Salmünster
Telefon 06056 78-0
Telefax 06056 78-7212
[email protected]
www.wocogroup.com
ZVEI – Zentralverband Elektrotechnikund Elektroindustrie e.V.
Lyoner Straße 9
Telefon 069 6302-0
Telefax 069 6302-317
[email protected]
www.zvei.org
ZIV – Zentrum für integrierte
Verkehrssysteme GmbH
64293 Darmstadt
Dr.-Ing. Peter Sturm
Telefon 06151 27028-0
Telefax 06151 27028-10
[email protected]
www.ziv.de
124
www.hessen-it.de
6
Die Aktionslinie Hessen-IT
Hessen-IT ist die Aktionslinie des Hessischen Ministeriums für Wirtschaft,
Verkehr und Landesentwicklung für den gesamten Informations- und
Kommunikationstechnologiemarkt in Hessen. Hessen-IT bietet Informationen und Services zum Online-Markt, zu E- und M-Commerce, zu Softwareund Telekommunikationsanbietern sowie über Telearbeit. Angesprochen
werden auf der einen Seite die fast 10.000 hessischen Unternehmen, die
Produkte oder Dienstleistungen auf dem Informations- und Kommunikationstechnologiemarkt anbieten, auf der anderen Seite die kleinen und
mittleren Anwender-Unternehmen.
Anbieter-Datenbanken erleichtern die Suche nach geeigneten Dienstleistern bei der Durchführung von IT-Projekten. Gleichzeitig fungieren diese
Datenbanken für Anbieter als Informations- und Kommunikationsplattform, auf der sich diese den Anwendern und potenziellen Kunden präsentieren können.
Newsticker, E-Mail- und Print-Newsletter berichten regelmäßig über den
IKT-Markt in Hessen. Zahlreiche Schriftenreihen und Veröffentlichungen
ergänzen das Informationsangebot der Website. Die Broschüren können
bequem online bestellt oder heruntergeladen werden.
Hessen-IT hat verschiedene Netzwerke und Branchentreffs initiiert, in
denen sich teils nichtkommerzielle Initiativen, teils kommerzielle Anbieter
zusammengeschlossen haben. Regionale Multimedia- und E-CommerceZentren sowie IHKs, Handwerkskammern und andere regionale Akteure
arbeiten zusammen an dem Ziel, Hessens starke Stellung im deutschen
und europäischen IKT-Markt weiter zu sichern und auf dem Weg in die
Informationsgesellschaft weiter voran zu bringen.
125
Die Aktionslinie Hessen-IT
Einen Überblick über diese Netzwerke und Treffen sowie Terminankündigungen zu Veranstaltungen, an denen Hessen-IT beteiligt ist, finden Sie im
Online-Terminkalender auf der Website. Auch bei internationalen Messen
wie der CeBIT oder bei regionalen Veranstaltungen in ganz Hessen sind
kompetente Ansprechpartner der Aktionslinie präsent. Hinzu kommen
Seminare und Workshops, die Hessen-IT zu verschiedenen Themen ausrichtet.
Das Projektteam von Hessen-IT steht Ihnen jederzeit gerne als Ansprechpartner zur Verfügung. Besuchen Sie unsere Website unter
www.hessen-it.de
126
www.hessen-it.de
Schriftenreihe Hessen-IT (vormals Hessen-Media)
Bestellmöglichkeit und Download als PDF-Datei finden
Sie im Internet unter www.hessen-it.de
Hessen-Media (wir über uns)
2001
Hessen-infoline-Netzwerk (Band 26)
Projektdokumentation (Band 1)
Bildung und Wissenschaft
2002
Telemedizin in Hessen – Beiträge aus dem Universitätsklinikum Gießen (Band 24)
2001
Entwicklung und Einsatz elektronischer Medien als Lehr- und Lernmittel
an hessischen Hochschulen (Band 27)
Kompetenzzentren und Onlinedienste im Schulwesen
– Beispiele für Hessen-Media Projekte (Band 25)
2000
Die virtuelle Universität (Band 15)
E-Government
2002
Auf dem Weg zu E-Government – Hessens Kommunen im Internet (Band 37)
Wirtschaftsförderung und Standortmarketing im Internet (Band 36)
Marktstudien IT-Standort Hessen
2008
Telekommunikationsanbieter in Hessen 2008 (Band 60)
2006
IKT-Markt in Hessen (Band 58)
2004
Softwareanbieter in Hessen 2004 (Band 50)
Telekommunikationsanbieter in Hessen 2004 (Band 49)
2003
Online-Anbieter in Hessen (Band 2)
2002
E-Shops in Hessen (Band 28)
2000
Der Telekommunikationsmarkt in Hessen (Band 21)
127
Schriftenreihe Hessen-IT
Leitfäden für IT-Anwendungen
2009
Ambient Mobility – Intelligente Produkte und Umgebungen
für mobile Bürger und Unternehmen (Band 61)
Rating für IKT-Unternehmen (Band 53, 2. aktualisierte Auflage)
2008
Leitfaden zur Patentierung computerimplementierter Erfindungen
(Band 51, 2. aktualisierte Auflage)
2007
Web 2.0 – Neue erfolgreiche Kommunikationsstrategien
für kleine und mittlere Unternehmen (Band 57)
Die Gamesbranche – ein ernstzunehmender Wachstumsmarkt (Band 59)
In modernen Märkten überleben – Kooperationen
mittelständischer Softwareunternehmen in Hessen (Band 44, 2. Auflage)
2006
Internet-Marketing nicht nur für kleine und mittlere Unternehmen (Band 52)
Basel II – Rating für IT-Unternehmen (Band 53)
RFID – Geschäftsprozesse mit Funktechnologie unterstützen (Band 54)
Anti-Spam – Ein Leitfaden über und gegen unverlangte E-Mail-Werbung
(Band 55)
VoIP – Telefonieren über das Internet (Band 56)
Leitfaden Webdesign – Internetpräsenzen besser planen und gestalten
(Band 7, 5. Auflage)
2005
Recht im Internet (Band 33, 2. Auflage)
Gefunden werden im Internet (Band 32, 2. Auflage)
2004
Wettbewerbsvorteile durch barrierefreie Internetauftritte (Band 48)
Domainregistrierung international (Band 47)
Wireless-LAN: Stand und Entwicklungspotenzial, Nutzungsansätze für KMU
(Band 46)
2003
E-Business-Konzepte für den Mittelstand (Band 45)
Leitfaden „In modernen Märkten überleben“ (Band 44)
Projektleitfaden „Software-Ergonomie“ (Band 43)
„Digitale Signatur“, Leitfaden zum Einsatz digitaler Signaturen (Band 42)
Die Bedeutung der E-Logistik für den Mittelstand (Band 41)
Management von Kundenbeziehungen im Internet (Band 40)
Leitfaden „Webdesign – Internetpräsenzen besser planen und gestalten“ (Band 7)
128
Schriftenreihe Hessen-IT
2002
www.hessen-it.de
IT-Sicherheit für den Mittelstand (Band 38)
E-Paymentsysteme – Bezahlen im Internet (Band 35)
ASP: Mehr als nur Mietsoftware (Band 34)
Recht im Internet (Band 33)
Gefunden werden im Internet (Band 32)
E-Learning für KMU – Neue Medien in der betrieblichen
Aus- und Weiterbildung (Band 31)
Telehaus Wetter – ein TeleServiceZentrum (Band 30)
2001
Kasseler Praxis-Dialog Tele@rbeit – Analysen · Erfahrungen · Positionen
(Band 29)
2000
Leitfaden „Webdesign international“ (Band 22)
E-Shop-Software (Band 20)
Hessische Handwerker entdecken das Internet (Band 19)
Leitfaden zur Anwendung eines Ratingsystems für IT-Unternehmen in Hessen
(Band 18)
Software-Dialog Hessen (3) (Band 17)
Leitfaden „E-Shop“ (Band 16)
129
130
ISBN 978-3-939358-61-9

Ambient Mobility - Hessen-IT

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