Die Revolution der intelligenten Geräte

Die Computerrevolution machte einen weiteren Schritt nach vorn, als intelligente Geräte ihren Weg in unser Leben fanden. Was sind intelligente Geräte oder Smart Devices? Einfach ausgedrückt handelt es sich um elektronische Geräte, die sich mit dem Benutzer und anderen intelligenten Geräten bis zu einem gewissen Grad autonom verbinden, interagieren und Daten teilen können.

Um als „intelligent“ zu gelten, muss ein Gerät drei Hauptmerkmale aufweisen:

• Es verwendet Sensoren, um seine Umgebung zu erkennen (sog. „Kontextbewusstsein“): Kameras, Mikrofone, GPS-Empfänger und andere Arten von Sensoren sammeln zu einem bestimmten Zeitpunkt Informationen über die Umgebung und passen ihr Verhalten gemäß einer Reihe von festgelegten Regeln oder durch Computerintelligenz an.

• Es führt autonomes Rechnen durch: Ein Gerät oder mehrere Geräte können Aufgaben autonom ohne direkten Befehl des Benutzers ausführen. So verwenden unsere Smartphones beispielsweise eigenständig Kontextdaten, um Entscheidungen oder Vorschläge je nach Standort oder Wetterlage zu treffen.

• Es ist vernetzt: Intelligente Geräte sind mit einem Datennetzwerk verbunden, um Informationen zu empfangen oder zu senden. Ohne Konnektivität wären die Autonomie und das Kontextbewusstsein eines intelligenten Gerätes nutzlos.

Neben den Vorteilen, die der Einsatz von Computern bei vielen Aktivitäten bietet, heben intelligente Geräte Leistung und Effizienz auf ein neues Niveau.

Sie sind entscheidend für die digitale Revolution, da sie spezifische, wertvolle Dienste bieten, indem sie sich dynamisch an sich ändernde Kontexte anpassen und entsprechend ihrer Betriebsbedingungen handeln. Diese Dienste umfassen einfache Dinge wie das Ein- und Ausschalten von Leuchtanzeigen am Smartphone bis hin zu komplexen Aufgaben wie Klimatisierungsalgorithmen, die Temperatur und Luftfeuchtigkeit für den Anbau von Pflanzen optimieren.

Was ist mit Benutzerinteraktion und Portabilität?

Entgegen der landläufigen Meinung müssen nicht alle intelligenten Geräte mit einem Menschen interagieren. Dieser Glaube ist weitverbreitet, da man zuerst nur an die gängigsten intelligenten Geräte wie Smartphones oder Smartwatches denkt, aber es gibt zahlreiche weitere Möglichkeiten. Ein intelligentes Gerät kann direkten oder indirekten Kontakt mit Personen haben. Beispielsweise sammelt eine Smartwatch Gesundheitsdaten und überträgt sie an eine Smartphone-App. Der Benutzer kann diese Daten ansehen und nutzen, muss jedoch nicht zwingend eine Handlung vornehmen.

Ebenso können intelligente Geräte portabel, d. h. tragbar, sein, dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Ein Beispiel ist eine intelligente Türklingel: Sie ist an der Eingangstür angebracht und erkennt mithilfe der eingebauten Bewegungssensoren und der Kamera (Kontextbewusstsein) Bewegungen in der Nähe der Tür (autonomes Computing) und benachrichtigt den Hausbesitzer über eine spezielle App (Konnektivität), wenn jemand da ist. In diesem Fall ist Tragbarkeit nicht erforderlich.

Durch ihre erstaunlichen Fähigkeiten, enorme Datenmengen zu sammeln, berechnen, analysieren und übertragen, sind intelligente Geräte zu einem zentralen Bestandteil der nächsten Phase der digitalen Revolution geworden und unterstützen die Entstehung neuer Technologien wie das Internet der Dinge (IoT) und künstliche Intelligenz (AI), Cloud-Computing usw. Mehr zu neu entstehenden Technologien erfahren Sie im zweiten Kurs.

Intelligente Geräte

Hier lernen wir als nächstes, wie wir mit intelligenten Geräten „intelligente Umgebungen“ in unserem täglichen Leben schaffen können:

Smartphones

Smartphones sind zum Kernstück unseres „intelligenten“ Lebens geworden. Was Smartphones Intelligenz und Aufmerksamkeit verleiht, sind die integrierten Sensoren. Heutige Smartphones sind je nach Modell im Schnitt mit 14 Sensoren ausgestattet. Dazu gehören unter anderem Näherungssensor, Umgebungslichtsensor, Beschleunigungsmesser, Gyroskop, Magnetometer, Umgebungsgeräuschsensor, Barometer, Touchscreen-Sensor und Herzfrequenzmesser. Dadurch können Smartphones für Notfallhilfe, Fitnesstraining, Ortung und Verarbeitung menschlicher Sicht verwendet werden. So gibt es Apps zur Identitätsprüfung oder zur GPS-basierten Ortung und Navigation.

Im letzten Jahrzehnt haben Smartphones unser Leben auf eine Weise revolutioniert, die weit über unsere Kommunikation hinausgeht, da sie immer erschwinglicher und leistungsfähiger wurden. Neben Anrufen, SMS und E-Mail nutzen heute mehr als zwei Milliarden Menschen auf der ganzen Welt diese Geräte, um zu navigieren, Fahrdienste zu buchen, Produktbewertungen zu lesen, Preise zu vergleichen, Nachrichten zu verfolgen, Filme anzusehen, Musik zu hören, Videospiele zu spielen, Urlaubsfotos aufzunehmen und sich in den sozialen Medien vernetzen. Smartphones spielen auch beim Umgang mit anderen intelligenten Geräten eine wichtige Rolle, da sie über Hardware verfügen, die den Zugriff auf spezifische mobile Apps ermöglicht, mit denen Benutzer verschiedene Geräte fernsteuern können.

Es ist nicht zu leugnen, dass die Smartphone-Technologie der Gesellschaft viele Vorteile gebracht hat: So können z. B. Millionen von Menschen, die keinen Zugang zu Banken haben, Finanztransaktionen durchführen und Rettungskräfte in einem Katastrophengebiet können genau bestimmen, wo ihre Hilfe am dringendsten benötigt wird.

Beispiel

Wie scannt ein Smartphone den Fingerabdruck?

Heutzutage werden viele Smartphones mithilfe des Fingerabdrucks entsperrt. Dies ist dank eines Fingerabdruckscanners möglich, einer Art elektronischem Sicherheitssystem, das Fingerabdrücke zur biometrischen Authentifizierung verwendet. Die meisten Smartphones nutzen dazu heutzutage sogenannte kapazitive Scanner, die über Kondensatoren den Finger elektrisch vermessen. Kondensatoren speichern elektrische Ladung und kapazitive Sensoren verwenden eine Reihenschaltung winziger Kondensatoren, um über Leiterplatten auf der Oberfläche des Scanners Daten zum Fingerabdruck zu sammeln. Diese Leiterplatten zeichnen den Fingerabdruck nach.

Wird eine Papillarlinie des Fingers auf eine Leiterplatte gelegt, ändert sich die im Kondensator gespeicherte Ladung geringfügig, während beim Raum zwischen den Fingerlinien die gespeicherte Ladung quasi unverändert bleibt. Mit einer Operationsverstärkerschaltung werden diese Änderungen verfolgt und dann mit einem Analog-Digital-Wandler aufgezeichnet. Dieses System ist schwer zu täuschen, da der Abdruck nicht durch ein Bild repliziert werden kann. Es kann lediglich durch Hardware- oder Software-Hacking manipuliert werden.

Mit diesen Scannern kann man nicht nur Fingerabdrücke lesen – einige High-End-Smartphones unterstützen auch Wischgesten und Navigationsfunktionen über den Fingerabdruckscanner.

Smart Homes

Wenn wir über Smart Homes sprechen, beziehen wir uns hauptsächlich auf den Fernzugriff auf die Systeme im Haus sowie auf die effizientere Nutzung bestimmter Haushaltsgeräte. Je nach Ausführung kann man aus der Ferne das Haus per Kamera überwachen, das Licht ausschalten oder die Tür aufschließen, um jemanden hereinzulassen. Für Menschen mit Behinderungen oder Einschränkungen kann die Möglichkeit, Geräte per Sprachaktivierung oder App zu steuern, ein deutlich unabhängigeres, angenehmeres Leben bedeuten.

Ein Smart Home kann folgende Geräte enthalten:

• Unterhaltungssystem: Smart-TVs werden immer beliebter, da sie neben der traditionellen Funktion als Fernseher erweiterte Fähigkeiten und Konnektivität bieten, um Benutzern den Zugriff auf Anwendungen wie Webbrowser, Spiele, soziale Netzwerke oder On-Demand-Content-Plattformen zu ermöglichen. Man kann den Smart-TV mit einem intelligenten Multiroom-Audiosystem kombinieren, mit dem man Musik von verschiedenen Geräten streamen, die Lautstärke regeln und unterschiedliche Musik in verschiedenen Teilen des Hauses abspielen kann.

• Virtueller Assistent: Diese Art von Gerät kann Aufgaben oder Dienste basierend auf Befehlen oder Fragen ausführen. Es ist in der Lage, auf Spracheingaben zu reagieren, um Musik abzuspielen, Aufgabenlisten zu erstellen, Alarme einzustellen, Podcasts zu streamen, Hörbücher abzuspielen sowie Wetter-, Verkehrs- und andere Echtzeitinformationen wie Nachrichten bereitzustellen.

• Smart-Home-Geräte: Sie dienen der Optimierung, von der Heizung bis zur Stromversorgung. Intelligente Geräte erfassen Nutzungsdaten und nehmen Anpassungen vor, um den Verbrauch zu senken. Zum Beispiel kann ein intelligenter Thermostat analysieren, zu welcher Tageszeit man weniger Wärme benötigt und die Einstellung entsprechend ändern. Andere übliche Geräte sind Kühlschrank, Herd und Ofen. Mit diesen intelligenten Geräten können Sie beispielsweise erkennen, wann das Essen gar ist oder sehen, wie sich der Kuchen im Ofen entwickelt, ohne die Tür öffnen zu müssen. Feuer-, Rauch- und Wassermelder senden Benachrichtigungen ans Smartphone, wenn sie ausgelöst werden, und können über die Smartphone-App stummgeschaltet werden.

• Heimüberwachung: Dabei handelt es sich um Geräte wie intelligente Überwachungskameras, Sicherheitssysteme, Schlösser und Türklingeln. Per Fernzugriff hat man einen vollständigen Überblick über die Überwachungsfunktionen und kann das Haussicherheitssystem kontrollieren.

Intelligentes Büro

Intelligente Büros oder Smart Offices nutzen Technologie, um die Zusammenarbeit in Unternehmen produktiver und besser zu machen. Sie verwenden Netzwerke und Analysewerkzeuge, um sicherzustellen, dass der Arbeitsplatz jederzeit für die spezifischen Bedürfnisse der Angestellten ausgestattet ist, indem er flexibel an die Entwicklung des Unternehmens angepasst wird.

Smart Offices kombinieren eine Vielzahl verschiedener Werkzeuge und Technologien, um Produktivität und Automatisierung zu erhöhen. Beispiele sind:

• Intelligente Überwachungssysteme, die mit Kameras und Sensoren die Nutzung von Büroräumen analysieren. Diese Tools sammeln Informationen darüber, welche Räume für welche Arten von Besprechung verwendet werden und zeigen Gebäudemanagern, welche Räume bevorzugt werden, sodass diese die Bürolandschaft anpassen können.

• Intelligente Klima- und Lichtkontrollsysteme, die Präferenzen und Nutzungsmuster erkennen und Beleuchtung und Temperatur entsprechend regulieren. Sie werden verwendet, um die Ressourcennutzung zu verbessern, aber auch, um das Wohlbefinden der Angestellten zu steigern, was zu einer höheren Produktivität führt.

Weitere intelligente Optionen

• Notrufknöpfe: Diese leichten, wasserdichten Knöpfe können um den Hals oder am Handgelenk getragen oder anderweitig mitgenommen werden. Der Kopf ist mit einer Gegensprechanlage verbunden, die bei Aktivierung durch Drücken den ärztlichen Notdienst anruft. Die Notrufzentrale kann daraufhin eine Kontaktperson alarmieren oder den Notarzt schicken. Einige Knöpfe können sogar erkennen, ob der Träger hingefallen ist und den Notdienst automatisch alarmieren.

• Intelligente Autos: Intelligente Autos verfügen nicht nur über fortschrittliche Elektronik, sondern verbinden auch die manuelle Bedienung des Fahrzeugs mit Systemen wie Parkassistent und Kollisionssensoren verbunden und können teilweise bis zu einem gewissen Grad autonom fahren. In einigen intelligenten Autos ist ein modernes automatisches Notfallbenachrichtigungssystem integriert, bei dem Sensoren am Fahrzeug mit der Notrufzentrale verbunden sind und im Fall einer Kollision oder eines mechanischen Fehlers ein Notsignal senden. Dieses System ermöglicht es dem Fahrer auch, Gesundheitspersonal zu kontaktieren, das dann Hilfe senden kann.

• Intelligente Haustierpflege: zum Beispiel intelligente Futterspender, die dem Haustier automatisch Futter und Wasser geben. Per Smartphone-App kann man Fütterungszeiten planen und Portionsgrößen steuern.

Zweifellos haben technologische Fortschritte unser tägliches Leben verändert, aber sie haben auch einen kulturellen Wandel herbeigeführt. Durch die Beschleunigung und Vereinfachung fast aller Aspekte unseres Lebens haben Computer eine Kultur der Bequemlichkeit geschaffen. Wir erwarten, rund um die Uhr zu bekommen, was wir wollen. In den nächsten Kapiteln behandeln wir, wie die Computerrevolution andere Technologien im Zuge des digitalen Wandels vorangetrieben hat.