Computer aller Art bevölkern unsere Industrie- und Bürowelt. Doch die nächste Revolution steht vor der Tür: Sensoren und Microcomputer sollen als „intelligenter Staub“ unsere gesamte Lebenswelt kartografieren und überwachen.

Erstveröffentlichung in “01 – Das Magazin zur CeBIT 07”

Nicholas Negroponte, der berühmte MIT-Wissenschaftler und IT-Visionär, hat sich schon 1995 über das Marschgepäck der digitalen Road-Warrior lustig gemacht: „Laptop, Handy, PDA – wir rennen herum wie Packesel, die mit Informationsgeräten aufgesattelt sind. Dabei sollten wir uns besser im Sattel befinden, und nicht unter ihm.“ Der Medienwissenschaftler schwärmte damals von einer an den Menschen angepassten Technik, die beispielsweise in Form von wearable Computern unauffällig in die Kleidung integriert ist. Alternativ dazu schlug er ein Body Net vor, das in naher Zukunft unseren Körper in einen unsichtbaren Computer verwandeln soll: Modulierte, körpereigene Elektrowellen speichern Daten und übertragen diese per Hautkontakt an andere Körpercomputer. Aufmerksamkeit erregten auch Ideen wie jene von Andrew Singer, der 1997 ein programmierbares Tattoo patentieren ließ. Mittels eines unter die Haut implantierten LC-Displays sollte es möglich sein, seinem Träger die aus dem Körper gesammelten medizinischen Messdaten anzuzeigen.

Intelligenz in Alltagsgegenständen

Noch ist von beiden Visionen wenig zu sehen, noch laufen ganze Heerscharen von Büroarbeitern wie Packesel durch die Gegend. Doch weitgehend unbemerkt von der Öffentlichkeit hat der Zug in Richtung winziger, allgegenwärtiger Microcomputer längst Fahrt aufgenommen. Pervasive Computing nennt sich jene jüngere Disziplin, die es sich zum Ziel gesetzt hat, Computer für die Menschen unsichtbar zu machen, wie Henk Muller von der University of Bristol erklärt. Muller war Teilnehmer einer jüngst vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) vorgestellten Studie, die sich mit den sozioökonomischen Folgen der zunehmenden Miniaturisierung der Computertechnologie befasst. Das BSI geht darin von einer zweistufigen Entwicklungsperspektive aus. Die erste Stufe erstreckt sich über die nächsten fünf Jahre und treibt aktuelle Trends wie Mobilität und Ad-hoc-Vernetzung voran – aktuelle Computerdesigns werden kleiner und vereinen immer mehr Funktionen. Auch Alltagsgegenstände gewinnen in dieser Phase an Intelligenz, wobei sich ihre Anpassungsfähigkeit im Wesentlichen auf vertraute Konzepte wie persönliche Benutzerprofile beschränkt. Erst mit der zweiten Generation des Pervasive Computing erwarten die Forscher eine offene Vernetzungsstruktur, die mit Hilfe von Softwareagenten situationsbezogen auf Benutzerbedürfnisse eingehen und intelligent auf die Umwelt reagieren könne. Mit ersten Sysemen dieser Art rechnet das BSI innerhalb der nächsten zehn Jahre.

RFID ist erst der Anfang

In der Zwischenzeit experimentieren Forscher weltweit an unterschiedlichsten Konzepten, um unsere Lebenswelt flächendeckend mit Computertechnik zu erschließen. Einen ersten Vorgeschmack darauf, wohin diese Reise geht, liefert das Hypethema RFID (Radio Frequency Identifier). Firmen wie Airbus setzen die Aufkleber – Tags genannt – als digitalen Laufzettel für den internen Warenfluss ein. Und der Warenhauskonzern Metro stellt gerade seine Logistik auf RFID um. Die Transportpaletten der Lieferanten kommen mit einem Funkchip angeliefert und erlauben auf diese Weise ein deutlich schnelleres Einsortieren von Waren in den Lagern und Supermärkten. Andere Unternehmen verwenden die unauffälligen Markierungen bei der Gebäudeverwaltung, um etwa Geräte und Gegenstände zu inventarisieren. Der Endverbraucher bleibt davon noch weitgehend unbehelligt. Bei der Fußballweltmeisterschaft beispielsweise waren alle Eintrittskarten mit Tags ausgestattet und in vielen Skigebieten dienen sie der berührungslosen Kartenkontrolle.
Noch bremst der relativ hohe Preis von 20 bis 30 Cent pro Tag die Verbreitung von RFID, Experten sehen die kritische Schwelle für Massenanwendungen bei fünf Cent. Das Interesse der Industrie an einer lückenlosen Ortung von Waren ist jedoch ungebrochen, daher wird weiter mit Hochdruck an immer billigeren Chips geforscht. Den Durchbruch könnten Polymerchips auf Kunststoffbasis bringen, wie Karlheinz Bock vom Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration in München erläutert: „Polymer-Transistoren sind deutlich billiger und lassen sich aufdampfen oder drucken, daher würden sie sich sogar für Einwegverpackungen wie Joghurtbecher oder Chipstüten eignen.“

Das Internet der Dinge

Vom „Internet der Dinge“, das alle Gegenstände der Welt von jedem Ort aus ansprechen kann, ist man damit allerdings noch ein großes Stück entfernt. Bei RFID handelt es sich nämlich um eine relativ dumme Technik, die zumeist auf passiven Schaltkreisen basiert und seine gespeicherten Daten erst preisgibt, wenn sich das Magnetfeld eines Lesegeräts auf wenige Zentimeter oder Meter nähert. Deshalb sind Wissenschaftler schon vor einigen Jahren dazu übergegangen, die Speicher- und Funktechnik von RFID mit Mikrosensoren zu koppeln. Unter dem Schlagwort Sensornetzwerke entwickeln sie neuartige Netze aus Kleinstcomputern, die sich – in großer Zahl ausgebracht – selbst organisieren und dabei jede erdenkliche Art von Messdaten wie Temperatur, Geoinformation oder Bewegungsdaten an eine zentrale Überwachungsstelle senden können. Bereits Mitte der 90er Jahre startete dazu Kris Pister von der Universität Berkeley das aufsehenerregende Smart-Dust-Projekt. Mit Hilfe von Forschungsgeldern des US-Verteidigungsministeriums sollten Kleinstsensoren entwickelt werden, die für das bloße Auge unsichtbar sind und sich über große Areale hinweg autonom organisieren können. Solcher Mikrospione wären in der Lage, sich zu sogenannten Mesh-Netzwerken zusammenzuschließen und per Laserstrahl die Daten von Knotenpunkt zu Knotenpunkt zu senden, bis sie am Ende der Kette von einem Steuercomputer eingesammelt würde.

Militärprojekt “Smart Dust”

Diese nicht nur aus Datenschutzsicht beängstigende Vision entpuppte sich bald als unrealistisch, das Projekt wurde 1997 eingestellt. Viele Ergebnisse daraus fanden jedoch anschließend Verbreitung und wurden weiterentwickelt. So gründete Pister beispielsweise das Unternehmen Dust Inc., das heute unter anderem drahtlose Mesh-Sensoren in Streichholzschachtelgröße produziert. In darauf basierenden Sensornetzwerken beträgt die maximale Entfernung von Node zu Node bis zu 400 Meter, die Akkulaufzeit eines Sensors beträgt fünf bis zehn Jahre. Ihren Einsatz finden solche Überwachungstechniken derzeit überwiegend in der Gebäudeüberwachung und in der Umwelttechnik.
Auch wenn sich bisher manche Vision des Pervasive Computing als Science Fiction entpuppte, so scheint das Ziel einer Vernetzung aller Gegenstände und Orte dieser Erde mittelfristig realistisch zu sein. Gaetano Borriello von der Universität Seattle stellt sich jedenfalls für 2020 eine Version von Google Earth vor, mit der man nicht mehr nur in statische Satellitenbilder zoomen, sondern jeden Ort und jeden Gegenstand dieser Erde in Echtzeit ansteuern und suchen kann.

Wolfgang Miedl

Mark Weiser gilt als der Erfinder von Pervasive Computing. Als wissenschaftlicher Leiter des Xerox Palo Alto Research Center (PARC) formulierte er 1991 eine erste und bis heute gültige Definition des Ubiquitous Computing. Laut Weiser muss dabei eine der vier folgenden Merkmale erfüllt sein:
•    Mikrocomputer werden in physikalische Gegenstände beliebiger Gestalt eingebracht und verdrängen zunehmend bisherige Dienste von Desktop-Systemen.
•    Diese neuen eingebetteten Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass sie sehr klein und für den Anwender nahezu unsichtbar sind.
•    Dabei ergänzen die eingebetteten Mikrocomputer den ursprünglichen Gebrauchswert der physikalischen Gegenstände um eine neue Dimension digitaler Anwendungen.
•    Im Zentrum der Kommunikation zwischen Gerät und Anwendung steht die allgegenwärtige Verfügbarkeit der Dienste und nicht das Gerät selbst. Damit unterscheidet sich das Ubiquitous Computing von den heute bekannten mobilen Netzen. Ubiquitous Computing zeichnet sich durch die allgegenwärtige und mobile Verfügbarkeit der eigentlichen Anwendungsdienste aus, unabhängig von der eigentlichen Zielplattform. Die Dienste werden plattformunabhängig je nach den gegebenen physikalischen Möglichkeiten des jeweiligen Geräts angeboten, sei es auf dem Mobilfunkgerät, dem PDA oder anderen Geräten, die einen Mehrwert zur Kommunikation anbieten

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