Die letzten Fortschritte in der Computerwelt ermöglichen es uns heute, Verbindungen mit kleinen, aber sehr mächtigen miteinander verbundenen Objekten herzustellen.

Sobald die Alltagsgegenstände mit diesen Computerobjekten ausgestattet sind, können wir sie verwenden, um unsere Arbeitsbedingungen zu verbessern. Unsere Umgebung, unser Zuhause, unsere Büros werden intelligent.

Was ist Smart Space?

Ein intelligenter Raum – Smart Space – ist eine physische oder digitale Umgebung, in der Menschen und technologiegestützte Systeme in zunehmend offenen, vernetzten, koordinierten und intelligenten Ökosystemen interagieren. Mehrere Elemente – einschließlich Menschen, Prozesse, Dienstleistungen und Dinge – kommen in einem intelligenten Raum zusammen, um ein immersiveres, interaktives und automatisiertes Erlebnis für eine Reihe von Personen und Branchenszenarien zu schaffen. Dieser Trend verschmilzt mit Konzepten wie Smart Cities, Smart Home oder digitalen Arbeitsplätzen. Außerdem sind "Intelligente Räume" Umgebungen, die mit visuellen und akustischen Erkennungssystemen ausgestattet sind, die Personen wahrnehmen und auf sie reagieren können, ohne dass sie spezielle Ausrüstung tragen müssen.

Das Ziel hier ist die Minimierung der menschlichen Arbeit. Hier ist es wichtig, dass man so wenig Systeme wie möglich benutzt, um eine Aufgabe zu erledigen.

Welche Herausforderungen gibt es beim Erstellen von Smart Space?

Um einen effektiven Smart Space zu schaffen, muss man auf verschiedene Abhängigkeiten achten

  • Stromabhängigkeiten:

In intelligenten Räumen ist Energie eine wichtige Basis. Bei mehreren  Geräten, die zusammenarbeiten, ist die Wahrscheinlichkeit  dass eines von ihnen einen schwachen Akku hat oder geladen werden muss, groß. Eine Möglichkeit, sich diesem Problem zu stellen, wäre es, völlig ungebundene Geräte bzw. drahtlose Technologien für die Kommunikation einzusetzen.

  • Netzwerkabhängigkeit:

Viele Probleme in intelligenten Räumen werden einfacher, wenn man davon ausgeht, dass ein intelligentes Gerät ständig an das breitere Internet angeschlossen ist. Insbesondere kann davon ausgegangen werden, dass intelligente Geräte über ein Konfigurationsprotokoll für Netzwerkgeräte – wie das Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) – konfiguriert werden. Wenn einem Gerät außerdem einige Informationen fehlen (ein Applet, einige Daten oder eine Verbindung zwischen Name und Adresse), passiert es oft, dass diese Informationen aus einem Repository abgerufen werden können. Für die Authentifizierung eines Benutzers oder eines Geräts kann es erforderlich sein, dass ein Authentifizierungszertifikat von einer Zertifizierungsstelle heruntergeladen wird.

Es gibt jedoch eine Reihe von Umgebungen, in denen Geräte nicht mit dem Internet verbunden sind oder nur eine intermittierende Verbindung haben. Man sollte besser kein System entwerfen, das eine Internetverbindung erfordert, um richtig zu funktionieren.

  • Peripherie-Abhängigkeiten:

Abhängigkeiten von bestimmten Arten von Peripheriegeräten lassen sich sehr einfach einbauen. Das offensichtlichste Beispiel ist die Tastatur. Viele Anwendungen gehen davon aus, dass der Benutzer eine Tastatur hat. Jedes Eingabegerät (Maus, Spracheingabe oder Tastatur) sollte ausreichen, insbesondere wenn der Benutzer etwas Einfaches tun möchte, beispielsweise das Löschen einer Folie aus einer Präsentation oder das Schließen eines Fensters.

  • Anwendungsabhängigkeiten:

Der Hauptgrund, warum viele Leute PCs mitnehmen, ist, dass der PC den Code für alle Anwendungen enthält, die sie verwenden. Wenn wir wirklich intelligente Räume zum Laufen bringen wollen, müssen wir das Problem der engen Kopplung zwischen Anwendungen und den von ihnen erzeugten oder verwalteten Dateien lösen.

Ein Beispiel: Angenommen, Sie halten eine Präsentation. Im ultimativen, intelligenten Bereich sollte nur ein Stick benötigt werden, der eine Kopie der Präsentation enthält sowie ein Projektionsgerät wie ein Flachbildschirm oder ein Projektor mit einem Knopf zum Vorschieben der Folien. In der heutigen Welt reicht diese Konfiguration jedoch nicht aus. Sie benötigen auch die Software, die die Präsentation generiert hat und die Präsentationsdatei lesen und anzeigen kann. Das ist aber unerwünscht: Es erzeugt eine Situation, in der der Benutzer (der den Stick, den Projektor und den Knopf sehen kann) alles zur Verfügung hätte, um die Präsentation zu halten, aber die Präsentation tatsächlich nicht möglich ist.

Um einen intelligenten Büroraum zu schaffen, der effizienteres Arbeiten ermöglicht, müssen Innovationen geschaffen werden, um Abhängigkeiten von Strom- und Netzwerkverbindungen sowie Abhängigkeiten von bestimmten Peripheriegeräten und Anwendungen zu beseitigen oder zu minimieren.

Wie kann man die verschiedenen Abhängigkeiten beim Smart Space minimieren?

Um die Abhängigkeiten beim Smart Space zu beseitigen oder minimieren gibt es verschiedene Lösungen:

  • Drahtlose Übertragung von Strom:

Moderne Anwendungen, die entwickelt wurden, reichen von Strahlleistung durch Mikrowellen bei Flugzeugen bis hin zum Strahlen von Solarenergie von Stationen aus dem Weltraum. In der Tat könnte man argumentieren, dass fast alle drahtlosen Kommunikationen spezifische Fälle der drahtlosen Stromübertragung sind. Verschiedene Anwendungen dieser Technologie, die von der elektrischen Energieübertragung bis zum mit Mikrowellenstrahl betriebenen Flugzeugen reichen, wurden öffentlich diskutiert. Es wurde auch vorgeschlagen, mit Hilfe von Photovoltaik und anderen Technologien auf dem Mond, nahegelegenen Asteroiden oder Satelliten Kraftwerke zu bauen, von denen aus der Strom auf die Erde abgestrahlt wird.

So ansprechend wie die Idee, Akkus zunächst zu eliminieren ist, erfordern mehrere Anwendungen einen getrennten Betrieb sowohl von einer verdrahteten oder drahtlosen Stromquelle als auch vom Datennetzwerk. Man muss darauf achten, eine Abhängigkeit von Batterien mit Bestrahlungsabhängigkeit nicht zu ersetzen. Es ist attraktiver, einen hybriden Ansatz zu suchen, der sowohl Energie liefert als auch eine interne Batterie drahtlos auflädt. Ein Beispiel ist eine solarbetriebene Uhr, die fast immer über einen internen Akku verfügt.

  • Ad-hoc Netzwerk (AN):

Ein intelligentes Gerät muss mit anderen intelligenten Geräten in seiner Nähe kommunizieren können. Diese Kommunikation sollte nicht davon abhängen, ob eine Verbindung zum breiteren Internet verfügbar ist.

Intelligente Geräte, die ohne externe Konfiguration miteinander kommunizieren, werden als Ad-hoc-Netzwerk (AN) bezeichnet. Um eine Ad-hoc-Vernetzung von intelligenten Geräten zu ermöglichen, muss der drahtlose Kanal, den diese Geräte gemeinsam nutzen, einen Erkennungsmodus unterstützen und die Zuteilung von Ressourcen ermöglichen. Sobald sich die intelligenten Geräte gegenseitig erkennen, sollten sie ohne externe Unterstützung kommunizieren können. Wenn eines der Geräte über eine Internetverbindung verfügt, sollte der Internetzugang gleichzeitig für das gesamte AN verfügbar sein, ohne dass das AN sich neu konfigurieren muss.

Eine große Herausforderung ist die Selbstorganisation: Die intelligenten Geräte können schnell ein nützliches Ad-hoc-Netzwerk bilden. Es sollte nur wenig menschlicher Aufwand erforderlich sein. Der Konfigurationsaufwand kann skaliert werden, wenn die Anzahl der Geräte oder Räume oder beide größer werden. Die Mechanismen zum Erstellen der Ad-hoc-Umgebung sollten auch bei der Nutzung der Bandbreite sparsam sein. Der Großteil der Bandbreite des Netzwerks soll für die Arbeit und nicht für das Verwalten des Netzwerks genutzt werden.

Sicherheit und Datenschutz in intelligenten Räumen

Sensible Informationen in einem Smart Space müssen geschützt werden. Unser System kann vertrauliche Informationen enthalten. In Ubiquitous Computing beispielsweise teilen Computer, die zusammenarbeiten, Informationen über alle unsere Aktionen und Bewegungen. In einem solchen System werden sensible Informationen auf umgebende Geräte verteilt und es ist wichtig, Daten sicher und geschützt zu halten. Andernfalls könnten Menschen mit böser Absicht diese Informationen erhalten und lesen oder, noch schlimmer, sie ändern. Der Missbrauch von Informationen ist in Smart Spaces eine offensichtliche Bedrohung.
Wenn die Interaktion in einem Smart Space auf Kameras und Mikrofonen basiert, muss das System sicherstellen, dass diese Geräte keine Informationen aufzeichnen, die nicht von ihnen aufgezeichnet werden sollen. Die Informationen, die die Benutzer dem System zuführen, müssen ordnungsgemäß geschützt sein. Ein intelligentes Weltraumsystem muss außerdem sicherstellen, dass diese Geräte nicht zum Ausspähen des Benutzers verwendet werden können. Ein weiterer Aspekt ist, dass der Benutzer genau steuern kann, welche Geräte ihn beobachten und wo er sich befindet. Die Kameras sollen die Anweisungen aufzeichnen, die sie aufnehmen sollen, und nichts anderes. Um die Integrität der Benutzerkameras zu schützen, müssen Mikrofone und andere Aufnahmegeräte sehr sorgfältig verwendet werden.

Fazit

Mit Smart Space können wir unsere Arbeit einfacher und schneller erledigen, unsere Räume überwachen und die Daten schneller bearbeiten. Um dies effizient umzusetzen, müssen wir Abhängigkeiten (z. B. Energieabhängigkeit und Netzabhängigkeit) beseitigen bzw. minimieren. Außerdem muss ein intelligenter Raum die Kriterien für Sicherheit und Datenintegrität erfüllen. Ich denke, dass dieser Trend in nächsten Jahre immer stärker zunehmen wird. Auch Gartner definiert dieses Thema als eines unter den Top 10 der IT-Trends 2019.

 

Quellen:

https://www.searchstorage.de/news/252450703/Gartner-definiert-Top-Ten-der-IT-Trends-2019

https://www.usenix.org/legacy/publications/library/proceedings/es99/full_papers/akyol/akyol_html/node3.html

http://vismod.media.mit.edu/vismod/demos/smartspaces/

https://www.oracle.com/technetwork/middleware/smart-space/overview/index.html

Raoul Essohone Sone
Raoul Essohone Sone
Oracle Consultant
Competence Center Oracle
T.: +49 511 61 68 04 - 0
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