Miniaturisierung - Industriedesign in einer kleiner werdenden Welt

Inhaltsverzeichnis

Prolog

1. Der Prozess der Miniaturisierung Beginn neuer Denkweisen Elektrizität verändert die Welt Zuse & Co. Die Zukunft spricht Nano

2. Prinzipien der Miniaturisierung Materialeinsparung Raumausnutzung, Zerlegung und Komprimierung Was wird miniaturisiert?

3. Die Auswirkungen auf das Design Leben mit der Black Box Zunehmende Virtualisierung Statussymbole Leistungskombinationen Immaterialisierung versus Wiederkehr der Dinge

4. Aus Sicht der Wahrnehmung

5. Miniaturisierung und weiter?

Das intelligente Haus und sein neuer Produktstall

Wenn Kleidung mit dem Denken beginnt

Zusammenfassung

Literarischer Quellennachweis, Internetressourcen

Prolog

„Der technische Fortschritt ist schon erstaunlich. Wahre Größe zeigt sich immer mehr in der Verkleinerung. Können Sie sich vorstellen, dass mein erster Taschenrechner 1970 ein Kilogramm wog? Immerhin beherrschte er die vier Grundrechenarten. Mein letzter Taschenrechner war dagegen so klein, dass ich ihn neulich aus Versehen einatmete.“¹ So zynisch dieser Auszug aus Peter Mennigens Essay zum Thema Mini- aturisierung auch ist, stellt er jedoch auf entwaffnende Weise eine Ent- wicklung dar, die sich analog zum technischen Fortschritt scheinbar als Entwicklungsprozess im menschlichen Schaffen schon seit Jahrzehnten abzeichnet.

Spricht man heute von „Miniaturisierung“, dem eigentlichen Vorgang und Ergebnis einer Verkleinerung, meint man weniger die in Handarbeit ge- fertigte Taschenuhr eines Uhrmachermeisters des 18. Jahrhunderts oder die Kleinbildmalerei auf Porzellan - vielmehr ist es heute ein Phänomen im Bereich der Mikroelektronik, dass mit der Erfindung erster elektrischer Schaltkreise in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts in die Wege geleitet und seit der Erfindung des Mikroprozessors 1969 eine zunehmend größere Rolle spielt.

Neben den auf der Hand liegenden Vorteilen der forschreitenden Kom- paktheit von Produkten wie einer höheren Effizienz, Ökonomie und der Schonung von Ressourcen lassen sich damit zusammenhängend aber mittlerweile auch Entwicklungen von ergonomischer bis sozialer Natur erkennen, die man so nicht vorausgesehen hat. Zum Beispiel haben die immer kleiner werdenden Technologien die Digitalisierung und eine damit verbundene Mediatisierung in der Gesellschaft möglich gemacht und da- mit beiläufig auch Umgangs- und Verhaltensformen verändert; selbst die Wahrnehmung des Menschen in bezug auf seine Umwelt liegen im Wandel bzw. haben sich bereits deutlich verändert. Schließlich bestimmen heute völlig neue Produktwelten unseren Alltag als noch vor 30 Jahren. Minia- turisierung ist keine verübergehende Strömung in Design oder Wissen- schaft, sie ist heutzutage bereits Alltag und existentiell für viele Bereiche wie z.B. der Nano- bzw. Mikrosystemtechnik.

Eben genannte Aspekte und die Frage, wie die Miniaturisierung durch die scheinbare Entmaterialisierung unsere Produktwelt verändert und welchen Einfluss dies auf das Produktdesign und den Menschen hat, soll diese Stu- dienarbeit auf den folgenden Seiten erörtern.

1. Der Prozess der Miniaturisierung

Beginn neuer Denkweisen

Wo fängt man an, wenn man den Prozess der Miniaturisierung veran- schaulichen möchte? Sicherlich ist es sinnvoll an dieser Stelle durch eine Retrospektive zu verdeutlichen, dass sie keineswegs ein gewachsenes Phänomen ist als vielmehr das Resultat einer langen industriellen Wegbereiterphase: Erste einfache Apparaturen waren das Ergebnis einer Bewegung, die mit dem Aufkommen eines mechanistischen Weltbildes über den Zeitraum der Renaissance und weiter in der Aufklärung ihren Fortlauf nahm. Dem Erfindungsreichtum von Gelehrten wie Leonardo da Vinci ist es zu verdan- ken, dass ein Interesse und Verständnis für eine gewinnbringende Anwen- dung der physikalischen Gesetzmäßigkeiten mit technischen Hilfsmitteln geweckt wurde. Die folgende Zeit war von der naturwissenschaftlichen und philosophischen Auseinandersetzung mit Zusammenhängen und Ab- läufen in der Natur geprägt. Bald schon war es möglich, anhand von Ex- perimenten Rückschlüsse auf die Gültigkeit oder Erklärung natürlicher Er- scheinungen zu ziehen und diese in mathematischen, physikalischen und chemischen Formeln abzuleiten.

Erkenntnisse, die beim Bau von Uhren gewonnen wurden, versuchte man nun im Bau von Maschinen anzuwenden, die zur Erleichterung der müh- samen Handarbeit dienen sollten. Nennenswert sind an dieser Stelle die Erfindung des Buchdrucks durch Johannes Gutenberg oder die überhaupt ersten Apparaturen für die Massenherstellung von Gebrauchsgütern - die Webstühle.

Doch erst im 18. Jahrhundert setzte ein gewaltiger Schub auf allen Gebie- ten der Wissenschaft ein, der dem neuen Rationalismus und Empirismus zu verdanken war. Abstraktionsvermögen und Erfindergeist quer durch alle sozialen Schichten bildeten die Grundlage für die Industrialisierung, die zunächst durch Dampfmaschine, Stahlproduktion und dem Fortbewegungsmittel Eisenbahn geprägt war.²

Elektrizität verändert die Welt

Doch die wichtigste Bedeutung bei der Industrialisierung kam der Elek- trizität zu, die gegen Ende des 18. Jahrhunderts in ersten Anwendungen effektiv genutzt wurde. Mit ihr konnten Maschinen erstmals durch Elek- tromotoren angetrieben und weiterhin unterschiedlichste Prozesse in ei- ne zu verarbeitende Form übersetzt werden. Der Arbeitsaufwand und die Kosten bei der Herstellung von Produkten wurden quasi über Nacht durch den Einsatz von Maschinen minimiert. Die Massenproduktion entstand. Neben Dampfmaschine und Wasserkraft wurde somit eine Quelle erschlos- sen, die den Menschen unabhängig von den natürlichen Energieformen machte. Schon bald wurde vielerorts mechanische Energie durch elektri- sche ersetzt, da sie sich zum einen vielseitiger einsetzen ließ und zum an- deren unabhängig von natürlichen Bedingungen (z.B. Flüssen) machte. Neu entstehende Industrie konnte sich im Einzugsgebiet der Städte ansiedeln, wo gleichzeitig die dringend benötigten Arbeitskräfte zu finden waren.³ Zahlreiche der folgenden Erfindungen in der ersten Hälfte des 19. Jahr- hunderts - wie Telefon, Telegraf und das bewegte Bild - ließen die neuen Anwendungsfelder der Elektrizität hervorscheinen, die letztlich die Basis für unseren heutigen Entwicklungsstand bildeten. „Die Elektrizität wurde zur wichtigsten Grundlage der Miniaturisierungstendenz, sie konnte zu Co- dierungszwecken analoger und später digitaler Art eingesetzt werden. [...]

Samuel Morse hatte es geschafft, die elektrische Energie in einem ersten Telegrafen dazu zu nutzen, Nachrichten nach einem bestimmten System zu codieren und in Form von kurzen oder langen Stromstößen über ein leitfähiges Kabel, das weite Distanzen überbrückte, zu einem Empfänger zu leiten, der diese Nachricht wieder decodieren konnte. Schlüssel dazu war das von ihm entwickelte Alphabet: die Umsetzung von Buchstaben in eine elektrisch manipulierbare Form.“⁴ Graham Bell entwickelte dieses System weiter und präsentierte 1876 das Telefon, mit dem es möglich wurde, ein gesprochenes Wort direkt, also ohne vorherige Umwandlung in einen Code, zu verschicken. Schallwellen wurden durch eine Membran in Stromstärkeschwankungen umgewandelt, wieder durch ein Kabel ge- leitet und auf der Empfängerseite in umgekehrter Reihenfolge wieder in Schallwellen zurück verwandelt. Neben den auf der Hand liegenden Vor- teilen dieser revolutionären Medien kam es aber auch, und das ungeach- tet des technischen Hintergrundes, zur Veränderung der Wahrnehmung des Menschen: Das Telefon förderte das Abstraktionsvermögen des Men- schen indem man mit unsichtbaren, aber dennoch gegenwärtigen Mitmen- schen sprach. Der „Verlust an Unmittelbarkeit brachte aber einen Gewinn an Reichweite“⁵. Auch die Erfindung des bewegten Bildes, das sich die Trägheit des Auges zu Nutze machte, ermöglichte es erstmals, Bewegungen ,einzufrieren’ und beliebig oft reproduzierbar zu machen.

Mit diesen technischen Innovationen war prinzipiell der Grundstein für ein neues Zeitalter gelegt - das Informationszeitalter.

Die undurchdringliche Vielfalt von Sinneseindrücken, die durch Film, Fern- sehen, Radio und die heutige Medienwelt möglich gemacht wurde, be- stimmt mittlerweile den Alltag des Menschen, der sich davon kaum noch entziehen kann. Angefangen in dieser Zeit und noch bis heute befassen sich Mediziner, Wissenschaftler und Philosophen verstärkt mit dem Ein- fluss dieser neuen Technologien auf die menschliche Wahrnehmung.⁶ Jeder kann es in seinem eigenen Umfeld beobachten: Kaum wie je zuvor legen wir Wert auf die ständige Erreichbarkeit durch ein mobiles Telefon und erwarten dies auch von unseren Mitmenschen. Wehe dem, der nicht erreichbar ist! Auch fühlen wir uns manchmal schlecht, wenn wir eine Folge der täglichen Seifenoper verpasst haben.

Die Massenproduktion, der Ausbau des Eisenbahnnetzes, die billige Massenware Automobil und insbesondere die neuen Kommunikationsformen Telefon und Telegraf, deren Hauptaugenmerk die Abstraktion und Codierung von Wort und Bild in elektrische Signale war, hatten alle eines gemeinsam: Sie erhöhten die Geschwindigkeit - wenn auch auf unterschiedlichen Gebieten.⁷ Datenübertragung war nun fast auf Knopfdruck möglich, Waren konnten direkt nach ihrer Produktion blitzschnell von A nach B transportiert werden. Gleichzeitig ging damit eine Verkürzung der Distanzen einher, der zeitliche Aufwand für eine Reise schwand, wenn er nicht gar durch die sofortige Erreichbarkeit der neuen Kommunikationsformen wegfiel. Die Koordinierung solcher komplizierter Transfervorgänge wurde alsbald von funktionsfähigen Rechenmaschinen übernommen, deren Bau durch eine neue Ära analytischen Denkens möglich wurde.

Deren Entwicklung führte auch letztlich zu einem beispiellosen Prozess angewandter Miniaturisierung.

Zuse & Co.

„Einen bedeutsamen Schritt in Richtung Datenverarbeitung, aus der der Computer als Hauptvertreter angewandter Miniaturisierung hervorgebracht werden sollte, machte Charles Babbage, der sich mit der Zusammenführung der technischen Prinzipien von Webstühlen bzw. Speicherung des Webmusters auf Lochkarten und bereits existierender, allerdings sehr komplizierter Rechenmaschinen beschäftigte. Ab 1833 versuchte Babbage eine analytical engine zu bauen.“⁸ Angedacht waren hierfür die Hauptschwerpunkte Datenverarbeitung und Datenspeicherung auf Lochkarten. Die Umsetzung in einen mechanischen Apparat aus einer „Vielzahl von Wellen, Sperrklinken und Übersetzungen“⁹ mit 50000 Ziffernrädern geriet jedoch zu damaliger Zeit mangels präziser Herstellungs- möglichkeiten zu einem Reinfall: die Maschine verhakte sich regelmäßig. Erst Herman Hollerith griff die Ideen Babbage‘s 20 Jahre später wieder auf um sie im Zuge einer Volkszählung in den USA anwenden zu können.

Immerhin konnte durch eine verbesserte und präzisere Technik die vorher veranschlagte Zeit auf ein Achtel reduziert werden.

Den wahren Durchbruch erlangte aber erst dem Deutschen Konrad Zuse: Schon als 22-Jähriger hatte er die Vision eines mechanischen Gehirns das monotone, immer wiederkehrende Rechenaufgaben bewältigen sollte.

1935 beschrieb Zuse eine programmgesteuerte Rechenmaschine auf der Zahlenbasis “2”, dem Binärsystem. Daraus entstand 1936 die Z1, welche heute als die erste frei programmierbare Ziffernrechmaschine der Welt gilt:

Eine Rechenmaschine, bestehend aus Hunderten von dünnen Blechen, die aufwändig im elterlichen Wohnzimmer durch Laubsägearbeit hergestellt wurden. Es wäre noch zu früh, sie als elektronisches Gerät zu bezeichnen, doch beherrschte sie bereits die Grundrechenarten und konnte unter einer Taktfrequenz von 1 Hertz bereits komplizierte wissenschaftliche Rechnun- gen ausführen. Im Prinzip enthielt sie alle wichtigen Bestandteile wie un- sere heutigen Computer.¹⁰ Trotzdem traten noch zu viele Komplikationen auf und betrachtet man die Rechengenauigkeit, so konnte sie bei weitem nicht mit dem 1kg-Taschenrechner von 1970 oder einem heute nur noch verbliebenen winzigen Chip antreten. Im Mai 1941 wurde dann von Zuse der erste funktionsfähige, freiprogrammierbare Rechners der Welt - die Z3 - fertiggestellt. Dieser Rechner arbeitete bereits mit Dualzahlen und Gleitkommadarstellung.

Auf der 1st International Conference on the History of Computing in Pa- derborn wurde gemeinsam von etwa 70 Historikern aus allen Nationen, die an der Entwicklung der ersten Computer beteiligt waren, der Versuch unternommen, sich darauf zu verständigen, welche Merkmale eine Re- chenmaschine haben musste, um “Computer” genannt zu werden. Man einigte sich trotz einiger anderer “Mitbewerber” wie ENIAC oder MARK I auf die Z3 von Zuse.

Natürlich wurden die Nachfolgerechner von Zuse und seinen damaligen Mitstreitern immer perfekter, zuverlässiger und erlaubten immer komple- xere Operationen, doch damit wurde schnell klar: Mit einer bloßen Anei- nanderreihung von mehr Relais war es nicht getan - man stelle sich vor, der amerikanische ENIAC war ein raumausfüllendes Monster mit über 18000 Elektronenröhren, 1500 Relais und einem Leistungsverbrauch von mehr als 150 kW - die Devise musste also heißen: Leistungssteigerung bei geringerem Platzbedarf. Ein Phänomen, das bis heute und in Zukunft anhalten wird, nur sollte man es heute treffender als „Leistungsexplosion bei Volumenimplosion“¹¹ bezeichnen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Die Z3 Abb. 2: Zuse vor einem Nachbau der Z1 Die Zukunft spricht Nano

Seit der Einführung der integrierten Schaltkreise die stetig mikroskopi- schere Ausmaße erreichen, sind wir Zeugen einer elektronischen Invasi- on, die schon in nahezu allen Bereichen des Lebens Einzug gehalten hat. Riesige Anlagen werden heutzutage von nur winzigen Computerchips gesteuert, so dass der Eindruck entsteht, der Mensch sei nur Beiwerk seiner selbstgeschaffenen Riesenmaschinerie. Doch blicken wir auf eine scheinbar immer schneller herannahenden Zukunft in der durch die zu- nehmende Miniaturisierung ungeahnte Möglichkeiten wie auch Gefahren bestehen: „Der 1955 geborene Nanovisionär Eric Drexler formulierte sei- ne Ideen in seinem 1986 erschienenen Buch Engines of Creation. Drexler glaubt, dass man auf dem Gebiet der Nanotechnologie winzige Roboter zusammenbauen wird. Schafft man es, einen einzigen solchen Nano-Ro- boter herzustellen, kann man ihn gleich so bauen, dass er sich selbst ver- vielfältigt. Winzigen Chirurgen gleich könnten diese Gebilde dann durch unsere Adern reisen und die Arbeit direkt an kranken Organen verrichten. Sie könnten etwa Krebsgeschwüre bekämpfen, Arterien von der gefähr- lichen Plaque befreien oder Nierensteine zertrümmern. Doch nicht nur in der Medizin könnten diese kleinen Maschinen Wertvolles leisten, meinen Visionäre wie Drexler. Sobald sie mit den nötigen Rohstoffen, sogar aus Abfall, versorgt werden und richtig programmiert sind, könnten sie vom Lebensmittel bis zum Auto eigentlich alles herstellen. Ein Ziel, auf das es sich hinzuarbeiten lohnt, denn in Zukunft will eine exponentiell wachsende Menschheit versorgt werden.“¹²

Parallel dazu werden Hiobsbotschaften verkündet, wonach mit zunehmen- der Miniaturisierung ein latentes Risiko von Unkontrollierbarkeit einher- ginge: Schenkt man den Visionen des amerikanischen Computerspezialis- ten und Mitbegründer des amerikanischen Computer-Unternehmens Sun Microsystems Bill Joy Beachtung, würden die wichtigsten Technologien des 21. Jahrhunderts - wie Robotik, Gentechnik und Nanotechnik - alsbald den Menschen zu einer bedrohten Art erklären; und das nicht erst in ferner Zukunft, sondern bereits in rund 30 Jahren: „Wenn man dem Fortschritt keine Grenzen setze, könne es in der Welt von morgen von gescheiten, sich selbständig vermehrenden Nanorobotern wimmeln, die vom Menschen nicht mehr zu kontrollieren sind. Diese Prognose beruht auf der Annahme, dass die enorme, durch das Moor’sche Gesetz quantifizierte Entwicklungsgeschwindigkeit in der Datenverarbeitungsindustrie auch in den nächsten Jahrzehnten beibehalten werden kann.“¹³

Zugegeben, jede Auffassung hat seine Berechtigung, doch sollte man stets die nie in Kraft getretenen negativen Prophezeiungen im Auge behalten, die beim Anbeginn einer neuen Ära beispielsweise die des Automobils oder des Fernsehens die Leute verunsichern sollen. Sicher ist aber, jede Entwicklung birgt natürlich auch Gefahren.

[...]

¹ siehe[1]Menningen

² Vgl. Dyck

³ ebd.

⁴ Dyck

⁵ Asendorf

⁶ Vgl. Dyck

⁷ Vgl. Dyck

⁸ Dyck

⁹ Asendorf

¹⁰ siehe[2]Fetcke

¹¹ Scheppers, Essay von Welsch

¹² siehe[3]

¹³ siehe[4]Rohrer