Ubiquitäres Computing. Künstliche Intelligenz und die Auswirkungen neuer Endgeräte auf unseren Alltag

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Vorgehensweise

2 Ubiquitous Computing
2.1 Begrifflichkeit und Entwicklung
2.2 Charakteristiken
2.3 Technische Faktoren

3 Künstliche Intelligenz (KI)
3.1 Ursprung und Definition
3.2 Machine Learning (ML)
3.3 Big Data

4 Auswirkungen neuer Endgeräte auf den Alltag
4.1 Neue Endgeräte
4.2 Nutzung im Alltag
4.3 Auswirkungen

5 Schlussbetrachtung

6 Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1.1 Problemstellung

Digitale Technologien und deren rasante Entwicklung führen bereits seit Jahren zu kontinuierlichen Veränderungen sowohl im wirtschaftlichen als auch im gesellschaftlichen Umfeld. Neben fortlaufenden Verbesserungen und Optimierungen von bestehenden Technologien, Anwendungen und Verfahren entstehen zunehmend vollständig neue Lösungen. Geschäftsmodelle der Unternehmen werden dadurch beeinflusst und führen zu einer Veränderung in Bezug auf die Berufsbilder der Mitarbeiter. In Folge der zunehmenden Digitalisierung verändert sich das berufliche als auch das private Leben. Dieser fortlaufende Veränderungsprozess wird als Digitale Transformation bzw. Soziale Transformation bezeichnet.¹ In Deutschland nehmen die Menschen diese Veränderungen am meisten im privaten Leben wahr. Mithilfe der Künstlichen Intelligenz entstehen neue Anwendungen und neue Möglichkeiten der Interaktion zwischen Menschen und Maschinen. Diese neuen Steuerungsmöglichkeiten ermöglichen wiederum die Entwicklung neuer Endgeräte.² Intelligente Endgeräte zum Beispiel Digitale Assistenten, die sich per Sprache steuern lassen, finden zunehmend Einzug in privaten Haushalten. Technologien wie autonome Systeme, selbstfahrende Fahrzeuge und Transportdrohnen werden in naher Zukunft in unserem Alltag allgegenwertig und kaum noch wegzudenken sein.³

1.2 Zielsetzung

Ziel dieser Arbeit ist es darzustellen, wie sich Künstliche Intelligenz und neuere Endgeräte unter dem Aspekt des ubiquitären Computing auf unseren Alltag auswirken.

1.3 Vorgehensweise

Kapitel 2 beschreibt den Aspekt des ubiquitären Computing. Weiterführend wird das Themengebiet der Künstlichen Intelligenz in Kapitel 3 erörtert. Daran anschließend werden in Kapitel 4 neuere Endgeräte mit deren Anwendungsmöglichkeiten und Nutzen sowie Auswirkungen konkretisiert, die sich aus der Nutzung der Technologie ergeben, dargestellt.

2 Ubiquitous Computing

2.1 Begrifflichkeit und Entwicklung

Ubiquität (engl.: Ubiquitous) steht für Allgegenwart und leitet sich vom lateinischen Wort Ubique ab, das für überall steht.⁴ Der Begriff, Ubiquitäres Computing (engl.: Ubiquitous Computing), wurde im Jahr 1991 von Mark Weiser gebildet. In seiner Veröffentlichung "The Computer for the 21st Century" beschreibt er mit dem Begriff eine neue Ära der Mensch-Maschine-Interaktion. Durch neue Steuerungs- möglichkeiten sind Rechner, die allgegenwertig in der physischen Umgebung bereitgestellt sind, besser nutzbar. Durch die intuitive Verwendung nimmt der Anwender die Präsenz der Computer nicht mehr bewusst als solche wahr.⁵ Ubiquitous Computing stellt eine aus heutiger Sicht vorerst letzte Etappe in einem dreistufigen Entwicklungsprozesses dar. Die erste Phase geht auf die Anfänge der elektronischen Datenverarbeitung in Unternehmen zurück. Eingesetzt wurde ein zentraler Computer, den sich die Anwender teilten. Mainframes sind derartige zentrale Rechner, an denen sich mehrere Benutzer gleichzeitig anmelden können um darauf zu arbeiten. Solche Systeme sind noch heute im Einsatz, jedoch kamen nach 1980 zunehmend die von IBM entwickelten Personal Computer (PC) zum Einsatz. Diese waren günstiger und waren zugleich auch in privaten Haushalten nutzbar. Jedem Anwender stand mit dem PC ein eigener Rechner zur Verfügung, der sowohl zu beruflichen als auch privaten Zwecken genutzt werden konnte. Es entstand eine persönliche Beziehung zwischen Anwender und Computer. Dies stellt die zweite Phase der Entwicklung dar. In der dritten Phase des Ubiquitous Computing steht jedem einzelnen Anwender eine Vielzahl an computergestützten Geräten gleichzeitig zur Verfügung. Die Nutzung von allgegenwertigen und miteinander vernetzten Rechner, die teilweise in Alltagsgegenstände verbaut sind, wird eine dominierende Rolle spielen. Laut Mark Weiser werden die Rechnerkonzepte der ersten zwei Phasen aber nicht vollständig dadurch ersetzt. Aktuelle stattfindende grundlegende Veränderungen in der Mensch-Computer- Beziehung stellt eine Art Übergangsphase dar.⁶ Verschiedene technologische Merkmale charakterisieren die Ubiquitous Computing Ära als Ganzes auf die im Folgenden eingegangen wird.

2.2 Charakteristiken

Charakterisiert wird Ubiquitäres Computing durch fünf technologische Merkmale, Verschmelzung, Diversifikation, Vernetzung, Nomadisierung und Kontext, die im Folgenden näher erörtert werden. Verschmelzung: Menschen nehmen Computer nicht mehr als bestimmte Gegenstände in ihrer Umgebung wahr. Alltägliche Objekte sind mit Computertechnik ausgestattet. Solche integrierte Computerchips werden als "Eingebettete Systeme" bezeichnet. Diese dienen zur Steuerung von Sensoren, welche die Umgebung überwachen sowie Aktoren, welche elektrische Impulse in mechanische Energie umwandeln und damit bestimmte Aufgaben ausführen. Durch die Kombination von Chips, Sensoren und Aktoren werden Gegenstände, in denen diese verbaut sind, zu intelligenten Dingen und führen zu einer Verschmelzung der realen Umgebung mit der digitalen Welt. Diversifikation: Rechner werden im ubiquitären Computing nicht als universell verwendbare Geräte eingesetzt. Sie werden eigens zur Erfüllung von dedizierten Funktionen und Aufgaben samt Peripherie konzipiert. Zum Einsatz kommen diese in hybriden Objekten oder in intelligenten Geräten (engl.: Smart Devices). Ein hybrides Objekt ist z.B. ein Kühlschrank, der zunächst einen rein physischen Nutzen hat. Mit der Integration von Computertechnik, wie etwa einer digitalen Kamera im Inneren, wird der Kühlschrank zu einem hybriden Objekt. Smart Phones zählen zu den intelligenten Geräten. Diese dienen in erster Linie zur Kommunikation und Informationsverarbeitung und haben nicht zwangsweise einen physischen Nutzen. Vernetzung: Computer, Geräte und Gegenstände sind als einzelne Objekte über das Internet miteinander verbunden. Die Geräte können dadurch permanent Informationen miteinander austauschen. Dem Anwender ermöglicht es eine gezielte Steuerung einzelner Geräte unabhängig von seinem Aufenthaltsort. Das Merkmal der Nomadisierung wird auch als "Anytime- Anyplace Computing" bezeichnet. Rechenleistung und Informationen stehen den Konsumenten überall und jederzeit zur Verfügung. Unter dem Aspekt des Kontexts wird der Bezug zwischen der digitalen und realen Welt hergestellt. Die aktuelle Situation und Umgebung des Anwenders wird zur Generierung von Handlungsvorschlägen berücksichtigt. Kontextdaten werden aus Sensoren gewonnen und durch Interpretation entsprechend in Aktionen bzw. Reaktionen umgewandelt. Der Umgang zwischen Mensch und Maschine entwickelt sich dadurch zu einer Interaktion und stellt keinen expliziten Dialog dar.⁷

2.3 Technische Faktoren

Aktuelle Technische Innovationen fördern zum aktuellen Zeitpunkt die weitere Entwicklung des ubiquitären Computing. Jedoch gibt es ebenfalls limitierende technische Aspekte, die den Fortschritt hemmen. Avanciert wird die allgegenwertige Verbreitung von smarten Objekte durch Verbesserungen der Chips. Prozessoren werden immer kleiner und darüber hinaus leistungsfähiger. Mit der Miniaturisierung steigen die Einsatzszenarien sowie die Anzahl an möglichen Objekten, in denen diese implementierbar sind. Einfache Rechnerelemente, die in eingebettete Systeme verbaut werden, sind üblicherweise in Massen produzierbar und kommen dadurch auf einen geringen Stückpreis. In einem Automobil werden heutzutage bis zu 80 einzelne Prozessoren verbaut. Limitierende Faktoren gibt es mehrere, unter anderem die Energieversorgung. Der Energiebedarf neuerer Mikrochips gemessen auf eine Recheneinheit wird zunehmend geringer. Durch die stetige Leistungssteigerung je Chip steigt der Energieverbrauch ganzheitlich gesehen jedoch an. Fortschritte in der Gewinnung und Speicherung von Energie sind notwendig unter dem Aspekt der Energiewende und Akku-Technologien. Schnelle Datenübertragungsraten und eine flächendeckende sowie leistungsfähige Netzwerkinfrastruktur insbesondere im Mobilfunk sind essentiell für das ubiquitäre Computing. Der Breitbandausbau schreitet in Deutschland voran, jedoch ist in manchen Regionen noch keine ausreichende Abdeckung vorhanden. Bei der Standardisierung von Kommunikationswege sowie einheitliche Schnittstellen für den herstellerübergreifenden Datenaustausch zwischen den Geräten gibt es zum gegenwertigen Zeitpunkt noch keinen einheitlichen Standard. Weitere technische Treiber stellen auch neue Materialien dar. Beispielsweise Textilmaterialien, in denen sich Chips einflechten lassen, und dadurch als Ein- und Ausgabegeräte fungieren. Die Weiterentwicklung in der Sensorik und Aktorik stellt ein wichtiges Kriterium dar. Intelligente Geräte und Objekte erfassen mithilfe von Sensoren Daten aus der Umgebung. Beispielsweise Lichtintensität, Luftdruck, Temperatur, Herzfrequenz, Geschwindigkeit oder Beschleunigung. Diese Informationen sind zur Berechnung von situativen Vorschlägen notwendig wie auch zur Steuerung der Aktoren welche die Ausführung von Aktionen übernehmen.⁸ Verarbeitet werden die Datenmengen, die sich aus den unterschiedlichen Sensoren ergeben, durch intelligente Algorithmen mit denen sich das folgende Kapitel beschäftigt.

[...]

¹ Vgl. Disselkamp, M./Heinemann, S., Digital-Transformation-Management, 2018, S. 1

² Vgl. Kruse Brandão, T./Wolfram, G., Digital Connection, 2018, S. 260

³ Vgl. Linnhoff-Popien, C., Digitalisierung in Zahlen, 2018, S. 46

⁴ Vgl. Barton, T./Müller, C./Seel, C., Mobile Anwendungen in Unternehmen, 2016, S. 10

⁵ Vgl. Krcmar, H., Informationsmanagement, 2015, S. 696

⁶ Vgl. Arnold, C., Ubiquitärer E-Service für Konsumenten, 2015, S. 17 f.

⁷ Vgl. Krcmar, H., Informationsmanagement, 2015, S. 698 f.

⁸ Vgl. Krcmar, H., Informationsmanagement, 2015, S. 700 f.