Die neue digitale Revolution – und was uns in Zukunft erwartet Friedemann Mattern ETH Zürich Wolfsberg 06 / 2015 Schleichende digitale (R)evolution Synergien Menge, Geschwindigkeit Daten Exponentielles Wachstum Computing Netz Lange spürt man kaum etwas, aber dann geht es sehr schnell Zeit 1950 Schleichende digitale (R)evolution Wirkung und Wahrnehmung Æ Business Æ Medien, Politik Quantität Æ Qualität Lawineneffekt Zeit Netzwerkeffekt Schleichende digitale (R)evolution 1. Exponentielle Entwicklung 2. Synergie von Technologien 3. Lawineneffekt Zeit D R Schleichende digitale (R)evolution Wir stehen am Beginn einer neuen Welle der digitalen Revolution Computing, Netze, Daten Computing Computerprozessoren Geschwindigkeit und Speicherkapazität verdoppeln sich alle 18 – 24 Monate seit ca. 1945, Ende nicht absehbar „billiger, kleiner, schneller“ Logarithmische Skala Instruktionen / s “Computer” im deutschen Wortschatz Relative Häufigkeit Elektronische Datenverarbeitung Büro-PC Friedemann Mattern Metamorphose des Computers Tablet Relevanz ??? PC Mainframe 1940 1960 1980 2000 2020 2040 F.Ma. 30 Paradigmenwechsel! Ganz neue Nutzungsqualität: (1) Touch-Screen Ich (2) Drahtlos vernetzt Æ in den globalen Cyberspace eingebunden n Apps, e-commerce,… (3) Realweltkontext durch Kamera, Lokalisation und andere Sensorik o Cyberspace Mediator zwischen drei Sphären p Dingliche Welt Computing, Netze, Daten Evolution Mobiltelefonie (20 Jahre) Internet Multimedia Text Sprache Von: Micha Gnz krz Treffe dich um 10 Terminal A LG, -- mi 02 Jul, 19:09 Smartphones erst seit 10 Jahren Apps Kamera Farbdisplay Touch display Internet Sprachbefehle Sensoren WiFi zum Telefonieren Kommunikation überall Eine Voraussetzung für das Internet der Dinge Computing, Netze, Daten 5 MB Speicher 1965 500 GB Speicher heute Ganzes Lexikon auf einem Memory-Stick 500 GB Æ TB Æ PB Æ EB Æ ZB Æ YB Æ NSA Data Center Bluffdale, Utah 500 GB Æ TB Æ PB Æ EB Æ ZB Æ YB Æ NSA Data Center Bluffdale Computing, Netze, Daten Fehlt noch etwas? Drahtlose Sensorik Friedemann Mattern Immer kleiner, besser, energiegenügsamer Sensoren Umwandlung physikalischer Messwerte in digitale Daten (und drahtlos versenden) Temperatur, Druck, Licht, Gase, Kraft, Beschleunigung, Anwesenheit,… Schon lange verwendet zur Steuerung von Maschinen und Anlagen F.Ma. 79 Sinnesorgane für Computer Früher mussten Computer gefüttert werden Das war langsam, mühsam und teuer Heute bekommen sie ihr Datenfutter automatisch 1) Sensoren (GPS, Kameras,…) 2) Automatisch generierte Daten aus digitalen Prozessen (Supermaktkasse, Router,…) 3) Eingaben von Internetnutzern (Webklicks, E-Mail,…) Sinnesorgane für Computer Früher mussten Computer gefüttert werden Das war langsam, mühsam und teuer Heute bekommen sie ihr Datenfutter automatisch 1) Sensoren (GPS, Kameras,…) Über Zustände und Prozesse der realen Welt “Real-World Awareness” Realwelt-Daten werden billig o feingranulares Monitoring o bessere Entscheidungen durch detaillierte Realwelt-Daten o sofortige automatische Reaktion Big Data Daten Big Data ist nicht einfach nur „viele“ Daten Computing Es geht oft primär auch nicht um personenbezogene Daten t Daten Æ Information Æ Wissen Æ Wert (Gesellschaft, Business,…) Data Analytics Big Data – Emergenz von Erkenntnissen aus vielen Einzeldaten Friedemann Mattern Die neue digitale Revolution Tablet relative Wir stehen am Anfang einer neuen Welle Bedeutung Diese könnte alle anderen in den Schatten stellen Æ Industrie 4.0 Internet der Dinge PC Æ Cyber Physical System Mainframe Erweiterte Realität 1940 1960 1980 2000 2020 2040 F.Ma. 162 Das Internet der Dinge VoInternet der Dinge zum Internet Heute verbindet das Internet Computer der alle Energie Bald werden die Dinge der Welt an das Internet angeschlossen Und wir werden mit ihnen kommunizieren Logisch nächster Schritt der Internet-Evolution (technology push, market pull) Friedemann Mattern Das Internet als Netz von: Mobiler Zugang Menschen Soziale Netze Suchmaschinen verbinden mit Browser ‘90: Dokumenten ‘80: Dingen ‘00: Menschen & Services Computern Zeit TCP http Web 2.0 Indirekte Kommunikation Mensch ņ Ding „Political Shopping“ Swissness-Indikator - CO2-Erzeugung: 2.7 kg Produktnr. Land - Energieverbrauch: 3019384740.7CHWh Internet 782937413 D 847475663 736234243 F CH Indirekte Kommunikation Mensch ņ Ding Auch NFC, RFID etc. n Dingliche Welt p o Internet Auch Cyberbrille etc. Outsourcen der “Intelligenz” Hier Dinge identifizieren „Smartes“ Verhalten hier realisieren Kommunizierende Dinge in der Praxis Produkt kommuniziert mit Display Realwelt-Suche Geteiltes Velo Technik wird kleiner und billiger, ermöglicht neue Geschäftsmodelle Mit Web-Technologie ist die Einbindung anderer Web-Dienste (z.B. Kartendienste) sehr einfach Meine Jalousien Meine Lampen Pictures credit: Thingsquare Meine Waschmaschine Meine Badezimmerwaage Meine Wetterstation Netatmo Mein Thermostat Meine Haustür www. lockitron.com Meine Zahnbürste (und meine Zähne!) www.kolibree.com Meine Fitness Ambiente Mein Licht Mein Ambiente Mein Ambiente Meine Energie Geräte präsentieren Rechnung? Waschmaschine Kühlschrank TV Licht Geschirrspüler Computer Rest Friedemann Mattern Das Internet vernetzt nur Computer Æ jetzt die Dinge der Welt vernetzen! Image based on original artwork by Esther Gons, http://wilgengebroed.nl/ Die nächste industrielle Revolution! Karl Steinbuch, 1966 „Es wird in wenigen Jahrzehnten kaum mehr Industrieprodukte geben, in welche die Computer nicht hineingewoben sind, etwa so, wie das Nervensystem in Organismen hineingewoben ist.“ Erste industrielle Revolution Zweite industrielle Revolution Dritte industrielle Revolution Vierte industrielle Revolution Mechanisch; Wasser- und Dampfkraft Arbeitsteilige Massenproduktion; Elektrizität Automatisierung durch Elektronik und IT-Steuerung Cyberphysikalische Systeme; Vernetzung Mechanischer Webstuhl 1784 Fliessband, z.B. H. Ford 1913 4.0? Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 1969 Zeit 1800 1900 2000 heute Quelle: Siemens / DFKI Anwendung des Internet der Dinge im industriellen Kontext Industrie 4.0, Smart Factory, Industrial Internet Maschinen und Produkte sind smart und kommunizieren via Internet miteinander und mit Cloud-Diensten Æ Dezentrale und dynamische Produktionssteuerung Maschinen und Produkte sind smart und kommunizieren Bildquelle: Siemens Produktgedächtnis Produkte und Werkstücke haben ein „Gedächtnis“ Wissen, wie sie gefertigt werden sollen Kennen ihren jeweiligen Status und ihren Produktionsplan Können Maschinen anweisen, sie auf bestimmte Art zu bearbeiten Steuern selbst ihren Logistikprozess Æ flexible Produktion und geringe Losgrössen Menschen interagieren mit Maschinen und Produkten Bildquelle: W. Wahlster Industrie 4.0: Menschen interagieren mit Maschinen und Produkten wie mit Internet-Diensten Bildquelle: smartfactory.dfki.uni-kl.de Beispiel: Pumpensteuerung via Smartphone Bildquelle: DFKI Lokalisierung und Kontexterkennung ermöglicht unmittelbare Interaktion mit in der Nähe befindlichen Dingen Erweiterte Realität ermöglicht direkte Kontrolle Erweiterte Realität ermöglicht direkte Produktionskontrolle Wartungsprozess: Erweiterte Realität sowie per Video zugeschalteter menschlicher Experte (Æ evtl. eye swapping) „Plug & produce“ Bildquelle: Fraunhofer Neue Geschäftsmodelle, z.B. App-Stores für Maschinen Bildquelle: W. Wahlster Ermöglichung neuer Geschäftsmodelle, z.B. App-Stores für Maschinen Kooperation und emotionale Interaktion mit Robotern Kooperation und affektive Interaktion mit Robotern Kooperation und emotionale Interaktion mit Robotern Cyberphysikalische Systeme (CPS) Verbund informatischer Komponenten mit mechanischen und elektronischen Teilen, die miteinander kommunizieren Internetfähige Maschinen, Werkstücke, Produkte Æ Ferndiagnose / Fernwartung / prädiktive Wartung Æ Flexible Fertigung dezentrale und dynamische Produktionssteuerung Æ Produkte via Internet mit Zusatzdiensten koppeln Sicherheit (Absicherung gegen Fehler sowie absichtliche Störungen) wird essentiell! Erweiterte Realität Erweiterte Realität Das Navi-System der Zukunft Kleinste Kameras fixieren Pupillen des Fahrers Æ Nachjustierung Siemens, Univ. of Linz Image source: Reinhard Klette (Auckland), Gesichtsvermessung Image source: Seeing Machines Das Navi-System der Zukunft Das Navi-System der Zukunft ... sieht, was der Fahrer sieht! Image source: Seeing Machines VideoKamera Internet Display Brille Kamera LaserProjektor Prisma Überlagertes Bild im Prisma Laser-Projektor Prisma Überlagertes Bild vom Projektor Realität Neue Anwendungsbereiche Maschine kommuniziert ihre Wartungsanweisungen Friedemann Mattern F.Ma. 328 Sinneserweiterung Hilfen für Schwerhörige Gesprochene Sprache Æ Text Ferndiagnose (Medizin, Geräte,…) „Eye swapping“ Als professioneller Dienst oder Telekooperation als spontane Freundschaftshilfe aus dem sozialen Netzwerk durch „Fernsinne“ „Superman-Fähigkeiten“ Hilfe bei schwindenen Sinnen Sehen bei Dunkelheit Tele- und Makroblick Gesichtserkennung … Verstärkung menschlicher Sinne Assistenz im Alltag: Übersetzung Was bewirkt „erweiterte Realität“? Æ Sie macht Menschen mächtiger Erweiterung der Wahrnehmungsmöglichkeit der Umgebung Schärfen der Sinne Macht Nutzer sicherer Dies sind wichtige Triebkräfte! Was bewirkt „erweiterte Realität“? Æ Aber auch: Interaktion mit den Dingen der Welt Fazit Friedemann Mattern Informatisierung der phys. Welt Vernetzung von Alltagsdingen Smarte, assistierende Computer erweitern unsere Sinne Infosphäre Dinge kooperieren miteinander und mit uns Æ Neue Möglichkeiten in Wirtschaft & Industrie Gewaltige soziale, ökonomische und politische Auswirkungen Image based on original artwork by Esther Gons, http://wilgengebroed.nl/ Friedemann Mattern Informatisierung der phys. Welt Infosphäre Image based on original artwork by Esther Gons, http://wilgengebroed.nl/ Die neue digitale Revolution – und was uns in Zukunft erwartet Friedemann Mattern ETH Zürich This is not a publication. The material is intended for one-time educational use only. Pictures should not be copied or redistributed. No violations of copyrights are intended. – Friedemann Mattern Wolfsberg 06 / 2015
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