Wearable Computing stellt eine Sonderform von Mobile Computing dar und kennzeichnet sich vor allem durch miniaturisierte Rechnermodule in Verbindung mit Sensornetzwerken die entweder auf, unter bzw. in der Kleidung angebracht werden und im Idealfall eine herkömmlichen Textilien vergleichbare Tragefreundlichkeit aufweisen. Wearable Computer bewegen sich stets mit dem Benutzer, sind immer aktiv und formen auf diese Art und Weise einen sehr persönlichen digitalen Informationsraum, der die jeweiligen Umgebungsbedingungen in Echtzeit erkennen und sich daran anpassen kann. Die vorliegende Arbeit setzt sich mit allgemeinen Grundlagen von Wearable Computing auseinander und zeigt neben visionären Vorstellungen auch bereits realisierte Systeme und noch zu lösende Problembereiche. Als Schwerpunkt werden im daran anschließenden Teil neuartige I/O-Schnittstellen, an der menschlichen Physis orientierte Bustopologien und kontextsensible Herangehensweisen beschrieben und im Hinblick auf ihren praktischen Nutzen beurteilt. Ein weiterer Aspekt widmet sich darüber hinaus der derzeit größten Herausforderung im Bereich des Wearable Computing: einer ausreichenden Energieversorgung.

Textprobe: Kapitel 1., Einleitung: Trotz einem rasanten Fortschritt im Bereich von Miniaturisierung und zunehmenden Leistungskapazitäten der meisten mobilen Geräte weisen diese bis heute doch zumeist eine eher sperrige und wenig benutzerfreundliche Gestaltung im Hinblick auf eine dynamische Nutzung auf. PDAs als auch Mobiltelefone sind klein und damit leicht tragbar, müssen aber in einer Tasche oder der Hand platziert werden und schränken den Benutzer oftmals nicht nur im Hinblick auf Ein- bzw. Ausgabe, sondern auch Leistung und Bewegung ein. Aufwendigere Multimedia-Geräte (z.B. SmartPhones bis hin zu Laptops) erlauben zwar die Bewältigung von anspruchsvolleren Aufgaben, ihre Größe steigt jedoch wiederum proportional mit ihren Fähigkeiten an und macht sie damit allein aufgrund ihres Formfaktors immer weniger geeignet für eine wirklich mobile Nutzung. Den überwiegenden Teil der Zeit bleiben heutige mobile Geräte deshalb inaktiv und werden mehr von Ort zu Ort getragen als dass sie unterwegs in Anspruch genommen werden. Wearable Computing setzt hier an und möchte dem Benutzer eine Möglichkeit zur Verfügung stellen auch außerhalb statischer Aufenthalte die Fähigkeiten eines Rechnersystems zu nutzen. Dabei stehen vor allem Aspekte im Bereich der Mensch-Maschine-Interaktion (HCI, Human-Computer-Interaction) im Vordergrund: Um den Benutzer nicht zu behindern oder abzulenken müssen Systeme dieser Art beispielsweise möglichst unsichtbar bleiben, d.h. klein, leicht und unaufällig wie ein Kleidungsstück, gleichzeitig müssen sie sich jedoch mitteilen oder Eingaben entgegen nehmen können und dafür entspechende Schnittstellen anbieten. Allein aus physiologischen Gründen kommen auch im Bereich des Wearable Computing meist visuelle Ausgaben und taktile Eingaben zum Zuge. Anders als bei herkömmlichen mobilen Rechnern können sie sich der menschlichen Wahrnehmung jedoch nur überlagernd darstellen und damit einen Teilbereich der humanen Sinne in Anspruch nehmen um den Benutzer nicht von der realen Umwelt abzuschneiden. Für eine wirklich mobile Nutzung erfordern Computer dieser Art darüber hinaus einen permanenten Betrieb – nur so kann gewährleistet werden, dass der Benutzer nicht seine bisherige Tätigkeit für eine Aktivierung unterbrechen muss und damit in einen statischen Modus wechselt. Gerade dieser Umstand führt letztendlich jedoch auch dazu, dass direkt am Körper getragene Computer einen ausnehmend persönlichen Interaktionsraum zwischen Mensch und Computer formen – jeder Nutzer ist gewissermaßen von einer Wolke digitaler Informationen umgeben. Beide Aspekte – der hohe Individualisierungsgrad und als auch permanente Betriebsmodus – haben dazu geführt dass am Körper getragene Systeme Probleme und Aufgaben bewältigen können, die den meisten anderen Computern eher fremd sind. Sie können direkt ermessen in welchem Zustand sich der Benutzer befindet (beispielsweise mittels Körpersensoren) und gleichzeitig Feststellungen zu Ort, Zeit und vielen anderen Umweltfaktoren des Benutzers treffen und ihre Verhalten danach ausrichten, kurz: sie können den jeweiligen Kontext erfassen und auch darauf reagieren. Diese eher ungewohnte Funktionalität hat mittlerweile zu einer Vielzahl an Visionen für neuartige Benutzerszenarien und Anwendungsbereiche geführt und zeigt sich auch in der praktischen Anwendung als einer der einflussreichsten Aspekte des Wearable Computing. Aus diesem Grund wurde das Thema Kontext auch im Rahmen dieser Arbeit als ein wesentlicher Schwerpunkt gewählt und anhand aktueller Konzepte und Verfahren näher beleuchtet. Gleichzeitig steht Wearable Computing jedoch einer Vielzahl an mehr oder minder massiven Problemen gegenüber: so existieren bislang keine wirklich überzeugenden Ein-/Ausgabe-Geräte für diese neuartige Mensch-Maschine-Schnittstelle und die derzeit größte Hürde – eine ausreichende Energieversorgung die den Ansprüchen eines Dauerbetriebes gerecht wird – scheint ebenfalls noch in weiter Ferne. Beide Themenbereiche wurden deshalb ebenfalls exemplarisch herausgegriffen um auch die aktuellen Herausforderungen des Wearable Computing aufzuzeigen. Herkömmliche Lösungen versagen jedoch oftmals nicht nur im Bereich der direkten Mensch-Maschine-Kommunikation, sondern auch bezüglich potentieller Architekturen. Im Gegensatz zu Desktop- oder Notebook-Rechnern sind kompakte Einzelboxen meist nur wenig wünschenswert, da sie die Bewegungsfreiheit des Benutzers in einem zu hohen Ausmaß einschränken würden. Etabliert haben sich mittlerweile Modulsysteme deren einzelne Komponenten möglichst tragefreundlich über den Körper verteilt werden. Diese Herangehensweise bringt jedoch ein anderes Problem mit sich: die jeweiligen Elemente benötigen nun ein neuartiges Bussystem über welches sie miteinander kommunizieren können ohne den Benutzer zu stören. Um die aktuellen Lösungen aus diesem Bereich aufzuzeigen wurden Aspekte der Vernetzung als letztes Kapitel für eine Vertiefung gewählt.

• Wearability

• Mobile Energieversorgung

• Vernetzung On-body

• Near-body

• Off-body

• Kontextmodelle

• Maschine-Mensch-Schnittstelle

Daniela Bliem-Ritz wurde 1974 in Schwaz geboren. Ihr Studium Informatik schloss sie 2006 mit dem akademischen Grad des Bachelor of Science erfolgreich ab, gefolgt von einem Studium für Wirtschaftsinformatik, welches sie mit 2011 mit dem akademischen Grad des Master of Science in Engineering erfolgreich beendete. Beinahe 15 Jahre an praktischen Erfahrungen in unterschiedlichen Unternehmen und ein umfassendes Interesse an Innovationen haben sie zu diesem Buch motiviert.