Interaktion im Kontext: Dinge werden einander gewahr

Sieht 3 Epochen:

1. Epoche: Connected (Epoche der Sensoren)
2. Epoche: Awareness
3. Epoche: Smarness

Flaschenhals Software: OOP schlecht, hin zu component-based programming, pattern based programming

Kleidsamer Gesundheitsassistent - Computer am Körper, im Körper

persönliche Assistenten:

• Wearable Computing
• Personal Healthcare
• Electronic Textiles

Sensornetze - Fenster zur Realwelt

Sensorknoten:

• Sensoren, Autonome Computer, Drahtlose Computer
• stark ressourcen-beschränkt: CPU, Speicher, Bandbreite, Energie

Auswirkungen auf die Software von Ubiquitous Computing:

• Geräte werden nicht mehr direkt adressiert
• Sensornetz über zentrale Einheit an das Internet
• => Weg von Benutzer- und Geräteidentität zu Parametern von Code

Datenzentrische Algorithmen

• Kommunikation von Sensordaten
• Kommunikation und Verdichtung von Sensordaten (Sensorknoten aggregieren Sensordaten)
• Kommunikation und Speichern von Sensordaten: Knoten besitzen Datenbanken
• Beispiel: Directed Diffusion
• Problem: Datenkonsistenz in den Knoten-DB's

Prozessoren in Prozessen: Hardware und Dienste für allgegenwärtiges Rechnen

Grenzen von Ubiquitous Computing:

• Miniaturisierung, Skalierung der Technologien
  • Nicht Transistoren sondern die Leitungen/Kupferverbindungen
• Energie bzw. Leistungsdichte: extreme Probleme mit Kühlung und Energieabfuhr
  • Energiebereitstellung (Batterien, Akkus) folgt nicht Moore: 5-15% jährliche Kapazitätssteigerung
  • 10% des jährlichen Stromverbrauchs in USA: Computer; Tendenz uberuhigend steigend
  • Woher kommt die Energie ?
  • Habitat Monitoring on Great Duck Island: Versprochene Leistung 1 Jahr; Realitität 3 Wochen
  • 10kg Elektroschrott pro Jahr pro Person
  • mit Pervasive Computing 10kg, aber äusserst schwer austauschbar
  • In Indien werden Schrottteile und die zum Teil giftigen Einzelteile zerlegt
• Kommunikation
• Sicherheit
• Privatsphäre

Die Vision vom allgegenwärtigen Computer - wunderbare Zukunft oder märchenhafte Illusion?

Ausblick:

• Computer verschwinden aber sind zur selben Zeit omnipresent
• Smart everyday objects, nicht intelligent
• Internet of things

• Technische Infrastruktur
• soziale Kompatibilität

Unternehmen und Märkte in einer Welt der allgegenwärtigen Computer

Trends:

• Zunehmende Integration der Realität: betriebliche Abläufe in Anwendungen abbilden
• integrierte Informationssysteme
• Ubiquitous Computing und virtuelle Abbildungen sind fehleranfällig
• 30% der abgebildeten Daten sind nicht akurat

Beispiel: Black Box in Autos zur dynamischen Berechnung der Versicherungsprämien (GB, USA, OSGi ;))

Intelligente Roboter: Das Zusammenspiel von Körper, Geist und Umwelt

Charakteristika von Intelligenz

• "Compliance" - Ausnutzen/Einhalten der Gegebenheit
• Verhaltensvielfalt
• Bewegung macht erst Intelligenz notwendig
  [Daniel Wolpert: "why do plants not have brains ? The answer is quite simple: they don't have to move."

Symbiose von Mensch und Information - Interaktion mit unsichtbaren Computern

Embedded Computer verschwinden zunehmend.

• Chancen fuer neue Formen der Mensch Maschine Interation
• Interaktionsschnittstellen in Alltagsgegenstände, Kleidung und Umgebung
• neue Interaktionswerkzeuge: embedded interaction
  

Beispiel

DistScroll - A new One-Handed Interaction Device

Interaktion in smarten Erlebniswelten

AMBIENE - Smart Environments of the Future

• Design von Alltagsgegenständen mit realen und virtuellen Kontexten (hybride Welten) zur Interaktion
• Informationswelten werden zu Erlebniswelten erweitert
• hybride Spielwelten: Brettspiele, ..

Risiken und Nebenwirkungen der Informatisierung des Alltags

Risiken/Nebenwirkungen:

• steigende Leistungserwartungen
• zusätzlicher Stress durch schwer beherrschbare Technik
• blindes Vertrauen in unbehrrschbar komplexe Systeme und deren Anbietern
• Umweltbelastung/Energiebedarf

Sicherheit im Ubiquitous Computing: Schutz durch Gebote?

Sicherheit allgemein: Zugangskontrolle : Authentifizierung + Autorisierung
B. Lampson et al: Authentication in Distributed Systems

• von Listen (ACL) zu Zertifikaten

Mit Ubiquitous Computing ist Sicherheit in Informationssytemen anders:

• Hochdynamische Systeme
• Aufgabenstellung ungenau
• flexible Anpassung an die Umgebung
• unvollständige Spezifikation
• Kontinuierliche Neuverhandlung der Beziehungen (Emergenz)
• => Sicherheit bedeutet nicht mehr nur Abwehr von Gefahren
• Geräte werden nicht mehr direkt adressiert
• Sensornetz über zentrale Einheit an das Internet
• => Weg von Benutzer- und Geräteidentität zu Parametern von Code. Interessant ist:
  • Quelle (Herkunft des Codes)
  • Autor (Signatur des Codes)
  • Programm (Identität des Codes)
  • Bewiesene Funktionalität (Verhalten des Codes)

Wann kann man auf Sicherheitsverletzungen eingehen:

• Vor der Ausführung: analyze, repeat, rewrite
• Während: monitor, log, halt, change
• danach: roll back, restore, audit, sue, call police

In einem hochdynamischen System ist das Behandeln von Verletzungen danach nicht möglich, daher muss zur Laufzeit oder davor kontrolliert werden und Verstösse verhindert werden:

• Proof-Carrying-Code
• Execution Monitor
• Audit durch Dritte: Aufzeichnung (Logging), Zurechenbarkeit

Sicherheit in Ubiquitous Computing ist vielmehr: etwas Gutes soll passieren

• Safety Eigenschaften: Ereignisse die nicht eintreten dürfen
• Liveness Eigenschaften: Ereignisse die auftreten müssen

Schutzziele:

• Vertraulichkeit: Verschlüsselung
• Integrität: Zugangskontrolle
• Zurechenbarkeit: Digitale Signatur
• Ubiquitous Computing: Verfügbarkeit
  • Beispiel ROC - Recovery Oriented Computing

Gibt es in einer total informatisierten Welt noch eine Privatsphäre?

In Ubiquitous Computing ist die garantierte Privatsphäre nicht möglich

Grenzen (natürliche, soziale, räumliche, zeitliche und flüchtige) verschwimmen und verschwinden

Trends der Datensammlung

• mehr Effizienz
• mehr Komfort
• mehr Sicherheit

Ubiquitous Computing und Privatsphäre:

• überall, unbemerkt, detailliert, undifferenziert und verfügbar
• unsichtbare Interaktion
• flächendeckende Datensammlung
• Logging, Tracking
• Mustererkennung (Sammlung auf Vorrat)
• Smart statt intelligent durch Kontext

Datenschutz in einem informatisierten Alltag

3 Stufen der Datenverarbeitung und des Datenschutzes:

1. Zentrale DV: Rechenzentren, Formulare, begrenzte Lebensdauer
2. Vernetzte DV: Internet, Datenspuren
3. Allgegenwärtige DV: Alltagsgegenstände, körperliche und virtuelle Welt: stellt zentrale Grundlagen des DS in Frage

In einer hochdynamischen Umgebung:

• Wertlegung auf Demokratie und freie Persönlichkeitsentfaltung
• Kontrolle von Anwendungen anstelle von Daten
• Vertrauenswürdige Informationen statt Command and Control