Interaktion in Intelligenten Umgebungen

Kontakt: Dirk Roscher, Veit Schwartze, Grzegorz Lehmann, Florian Weingarten

Intelligente Umgebungen verfügen über eine breite Palette von heterogenen, vernetzten Geräten und Sensoren. Mit der zunehmenden Verbreitung intelligenter Technologien in Gebäuden, Büros, industriellen Umgebungen als auch in privaten Haushalten wachsen die Möglichkeiten zur Bereitstellung innovativer, ubiquitärer Dienste. Dieser Fortschritt wird jedoch auch von immer größeren Schwierigkeiten bei der Entwicklung und Inbetriebnahme der Softwaresysteme begleitet. Mit der wachsenden Durchdringung unserer Lebensbereiche durch Computer-Technologie, nimmt auch das Bedürfnis zu, die steigende Komplexität über neuartige Benutzerschnittstellen einerseits handhabbar zu machen und andererseits vor dem Nutzer zu verbergen. In der Forschung wurden „Ubiquitous User Interfaces“ (allgegenwärtige Benutzerschnittstellen) definiert, um Schnittstellen zu bezeichnen, die einer Vielzahl von Nutzern erlauben, mit verschiedenen Geräten über mehrere Modalitäten mit einem Satz von Diensten in wechselnden Situationen zu interagieren.

Das Kompetenzzentrum NGS erforscht auf der einen Seite, wie die Mensch-Maschine Interaktion sich von der traditionellen PC-Interaktion zu einem Zusammenspiel zwischen dem Menschen und seiner Umgebung und den intelligenten Diensten entwickelt. Auf der anderen Seite erforschen wir, wie modellbasierte Technologien und modellgetriebene Softwareentwicklung die Entwicklung von Ubiquitous User Interfaces unterstützen, vereinfachen und verkürzen kann.

Interaktionsformen der Zukunft

Zusammenhängend mit der Idee des zukünftigen Lebens, hört man häufig Begriffe wie „Ambient Intelligence“ oder „Smart Home“. Diese beschreiben für gewöhnlich eine Umgebung, in der alltägliche Gegenstände und Geräte so weit entwickelt sind, dass sie untereinander vernetzt sind und miteinander kommunizieren, um die Bewohner bei der Bewältigung ihrer Aufgaben zu unterstützen.

Da sich diese Technologien nahtlos und fast unsichtbar in die Wohnumgebung und den Alltag der Nutzer integrieren, bleiben sie für ihn fast unsichtbar, was zu einem gefühlten Kontrollverlust führen kann. Unsere Arbeit zielt darauf ab, Möglichkeiten anzubieten, sowohl dieses wachsende Netzwerk von Geräten, die für unterschiedlichen Anwendungsfälle bereitstehen, kontrollieren zu können, als auch die daraus resultierende große Menge an Datenflüssen zu bewältigen.

Verteilte und Nahtlose Interaktion

Eine Charakteristik von intelligenten Umgebungen ist die Verfügbarkeit von einer Vielzahl von miteinander vernetzten Interaktionsressourcen. Die Ausnutzung der verschiedenen Interaktionsfähigkeiten dieser Ressourcen erlaubt eine innovativere und natürlichere Interaktion. Durch die Kombination der Interaktionsfähigkeiten von Ressourcen wie Fernsehern mit Fernbedienungen, digitalen Bilderrahmen, Mobilgeräten, Touchscreens, Laptops, Stereoanlagen und Standardcomputern kann eine besser angepasste Interaktion an die Bedürfnisse des Nutzers innerhalb einer Situation geschaffen werden. Eine Änderung der Situation kann es aber erforderlich machen, die zuvor genutzten Interaktionsgeräte mit ihren verschiedenen Fähigkeiten zu wechseln, um eine weiterhin angepasste und durchgehende Interaktion zu ermöglichen. Gegenwärtig können Anwendungen und ihre Benutzerschnittstellen nur von einem Gerät gleichzeitig genutzt werden, wodurch die Kombination von mehreren Interaktionsgeräten und deren Wechsel nicht möglich ist. Während dieser Arbeit soll untersucht werden, wie Benutzerschnittstellen dynamisch zu ändernden Kombinationen von Geräten verteilt werden können, um eine angepasste, durchgehende und nahtlose Interaktion zu ermöglichen. Dabei sollen die Bedürfnisse von Nutzern und Entwicklern analysiert werden und entsprechende Möglichkeiten für die Benutzung und Entwicklung von verteilten Benutzerschnittstellen geschaffen werden. Des Weiteren soll untersucht werden, welchen Beitrag das Laufzeitsystem liefern kann, um Benutzer möglichst gut zu unterstützen.

Adaptives Layouting Dynamischer UIs

Die Veränderungen in unserer Umgebung hat die Nutzung von Applikationen tiefgreifend verändert. Wir sind umgeben von einer Vielzahl von verschiedenen Geräten, um grafische Oberflächen anzuzeigen. Diese haben unterschiedliche Auflösungen und auch unterschiedliche Arten der Eingabe. Die Entwicklung von User Interfaces für diese dynamischen und heterogenen Umgebungen wird  zu einem immer größer werdenden Problem. Die Entwicklung von grafischen User Interfaces muss zu einem gewissen Teil von den Einflüssen des Designers befreit werden, um sie flexibel und adaptiv zu machen. Unser Ansatz nutzt eine modellbasierte Entwicklung und die daraus extrahierten Informationen, um automatisch eine Oberfläche zu erzeugen. Zur Laufzeit trifft dieses Interface auf die reale Welt und soll für die verschiedenen Situationen ein konsistentes Layout erzeugen. Um auch nicht betrachtete oder nicht formbare Eigenschaften abzudecken, soll ein werkzeugbasierter Ansatz es dem Nutzer erlauben, das User Interface der aktuellen Applikationen an seine Bedürfnisse anzupassen.

Laufzeitmodelle Adaptiver Nutzerschnittstellen

Modellbasierte Technologien und Ansätze ermöglichen es, die Komplexität von Softwaresystemen durch den Einsatz von Modellen zu reduzieren. Modellgetriebene Softwareentwicklung repräsentiert den Wandel von Objekt-orientierten zu Modell-orientierten Ansätzen. Modellbasierte Software wird nicht mehr direkt programmiert, sondern mithilfe von Werkzeugen auf höheren Abstraktionsstufen modelliert. In letzter Zeit werden Softwaremodelle immer öfter nicht nur zur Entwicklungszeit, sondern auch zur Laufzeit verwendet. Das Kompetenzzentrum NGS erforscht, wie der Einsatz von ausführbaren Modellen zur Entwicklungs- und Laufzeit die Erstellung, Auslieferung und Adaption von ubiquitären Benutzerschnittstellen unterstützen kann.