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Das neue Smart Home Labor der Fakultät Informatik

Humanoide Roboter, vernetzte Gebäude, Geräte, die scheinbar „mittdenken“

In einem Zukunftsfeld ist an der Hochschule Furtwangen an der Fakultät Informatik ein besonderer Raum entstanden: Das Smart Home Labor. Es wurde nun mit Gästen aus Politik, Wirtschaft und Hochschule offiziell eingeweiht. Unter den Begriff Smart Home fällt sowohl die Vernetzung von Haustechnik und Haushaltsgeräten, wie Lampen, Jalousien, Heizung oder Waschmaschine, als auch die Vernetzung von Komponenten der Unterhaltungselektronik, etwa die zentrale Speicherung und heimweite Nutzung von Video- und Audio-Inhalten – also wenn sämtliche im Haus verwendeten Geräte untereinander vernetzt sind und wenn diese Geräte Daten speichern und eine eigene Logik abbilden können. Hausautomation, Smart Metering (die intelligente Regulierung des Energieverbrauchs), vernetzte Unterhaltungselektronik, aber auch IT-Sicherheit sind hier die Stichworte.

Das Smart Home Labor am Campus Furtwangen bietet beste Möglichkeiten für Lehre und Forschung im Bereich der anwendungsorientierten Informatik. „Wir haben es geschafft uns ständig zu erneuern“, unterstrich Informatik-Dekan Prof. Dr. Mohsen Rezagholi bei der Eröffnung. Keine Industrie habe die Geduld der Nutzer mehr auf die Probe gestellt als die Softwareindustrie, machte Rezagholi deutlich. Umso wichtiger sei es beim Thema Smart Home eine umfassende und nutzerfreundliche Sicht zu entwickeln.

Test für die Praxistauglichkeit
Das Smart Home Labor wurde von der Fakultät Informatik in den letzten Monaten Schritt für Schritt in Betrieb genommen. Inzwischen wird es bereits für studentische Projekte genutzt. Es ermöglicht eine sehr praxisnahe Ausbildung in den Studiengängen der Fakultät. Hier können Forschungsvorhaben durchgeführt werden, etwa Tests für das Internet der Dinge oder Studien zur guten Bedienbarkeit von Geräten und deren Steuerung.

„Die Informatik gehört zur DNA dieser Hochschule“, verwies Rektor Prof. Dr. Rolf Schofer auf die fast 50-jährige Tradition des Lehrgebietes in Furtwangen. Das regelmäßige hervorragende Abschneiden in bundesweiten Rankings, sei es aus Sicht der Studierenden oder aus Sicht der Personalverantwortlichen, spreche eine deutliche Sprache. Jürgen Stach, Sozialdezernent für den Landkreis Schwarzwald-Baar machte deutlich, dass der Digitalisierungswettbewerb auch im sozialen Bereich stattfindet. Technische Hilfsmittel sollen im Alter das längere zu Hause Leben ermöglichen. „Viele intelligente Insellösungen vernachlässigen den Blick auf die Bedürfnisse der Benutzer“, sagte Stach und attestierte der Fakultät Informatik: „Sie nehmen eine Vorreiterrolle ein und haben den Mut und die Fähigkeit Trends aufzugreifen.“

Wann fing es an?
Prof. Dr. Elmar Cochlovius zeigte eindrücklich, was sich hinter dem schillernden Begriff Smart Home verbirgt, und welche Chancen und Risiken darin liegen. Im Traumszenario würde unser Leben mit Smart Home deutlich bequemer. Im Alptraumszenario könnte die persönliche digitale Assistentin Alexa zur Gartenparty die 1000 engsten Facebook-Freunde einladen und der smarte Kühlschrank gleich LKW-Ladungen an Getränken bestellen. Cochlovius warf den Blick zurück zu den ersten Schritten eines automatisierten Heims. In den 1920’er Jahren entstand die Waschmaschine, als Arbeitserleichterung für die Hausfrau. Der Roboter „Alpha“, der auf Sprachbefehle reagierte, schoss im Jahr 1932 auf seinen Erfinder – ohne einen entsprechenden Befehl erhalten zu haben. 1969 bewarb die Firma Honeywell einen Küchencomputer namens Echo, der tausende Rezepte in eine passende Menüfolge bringen konnte. Ob dieses Gerät je verkauft wurde, ist unklar – die Quellen sprechen von einigen wenigen veräußerten Exemplaren bis zu gar keinem.

Arbeitsbereiche
Für die Lehre wurden, so Professor Cochlovius, verschiedene Anwendungsdomänen ausgewählt: Sicherheit, Energie, Komfort, Multimedia und Assistenz. Und diese aufgeteilt in die Lebensbereiche Küche, Bad, Arbeitszimmer und Media, welche in einzelnen Kojen innerhalb des Raumes des Smart Home Labors aufgebaut sind. Hier arbeiten viele studentische Teams parallel. Um dieses gleichzeitige Arbeiten überhaupt möglich zu machen, ist eine komplexe Netzwerkstruktur notwendig. Dass die Hersteller der am Markt erhältlichen Bestandteile für ein smartes Haus sich nur rudimentär auf Standards einlassen, erschwert den Betrieb. „Durch proprietäre Software und mangelnde Kompatibilitäten wird aus dem Smart Home schnell eine Smart Hell“, so Cochlovius.

Aufgabenstellungen
Erste mit Studierenden realisierte Projekte lassen ahnen, wo die Herausforderungen für die Hausautomation liegen. Da gibt es den „Gymnastiktrainer“ in Form des humanoiden Roboters „Nao“, der zu bestimmten Übungen animieren soll. Diesem die Übungen überhaupt vorzuturnen, sie mit der Kinect-Kamera – die sonst für Videospiele eingesetzt wird – richtig aufzunehmen und diese auf Befehl wiederholen zu lassen, ist eine komplexe Aufgabe. Oder den „Water Buddy“, der Menschen zur Vorbeugung von Dehydrierung ans häufige Trinken von Wasser erinnern soll, die Flasche anreicht und den Konsum registriert. Hier stellt für den humanoiden Roboter „Pepper“ allein schon das sichere Greifen und Loslassen der Wasserflasche eine Programmier-Herausforderung dar.

Anwendungsszenarien
Im Smart Home Labor wurde vorgeführt, wie man mit der Mixed-Reality- Brille „Hololens“ interaktive 3-D Schaltflächen über reale Objekte in der Umgebung projizieren kann. Schalter von Lampen blenden sich in dieser Brille ein, eine Handgeste genügt, und die Lichtfarbe der Leuchte verändert sich. Mit Blick auf die Industrie 4.0 könnte man mit dieser Technologie Geräte zusammenbauen. In einem anderen Anwendungsszenario wird über Gesichtserkennung erfasst, wie viele Personen in einem Raum anwesend sind. Bei Erreichen einer bestimmten Anzahl an Personen wird Partymusik gespielt. Hier wird bereits die Datenschutz-Problematik offensichtlich: Werden die Gesichter lediglich gezählt, oder wird registriert, wer anwesend ist – und: Wie wird das gespeichert und weiter benutzt? Automatisierte Häuser können eine ganze „Morgenroutine“ ablaufen lassen, die nach dem Klingeln des Weckers das Licht hochfährt, Musik ertönen lässt, die aktuellen Nachrichten auf die Zimmertür projiziert und die Kaffeemaschine anschaltet.

Sprechende und interagierende humanoide Roboter, vernetzte Gebäude, Geräte, die scheinbar „mittdenken“: Das Smart Home Labor der Fakultät Informatik verfügt über eine top aktuelle Ausstattung, um Experimente durchzuführen und die Entwicklung von Assistenzsystemen voranzutreiben. Und dies in Zusammenarbeit mit anderen Laboren und Projekten der Hochschule sowie Unternehmen, die sich im Bereich Intelligent Living bewegen.