Schild in einer Werkhalle mit der Aufschrift Googles must be worn

Augmented Reality – Daten visualisieren wie Tony Stark Teil 1

Viele lieben die Szenen, in denen der Marvel-Held Tony Stark von seinem “Buttler” J.A.R.V.I.S. digitale Informationen direkt vor seinem Auge visualisieren lässt. Er lässt sich die Nachrichten zeigen, browst etwas im Netz und designt nebenher ein neues Gadget für seinen Iron-Man-Suit. Sofort schießt einem der Gedanke in den Sinn: “Wow, wie wäre das wohl, wenn ich so eine Technologie bei mir zu Hause hätte?” Das ist Zukunfts-Musik? Nein, nicht seit den neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet der Augmented Reality! Erfahrt in unserem zweiteiligen Blog-Beitrag, wie Augmented Reality funktioniert und was es für spannende Projekte mit dieser Technologie gibt.

Modell des Körpers wird mit einem Tablet betrachtet, das zusätzliche Informatioenen einblendet.

Medizinstudenten können durch die Augmented Reality ihre Lernerfolge verbessern.

Was ist Augmented Reality?

Stell dir vor, du stehst in einer fremden Stadt in der Fußgängerzone einer Straße mit einigen schicken Restaurants. Du hast Hunger und würdest gerne wissen, welches dieser Restaurants deinen Wunsch nach einem guten Gericht am Besten erfüllen kann. Anstelle jeden Eingang abzuklappern, um dort die Menüs zu studieren, nimmst du einfach dein Smartphone in die Hand und schaust dir die Restaurants durch die Kamera an. Schwubs erhältst du zahlreiche Informationen, wie Preisklasse, Bewertung, Angebot und Bilder von der Einrichtung präsentiert. Das ist Augmented Reality!

Augmented Reality erweitert die reale Welt um digital zugängliche Informationen, die Entscheidungen erleichtern, Arbeitsabläufe beschleunigen oder einem im Alltag helfen. Den Begriff der “Augmented Reality” gibt es seit 1990.  Er wurde vom Boeing Mitarbeiter Tom Caudell eingeführt und beschrieb ein Device, das Arbeitern in der Werkhalle zur Verfügung stand, um auf einem Display zusätzliche Informationen über aktuelle Montageaufgaben zu liefern. Diese Technologie erlaubte Änderungen im Arbeitsablauf schnell zu kommunizieren.

Viele Forschungseinrichtungen beschäftigten sich mit dieser vielversprechenden Technologie und im Jahr 1997 präsentierte die Columbia University in New York das erste mobile Augmented Reality System (kurz MARS). Auf einem großen Display, das an einem klobigen Helm befestigt war, konnte die Person, welche über den Campus lief, nützliche Informationen zu den Gebäuden anzeigen lassen. Gespeist wurde das Display von einem Notebook, das sich der Besucher auf den Rücken schnallen musste.

Im Video ist zu sehen wie Augmented Reality die reale Welt erfasst und diese mit manipulierbaren Objekten, Texten, Fotos, Videos und Grafiken ergänzt. Dafür ist im optimalen Fall kein zusätzliches Device notwendig, denn AR kann mit der aktuellen Hardware von Smartphones berechnet und dargestellt werden. Es gibt aber auch AR-Gadgets, wie die Google Glasses.

Dies sind weitere Anwendungsgebiete für Augmented Reality:

  • Assistenzsysteme für Reparaturen und die Montage
  • das Militär kann Befehle schneller kommunizieren und Informationen über gefährliche Zonen auf dem Schlachtfeld sowie Ziele visualisieren
  • Konstruktionszeichnungen können sofort visualisiert und mit international verteilten Teammitgliedern in Echtzeit verbessert werden
  • digitale Games in der realen Welt (Pokemon Go)
  • Einrichtungsplanung und Architektur
  • Displays, die beim Autofahren Informationen zu Staus, Wegführung oder Verkehrsregeln liefern

Dabei passiert es schnell das Augmented Reality mit Virtual Reality verwechselt wird. Was der Unterschied zwischen diesen beiden Technologien ist, erfährst du in unserem Blog-Post zur Virtual Reality.

Wie funktioniert Augmented Reality eigentlich?

Es existieren drei gängige Formen, um die Augmented Reality zu nutzen. Sie kann durch das Smartphone, die Webcam am Computer oder über ein tragbares Display dargestellt werden. Diese erfassen in der einfacheren Ausführung sogenannte Marker oder QR-Codes (wie oben im Foto). Auf einem Server sind die zugehörigen Informationen hinterlegt und werden anschließend auf dem Display dargestellt. Das echte Iron-Man-Feeling erhält man mit etwas mehr Aufwand, durch die ortsbezogene Augmented Reality.

Prozessbild das Augmented Reality näher erläutert

Prozessbild für die Darstellung eines digitalen Objektes via Augmented Reality [Quelle: augrealitypedia.com]

In dieser schematischen Darstellung ist abgebildet, wie die Augmented Reality erzeugt wird. Zuerst muss das Smartphone exakt seine Position im Raum und die Distanz zum Objekt bestimmen. Dafür verwendet es Sensoren, wie das Gyroscope oder den Accelerometer, außerdem werden GPS-Daten erfasst. Anschließend lädt es die benötigten grafischen Informationen von einem Server und lässt diese über eine App oder den AR-Browser darstellen. Dieser Vorgang ist technisch sehr aufwendig und fordert sehr viel Hardwareleistung, da die Objektwinkel stets neu berechnet werden müssen. Deshalb schlagen AR-Applikationen stark auf die Akkulaufzeit.

Für alle, die sich intensiver mit der Programmierung rund um Augmented Reality interessieren gibt es hier eine kurze Auflistung der verfügbaren Tool-Kits:

  • Vuforia
  • Kudan
  • ARtoolKit (open Source)
  • EasyAR
  • ARKit (Apple)
  • ARCore(Google)

Google hat auf seiner Entwicklerkonferenz I/O 2018 angekündigt, sein Toolkit ARCore wesentlich zu erweitern und Augmented Reality Developern ein mächtiges Werkzeug zur Verfügung zu stellen. Es handelt sich um Cloud Anchors, die es möglichen machen mit mehreren AR-Usern gleichzeitig eine AR-Erfahrung zu teilen. Damit lassen sich nun Multiplayer-Games programmieren.

Mehr zu den aktuellen Entwicklungen rund um die Augmented Reality Technologie und zu coolen Projekten, die bereits realisiert wurden und nutzbar sind, erfahrt ihr im nächsten Blogbeitrag.

VR-Brillen am Arbeitsplatz im Büro

Die Zukunft von Virtual Reality und 360 Grad Videos

Auf der größten Messe für Unterhaltungselektronik der CES vom 9. Januar bis 12. Januar gab es wieder viele Stände rund um das Thema Virtual Reality und 360 Grad Videos. Es gibt viele Missverständnisse um diese zwei Technologien und viele Menschen halten sie sogar für ein und dasselbe.

Während die Abgrenzung von Augmented Reality zur Virtual Reality auf der Hand liegt (Erstes nutzt die reale Welt und erweitert diese mit digitalen Inhalten, Zweites schafft eine ganz eigene digitale Welt), fällt dies bei VR und 360 Grad Videos schwerer. Im Folgenden will ich auf den Unterschied zwischen VR und 360 Grad Videos eingehen und das Potenzial dieser Technologien erläutern.

360 Grad Videos vs VR – wirklich so verschieden?

Spielst du ein 360 Grad Video ab, darfst du die Szenen in einem Film betrachten oder ein Urlaubs-Video ansehen. Der Unterschied zum normalen Video ist, dass du in alle Richtungen schauen und die gesamte Video-Umgebung wahrnehmen kannst. Es ist also möglich, zur Seite zu Blicken oder sich umzudrehen. Allerdings hast du keinerlei Option zur Interaktion mit der Umgebung oder kannst dich innerhalb des Videos vor- oder rückwärts bewegen.

360 Grad Videos sind weit verbreitet und es gibt sie bereits bei Facebook, Youtube oder auf Vimeo. Für das Abspielen reicht dein PC aus:

Mega Coaster: Get Ready for the Drop (360 Video)

Wenn du eingebettete Videos auf Monoware ansehen möchtest werden personenbezogene Daten an Youtube gesendet. Youtube kann diese Daten speichern und zur Analyse deines Verhaltens verwenden. Erfahre mehr darüber, wie Youtube deine Daten verwendet in unserer Datenschutzerklärung.

Wer intensiver in den Film eintauchen will, der besorgt sich eine VR-Brille und schaut mit ihr das 360 Grad Video an. Dies ist vermutlich auch der Grund, warum viele 360 Grad mit VR verwechseln. Neben reinen 2D Videos gibt es auch schon 3 dimensionale Videos.

Die Virtual Reality hingegen ist kein Video, das abgespielt wird, sondern eine künstliche Welt, in der du dich bewegen kannst. Es ist möglich Objekte zu manipulieren, herumzulaufen und Interaktionen auszuführen. Dabei soll dir die VR das Gefühl vermitteln an einem ganz anderen Ort zu sein.

Mit der Virtual-Reality-Brille tauchst du tief in die digitale Welt ein.

Mit einer VR-Brille im Web surfen.

Um in die Virtual Reality einzutauchen, benötigst du eine VR-Brille, die dich komplett vom Umfeld abschottet. Außerdem gibt es Gadgets, wie die 3D-Maus, den Datenhandschuh und ein Laufband, die bei der Interaktion mit der digitalen Welt helfen. Diese arbeiten auch mit einem Force-Feedback-System. Das heißt, wenn du mit dem Datenhandschuh in der VR etwas berührst, wird beispielsweise durch Vibration dieses Gefühl an deine Hand übermittelt.

Wie weit sind die VR-Brillen entwickelt?

Im Jahr 1968 wurde eine der ersten VR-Brillen der Öffentlichkeit präsentiert. Das Projekt mit dem Namen “Damokles Schwert” bestand aus einem großen brillenartigen Aufsatz, der viel zu schwer für einen Kopf war und deshalb mit einem Metallstab von der Decke gehalten werden musste. Der Aufsatz war mit einem Computer verbunden und war in der Lage erste Grafiken zu projezieren.

Von “Damokles Schwert” bis zum ersten Modell der Oculus Rift vergingen mehr als 40 Jahre. Palmer Luckey entwickelte ein Headset, das als weltweit erste VR-Brill über einen 90-Grad-Blickwinkel verfügte. Er entwickelte die Brille weiter und verbaute eine neue Display-Technologie, die den Durchbruch brachte. 2014 kaufte Facebook Oculus VR auf.

Eine Virtual-Reality-Brille von Oculus im Einsatz

VR-Brille von Oculus

Neben den Oculus Brillen gibt es das Google Cardboard Projekt, mit dem man ein Smartphone zu einer VR-Brille umfunktionieren kann, und die HTC Vive. Das Headset erlaubt es dem Nutzer, in einem begrenzten Raum umherzulaufen. Wenn er sich dabei einer Wand nähert, erkennt die Brille diese und zeigt dem Benutzer in der VR ebenfalls eine Wand an.

Welches Potenzial steckt hinter Virtual Reality und 360 Grad Videos?

Wer in Zukunft ein Haus baut, der kann sich vorher beim Architekten einen virtuellen Rundgang mit der VR-Brille vereinbaren. Dabei können Änderungen direkt im digitalen Haus vorgenommen und später in den Plan eingefügt werden. Zusätzlich kann die VR-Erfahrung mit einem 360-Grad-Video der Baustelle oder des Grundstückes ergänzt werden. Aber auch Maklerbüros profitieren von der Technik. Sie können Kunden einen virtuellen Rundgang durch die Immobilien anbieten, bevor man sich vor Ort trifft. Dieser kann auch von Zuhause aus durchgeführt werden.

Tipp für Trekkies: Wie wäre es mit einem virtuellen Rundgang im Filmset der Enterprise?

Auch die Tourismus-Branche wird von VR und 360 Grad Videos verändert. Nun ist es möglich im Reisebüro einen virtuellen Rundgang im gebuchten Hotel vorzunehmen oder sich einige der beliebtesten Ausflugsziele gleich im Büro anzusehen. Die Firma Scene There entwickelt auf diesem Feld einige interessante Projekte:

Wenn du eingebettete Videos auf Monoware ansehen möchtest werden personenbezogene Daten an Youtube gesendet. Youtube kann diese Daten speichern und zur Analyse deines Verhaltens verwenden. Erfahre mehr darüber, wie Youtube deine Daten verwendet in unserer Datenschutzerklärung.

Für Musik-Fans, die zu weit weg von den Tourzielen der Lieblings-Band wohnen, könnten virtuelle Konzertbesuche von zu Hause aus per 360-Grad-Live-Stream oder später als 360-Grad-Video zu einer echten alternative werden.

Ein weiteres großes Einsatzgebiet ist der Bildungssektor. Es ist wesentlich anschaulicher, wenn man in Geografie einen anderen Kontinent behandelt, wenn dieser per VR-Brille direkt besucht werden kann. Aber auch eine Reise zum Mond ist mit VR möglich. Physikalische Gesetze, chemische Bindungen und Geometrie lassen sich leichter veranschaulichen, wenn sie durch eine Virtual Reality dargestellt werden.

Natürlich steht die Gaming-Erfahrung mit VR-Brillen im Vordergrund vieler Projekte. Deshalb gehören Sony, Nintendo und Valve zu den führenden Unternehmen auf diesem Gebiet. Die Spielerfahrung ist wesentlich intensiver, wenn man wirklich umherläuft, Objekte greifen und sich im Spiel umsehen kann. Stell dir beispielsweise vor in Need for Speed durch die Straßen einer real wirkenden Stadt zu fahren.

Fazit

Es gibt zwar einen Unterschied zwischen VR und 360 Grad Videos, aber die Übergänge sind fließend und selbst bei Youtube und Wikipedia werden beide Technologien parallel behandelt. Die Technologie wird die Tourismus-Branche um ein nützliches Tool erweitern und Architekten helfen ihre Ideen zu visualisieren. Da viele finanzstarke Unternehmen seit 2010 damit begonnen haben in die Entwicklung der Virtual Reality zu investieren, sollten erste Projekte für die breite Masse nicht mehr zu lange auf sich warten lassen.

 

Die Blockchain wird einen großen Einfluss auf die Außtausch von Informationen und Transaktionen in der Zukunft haben.

Blockchain – die Technologie der Zukunft?

Kryptowährungen sind seit 2009 bekannt, als der Bitcoin zum ersten Mal gehandelt wurde, und starteten als Geek-Zahlungsmittel, die auf einer neuartigen Technologie der Blockchain beruhen. Seit 2017 boomen die digitalen Währungen und haben an den Börsen immer neue Hochs erkämpft. Mittlerweile existieren über 1000 Cryptocurrencies, wobei der Bitcoin mit einem Marktanteil von mehr als 40 Prozent die Beliebteste ist. In seinem Boom-Jahr 2017 erfuhr der Bitcoin einen Kurssprung von über 1000 Prozent.

„Blockchain“ ist das Schlüsselwort, das sich hinter den digitalen Zahlungsmitteln verbirgt und einen verschlüsselten, anonymen sowie sicheren Austausch von Transaktionen ermöglicht, ohne einen Mittelsmann, wie die Banken. Doch, was steckt hinter der Blockchain-Technologie und warum setzen selbst die Banken, welche der Bitcoin doch ersetzen will, auf deren Weiterentwicklung?

Wie funktioniert die Blockchain? – eine einfache Erklärung

Wer sich für eine der digitalen Währungen entscheidet, kann über eine Wallet, ein Konto eröffnen. Wallets sind digitale Geldbörsen, die als Clouddienst, App oder USB-Stick sämtliche Kontodaten verwalten. Beim Eröffnen eines Kontos erhält der Benutzer zwei Keys, den Public und den Private Key. Der Public Key ist die Kontonummer, die jeder im Peer-to-Peer-Netzwerk einsehen kann. Der Private Key muss geheim bleiben, denn er beweist, wem das Konto gehört.

Beim Tätigen einer Transaktion werden die Transaktionsdetails, also die Public Keys und die zu überweisende Summe, zusammen mit dem verschlüsselten Private Key (der Signatur) in die Blockchain geschrieben. Die Blockchain ist das Geschäftsbuch der Kryptowährung. Alle Teilnehmer im Peer-to-Peer-Netzwerk erhalten beim Eröffnen eines Kontos das aktuelle Hauptbuch, das ständig fortgeschrieben wird. So ist es möglich, sämtliche Transaktionen bis zur ersten Einzahlung nachzuverfolgen.

Um alle Teilnehmer im Netzwerk mit der neuesten Version der Blockchain auzustatten, muss diese ständig synchronisiert werden.

Peer-to-Peer-Netzwerk in einer Blockchain.

Da alle Teilnehmer des Netzwerkes international verstreut sind, muss sichergestellt sein, dass sämtliche Hauptbücher synchronisiert sind. Sonst könnte ein Teilnehmer seine Bitcoins doppelt ausgeben, da durch die verschiedenen Entfernungen die Information über eine Transaktion nicht jedes Hauptbuch gleich schnell erreicht.

Dieses Problem wird durch eine Warteschleife gelöst, in die sich sämtliche Transaktionen einreihen. Aus dieser Warteschleife werden einzelne Transaktionen entnommen und als Block

in die Blockchain geschrieben. Dies passiert nur, wenn einer der Teilnehmer im Peer-to-Peer-Netzwerk die zugehörige mathematische Funktion gelöst hat. Diese versucht den kryptologischen Hashwert des Blocks zu finden, der nur durch Schätzen ermittelt werden kann. Dafür wird ein spezieller Wert, die Nonce verändert, bis der Hashwert die vorgegebenen Grenzwerte einhält.

Hat einer der Teilnehmer den Wert richtig geschätzt, wird sein Block als Nächstes in die Blockchain geschrieben. Dazu muss die Mehrheit der Teilnehmer im Netz den ermittelten Hashwert anerkennen. Neben der Nonce und der Informationen zu den Transaktionen enthält der Block auch den Hashwert des vorangegangenen Blocks. So wird die Verknüpfung in der Blockchain erzeugt.

Löst einer der Teilnehmer die Funktion und sein Block wird in die Blockchain geschrieben, erhält er dafür einen Anteil der Währung als Belohnung, die zu diesem Zweck neu geschaffen wird. Deshalb bezeichnet sich das Lösen der Funktionen auch als Mining. Die Berechnung eines Blockes benötigt beim Bitcoin ungefähr 10 Minuten und ist an die Rechenleistung im Netzwerk gebunden. Damit sich diese Zeitspanne nicht durch mehr Rechenleistung reduziert, gibt es einen vorgegebenen Schwierigkeitsgrad, der regelmäßig angehoben wird, um im 10-Minuten-Limit zu bleiben.

Wofür kann die Blockchain verwendet werden?

Ok, durch ihre Funktionsweise erlaubt die Blockchain einen anonymen, sicheren und transparenten Austausch von digitalen Währungen. Doch das Potenzial der Blockchain als verteilte Datenbank ist nicht nur auf die Finanztransaktionen beschränkt. Diese Technologie verspricht viel mehr. Es ist möglich, neben reinen Finanztransaktionen auch andere Informationen in dieser Datenbank aufzunehmen. So lassen sich über die Plattform Ethereum Smart Contracts erzeugen, die wie eine App benutzt werden.

Folgende Beispiele verdeutlichen den Einfluss der Blockchain auf die Ökonomie:

Finanzdienstleistungen

  1. Versicherungen: Versicherungen für Umweltkatastrophen können über Smart Contracts automatisiert abgehandelt werden. So erhalten die Investoren beim Nicht-Eintreten des Events ihre Verzinsung. Im gegenteiligen Fall verlieren sie automatisch die investierte Summe. Die Blockchain würde hier einen Großteil der Arbeit von Versicherungsmaklern automatisieren, Broker ersetzen und mehr Transparenz in den gesamten Ablauf bringen. IBM beschäftigt sich intensiv auf diesem Feld.
  2. Weltweiter Geldtransfer: Wer heute international Geld überweisen möchte, muss auf dieses mehrere Tage warten und darf zusätzlich eine hohe Gebühr bezahlen. Die Blockchain erlaubt einen Währungstransfer innerhalb von 24 Stunden bei minimalen Gebühren. Seit 2004 bietet Santander einen vergleichbaren Service an.

Eigentum/Urheberrecht

  1. Grundbesitz: Die Blockchain kann eine öffentlich verfügbare und durch jedes Individuum kontrollierbare Datenbank darstellen, die Eigentum dokumentiert und nachweisbar macht. In der dezentralen Datenbank können Grundrechte festgehalten und Eigentumswechsel archiviert werden.
  2. Urheberrecht: Kodak hat eine Blockchain entwickelt, die Fotos abspeichert und einem Fotografen zuordnet. Jeder, der dieses Foto benutzen möchte, muss einen Betrag in der eigens dafür geschaffenen Kryptowährung bezahlen. Der Fotograf legt dabei die Lizenzbedingungen fest.
Fotos, Texte oder Romane in der Blockchain ablegen und Diebstahl verhindern.

Die Blockchain könnte endlich einen Weg darstellen, wie künstlerische Werke und Patente eindeutig geschützt werden können.

Identität

  1. Reisepass/Ausweis: Github hat 2014 ein Blockchain Projekt veröffentlicht in dem Nutzer Ihr Passfoto abspeichern können. Mit dem Private Key haben Sie nun einen eindeutigen Beweis, dass dies ihr Ausweis ist und können sich damit identifizieren.

Aber auch E-Votings, Crowdfunding, Identitätsmanagement und virtuelle Organisationen lassen sich mit der Blockchain-Technologie verändern.

Fazit

Die Blockchain hat sich so gut entwickelt, dass sich bereits viele Großunternehmen wie IBM, NVIDIA, Intel und auch die Deutsche Bank mit dem Thema beschäftigen. Das Potenzial für Einsparungen, Transparenz und mehr Sicherheit bei finanziellen Transaktionen ist groß. Außerdem gibt es viele weitere interessante Projekte im Bereich Urheberrecht, Identitätsmanagement und Grundbesitz. Nach dem Boom im Jahr 2017 ist jetzt auch das Kapital bei den Start-ups verfügbar, um ihre Entwicklungen zur Reife zu bringen.