Der folgende Artikel befasst sich mit der Nutzung von iBeacons als Bluetooth Low Energy Lokalisierungshilfsmittel fürAndroid-Geräten. Nach einer kurzen Einführung in die grundsätzliche Funktionsweise von iBeacons werden Installationsanleitungen sowie Codebeispiele zur Verwendung von iBeacons mittels Estimote-SDK und AltBeacon bereitgestellt. 

Begriff iBeacons

Der Begriff iBeacon wurde von Apple 2013 eingeführt und steht als Markenname für ein auf Bluetooth Low Energy (BLE) bzw. Bluetooth 4.0 basierendes Produkt, das z.B. zur Indoor-Navigation genutzt werden kann. Hierbei stellt das iBeacon einen Sender dar, der in kontinuierlichen Zeitabständen Daten an entsprechende Empfangsgeräte (Smartphone, Tablet, …) sendet. Diese Daten können mittels einer speziellen App genutzt werden, um beispielsweise die eigene Position zu ermitteln. Ein iBeacon zeichnet sich durch seine lange Laufzeit und vergleichsweise hohen Reichweite aus. Die Technologie wird von verschiedenen Herstellern angeboten, wobei die im Weiteren aufgeführten Tests und Beispiele unter Verwendung von Estimote-iBeacons durchgeführt wurden.

Schematische Darstellung zu iBeacons ¹

Nutzung

Im folgenden Abschnitt werden die Vorraussetzungen für die Nutzung sowie die wesentlichen Daten und Begriffe, die für die Arbeit mit iBeacons relevant sind, aufgeführt.

Voraussetzung

Die Nutzung von iBeacons kann nur unter bestimmten Voraussetzungen erfolgen. Das jeweilige Mobile Device muss BLE / Bluetooth 4.0 unterstützen, was somit Geräte ab iOS7 und Android 4.3 umfasst.

Entsprechende Bibliotheken werden für IOS von Apple bereitgestellt. Android-Entwickler müssen hingegen auf Bibliotheken der jeweiligen Hersteller zurückgreifen, da Google keine offiziellen zur Verfügung stellt.

Daten eines iBeacons

Die Daten, die ein iBeacons sendet, sind im Folgenden Beispielhaft aufgeführt.

• UUID: B9407F30-F5F8-466E-AFF9-25556B57FE6D
• Minor: 1
• Major: 2
• RSSI: -55
• measuredPower: 62

Die nachfolgende Abbildung stellt die Funktion der jeweiligen Werte schematisch dar:

iBeacons Major, Minor und RSSI

Ein beispielhafter Anwendungsfall ist die Kennzeichnung von Bereichen in einem Unternehmen mit mehreren Standorten. So würde jedes iBeacon des Unternehmens mit der gleichen UUID initialisiert werden. Jeder Standort erhält einen entsprechenden Major-Wert und ein eine Abteilung an einem Standort einen Minor-Wert. Unternehmen X verwendet also die UUID „B9407F30-F5F8-466E-AFF9-25556B57FE6D“ und Standort A und B jeweils die Major-Werte  „1“ bzw. „2“. Die Abteilung „I“ und „J“ werden jeweils mit den Minor „1“ und „2“ verknüpft. So ist nun Abteilung I an Standort B des Unternehmens X mit den entsprechenden Werten(UUID: „B9407F30-F5F8-466E-AFF9-25556B57FE6D“, Major: „2“, Minor: „1“) eindeutig identifizierbar. Die Distanz zu einem iBeacon lässt sich aus den Werten RSSI und measuredPower berechnen

Monitoring, Ranging und Region

Die Begriffe Monitoring und Ranging beschreiben die zwei Kommunikationsweisen zwischen iBeacons und Empfangsgeräten. Eine Region ist ein Bereich, der sich durch festgelegte Werte (UUID, Major und Minor) definiert. Eine Region umfasst je nach Initialisierung ein bis beliebig viele iBeacons.

Beim Monitoring wird überprüft, ob ein bestimmter Bereich (Region) betreten oder verlassen wurde. Hierbei wird in zeitlichen Abständen getrackt, ob bzw. ob keine iBeacons einer Region empfangen werden; dementsprechend können Programmabschnitte aufgerufen werden. Monitoring ist speziell für Hintergrundprozesse geeignet, da nur beim Eintreten der zuvor erwähnten Ereignisse ein Aufruf entsprechender Methoden erfolgt.

Im Gegensatz zum Monitoring handelt es sich beim Ranging um einen kontinuierlichen Aufruf von entsprechenden Methoden, da dauerhaft eine Aktualisierung der empfangenen iBeacons erfolgt. Ranging eignet sich daher für Vordergrundprozesse, in denen eine Aktualisierung der entsprechenden Daten (z.B. Distanz zum iBeacon) erforderlich ist.

Verwendung unter Android

Wie zu Beginn dieses Beitrags erwähnt, müssen bei für Android-Anwendung die SDKs der jeweiligen Hersteller verwendet werden, z.B. das von Estimote. Alternativ dazu wird mit dem OpenSource-Projekt AltBeacon ein entsprechendes SDK zur allgemein gültigen Nutzung bereitgestellt, das weiter unten ebenfalls betrachtet wird.

Estimote

Eine Beispielanwendung, die Monitoring und Ranging verwendet, ist im Folgenden dokumentiert.

Zunächst muss die estimote-sdk-preview.jar in das /libs Verzeichniss des Projekts kopiert werden. Im build.gradle File muss nun folgende Abhängigkeit hinzugefügt werden:

 dependencies {
   compile files('libs/estimote-sdk-preview.jar')
 }

Folgende Zeilen müssen im Manifest (AndroidManifest.xml) ergänzt werden:

<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />

Anschließend muss der Service in der selben Datei deklariert werden. Dies geschieht innerhalb des Application Tags.

<service android:name="com.estimote.sdk.service.BeaconService" android:exported="false" />

Nun wird eine neue Activity erstellt und eine neue Region erzeugt, die alle Estimote-iBeacons umfasst. Außerdem wird ein BeaconManager erzeugt:

private static final String ESTIMOTE_PROXIMITY_UUID = "B9407F30-F5F8-466E-AFF9-25556B57FE6D";
private static final Region ALL_ESTIMOTE_BEACONS = new Region("regionId",ESTIMOTE_PROXIMITY_UUID, null, null);
private BeaconManager beaconManager = new BeaconManager(this);

Als nächstes wird in der onStart()-Methode der BeaconManager mit dem Service verbunden und je nach Bedarf das Ranging bzw. Monitoring gestartet.

@Override
protected void onStart() {
  super.onStart();
  beaconManager.connect(new BeaconManager.ServiceReadyCallback() {
    @Override public void onServiceReady() {
      try {
        beaconManager.startRanging(ALL_ESTIMOTE_BEACONS);
      } catch (RemoteException e) {
      }
    }
  });
}

Nun kann ein entsprechender Listener erzeugt und dem BeaconManager zugewiesen werden:

beaconManager.setRangingListener(new BeaconManager.RangingListener() {
  @Override public void onBeaconsDiscovered(Region region, List<Beacon> beacons) {
    System.out.println(beacons);
  }
});

AltBeacon

Radius-Networks stellt mit AltBeacon eine gut dokumentierte Open-Source Lösung zu Apples iBeacons zur Verfügung. Standardmäßig erkennt die Bibliothek nur iBeacons, die nach dem AltBeacon Standard spezifiziert sind. Zur Interaktion mit z.B. iBeacons von Estimote oder anderer Hersteller muss der enthaltene BeaconParser ² verwendet werden. Beispiele zur Verwendung der Bibliothek können auf der entsprechenden GitHub-Seite eingesehen werden.

Vergleich der Frameworks

Die Konfiguration des Estimote-SDK ³ ist im Gegensatz zur Alternative AltBeacon einfacher, jedoch nur auf die entsprechenden iBeacons ausgelegt, sodass für den Einsatz anderer Hardware zusätzliche Bibliotheken eingebunden werden müssen. Zudem fehlen Methoden zur Entfernungsbestimmung, sodass die Berechnung selbst durchgeführt werden muss.

AltBeacon zeichnet sich durch seine Flexibilität und guten Dokumentation aus, jedoch muss zunächst der entsprechende BeaconParser erzeugt werden (siehe oben).

Probleme der Technologie

Die RSSI-Werte variieren sehr stark. Zum einen wird das empfangene Signal durch die Haltung des Device (Tablet, Smartphone) beeinträchtigt und zum anderen ist die Position des jeweiligen iBeacons entscheidend. Positioniert man dieses beispielsweise zwischen Regalen, so leidet das Signal je nach Position des Empfängers.

Aufgrund der Ungenauigkeit des Signals, sollten mehrere iBeacons möglichst mit größerem Abstand eingesetzt werden, um mögliche Störungen oder Überscheidungen der Signale zu vermeiden.

Fazit

Die Verwendung von iBeacons unter Android ist mit den entsprechenden Frameworks, die von den Herstellern bereitgestellt werden, mit geringem Aufwand möglich. Jedoch umfasst der Funktionsumfang der SDKs, die in diesem Beispiel zum Einsatz gekommen sind, nicht den der iOS-Bibliotheken.

Die Technologie könnte beispielsweise für die Kennzeichnung von bestimmten Bereichen in Gebäuden verwendet werden, sofern die iBeacons bzw. die Bereiche einen ausreichenden Abstand zu einander haben. Eine zufriedenstellende Indoor-Navigation ist jedoch nur schwer umsetzbar, da die Signale bisher zu störanfällig sind.

Mit dem elderly interaction & service assitent (elisa) entsteht im EU-Forschungsprojekt SI-Screen ein Tablet-Computer, der für die individuellen Bedürfnisse von älteren Menschen zugeschnitten ist. Um die Touch-Genauigkeit der älteren Generation auf Tablets zu messen, wurde eine Testapplikation für einen Multi-Directional Tapping Task nach ISO 9241-9 Standard angefertigt und in einem Pilottest mit vier Senioren evaluiert. In diesem Beitrag stellen wir die Testapplikation und erste Ergebnisse aus dem Pilottest mit vier verschiedenen Android Tablet-Computern vor. Über begleitende Interviews wurden die technische Vorkenntnisse der Teilnehmer und der Anspruch an Displaygröße, Formgebung und Material-Eigenschaften in Fragebögen festgehalten.

Motivation

Im Projekt SI-Screen besteht eine Herausforderung in der Wahl der optimalen Displaygröße, Gewicht, Form, Materialen und technischen Merkmale von Tablet-Computer für ältere Menschen. Darüber hinaus muss die Mindestgröße von berührbaren grafischen Elementen auf dem Multi-Touch-Display bestimmt werden, bei denen ältere Nutzer eine hohe Erkennungsrate (über 70 Prozent) erzielen. Um neben den subjektiven Eindrücken der Probanden die Genauigkeit der Touch-Bedienung zu messen und die Mindestgröße der Element auf Tablets mit unterschiedlicher Displaygröße zu bestimmen, wurde eine eigene Android Test-Applikation entwickelt. In den nachfolgenden Abschnitten wird der implementierte Multi-Directional Tapping Task (MDTT) nach ISO 9241-9 Standard vorgestellt und die Ergebnisse aus dem Pilottest präsentiert.

Evaluationsdurchführung

Ziel des Pilottests war die Test-Anwendung und den zugehörigen Fragebogen auf deren Korrektheit und Vollständigkeit zu prüfen. Infolgedessen beschränkte sich der Test auf vier Probanden. In den folgenden Abschnitten stellen wir die Teilnehmer, die Wahl der Tablet-Computer und den MDDT-Ergnomie-Test nach ISO 9241 Standard Teil 9 vor.

Teilnehmer des Pilottests

Am Pilottest nahmen insgesamt zwei ältere Damen und zwei ältere Herren aus Deutschland teil. Das durchschnittliche Alter der vier Teilnehmer Betrug 63,5 Jahre. Nach Überarbeitung der Test-Software und der Fragen wird der Tablet-Test im Rahmen des SI-Screen-Projektes mit 15 älteren Menschen in Deutschland, sowie 15 älteren Probanden in Spanien wiederholt und die Ergebnisse gegenübergestellt.

ISO 9241-9 Tablet Test ¹

Interview mit älteren Teilnehmerin ¹

Tablet-Computer im Pilottest

Bei der Vorauswahl der Tablet-Computer für den Pilottest wurde darauf geachtet, Endgeräte mit möglichst großen Unterschieden im Hinblick auf ihre physikalischen Merkmale zu wählen. Dabei kamen ausschließlich Android Tablets zum Einsatz, da der spätere Prototyp des elisa Tablets ebenfalls aus Tablet-Komponenten auf Android-Basis (Android Tablet Kits) gefertigt wird. Der Vorteil gegenüber einer Software-Lösung ist, dass die Anforderungen älterer Menschen auch gegenüber der Hardware-Benutzerschnittstelle berücksichtigen werden können.

HTC Flyer ²

Motorola Xoom ³

Sony Tablet P ⁴

Sony Tablet S ⁵

Nach eingehender Analyse der auf dem Markt verfügbaren Tablet-Computer (Stand 08.12.2011) fiel die Wahl auf das Motorola Xoom, Sony Tablet S, Sony Tablet P und das HTC Flyer. Diese unterscheiden sich in ihrer physischen Gesamtgröße, Displaygröße, Gewicht, Verarbeitung und Formgebung. Weiterführende Informationen zur Analyse der Tablet-Devices sind im Artikel Moderne Android Tablet-Devices im Vergleich einsehbar.

ISO 9241-9: Multi-Directional Tapping Task

Um die Ergebnisse der Touch-Eingabe auf unterschiedlichen Tablet-Computern testen zu können wurde der MDTT-Test herangezogen, der als Ergonomie-Test im „ISO 9241 Standard Teil 9: Anforderungen an Eingabegeräte – außer Tastaturen“ beschrieben ist. Eine detaillierte Übersicht zur Evaluation nach ISO 9241-9 bietet der Artikel Evaluation von Zeigegeräten nach ISO 9241-9.

Multi-Directional Tapping Test ¹

Wie die Abbildung zeigt, mussten die Probanden im MDTT-Test mehrere auf einem Kreis angeordnete Elemente in einer vorbestimmten Reihenfolge anwählen. Wurde ein Element erfolgreich angewählt, ist anschließend das gegenüberliegende Element anzuwählen. Während des Tests wurde die Genauigkeit bei der Berührung der Elemente sowie die Zeit für das Zurücklegen der Wegstrecke zwischen zwei Elementen gemessen. Die Größe der Elemente (W) wird durch den Schwierigkeitsindex (ID) und den Durchmesser des äußeren Kreises (D) nach Fitt’s law berechnet:

Nachdem für das Android-Betriebssystem bislang keine Software verfügbar ist, die den MDTT durchführen kann, wurde eine eigene Test-Anwendung für Android Tablet-Computer angefertigt. Die Test-Applikation bestimmt den Durchmesser des äußeren Kreises (D) über die kürzere Seite des jeweiligen Tablet-Displays mit Abstand zum Display-Rand.

Für jedes Tablet wurden insgesamt 12 MDTT-Tests aus einer Kombination von 4 Schwierigkeitsindizes (2.5 = sehr leicht, 3.0 = leicht, 3.5 = schwer,  4.0 = sehr schwer) und drei Wiederholungen nach Zufallsprinzip ausgewählt. In jedem Test wurden 11 Kreis-Elemente dargestellt, deren Größe (W) nach Fitts‘ law über den Durchmesser (D) und dem zufällig gewählten Schwierigkeitsindex (ID) berechnet wurden. Die Tests waren zufällig verteilt, um einen Lerneffekt bei den Probanden zu vermeiden. Der Test begann stets an einer festen Position und endet nach 11 Zügen mit dem letzten Kreis-Element.

Die Schwierigkeitsindex in den vier Schwierigkeitsstufen von 2.5 bis 4.0 entspricht auf einem 7″-Touchscreen einer Element-Größe von ~13,6 mm (ID=2.5) bis ~4,2 mm (ID=4.0). Auf einem Tablet von 10,1″ beträgt die Element-Größe jeweils ~21,7 mm (ID=2.5) bis ~6,6 mm (ID=4.0). Mit dem Grenzwerttest der Schwierigkeitsstufe 4.o konnte festgestellt werden, ob ältere Teilnehmer in der Lage sind, sehr kleine Größen anzuwählen und welche Genauigkeit dabei erzielt wird. Die Liste aller Element-Größen sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Ermittlung der Fehlerrate

Jede Berührung des Display durch den Probanden wurde von der MDTT-Test-Anwendung aufgezeichnet. Neben der Position auf dem Bildschirm wurde insbesondere der Zeitpunkt der Berührung, die Abweichung vom Mittelpunkt des anzuwählenden Kreis-Elements und der Schwierigkeitsindex festgehalten. Eine Berührung außerhalb des anzuwählenden Elements führte zu einer Wiederholung an der selben Position.

Die Fehlerrate (Error Rate, ER) wurde anschließend aus der Anzahl der Berührungen pro Test (N) und der Anzahl der anzuwählenden Kreis-Elemente geteilt durch die Anzahl der Kreise-Elemente ermittelt.

Fragebogen

Zu Beginn des Pilottests wurde mit Hilfe von sechs Fragen die Technikaffinität der Probanden festgestellt, um später die Interview- und Messergebnisse von Personen mit unterschiedlichem Erfahrungsgrad vergleichen zu können. Hierzu kamen Fragen zur Erfahrungen mit Touchscreen-Geräten, wie zum Beispiel Navigationsgeräte in Autos, Fahrkartenautomaten, oder auch Tablet-Computer zum Einsatz.

Anschließend wurden die Teilnehmer gebeten, die Tests auf einem der vier verschiedenen Android-Tablets durchzuführen und direkt im Anschluss die subjektiven Eindrücke vom jeweiligen Gerät nach den Tests im Fragebogen festzuhalten. Zu jedem Gerät waren die nachfolgenden neun Aussagen auf einer 5er-Likert-Skala zu bewerten:

1. Die Bedienung macht Spaß.
2. Die Bedienung ist sehr genau.
3. Die Bedienung hat mich körperlich ermüdet.
4. Die Bildschirmgröße ist zu klein.
5. Das Gehäuse hat eine sehr hohe Qualität.
6. Das Bedienen mit dem Finger war sehr angenehm.
7. Ich musste mich beim Bedienen sehr konzentrieren.
8. Das Gewicht des Tablets ist zu schwer.
9. Das Tablet war insgesamt sehr leicht zu bedienen.

Nach Durchführung der Tests auf allen vier Geräten bildeten die Teilnehmer zusätzlich eine Rangreihe der bevorzugten drei Geräte entsprechend ihres Gesamteindrucks bei der Bedienung. Abschließend durfte jeder Proband ergänzende Kommentare im Fragebogen abgeben.

Diskussion der Ergebnisse

In der Evaluation der Testergebnisse wurden die aufgezeichneten Daten der Test-Applikation, die zugehörigen Fragebögen der Probanden sowie eigene Beobachtungsnotizen und Videoaufzeichnungen herangezogen. Die Ergebnisse der Tests können den nachfolgenden Abschnitten entnommen werden.

Messungen zur Touch-Genauigkeit

Die nachfolgende Tabelle zeigt für den jeweiligen Schwierigkeitsindex die durchschnittliche Trefferquote aller vier Tablet-Computer, welche durch die vier Probanden in jeweils 48 Tests mit drei Wiederholungen ermittelt wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der logarithmisch ermittelten Element-Größe die Fehlerquote mit steigendem Schwierigkeitsgrad exponentiell abnimmt. Weiterer Einflussfaktor ist die Berührungsempfindlichkeit der kapazitiven oder resistiven Touchscreens, insbesondere bei sehr kleinen Elementen.

Wie die zweite Tabelle zeigt, muss bei der Trefferquote pro Schwierigkeitsindex berücksichtigt werden, dass die älteren Teilnehmer auf dem HTC Flyer eine signifikant hohe Fehlerquote erzielt haben, was den Gesamtwert zusätzlich beeinflusst. Dem gegenüber haben die anderen Tablet-Geräte eine durchschnittliche Fehlerquote von ca. 24 %.

Weibliche Probanden hatten mit durchschnittlich ca. 15 % eine niedrigere Fehlerquote als männliche Probanden mit ca. 41 %. Die Abweichung von ca. 25 % ist vermutlich auf die unterschiedlichen Fingerlängen-Verhältnisse, Trockenheit und faltige Fingerkuppen zurückzuführen.

Erkenntnisse aus den Fragebögen

Die folgenden Abschnitte fassen die Erkennisse zusammen, die auf Basis der subjektiven Meinungen der älteren Teilnehmer nach den Tests abgeleitet werden konnten. Über Netzdiagramme werden ausgewählte Antworten zu den jeweiligen Tablet-Computer im Test gegenübergestellt. Die Antworten sind im Uhrzeigersinn nach Displaygröße angeordnet. Aus Vergleichbarkeitsgründen wurden die bereits oben vorgestellten Statements dabei so umcodiert, dass ein höherer Skalenwert einer besseren Eigenschaft entspricht.

Technikaffinität

Während eine Dame und ein Herr fast keine Erfahrung im Umgang mit Computern oder Geräten mit Touch-Oberfläche angaben, erwies sich eine Dame fortgeschrittene Computer-Nutzerin und ein Herr berichtete von Erfahrung mit verschiedenen Tablet-Computern.

Spaß bei der Bedienung

Netzdiagramm: Spaß bei der Bedienung ¹

Das Diagramm zeigt, dass für die vier Testteilnehmer bei zunehmender Bildschirmgröße, der Spaß bei der Bedienung ansteigt. Dieses Ergebnis scheint nachvollziehbar, da  bei kleinen Display-Größen eine hohe Fehlerquote aufgezeichnet wurde, die bei zunehmender Display-Größe exponentiell gesunken ist. Eine bereits angedeutete Ursache dürfte die Berührungsempfindlichkeit und Technologie der Touchscreens sein. Je kleiner der Bildschirm ist, desto weniger genau kann die exakte Position der Berührung erkannt werden. Infolgedessen sinkt der Spaß bei der Bedienung des Gerätes, wenn die Eingabe mehrmals wiederholt werden muss.

Genauigkeit der Berührungserkennung

Netzdiagramm: Genauigkeit der Berührungserkennung ¹

Die Genauigkeit der Erkennung durch den Touchscreen der Tablet-Geräte wurde von den älteren Teilnehmern als durchschnittlich gut eingeschätzt. In der Auswertung erhält das HTC Flyer allerdings die niedrigste Wertung. Auch für das Sony Tablet P vergeben die Probanden eine negative Einstufung der Erkennungsgenauigkeit, obwohl die Messergebnisse auf eine niedrigere Fehlerquote gegenüber dem HTC Flyer aufzeigen.

Ermüdungsfaktor

Netzdiagramm: (Geringer) Ermüdungsfaktor ¹

Nach Aussage der Probanden sind nach  jedem Tablet-Test keine oder lediglich geringe körperlichen Ermüdungserscheinungen bei der Nutzung der Tablets aufgetreten, obwohl die älteren Teilnehmer die Geräte während der Tests durchgehend in der Hand halten mussten. Den Kommentaren der Teilnehmer zufolge wären sie bereit, auch zeitlich längere Tests durchzuführen.

Bildschirmgröße

Netzdiagramm: Bildschirmgröße ¹

In der Abbildung  ist erkennbar, dass das Sony Tablet P mit seinen beiden 5,5-Zoll-Displays von allen Teilnehmern als zu klein eingestuft wurde, obwohl die physische Gesamtfläche des Sony Tablet P größer ist als die des HTC Flyer ist. Die Testteilnehmer deuteten an, dass sie die Trennung der Bildschirme in der Mitte als störend empfinden. Ein Teilnehmer bemerkte, dass die geteilten Display-Flächen für ihn einen Kontext-Wechsel verursachen und er nicht die Bildinhalte als Ganzes wahrnehmen würde.

Das Display des HTC Flyers wurde von der Mehrheit als eher zu klein eingestuft. Dem gegenüber wurden im Durchschnitt die Bildschirme des Motorola Xoom und des Sony Tablet S als gut bewertet. Einzelne Teilnehmer können sich für das elisa-Tablet auch noch größere Displays vorstellen.

Qualität der Tablet-Gehäuses

Netzdiagramm: Qualität des Tablet-Gehäuses ¹

Die Testpersonen vergaben für alle Geräte eine hohe, jedoch keine sehr hohe Wertung für die Qualität. Dieses Ergebnis sollte vor dem Hintergrund betrachtet werden, dass drei der vier Personen vor dem Pilottest noch keine Erfahrung mit Tablet-Geräten hatten. Infolgedessen erfüllen die Probanden nicht die Voraussetzungen einen objektiven Vergleich zu anderen verfügbaren Tablet-Computern herzustellen. Die Angaben beschränken sich folglich auf den relativen Vergleich zwischen den verwendeten vier Geräten im Test.

Komfort der Touchscreen-Bedienung

Netzdiagramm: Fingerbedienung ¹

Analog zum Spaß bei der Bedienung verhält sich die Frage, ob die Bedienung mit den Fingern angenehm war. Das Netzdiagramm ist weitestgehend identisch. Der Ausschlag fällt beim HTC Flyer etwas geringer und beim Motorola Xoom etwas größer aus. Infolgedessen wird das Xoom Tablet von den Teilnehmern als sehr angenehm in der Bedienung eingestuft.  Ein möglicher Einfluss auf diese Angabe dürfte die geringe Fehlerquote haben.

Konzentrationsfaktor

Netzdiagramm: (Geringer) Konzentrationsfaktor ¹

Ähnlich verhält es sich mit den Angaben zur Konzentration bei den Tests. Insgesamt waren in den Fragebögen der Wert für die benötigte Konzentration bei den Tests durchgehend niedrig. Nur bei Tablet-Computern mit kleineren Displays, dem Sony Tablet P und dem HTC Flyer gaben die Probanden einen leicht höheren Konzentrationsbedarf an.

Tablet-Gewicht

Netzdiagramm: Tablet-Gewicht ¹

Das Diagramm verdeutlicht eine Abweichung zwischen dem tatsächlichen und empfundenen Gewicht der Tablet-Computer.  Die beiden Sony Tablets wurden weder als zu schwer noch als zu leicht bewertet und liegen gegenüber den anderen Tablets im Mittelfeld. Das Xoom Tablet wurde von allen älteren Teilnehmern als zu schwer eingestuft und knapp danach folgt bereits das über 300 Gramm leichtere HTC Flyer.

Möglichen Einfluss auf die Beurteilung des Gewichts könnte zum Einen die Gesamtgröße des Geräts zusammen mit dem Rahmen haben. Zum Anderen besteht der Rahmen des Xoom Tablets und des HTC Flyers überwiegend aus Metall. Dem gegenüber besteht das Gehäuse des Sony S und P aus Kunststoff.

Gesamteindruck

Auf Basis der durchgeführten Rangreihenbildung durch die Testteilnehmer belegen das Motorola Xoom den ersten, das Sony Tablet S den zweiten,  das HTC Flyer den dritten und das Sony Tablet P den vierten Platz.

Den Probanden zufolge überzeugt das Motorola Xoom durch seine Bedienbarkeit, die Qualität, der Oberfläche und der Helligkeit. Dem Gegenüber wird das Sony Tablet S für seine Bedienbarkeit, das angeschnittene Gehäuse mit breitem Gehäuserand und dem relativ leichten Gewicht bei großer Display-Größe gelobt.

Netzdiagramm: Zusammenfassende Übersicht ¹

Zusammenfassung und Ausblick

Aus den Ergebnissen der Pilottest konnten bereits sehr interessante Erkenntnisse gewonnen werden, die beim groß angelegten Test mit insgesamt 30 Probanden in Deutschland und Spanien verifiziert werden müssen. In erster Linie lassen die Ergebnisse aus den Messungen und Fragebögen eine klare Tendenz für Tablet-Computer mit großem Bildschirm erkennen. Dabei sollte allerdings berücksichtigt werden, dass trotz großem Display das Gewicht in einem annehmbaren Verhältnis zur Bildschirmgröße stehen sollte. Bei den vier getesteten Geräten bieten das Motorola Xoom und das Sony Tablet S den besten Kompromiss zwischen Größe und Gewicht. Darüber hinaus hatte das eingesetzte Material Einfluss auf das subjektive Empfinden bezüglich des Gewichts. Zwar wurde ein Tablet-Rahmen aus Metall als höherwertiger eingestuft, jedoch wurde das Gewicht von Plastik-Gehäusen als leichter empfunden.

Die Messungen der Fehlerquote der vier Tablets zeigt, dass für eine hohe Erkennung der Touch-Eingabe durch Senioren eine Mindestgröße von ca. 9-10 mm für die visuellen Interaktionselemente gewählt werden sollte. Andernfalls kann das einen negativen Einfluss auf den Spaß bei der Bedienung haben.

Nicht nur aus den aufgezeichneten Messwerten , sondern auch aus den Fragebögen der Probanden lässt sich das Motorola Xoom als Favorit herausstellen. Für das Tablet wurde mehrfach der erste Platz vergeben. Knapp danach folgt das Sony Tablet S auf dem zweiten Platz. Interessanterweise unterscheidet sich die Platzvergabe je nach Geschlecht. Während Männer eindeutig das Motorola Xoom bevorzugen, vergaben Frauen dem etwas kleineren und leichteren Sony Tablet S die Bestnoten.

Im Rahmen der Tests des SI-Screen Projekts in Spanien und Deutschland werden einige Messergebnisse und Beobachtungen näher beleuchtet werden; insbesondere, ob Frauen und Männer unterschiedliche Präferenzen und Anforderungen an Tablet Computer haben. Dabei wird nicht nur die subjektive Wahrnehmung der Probanden verglichen, sondern auch auf die geschlechtsspezifischen Unterschiede bei den Fingern geachtet.

Auffällig ist, dass die Finger älterer Herren eher breit und groß sind. Die Finger von älteren Damen sind dagegen eher schmal. Dieser Umstand kann Einfluss auf die Präzision der Bedienung haben.  Ein weiterer Einflussfaktor wäre auch die Veränderung der Struktur und Feuchtigkeitsaufnahme der Fingerkuppen  bei älteren Generationen ⁶.

Unabhängig davon planen wir, die Ergebnisse aus den Tests mit älteren Menschen denen von jüngeren Leuten gegenüber zu stellen. Ziel ist eine Analyse der altersbedingten Auswirkungen auf die Tests.

Danksagung

Wir bedanken uns herzlich bei den vier älteren Testkandidaten für das rege Interesse und die Teilnahme am Pilottest. Ein weiteres Dankeschön an Florian Ott, Benjamin Prost, Tobias Haugg und Britta Meyer für die Unterstützung bei der Vor- und Nachbereitung, sowie der Durchführung des Pilottests an der Universität der Bundeswehr München.

Dieser Beitrag steht im Zusammenhang mit dem Forschungsprojekt SI-Screen, das mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung, und Forschung (Förderkennzeichen 16SV3982), sowie durch das Europäische AAL Joint Programm (AAL-2009-2-088) gefördert wird. Das Vorhaben wird von der Innovationsmanufaktur GmbH (ehemals SportKreativWerkstatt GmbH) koordiniert und gemeinsam mit der Universität der Bundeswehr München realisiert. Weiterführende Informationen sind verfügbar unter http://www.si-screen.eu.

Der vorliegende Artikel stellt Windows 8, insbesondere die Neuerungen im Touch-Bereich vor. Windows 8 ist der Nachfolger von Windows 7 und wird derzeit von Microsoft entwickelt. Besonderes Merkmal des neuen Betriebssystems ist die Fokussierung auf eine Bedienung mit Touchscreens. Dazu wurde eigens die neue Oberfläche „Metro“ gestaltet. Weiterhin wurde auch die Technologie für das Ansprechen von Touchscreens optimiert und viele weitere Verbesserungen eingeführt. Im Folgenden werden die wichtigsten Neuerungen vorgestellt.

Demo

Das folgende Video demonstriert sehr gut die Neuerungen von Windows 8 und gibt einen guten Einblick in die Bedienbarkeit:

http://www.youtube.com/watch?v=p92QfWOw88I&feature=player_embedded

Metro-Oberfläche

Die Metro-Oberfläche wurde für Windows 8 neu entwickelt und soll eine komfortable Bedienung per Touchscreen ermöglichen. Sie ist an die von Windows Phone bekannte Oberfläche angelehnt. Alle Menüs sind über Gesten aufrufbar, Programme können über sogenannte Kacheln („Tiles“) gestartet werden. Zu der neuen Oberfläche gehören auch erneuerte Anmelde- und Sperrbildschirme. Viele Menüs, wie beispielsweise die Anzeige für WLAN-Netzwerke, wurden an das neue Design angepasst. Besonders auffällig ist die „Lebendigkeit“ der Oberfläche, erzeugt durch die vielfältigen Animationen. So aktualisieren beispielsweise die Kacheln für Wetter, Nachrichten und Börse in regelmäßigen Abständen ihre Inhalte. Auch die Interaktion mit den Schaltflächen ist ansprechend animiert. Die Oberfläche ist vornehmlich auf die Touch-Bedienung ausgelegt, kann aber auch per Maus gesteuert werden. Hierzu werden zusätzliche Schaltflächen eingeblendet. Microsoft legt großen Wert darauf, dass Programme, die für die Metro-Oberfläche gestaltet werden, bestimmten Richtlinien erfüllen. Hierzu sind viele Tutorials verfügbar.

Ein weiteres Merkmal von Metro ist , dass keine Taskleiste mehr existiert. Multitasking ist natürlich dennoch möglich, denn Applikationen werden nicht mehr geschlossen, sondern laufen im Hintergrund weiter. Per Geste kann zwischen den geöffneten Applikationen gewechselt werden. Diese Funktionalität ist jedoch noch nicht ausgereift, da der Nutzer normalerweise nicht genau weiß, in welcher Reihenfolge sich die Applikationen im Hintergrund befinden. Gleichzeitig ist es möglich, den Bildschirm beliebig aufzuteilen, um mehrere Anwendungen gleichzeitig im Vordergrund zu haben. Der klassische Desktop ist wie alle anderen Anwendungen nur noch eine Kachel, also quasi eine Applikation von Windows. In Metro wurde auf das Startmenü verzichtet und einige Menüs neu gestaltet. Windows 7 Nutzer finden sich hier dennoch schnell zurecht. ¹

Windows 8 Metro Oberfläche

Windows Store Konzept

Ähnlich zum Mac App Store von Apple soll Windows eine einheitlichen Plattform für die elektronische Software-Distribution erhalten. Über diese zentrale Applikationen können Metro-Programme für den PC gesucht, installiert und auf dem aktuellen Stand gehalten werden. Es wird mehrere Kategorien geben, die jeweils beliebtesten Programme werden an präsenter Stelle angezeigt. Nutzer können Programme mit dem bekannten 5-Sterne-Prinzip bewerten. Für Entwickler ist der Windows Store eine wichtige Vertriebs- und Marketingplattform, wobei Microsoft große Flexibilität bei den unterstützten Geschäftsmodellen verspricht. So können sowohl Testversionen und verschiedene Sprachpakete als auch andere „Einkaufsmöglichkeiten“ innerhalb einer Applikation angeboten werden. Der Entwickler kann festlegen, unter welchen rechtlichen Bedingungen das Programm genutzt werden darf. Ähnlich wie bei Apple, will auch Microsoft die Applikationen vor der Veröffentlichung überprüfen. Dazu stellt Microsoft Akzeptanzrichtlinien und das „App Certification Kit“ zur Verfügung. ²

Windows Store

Cloud-Sync mit SkyDrive

SkyDrive ist ein Dienst von Microsoft Windows Live, der es ermöglicht, Dateien online zu speichern. Er ist integraler Bestandteil von Windows 8 und als virtuelle Festplatte erreichbar. Die Synchronisation erfolgt automatisch, die virtuelle Festplatte kann zum Beispiel mit dem Windows Explorer wie gewohnt genutzt werden. Der Zugriff kann zusätzlich auch über einen Browser oder diverse Apps, wie beispielsweise für Windows Phone, erfolgen. Somit hat der Nutzer seine Daten, wie Fotos und Dokumente auch auf Fremdrechnern immer verfügbar und kann diese auch anderen Nutzern freigeben. Die Dateien können wahlweise auch direkt online bearbeitet werden (zum Beispiel mit Office ab Version 2010). Weitere Funktionen werden über die Verknüpfung zu anderen Diensten, wie E-Mail, Adressbuch, Kalender und Messenger, realisiert. ³

Verbesserung der Touch-Interaktion

Wie bereits erwähnt, fokussiert das neue Betriebssystem von Microsoft stärker als seine Vorgänger auf Touch-Bedienung. Hierzu wurden eine Vielzahl kleinerer Verbesserungen durchgeführt. So verspricht Microsoft in einem Blog-Beitrag flüssige und leichtgängige Bedienung sowie eine ausgereifte Touch-Visualisierung. Auch die Korrektur von Fehleingaben wurde wesentlich verbessert. Dafür müssen Geräte, welche für Windows 8 zertifiziert werden, allerdings mindestens fünf Finger gleichzeitig verarbeiten können. Windows 8 selbst kann bis zu zehn Finger separat verarbeiten. Im übrigen wird bei Windows 8 strikt zwischen dem Touch-Modus und dem Maus-Modus unterschieden, wobei hieraus eine jeweils leicht andere Bedienung resultiert.

Windows 8 Touchbefehle

Wesentliche Verbesserungen werden im Folgenden vorgestellt.

„Design for Comfort“-Studie

Um mit Windows 8 ein herausragendes Touch-Erlebnis zu ermöglichen, hat Microsoft eine umfangreiche Studie mit einer frühen Version (BUILD 2011) des Betriebssystems durchgeführt. Der Grundgedanke dabei war, dass nicht jeder Nutzer den Touchscreen vollkommen gleich verwendet. Es wurde eine Versuchsgruppe mit unterschiedlichen repräsentativen Personen erstellt, bei der die Touchscreen-Nutzung in verschiedenen Umgebungen aufgezeichnet wurde. So konnte schon bei der Handhabung der Hardware herausgefunden werden, dass die Nutzer das Gerät sehr unterschiedlich halten und somit einen anderen „Komfortbereich“ haben. Dieser sog. Komfortbereich beschreibt die für die Finger gut erreichbaren Positionen auf den Bildschirm. Hieraus wurden drei Areale für eine günstige Nutzung festgelegt: Die Iconbar links und rechts sowie die aufsplittetete Tastatur am unteren Bildschirmrand. ⁴

Touch Target Locking

Die Korrektur von „Fehleingaben“ auf dem Touchscreen ist in Windows 8 wesentlich besser als in den Vorgängerversionen. Hierzu analysiert Windows einen bestimmten Bereich um die erkannte Fingerposition herum nach vorhandenen Touch-Elementen. So können Funktionen ausgeführt werden, ohne das der Benutzer den entsprechenden Punkt auf dem Touchscreen exakt treffen muss. Im unten gezeigten Beispiel möchte der Nutzer die Größe des Fensters ändern, tippt den Touchscreen aber einige Millimeter vom Fenster entfernt an. Windows 8 erkennt in dem angezeigten Oval das entsprechende Touch-Element und verbindet es mit der eigentlichen Fingerposition. ⁵

Windows 8 Touch Target Locking

Touch-Feedback

Die Visualisierung von Touch-Eingaben wurde unter Windows 8 erheblich verbessert. Alle erkannten Finger werden durch schwarze Punkte mit weißer Umrandung dargestellt. Diese Funktion kann zusätzlich erweitert werden, um auch Touch-Eingaben auf externen Monitoren sichtbar zu machen (siehe Systemsteuerung -> Pen und Touch -> Touch -> Visuelles Feedback auch an externen Monitoren) ⁶.

Das Touch-Feedback in Windows 8

Internet Explorer 10

Der neue Internet Explorer 10 ist bei Windows 8 in zwei Versionen unterteilt. Zum einen gibt es die klassische Desktop-Version, welche über die bekannten Funktionen und Schaltflächen verfügt. Hinzu kommt eine neu gestaltete Metro-Version. Diese ist vor allem auf die Bedienung per Touch-Screen ausgerichtet und bietet eine entsprechend überarbeitete Bedienbarkeit. Doch vor allem in einem Aspekt unterscheiden sich die beiden Varianten: Die Metro-Version wird keine Plugins unterstützen. Somit wird auch kein Adobe Flash im Browser laufen, stattdessen setzt Microsoft vor allem auf HTML5 in Verbindung mit CSS3 und JavaScript. Dafür bietet der neue Internet Explorer einen erweiterten HTML5 Support, wie beispielsweise Drag&Drop, eine File-API, eine eigene Sandbox und eine integrierte Input-Validation. ⁷

Internet Explorer 10

Windows Explorer mit Ribbon

Die bei Office 2007 neu eingeführte Menügliederung mit „Ribbons“ ⁸ wird fester Bestandteil in allen Windows-Programmen. Auch der Explorer wird in Windows 8 über ein Ribbon-Userinterface verfügen. Diese Multifunktionsleiste verbindet die Elemente Menüsteuerung und Symbolleiste miteinander und gliedert zusammengehörige Funktionen in logische Einheiten. Kontextabhängig werden weitere Aufgaben und Informationen angezeigt, beispielsweise wenn ein Bild oder eine Festplatte im Explorerfenster markiert wurde. Darüber hinaus wurde eine überarbeite Dokumentenvorschau integriert. Um die Dateiverwaltung zu optimieren, wurden durch ein in Windows 7 integriertes Feedback-Programm ⁹ die meist genutzten Funktionen ermittelt. Entsprechend der Auswertung der Studio können 85% aller Aktionen nun durch die primäre UI ausgeführt werden, ohne dass sie durch einen Rechtklick oder die Befehlsleiste eingeleitet werden müssen. ¹⁰

Windows 8 Explorer

Near Field Communication Integration

NFC (zu deutsch etwa „Nahfeld-Kommunikation“) ist eine international standardisierte Technologie zur kabel- und kontaktlosen Datenübertragung über kurze Entfernungen. Sie wird neben dem reinen Datenaustausch beispielsweise auch zum bargeldlosen Bezahlen oder für eine Zugangskontrolle eingesetzt. Hauptsächlich kommt die Technik heute in Chip-Karten, wie zum Beispiel Kredit- oder Bahnkarten, vereinzelt aber auch schon in Mobiltelefonen ¹¹, zum Einsatz. Der größte Vorteil gegenüber Wifi oder Bluetooth ist, dass auch passive Geräte / Karten angesprochen werden können. Des Weiteren wird keine Konfiguration benötigt. Durch die physische Nähe der Geräte ist nur ein Tap notwendig, um zwei Geräte miteinander zu verbinden. Windows 8 wird eine API anbieten, welche es erlaubt, URLs aufzurufen, Applikationen zu starten, Links und Fotos zu teilen und Programme miteinander zu verbinden. ¹²

Hyper-V: Die neue Virtualisierung für Windows 8

Unter Virtualisierung versteht man Methoden, die es erlauben, Ressourcen eines Computers für die Ausführung mehrerer Systeme zu nutzen. Micrsosfts Hyper-V Technologie wurde bisher nur für die Server-Varianten von Windows angeboten ¹³. Nun findet das Programm auch Einzug in Windows 8 und kann bereits in der Developer Preview lediglich durch das Hinzufügen von Windows-Funktionen installiert werden. Hyper-V besteht im Wesentlichen aus zwei Bestandteilen: Eine Konsole, in der virtuelle Maschinen konfiguriert werden können und einer Verwaltungsmöglichkeit, um eine Verbindung zu einer (entfernten) Hyper-V-Maschine herzustellen. Theoretisch können so bis zu 384 virtuelle Betriebssysteme gestartet werden. Diese sind voneinander abgeschirmt und können nicht auf die Ressourcen des jeweils anderen Systems zugreifen. Unterstützt werden alle Windowssysteme sowie diverse Linux-Distributionen. Der Nutzer kann beispielsweise parallel mit Linux arbeiten oder eine Test-Instanz von Windows starten. ¹⁴

Das AAL-Forschungsprojekt Social Interaction Screen hat das Ziel die soziale Interaktion älterer Menschen mit ihrer Familie, Freunden und Bekannten aus der näheren Umgebung zu erleichtern und zu mehr realer sozialer Aktivität anzuregen. Vor diesem Hintergrund entsteht das nutzerorientierte soziale Interaktionswerkzeug elisa mit einer innovativen Benutzerschnittstelle für die Interaktion mittels dem Social Web. In diesem Beitrag stellen wir die Vision und die zentralen Konzepte von SI-Screen vor.

Ausgangssituation

Aktuell finden in ganz Europa im Rahmen des AAL Joint Programme umfangreiche Aktivitäten statt, um die Lebensqualität einer zunehmend älter werdenden Gesellschaft durch die Entwicklung neuer Technologien nachhaltig zu sichern. Das Ziel dieser Bemühungen besteht darin, neue Dienstleistungen und Technologien und insbesondere IKT zu entwickeln, um älteren Menschen so lange wie möglich ein selbstbestimmtes, unabhängiges und sozial integriertes Leben in ihren eigenen vier Wänden zu ermöglichen.

Das Ziel des AAL-Projektes SI-Screen ist die soziale Interaktion älterer Menschen mit ihrer Umwelt zu vereinfachen und zu unterstützen. Vor diesem Hintergrund arbeiten zehn europäische Partner an elisa, einem Tablet-Computer dessen Benutzerschnittstelle ganzheitlich auf die Bedürfnisse von Senioren ab Rentenalter ausgelegt ist. Die Interaktion und Kommunikation mit Familie und Freunden erfolgt unter Zuhilfenahme des Social Webs, mit dem Anliegen die soziale Bindung von Senioren zu fördern.

SI-Screen Vision

Die Benutzerschnittstelle von Desktop-Rechnern, Smartphones, Tablets etc. wurde vorwiegend für Personen konzipiert, die mehrere Stunden am Tag mit diesen Geräten arbeiten und den unterschiedlichsten Tätigkeiten nachgehen. Das Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten reicht vom Stöbern im Internet über Dokumentenverarbeitung bis hin zur Anwendungsentwicklung.

Social Interaction Screen ¹

Der Nachteil für ältere Menschen besteht darin, dass sie durch die Vielzahl an Möglichkeiten überfordert sein können, insbesondere wenn sie zuvor keine oder nur wenig Erfahrung im Umgang mit Computern besitzen. Bei ihrer gezielten Suche nach Information oder Unterstützungsfunktion können sie beispielsweise die Orientierung verlieren oder die Angst aufkommen versehentlich einen „falschen“ Knopf zu drücken. Unsere Umfragen in Deutschland und Spanien haben ergeben, dass ältere Menschen vorwiegend ein Gerät benötigen, dass sie vorwiegend selbständig, ohne Anleitung und externe Hilfe, bedienen können.

elisa Tablet

Um dieser Anforderung gerecht zu werden gehen wir über die klassische Entwicklung einer Software-Anwendung hinaus. Mit elisa realisieren wir ein Tablet, dessen Möglichkeiten von älteren Menschen begreifbar sind und über dessen Design das Gerät mit einem eindeutigen Zweck verbunden wird. Dabei achten wir insbesondere auf eine moderne ästhetische Formgebung bei der Tablet Hardware, die auch für jüngere Generationen ansprechend ist und nicht als stigmatisierende Betonung des Alters unserer Zielgruppe wahrgenommen wird.

elisa Tablet-Computer ¹

elisa Standfuß ¹

elisa Tragetasche ¹

Elisa unterscheidet sich sowohl im Endgerät als auch im Aufbau der grafischen Oberfläche von Tablets, die aktuell auf dem Markt erhältlich sind. Entgegen dem Trend eine möglichst dünne Display-Fassung aus Glas und Aluminum anzubieten, sehen wir einen breiten Rahmen mit einem Bezug aus Leder vor. Ein breiterer Rahmen verfügt über ausreichend Platz für die Ablage der Hände, ohne dass die Finger die Touch-Oberfläche berühren und versehentlich eine Funktion auslösen können. Ein integrierter Standfuß und Tragegriff sorgen für Stabilität sowohl während der Bedienung am Tisch, als auch für einen sicheren Transport bei der Mitnahme des Tablets.

elisa User Interface

Mit dem elisa UI entsteht eine klar strukturierte grafische Benutzerschnittstelle, die eine nachvollziehbare Navigation und einen konsistente Darstellung und Ablauf für jeden Funktionsbereich vorsieht. Für den ersten elisa Prototypen wurden insgesamt zwei Layout-Varianten konzipiert – das Inhalts-zentrische und das Personen-zentrische Layout.

Beim Inhalts-zentrischen Layout liegt die Betonung auf dem Zugang zu aufbereiteten Inhalten aus dem Web, ausgewählt nach persönlichen Präferenzen. Die in Magazin-Stil dargestellten Inhalte sollen dazu anregen auf lokale Interessengruppen und deren Aktivitäten aufmerksam zu werden, daran aktiv teilzunehmen und Gleichgesinnte dazu einzuladen.

Bei der Personen-zentrischen Gestaltung der elisa UI steht hingegen die soziale Interaktion mit Familie und Freunden im Vordergrund. Mit dem Ziel über aktuelle Geschehnisse von Vertrauten selbst bei großer örtlicher Entfernung auf dem Laufenden zu bleiben und die Möglichkeit zu bieten Personen mit gleichen Interessen zu finden oder verlorene Kontakte wieder herzustellen. Durch die Integration von bestehenden sozialen Netzwerken kann eine Brücke zur jüngeren Generation entstehen.

elisa User Interface ¹

elisa Hauptseite ¹

elisa Artikel ¹

elisa Kalender ¹

elisa Blog ¹

elisa Hauptseite ¹

elisa Profilseite ¹

elisa Kalender ¹

elisa Kontakte ¹

Bei der elisa UI nehmen wir bewusst Abstand von der gegenwärtig dominierenden App-Metapher von Smartphones und Tablets. Unseren Beobachtungen zufolge werden Apps als inkonsistent in ihrem Funktionsumfang und grafischer Gestaltung wahrgenommen. Darüber hinaus setzen die verfügbaren Produkte voraus, dass der Endanwender administrative Aufgaben, wie z. B. die Installation und Konfiguration, selbständig übernehmen kann. Eine weitere Hürde für ältere Menschen ist oftmals die wiederholte Registrierung von Benutzerkonten für jede (Web-)Anwendung, bevor sie in den vollständigen Genuss der jeweiligen Funktionalität kommen.

Tablet Standard: für jeden Funktionsbereich ein Benutzerkonto ¹

In SI-Screen steht der Nutzen und eine freudvolle Bedienung durch ältere Menschen an erster Stelle. Vor diesem Hintergrund haben wir für elisa Konzepte erarbeitet, um die unterschiedlichen Funktionen von Webdiensten über eine einheitliche Benutzerschnittstelle zur Verfügung zu stellen und die notwendigen administrativen Aufgaben zu reduzieren oder zumindest auf ein Person des eigenen Vertrauens übertragen zu können. Idealerweise können ältere Menschen die Vorteile des Social Webs nutzen, ohne selbst eine Mitgliedschaft beim jeweiligen Dienst beantragen zu müssen. Die Einmalanmeldung und Konsolidierung der Inhalte und Funktionalität des Social Webs verwirklichen wir über den sogenannten Social Software Integration Layer (SSIL).

Social Software Integration Layer

Der SSIL ist eine Server-basierte Software-Lösung, die elisa unterstützt mehrere Dienste des Social Webs über eine einheitliche Schnittstelle anzubinden. Zu diesem Zweck verdichtet der SSIL Profil-Informationen, Activity Streams (Status Updates) und Content Streams (Kommentare, Empfehlungen, Photos) von bestehenden SNS ², Social Content Sharing Plattformen ³, Gruppenkalender ⁴ sowie Web Feeds ⁵, Mailing-Listen und persönliche Blogs. Der SSIL verfügt über keine Benutzerschnittstelle, sondern ermöglicht elisa den Bi-Direktionalen Zugriff auf das Social Web.

SI-Screen Vision: eine einheitliche Benutzerschnittstelle ¹

CommunityMashup

Für die Realisierung des SSIL setzen wir auf CommunityMashup, eine Personen-zentrische Mashup-Lösung die an der Forschungsgruppe Kooperationssysteme realisiert wird. CommunityMashup ist eine Service-orientierte Middleware, welche für jeden Endanwender Inhalte aus den verschiedenen SNS bezieht, zu einem einheitlichen Datenstrom (Awareness-Stream) verdichtet und anschliessend den elisa Tablets über eine REST API bereitstellt.

Um etwaige Zugangsbarrieren für technisch unerfahrene Senioren zu senken, wurde CommunityMashup um die Möglichkeit erweitert die Konfiguration von der Inhaltsbereitstellung zu trennen. Auf diese Weise erhalten ältere Menschen den Zugang zum Social Web, während die bereitstellenden Webdienste und deren Konfiguration vom Endanwender verborgen bleiben.

Social Software Integration Layer ⁶

Profile Admin UI

Die Konfiguration der Dienstzugriffe erfolgt über die Profile Admin UI. Mit Hilfe der Profile Admin UI können Vertrauenspersonen mittels Fernzugriff die administrativen Aufgaben für den Endanwender übernehmen. Konkret können Dritte im Bedarfsfall über eine Administrations-Webseite (temporär) dazu berechtigt werden, Benutzerzugänge zu bestehenden oder neuen E-Mail-Konten bzw. Web-Diensten im SSIL zu hinterlegen.

Auf diese Weise können ältere Menschen über ihre Einmalanmeldung auf ihrem elisa Tablet Zugriff auf die unterschiedlichen Dienste erlangen, ohne selbst einen Registrierungsvorgang durchführen zu müssen. Versierte Nutzer können weiterhin die Konfiguration von elisa übernehmen, sind aber ungezwungen und können zumindest einen Teil davon abgeben.

Service Integration

Unabhängig von der Administration können Familienmitglieder und Freunde mit Zugang zu sozialen Netzwerken einem elisa Nutzer Zugriff auf die eigenen Aktivitäten und publizierten Inhalte, wie Fotos oder geteilte Informationen, gewähren. Für Plattformen mit API-Key- oder OAuth-Unterstützung, wie z. B. Facebook oder Google+, ist für den Zugriff von elisa auf diesen Awareness-Stream keine Mitgliedschaft notwendig. Elisa ist bei ausgewählten Webdiensten als Anwendung registriert und mit Erlaubnis eines Mitglieds können Inhalte mit dem jeweiligen elisa Anwender geteilt werden.

Die Integration von Web-Diensten mittels SSIL geht über die Unterstützung von sozialen Netzwerken hinaus. Internetauftritte von lokalen Veranstaltern wie Theater, Museen, Kirchen Vereine oder Verbände, sowie Veröffentlichungen von Zeitungen oder Nachrichtenagenturen können beispielsweise über Web Feeds oder vergleichbare Datenquellen angebunden werden. Alternative Publikationsformen wie Newsletter werden in Zukunft über CommunityMashup ebenfalls unterstützt und können anschliessend abonniert werden.

Zusammenfassung und Ausblick

Das Ziel von SI-Screen ist die Realisierung eines Tablet Computers, der Inhalte und Funktionen über eine einheitliche und freudvolle Benutzerschnittstelle für ältere Menschen bereitstellt und zu sozialer Kommunikation und Aktivitäten im realen Leben anregt. Durch Übertragung der administrativen Vorgänge an Vertrauenspersonen können Senioren in die Vorzüge des Sozialen Webs gelangen, selbst wenn sie keine oder wenig Erfahrung im Umgang mit Computern haben.

Der erste Prototyp, eine klick-bare Demo-Anwendung der elisa UI, wurde im Januar 2012 fertig gestellt. In März und April 2012 wurden Senioren in Spanien und Deutschland zu den Hardware Designs und den beiden Layout-Varianten der grafischen Oberfläche befragt. Das Feedback fliesst in das gegenwärtige Design und Entwicklung des zweiten Prototypen ein. Über einen ISO 9241-9 Ergonomie-Test wird im Mai die Gebrauchstauglichkeit potentieller Tablet Computern evaluiert, deren Komponenten im zweiten Prototypen verarbeitet werden.

Danksagung

Dieser Beitrag steht im Zusammenhang mit dem Forschungsprojekt SI-Screen, das mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung, und Forschung (Förderkennzeichen 16SV3982), sowie durch das Europäische AAL Joint Programme (AAL-2009-2-088) gefördert wird. Das Vorhaben wird von einem Zusammenschluss aus zehn internationalen Partnern durchgeführt und von der Innovationsmanufaktur GmbH (ehemals SportKreativWerkstatt GmbH) koordiniert. Das Hardware-Design und Prototyping des elisa Produkts wird von Porsche Design Studio entwickelt. Die visuelle Gestaltung des Artikelbildes und der elisa UI erfolgt durch helios.bz. Die Koordination der Produkt- und Systementwicklung sowie die Integration von Social Software obliegt der Universität der Bundeswehr München. Weiterführende Informationen zu SI-Screen sind verfügbar unter http://www.si-screen.eu.

Der vorliegende Artikel ist der zweite Bericht aus der Einführungs-Serie für Multitouch-Entwicklungsumgebungen und stellt die kommerzielle Software GestureWorks vor. Mit diesem Framework können Adobe Flash Applikationen mit Multitouch-Unterstützung erstellt werden, wobei eine breite Palette von Multitouch-Hardware unterstützt wird. Das Spektrum an unterstützten Gesten ist enorm, was sich u.a. auch in der von GestureWorks eingeführten Gesture Markup Language widerspiegelt. Im Folgenden wird eine kurze Einführung in die Plattform gegeben, einige vorgefertigte Beispiele gezeigt sowie ein kleine Anwendung selbst implementiert.

Einführung

• Framework zur Erstellung von Multitouch-Anwendungen mit Adobe Flash
• Unterstützung aller Adobe Flash-Komponenten
• Verwendung der Adobe Flash Rendering Engine
• Implementierung basiert auf Adobe ActionScript
• Anbindung beliebiger Hardware mit Windows 7 oder dem TUIO-Protokoll
• Über 100 verfügbare Gesten, assoziiert mit der Gesture Markup Language

Demo

Um vor der Vorstellung der technischen Details einen ersten Eindruck zu schaffen, demonstriert das folgende Beispielvideo die Funktionalität einer Applikation mit Flickr und Google Maps Integration:

Historie

Das Framework wird seit 2008 von dem US-Unternehmen Ideum Inc. entwickelt und steht derzeit in der Version 3.1 zur Verfügung. Es werden zwei Versionen vertrieben. Zum einen als Standard-Version für $149, welche auf fünf Gesten beschränkt ist und in jeder Anwendung ein Logo enthält, und die unbeschränkte Professional-Version für $349. Außerdem wird eine Demo-Version bereitgestellt, bei der jede Anwendung auf 30 Minuten Laufzeit eingeschränkt ist. Die Version 2 des Frameworks ist als über das Projekt Open Exhibits als Open-Source verfügbar.

Komponenten und Aufbau

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die technischen Eigenschaften sowie bereitgestellten Gesten und Komponenten des Frameworks:

Installation

Bevor die Installation starten kann, muss zunächst auf der Homepage eine Version gekauft werden. Alternativ steht auf der gleichen Seite auch eine Evaluationsversion zur Verfügung.

1. Die Adobe Air Laufzeitumgebung herunterladen und installieren
2. Die heruntergeladene Setup-Datei für GestureWorks ausführen
3. Den Installationsschritten folgen
4. Zum Ende der Installation die Lizenznummer eingeben und bestätigen
5. Nach der Installation öffnet sich der Windows Explorer und zeigt den Installationsordner. In diesem sind die Programm-Bibliotheken enthalten, die benötigt werden, um Multitouch-fähige Anwendungen mit Adobe Flash zu kompilieren. Es ist keine ausführbare Anwendung enthalten!

Installation Schritt 1

Installation Schritt 2

Installation Schritt 3

Installation Schritt 4

Installation Schritt 5

Installationsverzeichnis von GestureWorks

Einrichtung von Adobe Flash

Um Anwendungen auf Basis von Adobe Flash und GestureWorks entwickeln zu können, wird die Entwicklungsumgebung Adobe Flash Professional CS5+ benötigt. Im Folgenden wird erklärt, wie diese Anwendung eingerichtet werden muss, damit Applikationen mit GestureWorks erstellt werden können.

1. Dieses vorbereitete Template herunterladen und entpacken. Es enthält die Ordnerstruktur, welche für jedes neue Projekt benötigt wird.
2. Anlegen eines neuen Adobe AIR Projekts unter „Datei“ -> „Neu“ (Adobe AIR Projekt auswählen)
3. Abspeichern des Projekts unter beliebigem Namen in dem Template-Ordner
4. Neue Adobe ActionScript Klasse anlegen unter „Datei“ -> „Neu“ (ActionScript 3.0 auswählen)
5. Die neue Klasse im „src“-Ordner abspeichern unter dem Name „Main“
6. ActionScript Einstellungen festlegen unter „Datei“ -> „ActionScript Einstellungen
   1. Als Klassenname „Main“ angeben
   2. Neuen Quellpfad „.\src“ erstellen
   3. Bibliothekspfade hinzufügen. Alle GestureWorks-Projekte müssen mit den Bibliotheken „GestureWorksCML.swc“ und „GestureWorksGML.swc“ verknüpft werden. Diese Dateien befinden sich im „lib“-Ordner im Verzeichnis von GestureWorks und müssen mit dem Icon „SWC-Datei hinzufügen“ je als neue Bibliothek eingefügt und aus dem GestureWorks-Ordner (C:\Users\“Name“\GestureWorks3\lib) ausgewählt werden.
7. Veröffentlichungseinstellungen festlegen unter „Datei“ -> „Einstellungen für Veröffentlichungen“
   1. Der Pfad für die Ausgabedatei (.swf) ist „.\bin\Main.swf“
8. Nun kann der eigentliche Inhalt der Applikation implementiert werden. Dazu wird mit „Klassendefinition bearbeiten“ von „Main“ eine neue Klasse für ActionScript erstellt.

Einstellungen für Veröffentlichungen

ActionScript-Einstellungen 1

ActionScript-Einstellungen 2

Klassendefinition bearbeiten

Adobe Flash Professional CS5+

Neues Adobe AIR Projekt

Neue ActionScript Klasse

Mitgelieferte Beispiele

Die Beispielanwendungen für GestureWorks sind nicht in der Installation enthalten, sondern als Tutorial und Download auf der Webseite verfügbar. Die Applikationen sind allesamt einfach gehalten und lassen sich mit der Anleitung auf der Webseite einfach nachvollziehen. Für die weitere Betrachtung werden die Applikationen in zwei Kategorien eingeteilt. Zum einen die Beispiele, welche die grundlegenden Touch-Gesten demonstrieren, und zum anderen erweiterte Anwendungen. Letztere haben einen größeren Funktionsumfang und geben einen Einblick in die reale Entwicklung.

Die derzeit auf der Homepage befindlichen Beispiele sind für die Version 2 von GestureWorks ausgelegt.

Grundlegende Beispiele

Diese Beispielanwendungen dienen vor allem zum Erlernen der grundlegenden Touchgesten. Es werden jeweils nur wenige Geste mit einfachen Objekt kombiniert, um die Funktionalität zu erlernen.

Flick (Swipe)

Drag

Zoom

Move, Rotate, Scale

Tap

Rotate

Erweiterte Beispiele

Anwendungen in dieser Kategorie sind für fortgeschrittene Entwickler geeignet und zeigen wie man gewöhnliche Flash-Inhalte wie beispielsweise Karten oder 3D-Objekte mit Multitouch-Gesten versehen kann.

Google Maps App

Multitouch Flint App

StandingWave2 App

Twitter Touch App

Away3D Touch App

Minimalimplementierung

Eine Anwendung mit GestureWorks zu implementieren ist sehr einfach. Es werden nur zwei Dateien und etwas Quellcode (Adobe ActionScript 3) benötigt. Wie bei den anderen Beispielanwendungen für Multitouch-Frameworks dieser Seite soll die Beispielanwendung Bilder darstellen und mit entsprechenden Gesten (Drag, Scale, Rotate) manipulieren können. Für die Applikation wird zunächst ein neues Flash-Projekt benötigt. Dieses muss, wie bereits oben gezeigt, konfiguriert und mit dem GestureWorks-Framework verknüpft werden. Das Minimal-Beispiel steht ebenfalls als fertiger Download zur Verfügung.

Den eigentlichen Quellcode beinhaltet die „Main.as“-Datei. Diese besteht, wie bei objektorientierten Programmiersprachen üblich aus verschiedenen Bestandteilen. Zunächst werden die Grundfunktionen per Import-Anweisung eingebunden. Im Anschluss wird die Klasse von „Application“ abgeleitet und die benötigten Methoden implementiert. Die Methode „initialize“ enthält den Hauptbestandteil der Anwendung. Im Folgenden der vollständige Code für das Minimal Beispiel:

package{
import com.gestureworks.core.GestureWorks;
import com.gestureworks.core.TouchSprite;
import flash.display.Bitmap;
import flash.display.BitmapData;
import flash.display.Loader;
import flash.events.Event;
import flash.net.URLRequest;

public class Main extends GestureWorks{
	private var loader:Loader;
	private var myDisplay:TouchSprite;

	public function Main():void{
		super();
		key = "KEY HIER EINFUEGEN";
	}

	override protected function gestureworksInit():void{
		trace("GestureWorks has initialized");

		myDisplay = new TouchSprite();
		loader = new Loader();
		myDisplay.x = (stage.stageWidth) / 2;
		myDisplay.y = (stage.stageHeight) / 2;
		myDisplay.scaleX = 0.2;
		myDisplay.scaleY = 0.2;

		myDisplay.gestureTouchInertia = true;
		myDisplay.gestureReleaseInertia = true;
		myDisplay.clusterEvents = true;
		myDisplay.gestureEvents = true;
		myDisplay.transformEvents = true;
		myDisplay.disableNativeTransform = false;

		var gList:Object = new Object;
		gList["pivot"] = true;
		gList["n-drag"] = true;
		gList["n-rotate"] = true;
		gList["n-scale"] = true;
		myDisplay.gestureList = gList;

		loader.contentLoaderInfo.addEventListener(Event.COMPLETE, loaderComplete);
		loader.load(new URLRequest("library/assets/pic.jpg"));

		myDisplay.addChild(loader);
		addChild(myDisplay);
	}

	private function loaderComplete(event:Event):void{
		loader.x = 0 - (loader.width / 2);
		loader.y = 0 - (loader.height / 2);
	}
}}

Die Faszination dafür, Gegenstände nur durch die eigene Stimme zu steuern, hat mittlerweile zu einer merklichen Schwerpunktverlagerung in der Weiterentwicklung technischer Geräte geführt, wie zum Beispiel die Feature Liste des iPhone 4S jüngst zeigte. So wurde die Sprachsteuerung zu einem der wichtigsten Aspekte Multimodaler Interaktion. In diesem Artikel soll ein Überblick über Möglichkeiten zur Spracherkennung bzw. Sprachsteuerung vermittelt werden, dazu werden auch Webdienste behandelt. Möglichkeiten zur Implementierung beziehungsweise Einbindung für Software-Projekte, also vorhandene Programmbibliotheken ¹ werden sofern vorhanden vorgestellt. Er soll einen groben Umriss über aktuell Produkte bieten. Der Schwerpunkt liegt in diesem Artikel auf der Android-Entwicklung und wurde im Zusammenhang mit dem Projekt ELISA erstellt. Es soll eine Erleichterung der Bedienbarkeit von Tablets unter anderem durch Sprachsteuerung erreicht werden.  Zunächst werden grundlegende Begriffe sowie Mechanismen erklärt, bevor im weiteren Verlauf Webdienste und Produkte im Einzelnen behandelt werden. Sie sind dabei unterteilt in den Kategorien „kommerziell“ und „Open Source“. Im abschließenden Vergleich werden sie einander tabellarisch gegenübergestellt.

Grundlagen

Zu unterscheiden ist neben Text-to-Speech (TTS) und Speech-to-Text (STT) vor allem zwischen Spracherkennung und Sprachsteuerung. TTS ist die künstliche Erzeugung (Synthese) von Sprache. Bei STT findet eine Digitalisierung der analogen Sprachsignale statt, welche mit Hilfe von akustischen Modellen, Wörterbücher und Sprachmodellen erkannt werden.

Bei der Spracherkennung werden eingegebene Sprachinformationen durch computerbasierte Systeme analysiert. ² Natürliche oder auch fließende Spracherkennung ist dabei die Fähigkeit des Systems nicht nur unterbrochene (diskrete) Sätze, sondern einen gesamten Sprachfluss zu erkennen. Es ist also bei modernen System nicht notwendig eine Pause zwischen den Wörtern einzulegen.

Als Sprachsteuerung hingegen bezeichnet man die Eingabe von Befehlen in technische Geräte per Stimme.  Diese baut direkt auf Spracherkennung auf, denn das gesprochene Wort muss erst erkannt werden, bevor es einem bestimmten Befehl zugeordnet werden kann.

Beispiel Spracherkennung ³

Mechanismen zur Spracherkennung

Hidden Markov Model

Als stochastisches Model der Spracherkennung wird unter anderem das Hidden-Markov-Model ⁴ verwendet und in der Spracherkennungssoftware implementiert.

Das Hidden-Markov-Model ist die einfachste Form eines dynamischen Bayes’schen Netzes und ist durch Zustände und Übergangswahrscheinlichkeiten gekennzeichnet. Es entscheidet abhängig von den bisherigen Eingaben welches Wort, oder auch welches Phonem, mit größerer Wahrscheinlichkeit gemeint ist. ⁵

Beispiel:

Otto möchte seinen Bekannten Charlie anrufen.
„Charlie“ wird im Optimalfall wie „t-sch-a-r-l-i“ ausgesprochen.
Aufgezeichnet wird jedoch eine Tonspur die sich eher anhört wie „d-sch-a-o-l-ü“.
Das gemeinte Wort „Charlie“ ist für das Spracherkennungsprogramm also keineswegs direkt erkennbar, „t-sch-a-r-l-i“ ist hidden.

Das Programm verfügt über zwei Wahrscheinlichkeitstabellen,
die es sich nun zuhilfe nimmt.
Die eine Tabelle enthält Information, die unter Anderem besagen, dass
ein hidden-t mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auch als „d“,
ein hidden-r mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auch als „o“ und
ein hidden-i mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auch als „ü“ beobachtet werden kann.
Die andere Tabelle enthält Information, die unter Anderem besagen, dass
ein hidden-t wahrscheinlicher einem hidden-sch vorrausgeht als ein hidden-d,
ein hidden-r wahrscheinlicher zwischen einem hidden-a und einem hidden-l vorkommt als ein hidden-o und
ein hidden-i wahrscheinlicher auf ein hidden-l folgt als ein hidden-ü.

Dank dieser Informationen  wird das Programm nach einer etwas aufwändigen Berechnung unter Beachtung vieler weiterer Informationen aus den Tabellen in der Lage sein, „t-sch-a-r-l-i“ als wahrscheinlicher anzunehmen, „d-sch-a-o-l-ü“ also zu verwerfen und die Tonspur als „Charlie“ richtig zu erkennen.

Kommerzielle Dienste und Produkte

Nuance

Nuance bietet neben verschiedenen Spracherkennungsprodukten für Desktopanwendungen auch einen Webdienst zur serverbasierten Spracherkennung zum Beispiel für mobile Apps. Es unterstützt sowohl iOS als auch Android. Zur Entwicklung solcher Apps wird ein entsprechendes Software Development Kit (SDK) bereitgestellt, das im Folgenden kurz erläutert wird.

Dragon Mobile SDK

Dragon Mobile Logo ⁶

Das Dragon Mobil SDK ist eine eigener Werkzeugsatz zur Integration von Spracherkennung in bestehende Applikationen und zur Erstellung eigener Anwendungen und nutzt eine serverbasierte Spracherkennung. Sogenannte Back-End-Systeme haben den Vorteil dass eine Verbesserung der Spracherkennung durchgeführt werden kann, ohne dass die Anwendung selbst aktualisiert werden muss.

Ein Codebeispiel:

 // Use the same handler for both buttons
 final Button dictationButton = (Button)findViewById(R.id.btn_startDictation);
 Button websearchButton = (Button)findViewById(R.id.btn_startWebsearch);
 Button.OnClickListener startListener = new Button.OnClickListener()
 {
 @Override
 public void onClick(View v) {
 _listeningDialog.setText("Initializing...");   
 showDialog(LISTENING_DIALOG);
 _listeningDialog.setStoppable(false);
 setResults(new Recognition.Result[0]);

 if (v == dictationButton)
 _currentRecognizer = MainView.getSpeechKit().createRecognizer(Recognizer.RecognizerType.Dictation, Recognizer.EndOfSpeechDetection.Long, "en_US", _listener, _handler);
 else
 _currentRecognizer = MainView.getSpeechKit().createRecognizer(Recognizer.RecognizerType.Search, Recognizer.EndOfSpeechDetection.Short, "en_US", _listener, _handler);
 _currentRecognizer.start();
 }
 };
 dictationButton.setOnClickListener(startListener);
 websearchButton.setOnClickListener(startListener);

Apple

Apple hat spätestens seit dem iPhone 4S ⁷ und ihren Plänen zu Sprachsteuerung von TV-Geräten ⁸ wieder eine wichtige Rolle in der Spracherkennung eingenommen. Es unterhält dementsprechend eigene Server zur Spracherkennung und -steuerung, limitiert deren Nutzung jedoch bisweilen stark.

SIRI

Logo Siri ⁹

Siri ist eine Software von Apple, die der Erkennung und Verarbeitung von natürlich gesprochener Sprache dient. ¹⁰ Apple hat durch den Kauf vin Siri ¹¹  bewiesen, wie interessant Sprachesteuerung für Kunden ist.

Microsoft

Tellme

Von Microsoft für Windows-Phone entwickelt Software Tellme bietet durch die Cloud eine ständige Verbesserung der Spracherkennung ¹².

Logo von Tellme ¹³

Es soll ein Konkurrent zu Siri sein, schnitt jedoch in vielen subjektiven Tests als deutlich schlechter und weniger intelligent ab. ¹⁴

WSR Macros

Dies ist ein kostenfreies Tool zum herunterladen, welches einem eine einfache Möglichkeit gibt die Sprachsteurung von Windows zu erweitern, ohne weitgreifende Programmierkenntnisse zu besitzen. Jedoch bleibt es weit hinter den Möglichkeiten anderer Anbieter zurück.

Google VoiceActions

Logo von Google Voice ¹⁵

Auch Google hat mit Google Voice Actions ¹⁶ eine Möglichkeit entwickelt das Mobiltelefon oder das Tablet per Sprache zu bedienen. Anders als andere Anbieter braucht es den Vergleich mit Siri nicht zu scheuen, obwohl es in der Umsetzung einen deutlich anderen Weg gewählt hat. Anders als beim Produkt von Apple wird weniger in Oberfläche von Siri angezigt, sondern auf die Suchmaschine von Google gesetzt. Es wirkt zwar dadurch technischer, aber häufig auch detaillierter. Es stehen also auf der einen Seite ein Dialog-Ansatz und Styling von Apple und auf der anderen Seite klare Anweisungen und aufgelistete Ergebnisse von Google. ¹⁷

Iris

Die erste Version von Iris soll innerhalb weniger Stunden entstanden sein und wurde später durch updates immer genauer und zuverlässiger. Dexetras Versuch Siri zu klonen stellt zur Zeit noch nicht eine ausgereifte Software dar, man kann aber vermuten, dass durchaus noch weitere Updates folgen werden. ¹⁸ Iris benötigt Google Voice Search ¹⁹ und TTS, welche aber frei im Android Market erhältlich sind. Da es keine Softwarebibliothek, sondern eine prototypische Implementierung  auf Basis des unten erläutertem Android SDK ist und kein Quellcode erhältlich ist, kann es nicht in eigenen Programmen verwendet werden.

Android SDK

Android bietet den Vorteil, dass es frei und kostenlosnlos ist und zusäzlich der Quellcode eingesehen und studiert werden kann. Beides erleichtert die Implementierung neuer Applikationen. Die SDKs sind umfangreich und schon mit verschieden Tests vorhanden. Mit der aktuellen Version 4.0 Ice Cream Sandwich soll zudem auch ein Front-End-System, also einer Erkennung auf dem Client, der Spracherkennung möglich sein. Es ist damit unabhängig von den Servern der Anbieter, die Anwendung muss aber zur Verbesserung manuelle aktualisiert werden.

ein Codebeispiel:

/**
 * A very simple application to handle Voice Recognition intents
 * and display the results
 */
public class VoiceRecognitionDemo extends Activity
{

    private static final int REQUEST_CODE = 1234;
    private ListView wordsList;

    /**
     * Called with the activity is first created.
     */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
    {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.voice_recog);

        Button speakButton = (Button) findViewById(R.id.speakButton);

        wordsList = (ListView) findViewById(R.id.list);

        // Disable button if no recognition service is present
        PackageManager pm = getPackageManager();
        List<ResolveInfo> activities = pm.queryIntentActivities(
                new Intent(RecognizerIntent.ACTION_RECOGNIZE_SPEECH), 0);
        if (activities.size() == 0)
        {
            speakButton.setEnabled(false);
            speakButton.setText("Recognizer not present");
        }
    }

    /**
     * Handle the action of the button being clicked
     */
    public void speakButtonClicked(View v)
    {
        startVoiceRecognitionActivity();
    }

    /**
     * Fire an intent to start the voice recognition activity.
     */
    private void startVoiceRecognitionActivity()
    {
        Intent intent = new Intent(RecognizerIntent.ACTION_RECOGNIZE_SPEECH);
        intent.putExtra(RecognizerIntent.EXTRA_LANGUAGE_MODEL,
                RecognizerIntent.LANGUAGE_MODEL_FREE_FORM);
        intent.putExtra(RecognizerIntent.EXTRA_PROMPT, "Voice recognition Demo...");
        startActivityForResult(intent, REQUEST_CODE);
    }

    /**
     * Handle the results from the voice recognition activity.
     */
    @Override
    protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data)
    {
        if (requestCode == REQUEST_CODE && resultCode == RESULT_OK)
        {
            // Populate the wordsList with the String values the recognition engine thought it heard
            ArrayList<String> matches = data.getStringArrayListExtra(
                    RecognizerIntent.EXTRA_RESULTS);
            wordsList.setAdapter(new ArrayAdapter<String>(this, android.R.layout.simple_list_item_1,
                    matches));
        }
        super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data);
    }
}

Vlingo

Vlingo Logo ²⁰

Vlingo ist eine kostenfreie App, welche Nachrichten oder Mails sendet, Anrufe und Websuche durch einfache Sprachbefehle startet – welche aber beim ersten Start eingestellt werden müssen. Es ist nur mit Android Versionen ab 2.0 kompatibel. Im Hauptmenü werden alle verfügbaren Befehle aufgelistet und neben dem erstellen von SMS, ist es auch möglich andere Applikationen wie zum Beispiel Skype aufrufen. Die Spracherkennung wurde in mehreren Test als überraschend gut beschrieben und bietet auch einen inCar-Modus, welcher eine Steuerung mit fast gar keinem Berühren erlaubt. ²¹

Open Source Projekte

Neben kommerziellen Webdiensten und Produkten gibt es auch Open Source Projekte, die sich ebenfalls mit Spracherkennung (vordergründig) sowie zum Teil mit Sprachsteuerung befassen.
Durch eine freie und kostenlose Veröffentlichung eines Quelltextes fördern diese die Weiterentwicklung und erleichtern die Verbreitung. Es kann somit eine große Anzahl an Personen an einer Aufgabe arbeiten und jeder profitiert von den Erfolgen anderer.

CMU Sphinx

CMU Sphinx ist ein Open Source Projekt ²² zur Spracherkennung der Carnegie Mellon University. Es ist unabhängig vom Nutzer und bietet die Erkennung von ununterbrochenem Sprachfluss. ²³

Julius

Logo Julius ²⁴

Julius ist eine Spracherkennungs-Engine, welche Open Source ist und sowohl ununterbrochene Sprachflüsse versteht, als auch mit großen Wortschätzen umgehen kann. Es basiert auf Hidden Markov Modellen und läuft auf modernen PCs nahezu in Echtzeit. ²⁵ Neben dem vollständigen Quelltext bietet es zusätzlich noche eine Anleitung in Englisch und Japanisch.

VoxForge

Logo von Voxforge ²⁶

VoxForge erstellt akustische Modelle für die Verwendung mit Spracherkennungs-Engines wie Sphinx oder Julius. Es sammelt dafür eingereichte Sprachdateien von Benutzern. ²⁷ Aus den Sprachaufnahmen wir dann ein akustisches Modell erstellt, welches aber eine große Menge von Sprachaufnahmen benötigt.

RWTH ASR

Logo RWTH ASR ²⁸

RASR ist ein open source Spracherkennungs-Werkzeugsatz. Es wurde von der „Human Language Technology and Pattern Recognition Group“ an der Universität in Aachen entwickelt.

Nutzungsmöglichkeiten

Sprachsteuerung ²⁹

Das Ziel ist es im Schwerpunkt eine Verkürzung der Funktionsaufrufe um damit die Erleichterung der Bedienbarkeit zu erreichen. So soll es möglich sein vom Hauptmenü aus, mit nur einem Befehl, eine Person aus der Kontaktliste des Tablets anzurufen. Es entfallen also zum Teil lange Befehlsketten und werden durch  einzelne Befehle ersetzt. Es ist unter anderem für ältere Menschen, der Zielgruppe von ELISA, von Bedeutung.

In diesem Zusammenhang soll eine Beispielkontakliste auf einem Tablet erstellt und dem Nutzer ermöglicht werden sich einen dieser Kontakte durch einen Sprachbefehl anzuzeigen.

Vergleich

In dieser Tabelle können die vorgestellten Produkte und Webdienste nun miteinander verglichen werden.

Überblick über Anbieter- Tabelle

Zusammenfassung

Der Artikel zeigt, dass es bereits eine Vielzahl an Webdiensten, Produkten und Open Source Projekten zur Spracherkennung und Sprachsteuerung gibt, welche sich in vielen Gesichtspunkten jeweils sehr von einander unterscheiden. So wird die potentielle Nutzbarkeit zum Teil stark dadurch eingeschränkt, welche Betriebssysteme unterstützt werden, unter was für einer Lizenz die Veröffentlichung läuft, welche Sprachen erkannt werden und ob überhaupt Sprachsteuerung oder das Entwickeln eigener Anwendungen (SDK) vorgesehen ist. Dies wird in obiger Tabelle deutlich.

Die Spracherkennung derer Technologien, die sich für Android nutzen lassen findet bisweilen serverseitig statt. Die aufgezeichnete Eingabe wird an einen Server weitergeleitet und von diesem zu Text bzw. Befehlen verarbeitet.
Somit funktionieren jene nur, solange die Verbindung zwischen Gerät und Internet steht. Lediglich Google ließ verlauten, dass sein Android 4.0, welches Anfang Januar 2012 erscheinen soll, erstmals über eine autonom arbeitende Spracherkennung verfügt.

Unabhängig davon soll unbestätigten Berichten zufolge Anfang 2012 Googles Antwort auf Siri erscheinen. So berichtet der Fachblog androidandme, derzeit arbeite das Entwicklerteam an einer neuen Android-Sprachsteuerung mit Codenamen Majel. Auch heise.de zitierte den englischsprachigen Bolg in einem entsprechenden Artikel.
Majels Spracherkennung solle jedoch serverseitig stattfinden, hieß es, was wiederum mit Goggels offizieller Ankündigung einer autonom arbeitende Spracherkennung nicht ganz in Einklang zu bringen ist. Ein Google-Sprecher wiegelt Nachfragen indess damit ab, dass sie „keine Gerüchte und Spekulationen kommentieren“.
Man darf gespannt sein.

Durch die immer größer werdende Anzahl an verschiedenen Multitouch-Tablet-Modellen, sowie deren Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten in den unterschiedlichsten Szenarien, ist die Auswahl eines geeigneten Gerätes für einen konkreten Einsatzzweck in der heutigen Zeit schwierig und aufwendig. Die hier dargestellte Bachelorarbeit „Konzeption eines Analyserasters für die szenario-spezifische Eignungsfeststellung von Multitouch-Tablets“ beschäftigt sich daher mit Szenario- und Geräte-Variablen, sowie deren Bedeutung und Einfluss auf die Eignungsfeststellung von Multitouch-Tablets. Dazu wird ein Analyseraster für einen einfach durchzuführenden und nachvollziehbaren Bewertungsprozess geschaffen, in dem verschiedene Geräte-Alternativen nach gewählten szenario-spezifischen Kriterien untersucht werden, um schließlich in einer Rangordnung platziert werden zu können.

Problemstellung & Zielsetzung

Das Bedienkonzept und die in der Regel hohe Anpassungsfähigkeit scheinen Multitouch-Tablets zunächst für eine große Bandbreite an neuen Einsatzgebieten zu qualifizieren ¹. Doch je nach Einsatzzweck unterscheiden sich die Ansprüche, die an das zu verwendende Gerät gestellt werden. Ziel des europäischen Forschungsprojektes SI-Screen (Social Interaction Screen) ² ist es, vor allem Senioren die Interaktion mit anderen Menschen zu ermöglichen (beispielsweise über Facebook u. a.). Denkbar ist  dafür beispielsweise der Einsatz eines Multitouch-Tablets. In der hier dargestellten Bachelorarbeit wird dieses konkrete Szenario daher herangezogen und das geschaffene Analyseraster darauf angewendet, um seine Praxistauglichkeit zu erproben.

Die heutigen Modelle unterscheiden sich teilweise sehr stark in ihren Merkmalen und Eigenschaften, sodass eine sorgfältige Auswahl besonders wichtig ist. Insbesondere in Szenarien, in denen konträre Aspekte gegeneinander abgewogen werden müssen, ist dem Auswahlprozess ein hoher Stellenwert zuzusprechen. Dieser Prozess gestaltet sich derzeit noch schwierig, da man auf keine oder kaum Erfahrungen zurückgreifen kann, welches Tablet für einen definierten Einsatz geeignet ist und es an geeigneten Bewertungsschemata fehlt, die den Entscheidungsträger in einer Auswahlsituation unterstützten könnte.

Rocketfish iCapsule ³

Alphyn Industry PADX-1 Ledge ⁴

TouchType SwiftKey ⁵

Artikelbild ⁶

Alupen iPad Stylus ⁷

Clamcase iPad Tastatur ⁸

Felix Schmidbergers Compenion Konzept ⁹

Tablets vs. eReaders vs. Smartphones ¹⁰

Asus EeePad Transformer TF101 ¹¹

elisa User Interface ¹²

elisa Tablet-Computer ¹²

elisa Standfuß ¹²

elisa Tragetasche ¹²

iPad Gesture Control ¹³

Evigroup Paddle Pro ¹⁴

eyeSight Gestenerkennung ¹⁵

iPad Joystick ¹⁶

HTC Flyer ¹⁷

Touchpad PC Shows A Cooking Website

Businessman with digital tablet PC

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In der dargestellten Arbeit wird nun ein Analyseraster geschaffen, mit dessen Hilfe es möglich sein soll, geeignete Multitouch-Tablets für ein konkretes Szenario zu identifizieren. Die Eigenschaften eines Gerätes sollen dabei anhand einer szenario-spezifischen Bewertungsgrundlage bewertet werden, um so schließlich eine nachvollziehbare und begründete Empfehlung für ein oder gegebenenfalls mehrere Geräte aussprechen zu können.

Konzeption eines generischen Analyserasters

In diesem Abschnitt werden die Gesichtspunkte angerissen, die zur Konzeption des Analyserasters notwendig sind. Dazu werden die Fragen einer allgemeinen Bewertungssituation aufgegriffen und besprochen.

Aspekte einer Bewertungssituation

In einer allgemeinen Bewertungssituation stellen sich die Fragen nach dem Bewertungsziel, dem Bewertungsobjekt, dem Bewertungszeitpunkt, dem Bewertungsverfahren, dem Bewertungsträger und dem Bewertungsmaßstab ¹⁸. Um das Analyseraster so simpel wie möglich zu halten, sollen diese Fragen, so weit möglich, bereits beantwortet werden. Der Durchführende hat die Aufgabe die Spezifikationen des konkreten Szenarios in das generische Analyseraster einzuarbeiten.

Aspekte einer Bewertungssituation

Das allumfassende Bewertungsziel wird im Analyseraster in der Szenario-Beschreibung aufgegriffen und muss hier individuell beantwortet werden. Die Frage nach dem Zeitpunkt der Durchführung des Analyserasters, sowie die nach dem Bewertungsträger stellen sich an dieser Stelle nicht. Dies sind dem Analyseraster vorgelagerte Fragen, die bereits beantwortet worden sind, wenn mit der Durchführung des Analyserasters begonnen wird. Das Bewertungsobjekt wird hier grob auf die Klasse der Multitouch-Tablets eingegrenzt. Welche Modelle konkret bewertet werden, muss jeweils beim Anwenden des Analyserasters festgelegt werden. Die komplexeren Fragen nach dem Bewertungsverfahren und dem Bewertungsmaßstab werden durch die Vorgabe eines (groben) Schemas beantwortet.

Die Nutzwertanalyse als Basis für das Analyseraster

Als Basis des Analyserasters dient ein Verfahren der Entscheidungstheorie, die sogenannte Nutzwertanalyse. Sie ist ein multikriterielles Verfahren ¹⁹, sodass gleichzeitig mehrere unterschiedliche Aspekte berücksichtigt und bewertet werden können, was bei Szenarien, die in der Regel verschiedenartige Bewertungskriterien vorgeben, unumgänglich ist. Zudem hat sie sich früh als praxistauglich erwiesen ²⁰ und kann strukturiert und nachvollziehbar durchgeführt werden. Dabei wird ein hierarchisches Zielsystem erstellt, in dem sich in der untersten Ebene die Bewertungskriterien eingliedern. Eine Zielertragsmatrix gibt an, welche konkreten Ausprägungen das jeweilige Kriterium für jede Alternative hat. In der Zielerfüllungsmatrix wird auf einer Skala angegeben, inwieweit die Ausprägung einer Eigenschaft für das Ziel von Nutzen ist. Zusammen mit einer Gewichtung jedes Kriteriums können dann die Nutzwerte berechnet werden, welche den Nutzen jeder Alternative hinsichtlich des Zielsystems angeben. Die Nutzwertanalyse darf dabei allerdings nicht als feststehendes Ablaufschema verstanden werden, da es eine allgemeingültige Schrittabfolge, die für jede Situation passt, nicht geben kann ¹⁹. Aufgrund dieser Eigenschaft kann sie im Folgenden im Sinne der Zielsetzung der dargestellten Arbeit angepasst werden.

Phasen der Nutzwertanalyse

Von der Nutzwertanalyse zum Analyseraster

Aufbauend auf die Nutzwertanalyse wird das Analyseraster entworfen. Jede Phasen der Nutzwertanalyse wird besprochen und an die Gegebenheiten einer Bewertungssituation von Multitouch-Tablets angepasst. Die unten stehende Abbildung zeigt die dabei entstehenden Phasen, welche wiederum teilweise aufeinander aufbauen, aber ebenfalls nicht als starres Ablaufschema verstanden werden dürfen. Der folgende Abschnitt geht näher auf die einzelnen Phasen des in der Arbeit entworfenen Analyserasters ein.

Phasen des Analyserasters

Das Analyseraster

Im Folgenden werden die Bestandteile des Analyserasters dargestellt, wie sie auch in der oben stehenden Grafik zu sehen sind.

Szenario-Beschreibung

Die Szenario-Beschreibung dient zunächst der Beantwortung der Frage, aus welchem Grund das Analyseraster durchgeführt werden soll. Außerdem werden die verschiedenen Eigenschaften des konkreten Szenarios dargestellt. Zur besseren Strukturierung werden diese in die Kategorien Ort/Lage, Nutzergruppe und Nutzungskontext eingeteilt ²¹, sodass die Gefahr gemindert wird, wichtige Szenario-Eigenschaften zu übersehen. Die Grafik zeigt mögliche Merkmale eines Szenarios ²², die je nach Notwendigkeit erweitert werden können. Die Feststellung der Szenario-Eigenschaften soll auch eine Überleitung zu den Aggregaten darstellen, um eine Grundlage für deren Auswahl zu schaffen.

Szenario-Eigenschaften

Aggregate

Aggregate sind in diesem Kontext eine Zusammenfassung von Kriterien zu abstrakteren Kriterien ²³. Die Geräte-Eigenschaften sind hier also zu sinnvollen Gruppen zusammengefasst, welche als Aggregate bezeichnet werden. Bei konkreter Anwendung des Analyserasters kann so von den festgestellten Szenario-Eigenschaften zunächst auf die Aggregate geschlossen werden. Dies soll es dem Anwender erleichtern vom Szenario auf die letztlich zu bewertenden Kriterien zu schließen und kann als Zwischenschritt angesehen werden. Aggregate können darüber hinaus auch bei der späteren Gewichtung der Kriterien eine Rolle spielen. Um eine Hilfestellung für die Auswahl von passenden Aggregaten zu geben, zeigt die unten stehende Grafik eine Auswahl an möglichen Aggregaten. Diese kann individuell erweitert werden.

Mögliche Aggregate

Zu bewertende Kriterien

Theoretisch ließen sich bereits die festgelegten Aggregate bewerten, was in den meisten Fällen aber wohl zu grobkörnig wäre. Daher wird im Folgenden ein Überblick über die allgemeinen Eigenschaften und Merkmale von Multitouch-Tablets gegeben. Je nach Szenario können die Eigenschaftsausprägungen eines Gerätes zur Eignung beitragen. Die Abbildung zeigt exemplarisch eine kleine Auswahl an Eigenschaften von Multitouch-Tablets. Diese wurden direkt den Aggregaten zugeordnet, um das Schließen von Aggregaten auf Eigenschaften zu vereinfachen. Eigenschaften können dabei mehreren Aggregaten zugeordnet sein. Zu beachten ist, dass auch die in der Arbeit dargestellte Charakteristik von Multitouch-Tablets nicht als vollständig angesehen werden darf und weitere Eigenschaften eingepflegt werden können. Auch die Zuordnung von Eigenschaften zu Aggregaten sollte nicht als feststehend angenommen werden, sondern je nach Szenario an die eigenen Bedürfnisse angepasst werden. Weiterhin lässt sich der Detailgrad vieler Kriterien noch erhöhen. Dies muss ebenfalls bei Bedarf für ein gegebenes Szenario geschehen.

Auswahl an Aggregaten mit zugeordneten Geräte-Eigenschaften

Gewichtung

Die Gewichtung von Kriterien ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei Vorhandensein von Kriterien, die in Konflikt zueinander stehen ²⁴. Dabei sind mehrere Verfahren für den Gewichtungsprozess möglich. In der Rregel wird bei allen Verfahren von 100 zu verteilenden Gewichtungspunkten ausgegangen ^{25 20}, sodass die relative Relevanz jedes Kriteriums anhand der ihm zugeteilten Gewichtspunkte abgelesen werden kantn. Die Kriteriengewichtung ist ein komplexer Vorgang, sodass hier oftmals Fehler entstehen, die sich auf das Ergebnis eines Bewertungsprozesses auswirken ²⁶. Daher wird hier die Präferenzmatrix-Methode für diesen Prozess vorgeschlagen ²⁷. Dabei wird jedes Kriterium paarweise mit den anderen verglichen und in einer Matrix vermerkt, welches Kriterium das relevantere in Hinsicht der Zielsetzung des Bewertungsvorganges ist. Anhand der Matrix lässt sich dann für jedes Kriterium das jeweilige Gewicht errechnen. Bei sehr vielen Kriterien ist es auch denkbar, schrittweise zunächst die Gewichtung der Aggregate zu bestimmen (Grobgewichtung), daraufhin die Gewichtung der Kriterien innerhalb jedes Aggregates (Feingewichtung) und daraus die Gewichtung jedes Kriteriums zu berechnen (Gesamtgewichtung des jeweiligen Kriteriums). Die Abbildung zeigt ein examplarisch durchgeführtes Gewichtungsverfahren mit Hilfe einer Präferenzmatrix. Dabei werden einem höher bewerteten Kriterium zwei Punkte, einem niedriger bewerteten Kriterium null Punkte zugeordnet. Gleichwertige Kriterien bekommen einen Punkt. Anhand der Nennungen eines Kriteriums wird dann sein Gewicht errechnet.

Exemplarische Darstellung des Präferenzmatrix-Verfahrens

Bewertungsgrundlage

In einem weiteren Schritt ist festzulegen, anhand welcher Bewertungsgrundlage die Kriterien bewertet werden sollen. Für das Analyseraster wird eine dreistufige Skala mit den Zielwerten 0 („schlecht“), 1 („zufriedenstellend“) und 2 („gut“) gewählt. Diese Auswahl wird getroffen, um die Komplexität des Bewertungsvorganges nicht weiter zu erhöhen. Eine noch feinere Unterteilung würde den Anwender vor die Herausforderung stellen, Eigenschaftsausprägungen sehr fein skalieren zu müssen. Für jedes zu bewertende Kriterium muss nun geklärt werden, welche Eigenschaftsausprägungen welchen Zielwert erhalten. Dies wird anhand der möglichen Ausprägungen und der Szenario-Eigenschaften beziehungsweise den Aggregaten ermittelt. Ist in einem Szenario beispielsweise das Aggregat Ergonomie von Bedeutung und soll infolgedessen die Gerätegröße bewertet werden, so kann aus Gründen der Handhabung einem große Gerät eine höhere Punktzahl zugeordnet werden als einem kleinen Gerät. Ist dagegen das Aggregat Mobilität festgelegt worden und es soll daraufhin ebenfalls die Geräte-Größe bewertet werden, so wird eher dem kleinen Gerät eine höher Punktzahl zugeordnet. Dieses Beispiel zeigt auch, dass das selbe Kriterium mehrfach im Bewertungsprozess vorkommen kann (hier: wenn die Geräte-Größe in Hinsicht Ergonomie \underline{und} Mobilität bewertet werden soll). In solch einem Fall kommt insbesondere die Gewichtung zum tragen.

Beispiel für eine Bewertungsgrundlage in tabellarischer Form

Ermittlung der Alternativen

Die Alternativen sind in einem Entscheidungsprozess oftmals vorgegeben ²⁸, wie es zum Beispiel bei Standort- oder Produktalternativen der Fall ist. Da hier letzteres zutrifft, kann davon ausgegangen werden, dass die Alternativenfindung für das Analyseraster zunächst nur die Frage nach der Verfügbarkeit von Geräten bedarf. Dazu sollte eine aktuelle Marktübersicht genügen. Kommen dabei zu viele Geräte zur Bewertung in Frage ist es möglich an dieser Stelle Anspruchniveaus zu definieren, welches eine Grenze der Ausprägung für ein ausgewähltes Kriterium festlegt ²⁸. Eine Gerät wird dann nicht weiter betrachtet, wenn seine Merkmalsausprägung diese gesetzte Grenze nicht über- beziehungsweise unterschreitet. Sind weiterhin zu viele Geräte zu bewerten, kann die Grenze restriktiver gesetzt werden oder es werden weitere Anspruchniveaus für weitere Kriterien festgelegt.

Berechnung der Nutzwerte

Nun können die Nutzwerte der Geräte anhand ihrer Eigenschaftsausprägungen und deren Zuordnung zur Bewertungsgrundlage errechnet werden. Dazu werden für jedes Gerät separat die erhalten erhaltenen Punkte für ein jeweiliges Kriterium mit der Gewichtung für das Kriterium multipliziert und anschließend diese Teilnutzwerte zum Gesamtnutzwert addiert. Die Alternative mit dem höchsten Gesamtnutzwert kann als die optimale Alternative betrachtet werden ²⁹. Zur besseren Darstellung, können die Geräte anhand ihrer Nutzwerte noch in einer Rangordnung dargestellt werden. Abbildung zeigt eine exemplarische Berechnung von Nutzwerten. Die Punktwerte wurden anhand einer (fiktiven) Bewertungsgrundlage vergeben.

Exemplarische Berechnung von Nutzwerten

Schwachpunkte

Die Schwachpunkte des dargestellten Analyserasters lassen sich auf die Schwachpunkte der Nutzwertanalyse zurückführen. So baut der Bewertungsvorgang oftmals auf vorher gemachte Annahmen und Folgerungen auf, die immer auf der Interpretation des Durchführenden beruhen. Dementsprechend ist die letztlich gemachte Bewertung subjektiv ¹⁸, was das Einschätzen der Qualität schwierig gestaltet. Indem man allerdings die Forderung nach Begründbarkeit stellt und so jede Annahme und Entscheidung nachvollziehbar rechtfertigt, kann die vorgeworfene Subjektivität gemindert werden ²⁰. Ein weiteres Problem kann die Interpretation des Gesamtergebnisses sein. Die Ergebnisse sind nur als relativ zueinander anzusehen, da sie aus Vergleichen entstanden sind ³⁰. Es lässt sich daher nicht unbedingt eine Aussage darüber treffen, wie gut ein Gerät zu einem Szenario passt. Bestehen Zweifel an den Ergebnissen eines durchgeführten Analyserasters, so kann eine Anwendung der sogenannten Sensibilitätsanalyse sinnvoll sein ²⁹, bei der geprüft wird, wie sich Variationen von Annahmen auf das Gesamtergebnis auswirken.

Zusammenfassung & Ausblick

In der dargestellten Arbeit wird ein Analyseraster zur Durchführung einer einfachen und nachvollziehbaren Bewertung verschiedener Geräte-Alternativen für Szenarien konzipiert und besprochen. Für die zu untersuchenden Multitouch-Tablets werden dabei hinsichtlich der Szenario-Merkmale Kriterien gewählt, der Ausprägung für jedes Gerät überprüft wird. Die Geräte können anhand entsprechend erhaltener Punktwerte in eine Rangfolge gebracht werden. Diese trifft eine Aussage darüber, welches der Geräte am geeignetsten für ein Szenario ist und hilft so bei der Auswahl eines entsprechenden Geräte-Modells.

Das Ergebnis kann als richtungweisend, nicht aber als über alle Zweifel erhaben angesehen werden. Da das Analyseraster eher auf dem Papier stattfindet und wohl auch selten alle zu bewertenden Geräte zum Testen zur Verfügung stehen, liegt der Schwerpunkt auf einem der Anschaffung vorausgehenden Bewertungsprozess. Vor Erwerb einer unter Umständen größeren Stückzahl an Geräten, sollte das jeweilige Modell auf Praxistauglichkeit geprüft werden.

Für einen mathematisch berechenbaren Bewertungsprozess ist das Analyseraster nicht geeignet. Um dies zu gewährleisten, hätte als Basis zum Beispiel der Analytische Hierarchieprozess (AHP) gewählt werden müssen, der mathematisch deutlich fundierter ist. Denkbar wäre, beide Verfahren, Nutzwertanalyse und Analytischer Hierarchieprozess, als Basis zu kombinieren und so die Stärken beider Verfahren im Analyseraster zu vereinen. Allerdings ist dabei zu beachten, dass ein höherer Anteil der Schematisierung in diesem Fall deutlich zu Lasten der Verständlichkeit geht und weniger Freiheiten lässt. Das kann je nach Anwendung natürlich gewünscht sein. Eine solche Anpassung könnte Teil zukünftiger Arbeiten sein.

In Hinsicht auf die Zukunftstauglichkeit des Analyserasters kann festgestellt werden, dass diese durchaus sichergestellt ist. Zunächst ist sie gerade nicht auf ein konkretes Szenario festgelegt und kann auf beliebige, auch zukünftige, Szenarien angewendet werden. Auch die durch die fortlaufende Entwicklung neu hinzukommenden Geräte-Eigenschaften können problemlos in das Analyseraster eingepflegt werden, während die Struktur des Analyserasters selbst nicht verändert werden muss.

Danksagung

Dieser Beitrag steht im Zusammenhang mit dem Forschungsprojekt SI-Screen, das mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung, und Forschung (Förderkennzeichen 16SV3982), sowie durch das Europäische AAL Joint Programm (AAL-2009-2-088) gefördert wird. Das Vorhaben wird von der innovationsmanufaktur GmbH (ehemals SportKreativWerkstatt GmbH) koordiniert und gemeinsam mit der Universität der Bundeswehr München realisiert. Weiterführende Informationen sind verfügbar unter http://www.si-screen.eu.

Im Rahmen des EU-Projekts SI-Screen (Social Interaction Screen), an dem wir als einer von zehn Projektpartnern teilnehmen, wird binnen der nächsten drei Jahre ein Gerät entwickelt, das u.a. Älteren einen einfachen Zugang zu sozialen Netzwerken wie z.B. Facebook ermöglicht. Im derzeitigen Stadium untersuchen wir den Markt hinsichtlich relevanter Trends, Konzepte, Technologien und Geräte, die für die Entwicklung eines Prototypen-Konzepts inspirierend sein könnten.

Dieser Teil unserer kleinen Mini-Serie beschäftigt sich mit Bereichen, in deren derzeit große Fortschritte erzielt werden. Insbesondere mit Hinblick auf die 3-jährige Projektlaufzeit könnten die Ergebnisse in diesen Feldern neue Möglichkeiten bei der Konzeptfindung eröffnen.

Die meisten der hier zusammengetragenen Bildern stammen aus entsprechenden Artikeln auf der Internetplattform engadget.com. Des Weiteren wurden Bilder von wired.com, gizmodo.com, it-tech.org, oopsconcept.co.cc und concepte.info übernommen.

Performance

Natürlich ist eine verbesserte Leistungsfähigkeit in allen Bereichen der Technologie zu erwarten. Bei ausreichender Verbesserung der Geschwindigkeit einer Technologie ergibt sich beispielsweise häufig ein vorher undenkbar Echtzeit-Einsatz, was wiederum eine neue Dimension möglicher Anwendungsbereiche eröffnet.

Memjet ¹

Displays

Toshiba Regza GL1 ²

Multitouch Ltd's 46'' Display ³

GMC HP Slate Integration ⁴

3D-Brille ⁵

ViewSonic ViewFun 3D Show ⁶

Electronic Newspaper Konzept ⁷

LG Optimus 3D ⁸

Noincom MemoryKick ⁹

Chinavision Mini Projektor ¹⁰

Pocketbook Mirasol ¹¹

Multitouch Twitter Mauer ¹²

NoteSlate Konzept ¹³

Pico-Projektoren ¹⁴

Flexible Displays ¹⁵

Stifteo Cubes ¹⁶

Touchscreenprojektion im Schaufenster ¹⁷

Microsoft Surface 2 ¹⁸

Thimble Konzept ¹⁹

Konnektivität

Durch ein gutes Zusammenspiel von verschiedenen Geräten an unterschiedlichen Orten lässt sich eine neuer Grad an Freiheit erzielen.

Creative SoundBlaster Tactic 3D Omega ²⁰

NFC in iPhone 5 und iPad 2 ²¹

Razer Ferox ²²

Infotainment Systeme und Smartphones ²³

Robotik

Fortschritte im Umfeld der Robotik werden in (naher) Zukunft einen ersten produktiven Einsatz zur Unterstützung des Menschen erlauben. Im Rahmen des Projekts birgt eine Erleichterung alltäglicher Aufgaben natürlich ein großes Potential für Ältere.

Cyberdyne HAL ²⁴

iRobot AVA ²⁵

iRobot Scooda ²⁶

Roboter geht zur Schule ²⁷

Augmented Reality

Augmented Reality bezeichnet die künstliche Einbettung audiovisueller Inhalte in die reale Welt. Beispielsweise lassen sich in die Echtzeitanzeige des Kamerabilds eines mobilen Geräts Zusatzinformationen einblenden (z.B. zur Routenplanung oder als Stadtführung).

Showcorn Konzept ²⁸

Junaio ²⁹

Word Lens ³⁰

Danksagung

Dieser Beitrag steht im Zusammenhang mit dem Forschungsprojekt SI-Screen, das mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung, und Forschung (Förderkennzeichen 16SV3982), sowie durch das Europäische AAL Joint Programm (AAL-2009-2-088) gefördert wird. Das Vorhaben wird von der innovationsmanufaktur GmbH (ehemals SportKreativWerkstatt GmbH) koordiniert und gemeinsam mit der Universität der Bundeswehr München realisiert. Weiterführende Informationen sind verfügbar unter http://www.si-screen.eu.

Die „Militärische Lagekarte“ ist eine Anwendung für das Microsoft Surface, die im Sommer 2010 an der Universität der Bundeswehr München in einem Programmierprojekt der Professur für Programmierung kooperativer Systeme an der Fakultät für Informatik entstand. Sie dient in erster Linie dazu, die herkömmlich genutzten Lagekarten in Papierform zu ersetzen und die Vorteile einer mehrbenutzerfähigen digitalen Karte, wie das schnelle Wechseln des dargestellten Kartenausschnitts oder das Zoomen, zu nutzen und gleichzeitig zu einer besseren soziotechnischen Integration beizutragen.

Ein wesentlicher Vorteil liegt in der digitalen Unterstützung der Auswahl zu setzender taktischer Zeichen.

Flexibel nutzbares Kartenmaterial

Im Gegensatz zu papiergebundenen Karten bietet das Surface die Möglichkeit, verschiedene Kartendienste und Detaillierungsgrade je nach angestrebem Einsatzszweck zu nutzen und ggf. zu kombinieren. Auf der Karte eingetragene Zusatzinformationen bleiben beim Wechseln der Karte entsprechend erhalten.

Papiergebundene Lagekarte ¹

Die Interaktionsmöglichkeiten reichen dabei von einfachen Zoom- und Drehaktionen bis hin zum Setzen und Verschieben komplexer taktischer Zeichen.

Satellitenbild mit Beschriftung

Straßenkarte

Satellitenbild ohne Beschriftung

Buttons zum Wechseln des Kartenmodus

Vergrößern der Karte

Herauszoomen der Karte

Drehen der Karte

Karte bei minimaler Zoomstufe

Taktische Zeichen zur Darstellung der Lage

Das Surface ermöglicht durch die große Zahl an zur Verfügung stehenden, intuitiven Touchgesten eine natürliche, leicht zu erlernende und freudvolle Art der Bedienung der digitalen Karte sowie der darauf platzierten taktischen Zeichen. Die taktischen Zeichen repräsentieren jeweils einen Truppenverband, einzelne Fahrzeuge oder Soldaten.

Einen Eindruck davon, wie taktische Zeichen aufgebaut sind und v.a. wie sie zu konkreten Zeicheninstanzen kombiniert werden können, vermittelt nachfolgende Darstellung:

Bezeichnung	Taktisches Zeichen
Grundzeichen
Panzer
Grenadier
Aufklärer
Panzeraufklärer
Panzergrenadier

Eine mit taktischen Zeichen versehene Lagekarte könnte beispielsweise folgendermaßen aussehen. Dabei steht die Färbung des Zeichens für den Status des repräsentierten Truppenteils mit den Unterscheidungen, freundlich (blau), feindlich (rot), neutral (gelb) und unbekannt (grau).

Verschiedene taktische Zeichen

Setzen taktischer Zeichen

Um schnell durch die Vielzahl von verschiedenen, nach dem oben dargestellten Kombinationsschema modular aufgebauten taktischen Zeichen navigieren zu können, wurde ein kaskadierendes Menü entwickelt. Da es weit über 1.000 verschiedene konkrete taktische Zeichen gibt, zeigt die erste Menüebene jeweils nur die grundlegenden Gattungen an und kaskadiert dann in den folgenden sich automatisch öffnenden Ebenen immer wieder zu konkreteren Instanzen. Hierdurch wird es mit intuitiv verständlichen Mitteln möglich, die ohne ausreichende Übung unüberschaubar große Zahl verfügbarer taktischer Zeichen auf eine kognitiv leicht erfassbare Größenordnung herunterzubrechen.

Auswahl des Zeichentyps

Nichts ist so beständig, wie die Lageänderung – Modifikation von taktischen Zeichen

Durch die Interaktivität des Surface können externe Lageinformationen schnell in die Darstellung auf dem Surface eingebunden werden und von den Nutzern, z.B. den Soldaten in den Führungsstäben der Bundeswehr, zur weiteren Einsatzplanung herangezogen oder zur Planung verschiedener Szenarien modifiziert werden. Auch das Verschieben eines Zeichens auf der Karte kann mit der militärischen Lagekarte auf dem Surface leicht durchgeführt werden, wohingegen ein einmal auf einer Papierkarte eingezeichnetes Zeichen statisch ist und entsprechend nicht mehr modifiziert werden kann.

Verschieben eines taktischen Zeichens

Weitere Interaktionsmöglichkeiten zu taktischen Zeichen

Die folgende Galerie zeigt noch einige weitere Interaktionsmöglichkeiten rund um die Einbindung taktischer Zeichen in die militärische Lagekarte:

Platzieren eines taktischen Zeichens

Platzhalterzeichen eines taktischen Zeichens

Menü zur Auswahl eines taktischen Zeichens

Neutrales taktisches Zeichen

Auswahl des Zeichentyps

Feinselektion des taktischen Zeichens

Zeichen eines neutralen Minenlegers

Verschiedene taktische Zeichen

Miniaturdarstellung der Zeichen

Verschieben eines taktischen Zeichens

Hintergrundinformationen zum Projektsetting

Der Prototyp der militärischen Lagekarte auf dem Surface ist das Ergebnis eines Master-Projektes der beiden Wirtschaftsinformatiker Tim Saldik und David Weidt in Kombination mit einem Praktikum der Informatik-Studenten Ronny Vogel, Steffen Schurig und Richard Krug. Im Rahmen des Masterprojekts wurde die Anwendung zunächst konzipiert und anschließend während des Praktikums auf der Basis InfoStrat.VE ² umgesetzt, das das Kartenmaterial bereitstellte und die Nutzung des Materials auf dem multitouchfähigen Microsoft Surface durch Gestensteuerung ermöglichte. Die Anwendung wurde mittels der agilen Scrum Methode entwickelt, wobei ein Sprint eine Dauer von dreieinhalb Tagen hatte und insgesamt sieben Sprints vorgesehen waren. Den Wirtschaftsinformatikern kam dabei die Rolle der „Product Owner“ zu, während die Informatiker das Scrum-Team bildeten. Als Scrum Master fungierte zusätzlich der Projektbetreuer Florian Ott.

Im Rahmen des EU-Projekts SI-Screen (Social Interaction Screen), an dem wir als einer von zehn Projektpartnern teilnehmen, wird binnen der nächsten drei Jahre ein Gerät entwickelt, das u.a. Älteren einen einfachen Zugang zu sozialen Netzwerken wie z.B. Facebook ermöglicht. Im derzeitigen Stadium untersuchen wir den Markt hinsichtlich relevanter Trends, Konzepte, Technologien und Geräte, die für die Entwicklung eines Prototypen-Konzepts inspirierend sein könnten.

Dieser Teil unserer kleinen Mini-Serie beschäftigt sich mit neuartigen und exotischen Eingabe- und Steuerungsmethoden.

Die meisten der hier zusammengetragenen Bildern stammen aus entsprechenden Artikeln auf der Internetplattform engadget.com. Des Weiteren wurden Bilder von wired.com, gizmodo.com, it-tech.org, oopsconcept.co.cc und concepte.info übernommen.

Art Lebedev Optimus Popularis ¹

N-Control Avenger ²

UrRobot Robii ³

TouchType SwiftKey ⁴

Circboard Gamepad Typing ⁵

Evigroup Paddle Pro ⁶

eyeSight Gestenerkennung ⁷

AirPrint ⁸

iControlPad ⁹

Mattel Mindflex ¹⁰

Razer Switchblade ¹¹

Playstation Phone ¹²

KinEmote ¹³

Danksagung

Dieser Beitrag steht im Zusammenhang mit dem Forschungsprojekt SI-Screen, das mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung, und Forschung (Förderkennzeichen 16SV3982), sowie durch das Europäische AAL Joint Programm (AAL-2009-2-088) gefördert wird. Das Vorhaben wird von der innovationsmanufaktur GmbH (ehemals SportKreativWerkstatt GmbH) koordiniert und gemeinsam mit der Universität der Bundeswehr München realisiert. Weiterführende Informationen sind verfügbar unter http://www.si-screen.eu.