Kurzfassung des Vortrags von Prof. Hans-Georg Fill anlässlich des Dies Academicus 2022 an der Universität Fribourg/Freiburg. Die Digitalisierung ist ein umfassendes Gebiet an dem viele verschiedene Fachdisziplinen beteiligt sind.
An der Universität Freiburg finden sich dazu Beispiele an allen Fakultäten. Dazu gehört zum Beispiel die Untersuchung von Blockchains und Smart Contracts aus rechtlicher Perspektive an der Rechtswissenschaftlichen Fakultät, der Einsatz von Methoden der Informatik in der Biologie an der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Fakultät, die regelmässige Verwendung von digitalen Medien an der Theologischen Fakultät, die Durchführung von Experimenten in Virtual Reality an der Philosophischen Fakultät oder die umfassende Erforschung und Verwendung von digitalen Werkzeugen an der Wirtschafts- und Sozialwissenschaftlichen Fakultät sowie am inter-fakultären Departement für Informatik. Die Informatik und die Wirtschaftsinformatik sind jene zwei Disziplinen, die massgeblich sind für die Bereitstellung der zugrundeliegenden Technologien sowie von Methoden zu deren Einsatz in Unternehmen, der öffentlichen Verwaltung und durch Individuen.
Um einen Blick in die Zukunft der Digitalisierung zu werfen, muss man sich zuerst bewusst machen, welche Entwicklungen in der Vergangenheit stattgefunden haben um zu sehen wo wir heute stehen. Die Entwicklung der Informationstechnologie lässt sich dabei gut anhand der Entwicklung der Mobiltelefone illustrieren. Waren diese Geräte früher praktisch nur zum Telefonieren da, können damit heute schon fast alle Tätigkeiten eines normalen Computers durchgeführt werden. Heute sind hochleistungsfähige Smartphones allgegenwärtig. Ja, noch vielmehr, durch die zahlreichen in ihnen enthaltenen Sensoren erlauben sie vollkommen neue Anwendungen – wie zum Beispiel die weltweite Lokalisierung ihrer Besitzer, die Ablöse von traditionellen Film- und Fotokameras in zuvor unerreichter Qualität oder den Ersatz von Fernsehern in Form von Video-Streaming Angeboten. Die aktuell letzte Entwicklung stellen die sogenannten Smartwatches dar, die schon heute viele von ihnen tragen und die bereits eine Vielzahl der Funktionen der Smartphones übernehmen können. Ein weiterer Aspekt ist die Konvergenz der digitalen und der physischen Welt. Wir konnten beobachten, wie sich die Computer immer mehr dem Menschen angenähert haben – und das in verschiedener Weise. Waren früher eigene Räume für Computer notwendig und spezielle Kenntnisse zu deren Bedienung, sind die Computer immer mobiler geworden und einfacher zu bedienen. Die Smartwatches – wie sie bereits viele von uns tragen – sind dabei ganz nahe am Körper und beeinflussen bereits unmittelbar unser Leben. Gleichzeitig sind sehr einfach zu bedienen, auch wenn die Interaktion noch nicht ganz ideal ist.
Die Frage ist, was wir in Zukunft erwarten können. Eine Technologie, die uns möglicherweise noch mehrfach begleiten könnte, ist die sogenannte Augmented Reality oder erweiterte Realität. Dabei handelt es sich um eine Technologie, die in der Wissenschaft bereits seit einiger Zeit eingehend erforscht und entwickelt wird, die jedoch erst langsam einen Reifegrad erreicht, der es erlaubt sie auch in Geräten des täglichen Lebens einzusetzen.
Um zu veranschaulichen wie Augmented Reality schon heute funktioniert, hatten wir für den Dies Academicus 2022 eine kleine Demonstration vorbereitet, die wir mit einem der aktuellen Geräte zu Augmented Reality – der Microsoft Hololens2 – durchgeführt haben. Die HoloLens besitzt ein durchsichtiges Display durch das man durchschaut und das man auf dem Kopf trägt. Auf diesem Display können nun verschiedene Informationen eingeblendet werden. Gleichzeitig werden die Position und Blickrichtung des Trägers erfasst, sodass man virtuelle Objekte in die reale Welt einblenden kann. Auf der Rückseite des Geräts befindet sich ein vollständiger, leistungsfähiger Computer, der mit dem Internet verbunden werden kann und der alle diese Berechnungen vornimmt. In der HoloLens sind auch verschiedene Arten von Kameras eingebaut, die zum Beispiel zusätzlich die Handbewegungen des Trägers erfassen können. Damit können wir zum Beispiel die Interaktion mit Gegenständen in der realen oder der virtuellen Welt erfassen und aufzeichnen – das lässt sich zum Beispiel für das Erlernen von bestimmten Abläufen bei der Reparatur von Maschinen einsetzen. Die Aktionen des Menschen werden damit in die virtuelle Welt übertragen – dies ist eine Vorstufe zu dem was heute in den Medien oft als "Metaverse" bezeichnet wird, das heisst, die Verschmelzung von virtueller Welt und physischer Realität.
Wie funktioniert nun Augmented Reality? Was steckt dahinter? Im Wesentlichen handelt es sich um eine Erweiterung der menschlichen Wahrnehmung. Dafür können verschiedene Arten von Daten verwendet werden, zum Beispiel Daten von Sensoren, Informationen, Umweltdaten und so weiter. Damit können dann die menschlichen Sinne erweitert werden, zum Beispiel visuell durch die vorher gezeigten Overlays, durch zusätzliche Audioimpulse, zum Beispiel die dreidimensionale Einblendung von Geräuschen oder auch durch den Tastsinn, zum Beispiel durch bestimmte Vibrationen oder das virtuelle Erfühlen von Gegenständen. Zum Schluss kommt es zu einer Interpretation dieser Erweiterung der Sinne, gemeinsam mit dem menschlichen Wissen um daraus Handlungen abzuleiten.
Im Fachgebiet der Wirtschaftsinformatik beschäftigen wir uns mit dem Einsatz dieser Technologien für Unternehmen – man kann dies auch als "Industrial Metaverse" bezeichnen. Dabei geht es darum, das Wissen von Experten mit Hilfe von visuellen als auch drei-dimensionalen Modellen so zu repräsentieren, dass es anschliessend mit Hilfe von Augmented Reality Geräten angewendet werden kann. Wir erforschen dies aktuell in einem Projekt im Rahmen des Smart Living Lab zu Knowledge-based Augmented Reality. Das Smart Living Lab ist eine Kooperation von der Universität Freiburg, der EPFL und der Hochschule für Technik und Architektur (https://www.smartlivinglab.ch/). Dies kann zum Beispiel beim Zusammenbau von Maschinen oder bei Wartungstätigkeiten eingesetzt werden.
Was können wir uns in Zukunft noch beim Thema Augmented Reality erwarten? Vor kurzem wurde eine Kontaktlinse vorgestellt, die es erlaubt, visuelle Informationen direkt dem Träger ins Auge zu projizieren (https://www.mojo.vision/mojo-lens), das heisst das Gerät rückt noch ein Stück näher an uns heran. Wir werden sehen was die Zukunft hier noch bringen wird.
Wie können wir diese Technologien der Zukunft nun nutzen? Was müssen wir dafür tun? Welche Kompetenzen benötigen wir dafür?
Im Wesentlichen brauchen wir dafür digitale Kompetenzen. Diese bestehen zum einen aus der Modellierung, das heisst Fähigkeiten zur Abstraktion und Modularisierung. Diese erlauben es, die grundlegenden Zusammenhänge in komplexen sozio-technischen Systemen zu verstehen und Systeme zu bauen, die flexibel auf neue Herausforderungen reagieren können. Zum anderen benötigt man Kompetenzen in der Programmierung, um zu verstehen wie diese Systeme funktionieren und um sie selbst erstellen zu können. Die Programmierung ist die Sprache der Computer und wenn man sie versteht, lassen sich diese Systeme gezielter einsetzen. Nicht zuletzt braucht man Personen, die über diese Kompetenzen verfügen und sie anwenden können. Genau dieses Ziel verfolgt die Universität Freiburg mit ihren zahlreichen Studienprogrammen zur Digitalisierung wie zum Beispiel in Informatik, Wirtschaftsinformatik, Digital Neuroscience, Bioinformatik oder Data Analytics and Economics. Die Universität Freiburg hat bereits früh erkannt, wie wichtig diese Kompetenzen für die Zukunft sind und es erfüllt mich mit grosser Freude die Begeisterung für diese neuen Technologien weiterzugeben und die Kompetenzen in der Modellierung und Programmierung zu vermitteln!
Kontakt: Prof. Dr. Hans-Georg FILL, Forschungsgruppe Digitalisierung und Informationssysteme, Universität Freiburg / Fribourg https://www.unifr.ch/inf/digits/
