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Smart Objects meet Smart Home: Aus Alltagsgegenständen werden intelligente Assistenten

Smart Objects integrieren sich ins Smart Home Ökosystem

Das Smart Home Universum wächst Jahr für Jahr – seit der Jahrtausendwende. Damals gingen Zukunftsvisionen vom selbstbestellenden, internetbasierten Kühlschrank die Runde. Etwa zeitgleich inspirierten digitale Bilderrahmen als „digitale Dia-Projektoren“ eine breitere Bevölkerungsschicht. Im Nu eroberten diese frühen Smart Objects Wohnzimmer und Büros. Doch so spannend diese Anwendungen für viele damals waren, leisteten sie noch keinen deutlichen Mehrwert im Vergleich zu ihren rein physischen Vorgängern. 15 Jahre später ergibt sich ein verändertes Bild. Viele intelligente Helferlein integrieren sich heute in das Smart Home Ökosystem und erheben den Anspruch für sich, unsere Wohn- und Lebensqualität und Sicherheit zu erhöhen und eine umfassende Informationsversorgung sicherzustellen. Einen besonderen Nutzen schaffen die Systemlösungen durch ihre Integration und Vernetzung von kompatibler Basistechnologie in Produktkomponenten aller Art im Wohnumfeld dadurch, dass sie sowohl zentral, als auch über Fernsteuerungen und Smart Home Apps ansteuerbar geworden sind. Die Vielzahl an Smart Products im Smart Home Universum lässt sich in mindestens sechs funktionale Kategorien einteilen, deren Grenzen untereinander fließend sind:
• Smart Energy: Heizung, Klimaanlage, Licht, Jalousien, Bodenbeläge
• Smart Cleaning: Staubsauger, Waschmaschine, Bügeleisen
• Smart Security and Safety: Alarmanlage, Rauchmelder, Überwachungskameras, Türschlösser, Blumentöpfe
• Vernetzte Unterhaltungselektronik: TV, Tablets, Smartphones, Spielkonsolen
• Smart Health Care: Zahnbürste, Kleidung, Schuhe, Bett
• Smart Kitchen: Kühlschrank, Herd, Besteck, Küchenmesser, Teller, Tassen, Töpfe, Pfannen, Messbecher, Waagen, Kaffeeautomaten, Toaster, Schneidebrett, Wasserkocher Milchflaschen, Grille

Technologischer Fortschritt macht’s möglich

Smart Objects folgen einem technologischen Trend, der durch die dynamische Entwicklung der Mikroelektronik und Informatik stetig weiter vorangetrieben wird. Eine grundlegende Funktion bei intelligenten Objekten ist deren eindeutige Identifikation. Aus diesem Grund stellt die drahtlose Datenübertragung via RFID (Radio Frequency Identification) eine Basistechnologie vieler Smart Objects dar. Stehen neben Identifikation und Datenspeicherung auch Funktionen wie bspw. Datenerfassung und Informationsverarbeitung im Vordergrund, kommen in der Regel drahtlose Sensornetzwerke zum Einsatz. Bei RFID wird lediglich ein Transponder (Tag), der eingehende Signale aufnimmt und ein Transceiver, der Signale auslesen kann benötigt. Aufgrund ihrer minimalen Größe brauchen die Transponder-Chips bzw. Funketiketten heutzutage keinen eigenen Energiespeicher mehr und werden bei ihrer Nutzung durch das elektromagnetische Strahlungsfeld des Transceivers mit Strom versorgt und anschließend ausgelesen.
Neben vielen Einsatzmöglichkeiten die sich aus der geringen Größe von Tags ergeben, ist die Technologie auch aus Kostensicht praktikabel geworden. So lassen sich über Funk miteinander kommunizierende Sensoren, die ihre Umgebung erfassen, sehr günstig in miniaturisierter Form herstellen und an beliebiger Stelle im Smart Home Kontext einbringen. Tags kosten heutzutage nur noch wenige Cents und werden zukünftig mit steigenden Stückzahlen preislich weiter sinken.
Neben Funkübertragung und Bluetooth-Technologie greifen viele Smart Objects auf das herkömmliche WLAN zu, um eine direkte Kommunikation zu Anwendern bereitzustellen, die, egal wo sie sich gerade befinden, Befehle an Smart Objects übermitteln oder Informationen von außen abrufen können. Darüber hinaus können zahlreiche Smart Home Helferlein mittlerweile auch untereinander kommunizieren und bilden damit einen weiteren Baustein bei der Machine-to-Machine-Communication ab.
Innovative Inspirationen aus dem häuslichen Alltag
Die Menge der vorhandenen Designstudien, Prototypen und Produkte im Smart Object Universum wächst kontinuierlich. Der folgende Überblick zeigt einen kleinen Ausschnitt.

Smart Home + Intelligentes Essbesteck

Das Essbesteck, das wir bis heute in weiten Teilen der Welt nutzen, ist fast so alt wie die Menschheit selbst und hat sich seitdem nur wenig verändert. In den vergangenen Jahren breitet sich die Intelligenz auf Löffel, Gabel und Messer aus. So erhebt Smart Spoon „Liftware“ von Google den Anspruch, das Zittern von Parkinson-Patienten auszugleichen und HAPIfork von Slow Control zu einer gesunden Ernährung beizutragen, indem die Nahrungsaufnahme kontrolliert und dokumentiert wird. Dabei zählt die smarte Gabel die Bewegungen pro Minute vom Teller bis zum Mund und errechnet außerdem die Essgeschwindigkeit, um gegebenenfalls zu mehr Ruhe zu animieren, da das Sättigungsgefühl bekanntermaßen erst nach 20 Minuten einsetzt.
Eine weitere fortschrittliche Variante von schlauem Besteck zeigt sich im Smart Knife von Electrolux aus Schweden. Das mit umfangreicher Sensorik ausgestattete Messer prüft die Speisen auf Haltbarkeit, Temperatur, sowie Nährstoff- und Zuckergehalt. Es soll zudem aktiv zur Verlängerung der Haltbarkeit des geschnittenen Lebensmittels beitragen, indem beim Schneiden negative Ionen abgesondert werden, die die Schnittfläche vor Oxidation schützen. Derzeit befindet sich das Produkt noch in der Entwicklung.

Smart Home + Intelligente Teller

Gleiches gilt für die nächste Generation von Tellern. Ein Projekt mit dem Arbeitstitel „My Diet Plate“, ebenfalls aus dem Electrolux Design Lab, zielt darauf ab, die Ernährungsweise von Menschen zu verbessern, indem die Teller individuelle Mengenangaben zu Fleisch, Salat, Beilagen und Nachtisch nach einem persönlichen Diätplan berechnen und mit Hilfe von LEDs zugänglich in Glastellern visualisieren. Alltagserprobt sind hingegen die RFID-Teller der Kantine der Mercedes-Benz-Bank in Stuttgart. Dort wird bereits seit Jahren vollautomatisch erkannt, welche Gerichte sich auf dem Teller des Gastes befinden, um anschließend ohne Verzögerungen und vollautomatisch deren Preis zu berechnen und so Zeit und Arbeitsleistung einzusparen.

Smart Home + Intelligente Töpfe

Noch bevor Teller, Messer und Gabel gebraucht werden, verbindet der „Crock-Pot WeMo Smart Slow Cooker“ die physische Zubereitung von Essen mit der digitalen Welt. Der Kochtopf bietet die Möglichkeit alle Funktionen von unterwegs aus mit dem Smartphone zu bedienen, die Temperatur zu verändern, sowie die Garzeit zu bestimmen und kann sogar mit Hilfe von Sensoren den aktuellen Status des Garguts abfragen.
Smart Home + Intelligente Bratpfanne
Analog dazu bietet die Pantelligent Smart Frying Pan ähnliche Funktionen – So kommen auch unerfahrene Kochneulinge bei der Zubereitung in der Bratpfanne zu genießbaren Ergebnissen. Temperatursensoren und Konnektivität zu Smartphones und Tablets sollen das ermöglichen, die darüber hinaus auch das Abrufen von Rezepten und die Speicherung eigener Kochideen bieten.

Smart Home + Intelligente Löffelwaage

Ein weiteres Gadget für gesündere Ernährung ist die Löffelwaage mit dem Namen Admetior Digital Volumetric Spoon Scale. Sie verspricht eine genaue Dosierung von Flüssigkeiten. So lassen sich auch kleine Mengen wie etwa Öl oder Saucen exakt dosieren.
Smart Home + Intelligente Backwaage
Auch Backen wird bequemer: die intelligente Backwaage Drop Connected Kitchen Scale gleicht gewogene Mengen mit den Vorgaben aus ausgewählten Rezepten ab. Per Bluetooth kommuniziert die Waage mit einer dazugehörigen App. Der Hersteller verspricht perfekte Kuchen und Kekse, sofern Anwender allen Anweisungen folgen.

Smart Home + Intelligentes Schneidebrett

Das Prep Pad von Orange Chef geht noch einen Schritt weiter und verbindet das bloße Wiegen der Zutaten mit dazugehörigen Nährwertangaben und will damit zu einer gesunden Ernährung beitragen. Alle Informationen über verwendete Lebensmittel lassen sich per App aus einer Datenbank auswählen, per Voicecapture-Verfahren angeben oder mithilfe von Produkt-Barcodes identifizieren. Prep Pad speichert die Daten und bietet wöchentliche Auswertungen zu verzehrten Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen an.

Smart Home + Intelligenter Barkeeper

Auf Kickstarter hat die Idee des intelligenten Barkeepers für zu Hause bereits viel Zuspruch finanzieller Art bekommen. Sie überträgt vereinfacht ausgedrückt das Konzept eines Kaffeevollautomaten auf die Zubereitung von Cocktails. Auch hier läuft die Bedienung über das Smartphone und App ab, die die vorhandenen Alkoholika in den sogenannten Soma Pods mit „Rezepten“ aus der Datenbank abgleicht und auf Wunsch zu einem Cocktail zusammenmischt. Die Liste der Zusatzfunktionen des intelligenten Cocktail-Mixers ist lang: Er kann vorhandene Mengen messen, sich selber reinigen und Mischverhältnisse, sowie ganz eigene Cocktail-Rezepte speichern.

Smart Home + Intelligenter Blumentopf

Ein weiteres Beispiel für intelligente Funktionen in physischen Gebrauchsgegenständen stellt Flowerpower von Parrot dar. Der Hersteller wirbt damit, dass nun auch alle Leute ohne grünen Daumen problemlos Pflanzen in der Wohnung am Leben halten können. Ein Sensor, der vom Design an einen unauffälligen Ast erinnern soll, kann die Feuchtigkeit, die Helligkeit, die Temperatur und den Bedarf an Dünger messen und verbindet sich mit dem Smartphone via Bluetooth. Anwender bestimmen die Pflanzenart, die der “intelligente Ast” betreuen soll. Dafür steht eine Datenbank zur Verfügung, die Informationen über die Bedürfnisse der jeweiligen Pflanzen bereitstellt. Die Idee der intelligenten Pflanzenpflege geht noch einen Schritt weiter: Parrot stellte bereits prototypische Blumentöpfe vor, die zusätzlich autark die Bewässerung durch integrierte Wasserspeicher übernehmen.

Smart Home + Intelligenter Wasserkocher

Mit iKettle ist ein Wasserkocher auf dem Markt, der sich insbesondere der Kunst der Teezubereitung widmet. Via Smartphone lassen sich verschiedene Wassertemperaturen vorprogrammieren. Für weiteren Komfort, lässt sich via App festlegen, wann das Wasser für den morgendlichen Tee aufgekocht werden soll, oder warmgehalten, wenn der Benutzer lieber noch liegen bleiben möchte.

Smart Home + Intelligente Milchflasche

The Milk Maid ist eine Milchflasche mit Zusatzfunktionen. Dank eingebauter Sensorik ist sie in der Lage, die eingefüllte Menge an Milch zu messen und den pH-Wert ihres Inhalts zu ermitteln. Damit stellt sie automatisch fest, wann die Milch ungenießbar wird. In diesem Fall sendet sie eine Nachricht an das gewünschte Smartphone, damit der Nutzer schon unterwegs weiß, dass neue Milch gekauft werden muss.

Smart Home + Intelligenter Grill

Das Grillsystem Lynx könnte bald zunächst im US-Markt, später auch bei uns zunehmende Beachtung finden. Und so ist es auch keine Überraschung, dass der Prototyp aus dem sonnigen Kalifornien kommt. Er soll noch in 2015 auf den Markt kommen und bietet zahlreiche Funktionen, die von einem Smart Object erwartet werden dürfen. Nachdem der Anwender seinem Grill via Sprachsteuerung mitgeteilt hat, was er zubereiten möchte, greift Lynx auf eine Online-Datenbank zu, um die erforderlichen Garzeiten und Zubereitungstechniken abzurufen. Daraus errechnet das Gerät die optimale Stelle für jedes einzelne Grillgut auf seinem Rost, damit möglichst alles gleichzeitig gar wird. Sobald das Grillgut perfekt durchgegrillt ist, erhält der Anwender eine SMS.

Smart Home + Intelligente Sicherheit

Das Thema Sicherheit ist im Smart Home Kosmos seit langem ein beliebtes Einsatzfeld. So lassen sich Türschlösser mittlerweile mit Okidokeys nachrüsten und ersetzen klassische Türschlüssel durch das Smartphone. Türen lassen sich damit sogar von unterwegs aus öffnen – auch dann, wenn man selber gar nicht zu Hause ist.

Eine weitere intelligente Umsetzung im Bereich Smart Security ist die Kamera Netatmo Welcome, die mit ihrer Gesichtserkennung über bloße Statusmeldungen hinausgeht. Das System teilt seinen Anwendern mit, wann das Haus betreten wurde und verschickt bei Bedarf Warnmeldungen, wenn Unbekannte in das 130 Grad weite Sichtfeld der Kamera gelangen. Alle Aufnahmen werden lokal auf einer SD-Karte gespeichert. Zudem bietet das System Livestreams auf das Smartphone an.
Mithilfe des Home Security Systems Tripper kann der Anwender zusätzlich jederzeit auf seinem mobilen Endgerät prüfen, welche Türen und Fenster des Hauses offen stehen, welche geschlossen sind und sich sofort benachrichtigen lassen, wenn sich daran etwas ändert.

Smart Home + Intelligente Qualitätsprüfung von Lebensmitteln

Der Foodsniffer wird von seinem Hersteller Peres als elektronische Nase bezeichnet und „riecht“ dementsprechend an Lebensmitteln, um ihre Genießbarkeit zu prüfen. Allerdings funktioniert dies ausschließlich bei Fleisch und Fisch, bei denen Temperatur, Feuchtigkeit, Ammoniak und flüchtige organische Bestandteile gemessen werden. Auf diese Weise lassen sich Lebensmittelvergiftungen eindämmen. Darüber hinaus analysiert Foodsniffer auch den Zustand von Lebensmitteln. So entziehen sich Produkte, deren Mindesthaltbarkeitsdatum bereits überschritten wurde, aber laut Analyse dennoch unbedenklich konsumierbar sind, einer vorzeitigen Entsorgung.
Smart Home + Intelligente Erkennung von Bakterien auf Arbeitsflächen
Auch der CleanWave Sanatizing Wand von Verilux hat es sich zur Aufgabe gemacht die Krankheitsgefahr zu minimieren, indem er Bakterien und Krankheitserreger aller Art mit kurzwelligem UV-Licht nach kurzer Bestrahlungszeit abtötet oder zumindest deren Vermehrung stoppt. Laut Hersteller lassen sich Krankheitserreger trotz der geringen Größe mit dem „UV-Zauberstab“ um 99,9% reduzieren und bieten damit eine Alternative zu herkömmlichen Desinfektionssprays.

Smart Home + Intelligentes Energiemanagement

Auch der Bereich Energiemanagement ist seit den Anfängen der Smart Home Ära vorherrschend. Im Fokus steht dabei unter anderem ein Adapter, der auf herkömmliche Steckdosen aufgesetzt wird. So sind nicht immer zwangsläufig die betriebenen Geräte selbst mit intelligenter Hard- und Software ausgestattet, sondern die zentralisierte Messbarkeit, Auswertung und Steuerung macht den häuslichen Stromverbrauch intelligenter. Der iDevices Switch lässt sich beispielsweise an das HomeKit System von Apple anschließen und via iPhone, iPad oder iPod Touch bedienen.

Smart Home + Intelligente Zahnbürsten

Auch das Zähneputzen soll zukünftig qualitätsbewusster werden. Mit seiner Smart Series erhebt Oral-B den Anspruch, das Zahnpflegeverhalten zu optimieren. Dazu verbindet sich die Zahnbürste mit Bluetooth-Funktion mit dem Smartphone und stellt sicher, dass Nutzer an der richtigen Stelle mit dem richtigen Druck putzen und zudem die empfohlene Dauer einhalten.

Ein weiteres Beispiel für optimierte Zahnhygiene zeigt ein Modell der Marke Kolibree. Die Zahnbürste ist mit einer fortschrittlichen Sensor- und Kommunikationstechnologie ausgestattet und speichert persönliche Zahnpflegestatistiken. Außerdem macht sie sich das Prinzip des „Serious Gaming“ zunutze, das Kinder zusätzliche Motivation bieten soll, wenn das physische Zähneputzen zum Steuerelement für die Spielfigur auf dem Smartphone wird.
Smart Home + Intelligente Temperaturregelung
Keen Home Smart Vent ist ein Ventilationssystem, das einen intelligenten Temperaturausgleich im Haus verspricht, indem die einzelnen Ventilatoren untereinander und mit einem zentralen Hub kommunizieren. Wie bei den meisten Smart Home Geschäftsideen wird auch diese per Smartphone angesteuert, um den Energieverbrauch zu senken und Heiz- und Klimaanlagenkosten einzusparen.

Smart Home + Intelligentes Bett

Eine weitere Smart Objects Innovation zeigt ein intelligentes Bett, das Anfang 2015 auf der CES vorgestellt wurde. Das Bett von ReST (Responsive Surface Technology) ist mit zahlreichen Drucksensoren ausgestattet, die die Gewichtverteilung des Körpers auf dem Bett messen. Die Informationen werden an einen Mikroprozessor weitergeleitet und dort analysiert. Auf Basis der Messergebnisse können integrierte Luftkammern befüllt oder abgelassen werden, um maximalen Schlafkomfort zu gewährleisten. Zusätzlich zeichnet das Bett das gesamte Schlafverhalten auf und übermittelt die erhobenen Daten per Drahtlosnetzwerk auf ein Endgerät.

Frage nach dem Zusatznutzen

Nicht alle neuen Smart Objects präsentieren sich mit überzeugenden Zusatznutzen im Vergleich zu ihren rein physischen Vorgängern. Denn nicht jede Digitalfunktion liefert zwangsweise einen wichtigen Zusatznutzen. Auch ist nicht die Anzahl an neuen innovativen Features entscheidend, sondern vielmehr, ob die Features ein aktuelles Problem lösen können oder bestimmte Bedienungs- bzw. Bequemlichkeitsvorteile in Aussicht stellen. Je höher dabei Problemlösungscharatker, Bedienbarkeit, Relevanz im Alltagskontext ausfallen und je eher das Preis-Zusatznutzen-Verhältnis stimmt, desto eher werden sich die intelligenten Helferlein nahtlos in das Haushaltssortiment einreihen und einen Massenmarkt erreichen.

Die ewige Frage: Wer kontrolliert die Daten?

Diese Vision des Ubiquitous Computing ruft bei Skeptikern seit Jahren Bedenken hervor, da sie von der Gefahr präziser personalisierter und kontextintensiver Nutzerprofile waren – insbesondere was die Nutzungshäufigkeit, -art, -zeit und –intensität betrifft. Um diese Entwicklung ein Stück weit einzudämmen, haben einige Hersteller bei ihren RFID-Chips Sicherheitsverfahren berücksichtigt, die neben der Pseudonymisierung oder Anonymisierung besonders auf verlässliche Authentifizierungsverfahren zwischen Chips und Lesegeräten setzen. Dies erschwert einen unautorisierten Zugang durch Dritte. Dennoch werden verbleibende Risiken sehr unterschiedlich eingeschätzt und variieren von der Annahme, dass diese Möglichkeiten ohnehin bereits mit den bisher vorhandenen Systemen bestanden, bis hin zur Befürchtung einer ständigen Überwachung durch das allgegenwärtige Tracking. Letztlich bleibt bei allen technologischen Entwicklungen immer ein Restrisiko des Missbrauchs, sodass Sicherheit und Datenschutz wohl auch weiterhin relevante Begleitthemen im Bereich Smart Objects bleiben werden.

Offene oder geschlossene Systeme

Die Forderung nach einem Open Source Modell für Smart Home scheint derzeit Gewicht zu erhalten. Denn in offenen Systemen können Unternehmen und insbesondere auch Start-Ups auf der ganzen Welt besser zu einer vernetzten und integrierten Smart Objects Welt beitragen. Nutzer hätten die Möglichkeit, ihre intelligenten Helferlein, Bedienungssoftware und Steuerungsgeräte nach eigenen Wünschen zu kombinieren und mit einer einzigen Anwendung zu steuern, wie beispielsweise mit Hilfe des sogenannten KNX Protokolls angestrebt wird. Ob sich offene Systeme durchsetzen, scheint derzeit aber noch unklar. Die Mehrzahl der Konzerne liefern sich momentan einen sichtbar regen Wettbewerb. Die, die dabei eigene Standards durchsetzen wollen, liebäugeln eher mit in sich geschlossenen Smart Home Systemen. Ein Beispiel für einen wenig geöffneten Ansatz zeigt derzeit Qivikon Smart Home von Deutsche Telekom, das nur Geräte von ausgewählten Herstellern wie beispielsweise Samsung, Miele oder Philips unterstützt. Ebenso unterstützt das SmartHome-System von RWE bislang nur eine Auswahl an konzerneigenen Geräten. Es ist zu erwarten, dass das Apple HomeKit seiner Unternehmensphilosophie entsprechend wieder restriktiv sein wird, was die Integration von externen Herstellern und Softwares betrifft. Etwas offener scheint sich das Projekt HomeConnect von Bosch Siemens Haushaltsgeräte darzustellen: der Konzernverbund hat angekündigt, dass sich perspektivisch auch markenfremde Geräte integrieren lassen.

Ausblick: Smart Objects in den nächsten Jahren

Die verschiedenen Beispiele zeigen, dass der Evolution von Alltagsgegenständen zu Smart Objects wenige Grenzen gesetzt sind und die Anwendungsmöglichkeiten sehr vielseitig sein können. Denken wir diese Entwicklung ein paar Jahre weiter, werden die intelligenten Begleiter im häuslichen Kontext allgegenwärtig sein. Sie werden ihre und unsere Umwelt wahrnehmen, unzählige Daten auswerten, uns bei Bedarf Empfehlungen geben und möglicherweise auch für uns erste, unkritische Entscheidungen treffen. Die ganzheitliche Vernetzung von Smart Objects wird zu einem komplexen, automatisierten und von überall aus steuerbaren Smart Home Ökosystem.

Smart Home ist in der Gegenwart angekommen. Dennoch befinden sich eine Reihe neuer Smart Objects noch in der Entwicklungsphase oder müssen sich noch am Markt etablieren. So warten noch eine Reihe von technischen Hürden oder Akzeptanzproblemen auf die technik-affinen Nutzer von morgen – insbesondere wenn Formate und Funktionsweisen vereinheitlicht werden, um eine nahtlos uneingeschränkte Vernetzung untereinander zu gewährleisten. Sobald die zusätzlichen Benefits der intelligenten Hausobjekte mit hohem Bedienungs- und Nutzungskomfort und angemessenen Kosten einhergehen, werden Smart Objects oder „Phygitals“ zu einem weiteren Baustein bei der Verschmelzung von physischer und digitaler Welt.

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