Industrie 4.0

#324 – 75 Jahre digitales Rechnen

Die Maschine die wir nie vollständig verstehen können
Gespräche mit Freunden und Bekannten aus der «Babyboomer»-Generation und ein Bericht über die Inbetriebnahme des experimentellen Computers «Manchester Baby» in England vor 75 Jahren, inspirierten meinen heutigen Blog-Beitrag. Ich staune immer wieder darüber, wie lange es dauert bis wir Menschen Veränderungen zulassen. Noch heute zweifeln viele «Alte» an den Vorteilen der Digitalisierung. Trotz jahrzehntelanger Forschung an programmierbaren Maschinen, die uns Menschen die Arbeit vereinfachen sollen, halten solche Erkenntnisse höchstens am Rande Einzug in unser Bildungswesen. Die Fähigkeit, ethisch und kritisch über das Verhalten einer Maschine nachzudenken, die man nie vollständig verstehen kann, wäre eigentlich unerlässlich. Susanne Gaschke fragt in anderem Kontext, zu den Gefahren für die Demokratie in Deutschland, NZZ vom 23. Juni 2023: «Funktionieren die Schulen so, dass die Kinder genug lernen, um ihr Leben später sinnvoll leben zu können? Bringen die Hochschulen Erfinder und Denker hervor oder nur noch Zertifikate?». In den späten 1960er Jahren war für uns im Studium immer noch der Rechenschieber das Mass aller Dinge, obwohl IBM seit 1952 mit Lochkarten programmierbare Grossrechner (IBM mainframe) produzierte.

Räumliches berechnen
Aktuell befinden wir uns mitten in der Diskussion um die Vor- und Nachteile im Umgang mit KI künstlicher Intelligenz und wie wir zukünftig mit unseren Endgeräten interagieren. Mit so viel Spannung ist wohl selten eine Hardware erwartet worden wie die von Apples erstem räumlichen Computer, Vision Pro, anfang Juni 2023. Obwohl die Brille in Europa erst nächstes Jahr auf den Markt kommen wird, dürfen wir uns auf eine total neue Erfahrung im Umgang mit Computern freuen, weg vom starren Blick auf den Desktop, hinaus in den Raum. Dabei entspricht die Idee, unseren Gedanken freien Lauf zu lassen und dank erweiterter Realität, die Wirklichkeit mit Virtualität zu überlagern, einem lange gehegten Wunsch von uns Menschen.

Apple visionOS Simulator – Erste Eindrücke, Bild: Heise.de-online, Juni 2023

Paradigmenwechsel im Umgang mit Maschinen
Trotz den Möglichkeiten zum Einsatz von KI in der Kommunikation behält das analoge Faxgerät nach wie vor einen Platz in manchem Betrieb. Das papierlose Büro, das uns vor über 30 Jahren versprochen wurde, ist heute immer noch nicht Realität. Gegen Vorurteile kämpfen Lösungen zum bargeldlose Bezahlen, das E-Voting oder das elektronische Patientendossier. Argumentiert wird zu oft mit Sicherheitsbedenken und dem Persönlichkeitsschutz. Doch die Hoffnung besteht, dass wir aus der Geschichte lernen und vermehrt über kreative Problemlösungen sprechen, anstatt über die technische Machbarkeit, welche sowieso nur von wenigen Menschen verstanden wird. Losgelöst von den Zwängen der vergangenen Jahrzehnte, einer unverständlichen Logik von Maschinen zu folgen, öffnet sich nun der Weg für einen Paradigmenwechsel. Wir «Alten» übernehmen darin dank unserer Seniorität, auch die Funktion des «sozialen Gewissens» und der Verantwortlichkeit. Viele von uns sind, entgegen gängiger Annahmen, technisch fit und offen für Neues. Rachel Manetsch, Gründungsmitglied von «FocusFuture», dem Netzwerk für die Gestaltung des dritten und vierten Lebensabschnitts, wünscht sich in diesem Zusammenhang keine «Altersheim-Romantik».

Detailansicht, Manchester University SSEM ‚Baby‘, Museum of Science and Industry in Manchester, GB. Bild: Wikipedia

Die Analyse der Analysemaschine
Ein Computer ist eine Maschine, die so programmiert werden kann, dass sie Abfolgen arithmetischer oder logischer Operationen (Berechnungen) automatisch ausführt. Moderne digitale elektronische Computer können generische Operationssätze, sogenannte Programme, ausführen. Der erste automatischen Digitalcomputer, der den modernen Maschinen ähnelte, wie wir sie heute kennen, wurde zwischen 1833 und 1871 vom englischen Mathematiker und Erfinder Charles Babbage (1791-1871) erfunden. Er entwickelte ein Gerät, die Analysemaschine, und arbeitete fast 40 Jahre lang daran. ENIAC Electronic Numerical Integrator and Computer wurde von der US-Armee, dem Ordnance Corps und dem Forschungs- und Entwicklungskommando unter der Leitung von Generalmajor Gladeon M. Barnes finanziert und war der erste programmierbare, elektronische Allzweck-Digitalcomputer, der 1945 fertiggestellt wurde. ENIAC wurde von John Mauchly, Physikprofessor am Ursinus College, und J. Presper Eckert von der University of Pennsylvania, entworfen und war in Aberdeen, im US Bundesstaat Maryland, bis 1955 in Betrieb.

Manchester University: SSEM ‚Baby‘ Nachbildung im Museum of Science and Industry in Manchester, GB. Bild: Wikipedia

Vorgängermodell der heutigen Miniaturisierung
Vor 75 Jahren, am 21. Juni 1948, war das Baby gebaut und funktionsfähig. Es war 5,20m lang, 2,24m hoch und wog fast eine Tonne. Die «Small-Scale Experimental Machine», genannt Manchester Baby (später Manchester Mark I), war der erste auf der Von-Neumann-Architektur basierende Computer, aufgebaut mit Röhren. Entwickelt wurde er ab 1945 an der Victoria University of Manchester von Frederic Calland Williams, Tom Kilburn und Geoff Tootill um Phänomene der Williamsröhre zu untersuchen. Diese wurde als Speicher nutzbar, nachdem Williams 1946 ein Verfahren entwickelte, den Speicher innerhalb von Millisekunden zu regenerieren. Im Juni 1948 wurde damit der Nachweis erbracht, dass sowohl Programm- als auch Arbeitsspeicher im Computer-Speicherwerk gehalten werden können. Das Baby hatte eine Wortlänge von 32 Bit und einen Speicher von 32 Wörtern (1 Kilobit, 1.024 Bit). Ein funktionsfähiger Nachbau der Small-Scale Experimental Machine befindet sich heute im Museum of Science and Industry in Manchester.

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Blog, Industrie 4.0

#322 – Die intelligente Brille von Apple

Apple Vision Pro – Generation Null
Wir «Alten» können uns über diese neue Technologie freuen. Sie wird uns in Zukunft vom umständlichen Einloggen mit Passwörtern oder der einschränkenden Nutzung von Tastaturen und begrenzten Bildschirmformaten befreien. Auch wenn dies auf den ersten Blick noch nicht erkennbar ist, geht der Trend weg von umständlicher Hardware. Zwar haben wir uns daran gewöhnt, dass überall Menschen mit Blick auf ihre Smartphones herumlaufen und dabei die Umgebung völlig ausblenden. Der Tag wird kommt, wo die Technik auf die Grösse einer normalen Brille zusammen-schrumpft, womit ein riesiges, flexibles Display stets auf unserer Nase sitzt.

Dreidimensionales Computing
Apple als weltgrösster Konzern hat es bisweilen geschafft, unser Leben mit immer neuen Geräten zu verändern. 1984 mit dem ersten tragbaren Macintosh Computer (inklusive Rucksack), 2007 mit dem iPhone. Im Frühling 2023 tritt Apple Vision Pro nun in riesige Fussstapfen: Mac und iPhone haben nicht nur Geschichte geschrieben, sondern uns auch vorgegeben, wie und wo wir Computer verwenden und diese bedienen. «visionOS» und Apples erstes Extended-Reality-Headset «Apple Vision Pro» sollen Software nun aus begrenzten Bildschirmen lösen und dreidimensional greifbar machen, die Steuerung der Bedienoberfläche erfolgt vorrangig per Augen-Tracking, Handgesten und Spracheingaben. Der Konzern setzt dafür auf sehr teure Technik, inklusive einem neuen Betriebssystem und einer eigene Plattform, mit der Apple den Umgang mit Apps und Medien verändern will. Dabei bilden die iOS-Apps und der App Store die seit langem bewährte Basis. ⇲ Youtube Video (9:21 Minuten)

Die gesamte Front der Vision-Pro-Brille wird von laminiertem Glas bedeckt. Der Rahmen besteht aus leichtem Aluminium. Bild: Apple 2023

The next big thing
In seinem Kommentar zur neuen Brille von Apple auf heise.de-online vom 6. Juni 2023 glaubt Leo Becker, dass Apple Vision Pro der holprige Anfang vom Ende des iPhones sein könnte. Auch wenn vieles noch etwas unelegant erscheint, ist die Marschrichtung doch klar. Die Brille mit Konkurrenzprodukten zu vergleichen scheint müssig, denn mit den über 5’000 angemeldeten Patenten handelt es sich um einen entscheidenden technischen Sprung. Vision Pro stellt erst die Generation 0 dieser für Apple ganz neuen Produktkategorie dar. Geringe Latenz (schnelles Internet vorausgesetzt) und scharfe Textdarstellung machen den virtuellen Arbeitsplatz erstmals greifbar. Zur Steuerung verlässt sich der Hersteller auf Handgesten, Augen-Tracking und Sprache, aber auch klassische Eingabegeräte werden unterstützt – von der Bluetooth-Tastatur bis zum Game-Controller.

Da das Vision Pro das Gesicht des Trägers nicht komplett filmen kann, scannt sich dieser mit der umgedrehten Brille einmal selbst. Damit erhält man eine digitale «Kopie» des Gesichts, etwa für FaceTime. Bild: Apple 2023

Eine neue Computing-Ära
Statt am eigenen Ökosystem zu sägen, baut Apples neue Plattform in vollem Umfang auf dem bestehenden Erfolgsmodell auf, wie iOS-Apps, die im virtuellen Raum erscheinen. Der Anfang ist gemacht und Apple hat einen langen Atem und viel Geld, um das Gerät und die Plattform Schritt für Schritt weiterzuentwickeln. Was jetzt noch seltsam oder gar gruselig wirkt (die Projektion des eigenen Gesichts auf die Aussenseite der Brille für Chat-Funktionen), könnte jedenfalls der Anfang einer neuen räumlicheren Computing-Ära sein. Sollte es Apple in den nächsten Jahren gelingen, die Technik auf die Grösse einer normalen Brille zu schrumpfen, stellt sich zwangsläufig die Frage, wofür man zusätzlich noch ein Smartphone oder Tablet herumschleppen sollte. Mit «Optic ID» sorgt ein biometrisches Verfahren dafür, dass nur Eigentümer der Brille etwa Apple Pay oder Passwort-Autofill nutzen können.

Apple Konzeptbrille 2020

Maschinelles Lernen statt künstliche Intelligenz
Apples CEO Tim Cook spricht ganz bewusst von maschinellem Lernen statt künstliche Intelligenz. Nutzer von MacOS erkennen diesen Mehrwert seit Jahren. Daniel Herbig, Heise.de_online 6. Juni 2023, erklärt in seinem Beitrag die Begrifflichkeiten im Zusammenhang mit Apple Vision Pro: VR, AR, MR und Spatial Computing (räumliche Nutzung). Die genannten Techniken lassen Realität und Virtualität verschmelzen. In der Regel wird dafür das Sichtfeld mithilfe von Headsets («Brillen») ergänzt oder komplett ersetzt. Noch vor wenigen Jahren gab es ein klares Bild: Augmented Reality (AR) blendet Objekte in das reale Blickfeld eines Headset-Trägers ein, Virtual Reality (VR) ersetzt das Blickfeld komplett mit virtuellen Inhalten. Doch technische Fortschritte, Mischformen und Marketingnamen der verschiedenen Hersteller haben die Begrifflichkeiten in der Zwischenzeit derart verwässert, dass eindeutige Definitionen schwer geworden sind.

Arbeiten mit dem Computer wird intuitiv
Beim Apple Vision Pro-Headset, und das ist wichtig für uns «Alte», handelt es sich um eine räumliche Nutzung des Computers (spatial computing). Diese kombiniert sowohl virtuelle Information als auch die reale Welt zusammen mit Steuerungselementen zu einer erweiterten Realität (extended reality XR) vor unseren Augen. Apple Vision Pro ist ein eigenständiges System, ein Computer den man auf der Nase trägt und der von unseren Gewohnheiten im Umgang mit dem Gerät lernt, wie wir das beispielsweise aus Korrekturfunktionen bei Schreibprogrammen kennen. Auch wenn es anfangs noch etwas gewöhnungsbedürftig ist, wird auf lange Sicht die Nutzung von Computern dank intuitiver Interaktion für uns Menschen logischer und einfacher.

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