Augmented Reality 2020: Wie die AR-Zukunft wirklich aussieht

Augmented Reality (AR), die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung, steht vor dem großen Durchbruch. Treiber dafür, dass Virtualität und Realität verschmelzen, ist vor allem der Erfolg des mobilen Internets - zusammen mit der wachsenden Intelligenz der mobilen Endgeräte.

Der Großteil der AR-Anwendungen nutzt die erweiterte Realität derzeit mit geo-kodierten Informationen aus vorhanden Daten wie Google. So entstehen vor allem Anwendungen, die der Orientierung mit der Anreicherung von Zusatzinformationen dienen. Sie legen einen Daten-Layer über ein per Kamera aufgenommenes Abbild der Realität.

Wie eine Anwendung heute schon aussehen kann, zeigte beispielsweise das schwedische Möbelhaus Ikea   im Sommer. In einer Pilotanwendung konnten Kunden von Februar bis August über die Software 'Ikea PS Einrichtungskamera' via Handy acht verschiedene Möbelstücke einblenden und so mittels Tastensteuerung ausprobieren, wie gut Möbelstücke in die eigene Wohnung passen.

Dass AR-Anwendungen tatsächlich großes Zukunftspotenzial haben, zeigen erste Entwicklungen großer und namhafter Unternehmen. Unter dem Titel Nokia Mixed Reality   zeigt der finnische Handyhersteller, wie er sich die technische Zukunft vorstellt. Hier dient nicht mehr das Mobiltelefon, sondern schon eine Brille als Endgerät: Der Nutzer sieht durch sie seine Welt und gleichzeitig den Datenoutput. Gesteuert wird das Ganze aber immer noch irgendwie über ein Nokia-Handy.

Nach und nach gibt es immer mehr Anwendungen für Smartphones, die es mithilfe integrierter Kamera, GPS-Verortung und Breitbandverbindung schaffen, den Nutzern digitale Informationen zur realen Umgebung anzuzeigen - und diese beiden Ebenen in Echtzeit miteinander zu verbinden. Was bisher Zukunftsmusik war, beginnt derzeit in die Realität überzuschwappen und wird in naher Zukunft selbstverständlich für jeden Handybesitzer sein.

Eine besonders wichtige Rolle spielt dabei Apples   iPhone. Im Vergleich zu anderen Smartphones hat das iPhone zur Zeit die größte Attraktivität für Application-Entwickler. Das liegt zum einen an der starken Marktstellung und zum anderen daran, dass Apple in Sachen API am weitesten ist.

Ein großer Vorteil des iPhone ist auch seine Navigation. Denn ein Problem für AR ist unter anderem die Benutzerschnittstelle. Insbesondere bei mobilen Anwendungen ist die Eingabe von Information durch die herkömmliche Tastatur und Menüsteuerung umständlich beziehungsweise nur schwer realisierbar.

Ebenfalls großes Potenzial haben AR-Anwendungen im Gaming-Umfeld.

Das 3x3-Entwicklungsraster der Augmented Reality

Fakt ist: Die Entwicklung von Augmented-Reality-Anwendungen hat in den vergangenen Monaten einen kräftigen Schub bekommen, dennoch steht man bisher noch am Anfang der Möglichkeiten.
Augmented-Reality-Anwendungen lassen sich in drei Bereiche umsetzen:

1. Visuelle Ebene
   
2. Kinetische Ebene
   
3. Neurologische Ebene

Die Entwicklung in diesen Bereichen wird sich ebenfalls in drei Stufen vollziehen, die allerdings je nach Kategorie zeitlich versetzt stattfindet.

1. Additive Stufe - Daten werden zur Realität via externem Endgerät hinzugerechnet
   
2. Immersive Stufe - Reale Welt steuert die virtuelle Welt
   
3. Virtuelle Welt wird real gesteuert

1. Die visuelle Ebene

Der größte Teil der bisher verfügbaren AR-Anwendungen zielt derzeit auf die visuelle Wahrnehmung ab. Das heißt, Nutzer lassen sich über externe Endgeräte - sei es ein Smartphone oder ein Monitor - digitale Informationen zur realen Umgebung anzeigen - und diese beiden Ebenen in Echtzeit miteinander verbinden.
Dass AR-Anwendungen tatsächlich großes Zukunftspotenzial haben, zeigen erste Entwicklungen großer und namhafter Unternehmen, die allerdings weit über das Jahr 2010 hinauszeigen. Weil Augmented Reality, beschränkt auf die kleinen Handydisplays, unpraktisch ist, tüfteln Forscher weltweit an Lösungen.

Die Nokia-Vision setzt hauptsächlich auf die AR-Brille. Nun ist das Konzept mit der Brille aber nicht neu. Einen Schritt weiter sind amerikanische Forscher der University of Washington. Sie haben in eine Kontaktlinse ein Display aus Leuchtdioden eingearbeitet, das Texte und Bilder von mobilen Endgeräten direkt ins Auge projiziert. Sie wird wie eine gewöhnliche Linse übers Auge gestülpt, rote Leuchtdioden zeigen Informationen an. Die Hightech-Kontaktlinse soll nicht nur Handybildschirmen Konkurrenz machen, sondern auch professionellen Mini-Bildschirmen wie in Flugzeugen oder den Videobrillen für Gamer.

Die schlaue Kontaktlinse soll zudem deutlich mehr Inhalte als herkömmliche Displays abbilden können und dabei das gesamte menschliche Sichtfeld ausnutzen. Dazu wollen die Forscher Bilder erzeugen, die in einem Abstand von 50 bis 100 Zentimetern vor dem Auge zu schweben scheinen. Den benötigten Strom bezieht die Display-Kontaktlinse drahtlos über eine Schleifenantenne, die in die Linse integriert ist. Der Prototyp kann bisher keine Sehschwäche korrigieren, doch eines Tages soll die Technik auch in Korrekturlinsen einsetzbar sein. Und eine Zukunftsvision haben die Forscher auch: Eines Tages soll die Kontaktlinse Informationen auch drahtlos empfangen und senden können. Dazu wollen die Wissenschaftler Radiowellen nutzen, die Stromversorgung sollen Solarzellen übernehmen.

2. Die kinetische Ebene:

In dieser Kategorie zeigen vor allem erste Anwendungen aus dem Gaming-Bereich, wie sich reale und virtuelle Welt verknüpfen lassen. Im ersten Schritt hat der Spielehersteller Nintendo   gezeigt, wo die Messlatte für entsprechende Anwendungen hängt. Mit der Einführung der Nintendo Wii, deren Alleinstellungsmerkmal eine recht präzise Bewegungssteuerung ist, haben die Japaner nicht nur den Konsolenmarkt komplett umgekrempelt sondern auch neue Maßstäbe in puncto bewegungsgesteuerte AR-Anwendungen gesetzt. Mit Microsofts   Konsole Kinect ist nun erstmals ein vergleichbares Produkt auf den Markt gekommen, dass zum einen mit der Wii konkurrieren kann und zum anderen verdeutlicht, wie sich über Bewegungssteuerung künftig Geräte steuern lassen. Aber auch in diesem Bereich sind derzeit noch externe Gerät vonnöten.

Kinect setzt ebenso wie die Wii auf Bewegungen, verzichtet aber komplett auf einen Controller in der Hand. Eine Kamera erfasst die Bewegungen des Spielers und überträgt sie direkt auf den Bildschirm. Wenn ich winke, winkt die Figur auf dem Bildschirm genau wie ich, trete ich nach links, macht die Figur das auch.
Hier zeichnet sich bereits der nächste Ansatz ab, nämlich der der kommenden Stufe: die Bewegungsabläufe werden immersiv.

3. Die neurologische Ebene

Hier werden in den kommenden Jahren sehr viele neuartige Anwendungen aufkommen. Bisher ist es in dieser Kategorie nur möglich Geräte zu steuern. Ergo: eine Art technische Semantik. Über die Eingabe via Tastatur am PC oder via Like-Button lässt sich beispielsweise die Suche steuern. Mit dem heutigen Stand der technischen Möglichkeiten in Kombination mit der Enwicklung hin zu semantischen Algorithmen wird heute so vorerst versucht, eine Relevanzvermutung abzuleiten.

Im nächsten Schritt wird aller Voraussicht nach Agentensoftware, sprich die selbstlernende Hilfs-Software, kommen. Software, die den Namen "Agenten" trägt, gibt es schon länger. Erste ernsthafte Produktentwicklungen sind allerdings erst im Verlauf des Jahres 2010 vorgesehen. SRI beispielsweise arbeitet an einem Reisebuchungsagenten, auch Google bohrt an Adsense in diese Richtung. Ein Markt wird das allerdings frühestens 2012. Parallel dazu werden Ambient-Intelligence-Anwendungen marktfähig: Das intelligente Haus, die sprechende Kleidung, die mitdenkende Kühltruhe - die Technik ist bereits da, auch gibt es die ersten Pilotanwendungen, vor allem im E-Health und E-Home-Umfeld. Aber in den nächsten zwei Jahren ist hier von einem Markt, einem Massenmarkt gar, nichts zu sehen.

Auch werden virtuelle Web-Agenten unsere Zukunft unterstützen. Virtuelle Agenten werden uns beispielsweise Urlaubsziele vorschlagen, die zu unseren Interessen oder Preisvorstellungen passen: beispielsweise über Empfehlungen in einem intelligenten Widget oder Browser-Plugin. Bis dahin ist es zwar noch ein weiter Weg. Doch im Umfeld von Suchmaschinen, sozialen Netzwerken und spezialisierten Semantic-Web-Dienstleistern werden nun die Grundsteine für ein Web 3.0 gelegt, das Online-Inhalte nicht nur aggregieren, sondern auch verstehen kann.
Damit ein virtueller Agent aus Unmengen von Blog-Postings, Kommentaren und Empfehlungen die wirklich relevanten Informationen herausfiltern kann, müssen grundsätzlich zwei Voraussetzungen erfüllt werden. Zum einen muss der virtuelle Agent im Prinzip jederzeit die Online-Aktivitäten eines Nutzers begleiten, um möglichst viele Vorlieben und Interessen beim Surfen im Web zu tracken. Sonst kann der Agent seinen Nutzer niemals richtig verstehen lernen und Empfehlungen bleiben immer ungenau. Zum anderen muss die Agenten-Anwendung in der Lage sein, vorhandenen Web-Content wie Kommentare oder Nutzerempfehlungen semantisch zu begreifen.

Das Semantic Web kommt. Aber anders als bislang erwartet.

Wer heute beispielsweise im Internet eine Suchanfrage mit den Begriffen 'Pension' und 'Wien' startet, stellt Suchmaschinen-Anbieter vor immense Probleme. Schließlich weiß die Suchmaschine nicht, ob sich der Nutzer nun für eine Unterkunft oder einen Anbieter einer Altersvorsorge in der österreichischen Landeshauptstadt interessiert. Damit Suchmaschinen das Web verstehen, reichern erste Publisher zurzeit um Metadaten an, die den vorhandenen Content semantisch beschreiben und auf diese Weise für Maschinen interpretierbar machen. In der Regel wird dabei der Content einer Website über den XML-basierten Standard Ressource Description Framework strukturiert und beschrieben. Über so genannte Ontologien werden zudem einzelne Begriffe einer Website zueinander in Relation gesetzt.

Auf diese Weise wird dann beispielsweise das Wort 'Allee' logisch mit 'Bäume' verknüpft. Nutzer finden dann bei einer Suche nach 'Alleen-Radwege' im Idealfall auch Radstrecken an 'Straßen mit Bäumen'. Bis dahin ist es zwar noch ein weiter Weg, aber erste wirkliche semantische Ansätze kristallisieren sich heraus. Sie werden ab 2020 durch neurosemantische Wissensnetze, die Online-Inhalte verstehen können, ohne dass dafür Zusatzinformationen in Form von RDF-Tags und Ontologien nötig sind, ersetzt.

Gerade Facebook   ist ein hochinteressanter Technologie-Partner für Anbieter von Agentensystemen, da das Social Network auch Nutzeraktitväten außerhalb der Online-Community immer besser tracken kann. So erfährt Facebook über die Anfang April vorgestellten Social-Media-Plugins wie den Like-Button nun auch, was Internetnutzer im offenen Web bewegt. Im Jeans-Shop von Levi's beispielsweise können Shopper bei jeder Hose den Like-Button drücken und damit Facebook signalisieren, dass ihnen ein Produkt gefällt (Motto: "Like-minded Shopping starts here"). Weil diese Aktion anschließend im Activity Feed einer Users auf Facebook dargestellt wird, machen Onlineshopbetreiber und Website-Publisher das Social-Media-Spiel nur allzugerne mit. Schließlich entdecken viele Facebook-Mitglieder in den Statusmeldungen ihrer Freunde die Inhalte von Levi's und Co. und landen anschließend im dazugehörigen Onlineshop.

"Facebook baut ein symbiotisches Verhältnis zu Website-Betreibern auf", weiß Andreas Bersch , General Manager bei der auf Facebook-Marketing spezialisierten Agentur Brandung  .

In puncto Usability wird Augmented Reality künftig eine sehr wichtige Rolle spielen. Denn das Interface der Zukunft wird mit Sicherheit kein Monitor beziehungsweise Handydisplay sein, wie wir es heute kennen. Stattdessen wird Augmented Reality einer der drei Bereiche sein, in dem sich virtuelles Leben und reales Leben in Zukunft miteinander vermischen.

Drei Felder für die Veränderung des Interface der Zukunft

1. Immersive Systeme umgehen die Hürde der Weltübersetzung. Sie stellen das Wissen der Welt direkt in der Welt des Nutzers dar - ohne Umweg über ein (sichtbares) Computersystem.
   
2. Ambient Intelligence umgeht die Hürde der Eingabe-Übersetzung. Sie überträgt die Modifikationswünsche des Nutzers direkt an das zu steuernde Computersystem - ohne den Umweg über die direkte Eingabe des Nutzers.
   
3. Augmented Reality umgeht sowohl die Hürde der Eingabe-Übersetzung als auch die Hürde der Weltübersetzung, indem sie die Vorteile beider Systeme verknüpft.

Sechs Ansätze für das AR-Endgerät der Zukunft

Es gibt unterschiedliche Ansätze im Markt, die zeigen, wie sich die Usability und damit die Endgeräte der Zukunft verändern werden. Virtual Cocoon   beispielsweise hat den klassischen VR-Ansatz ins Visier genommen und versucht eine Rundum-Immersion: Optik, Akustik, Geruch und Gehör als digitale Ausgaben über ein Head-Mounted-Display zu realisieren. Ziel ist hier in erster Linie, ein Ausgabegerät für immersive Systeme zu entwickeln.

1. Feedbacksysteme
   Im Spielebereich werden bereits eine Reihe von Feedbacksystemen eingesetzt oder getestet. TN Games   beispielsweise bietet eine Weste für Egoshooter an, bei denen der Nutzer spürt, wenn er von einer feindlichen Kugel getroffen worden ist. Ebenso geplant ist ein Helm für das Erleiden von Kopfschüssen. Beide Systeme arbeiten mit Druckluft.
   
   
2. Bewegungserkennung als Eingabe
   Ohne Controller, ohne Tastatur, einfach mit Gesten, Gesichtsausdruck und Stimme ein Spiel zu kontrollieren: Das ist der Ansatz des Projekt Natal von Microsoft. Ähnlich wie die Erfolgskonsole Wii wollen die Microsoft-Entwickler über Bewegungssensoren den Nutzer selbst als Eingabegerät benutzen.
   
   
3. Beliebige Oberflächen als Ausgabemedium
   Andere Ausgabeformate versuchen Projekte wie Sixth Sense von Pranav Mistry vom MIT. Hier wird versucht, den Bildschirm ganz einzusparen, indem ein portabler Projektor die Ausgaben auf eine beliebige Oberfläche produziert.
   
   
4. Hologramme per Bewegung steuern
   Auf Hologramme statt auf Licht setzt das Obscura Visionaire   -Projekt. Hier werden auch keine Fingerkuppen mehr benötigt - sondern die Bewegungen des Präsentators werden erkannt und in holografische Präsentationen umgesetzt.
   
   
5. Die Brille als Handy-Ersatz
   Näher an der Gegenwart (und näher am Menschen) sind Endgeräte, bei denen der Bildschirm aus dem separaten Gerät wegwandert. Bei Nokias Mixed Reality dient die Brille als Endgerät: Der Nutzer sieht seine Welt und gleichzeitig den Daten-Output, ohne noch ein Gerät in der Hand zu halten. Eine Weiterentwicklung ist das Feld der Augmented Biology, zum Beispiel als Kontaktlinse zur AR-Ausgabe  .
   
   
6. Steuerung per Gedankenkraft
   Auch das Telepathie-Interface ist ein Usability-Trend, jedoch einer, den wir nicht in den kommenden Wochen sehen. Auch wenn Projekte in die Richtung zeigen, so Mindflex von Mattel (bei dem Nutzer durch Konzentration einen Ball steuern können, der durch Luftdüsen über einen Tisch geschoben wird) oder das Projekt des medizinischen Forschungsinstituts Bloorview (das Rollstuhlsteuerung per Gedankenimpuls realisieren möchte).