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Digitale Produkttechnologien
Vortrag im Rahmen der Ringvorlesung Digitalisierung
Ravensburg, 23.11.2017
Daniel Volk, Ravensburger AG
Einordnung
Grundlagen-
forschung
Angewandte
Forschung
Vor-
entwicklung
Entwicklung
Produktion
Theorie
Technologie
Prototyp
Gold Master
Produkt
Systementwicklung
Hardwareentwicklung Softwareentwicklung
Digitale
Vorbereitung
(Produkt)technologien
Ravensburger
Digital Center
△t
Vorgehensweise
• Charakteristika von Digitalen Technologien
• Unterliegen einem sehr schnellen Lebenszyklus
• Haben häufig disruptive Eigenschaften
• Sind oft stark miteinander verwoben
• Übliches Prozedere
• Betrachtung auf der Zeitschiene
• Ständig laufender Prozess
• Investigation è Screening/Clustering è
• Evaluation/Kategorisierung è
• Selektion/Priorisierung è Investition
• Fokus/Auswahl hängt u.a. ab von
• der Branche, Positionierung, Strategie und Rahmenbedingungen des Unternehmens
• der Ausgereiftheit, Verfügbarkeit und dem Mittelbedarf (Zeit, Geld) der Technologien
Life Cyle-Modelle (z.B. Hype Cycle)
Cluster-Modelle (z.B. Tech Radar)
Überblick
Agenda
• Hybrid-Spiel(zeug) / Internet of Things (IoT)
• Virtual Reality (VR) / Augmented Reality (AR)
• Intelligent Personal Assistants (IPA)
Lebenszyklusphasen
è Basistechnologien
z.B. Cloud Computing
è Schlüsseltechnologien
z.B. Internet of Things
è Schrittmachertechnologien
z.B. Quantum Computing
Hybrid-Spiel(zeug) / Internet of Things
Hybrid-Spiel(zeug) / Internet of Things
• Ein Hybrid-Spiel(zeug) vereint haptische und digitale Spiel(zeug)-
Komponenten auf inhaltliche und technische Weise zu einem
übergreifenden Spielerlebnis.
• Das Ziel des Internets der Dinge ist es, die Informationslücke
zwischen der realen und digitalen Welt zu schließen oder anders
ausgedrückt:
„The physical world is becoming one big
information system of ambient intelligence.“
Am Beispiel Space Hawk:
Hybrid-Spiel(zeug): Funktionsprinzip
ÜbergreifendesSpielerlebnis
Digitale
Komponenten
Inhaltliche und technische
Integration/ Kopplung
+Haptische
Komponenten
Hybrid-Spiel(zeug): Beispiele
Wahrnehmung: analog > digital analog < digital :Wahrnehmung
Hybrid-Spiel(zeug): Inhaltliche Integration
• Haptische und digitale Komponenten müssen relevante
Funktionen abbilden, z.B.:
• Freischaltung von Inhalten
• Konfiguration des Spiel(zeug)s
• Auslösen von Spielaktionen
• Steuerung/ Verortung von Spiel(zeug)/-elementen
• Verarbeitung von (Spiel)logik
• Darstellung der Spielwelt/ des Spielzeugs
• Ein durchgängige „Suspension of Disbelief“ ist notwendig
• Nahtloser Wechsel zwischen beiden Welten
➜ z.B. durch haptische Einheit/ simple Handhabung
• Integration auf „magische Weise“
➜ z.B. Kopplung als ritualisiertes Prozedere mit „Brimborium“
• Plattform-/ Steuergerät
• Logikeinheit (Prozessor, Speicher)
• Sensoren (Kamera, Mikro, Gyro, ...)
• Aktoren (Display, Speaker, Vibration, ...)
• Kommunikation
§ kabelgebunden (USB, ADC, Audio, ...)
§ kabellos (WLAN, Bluetooth, Infrared, Audio, ...)
§ Software-Stack (Devices)
Hybrid-Spiel(zeug): Technische Integration
High-
Level
Low-
Level
System
Platform
Operating System Sys-Libs (Technology) App Libs (Technology)App Framework/Game Engine App
Application
Platform
Hybrid-Spiel(zeug): Technische Integration
• zus. Spiel(zeug)-Konnektoren
• Scanner/ Pens
• Docks/ Portale/ Boards
• zus. Sensoren/ Aktoren
• Motion/Gesture-Controller
• AR/MR-Glasses
• Touch-Boards/Tables
• Communication-Modules
Hybrid-Spiel(zeug): Technische Integration
• Spiel(zeug)/-elemente
Passiv („dumb“)
• leitfähig, magnetisch
• Form, Muster, Codierung (QR, OID, ...)
• elektromagn. (RFID, NFC, ...)
Aktiv („dumb“ oder „smart“)
• Logikeinheit (Prozessor, Speicher)
• Sensoren (Light, Motion, …)
• Aktoren (Displays, LEDs, Engine, ...)
• Kommunikation (WLAN, BT, IR, …)
• Software-Stack (Things)
High-
Level
Low-
Level
AppApp App
System
Platform
Application
Platform
App
Bare Metal Operating System Sys-Libs (Technology) App Framework
Trend zum Internet of Things: Einordnung
„The physical world is becoming one big
information system of ambient intelligence.“
Bausteine des Internets der Dinge:
• Identifikation ➜ Verknüpfung
§ via passiver und aktiver Elemente
• Interaktion ➜ Zustandsabgleich
§ via Sensorik und Aktorik
• Kommunikation ➜ Vernetzung
§ lokal und global
• Intelligenz ➜ Steuerung
§ geschlossen und offen
tiptoi
T
S
Space Hawk
Blauer Oskar
T
Sphero
A
Anki Overdrive
A
Trend zum Internet of Things: Umsetzung
Am Beispiel Amazon AWS:
Trend zum Internet of Things: Gefahren
Datenschutz IT-Sicherheit
My Friend Cayla
Virtual Reality / Augmented Reality
Definition und Abgrenzung
• Virtual Reality (VR) ist die Echtzeit-Darstellung,
-Wahrnehmung von und ggfs. -Interaktion mit
einer computergenerierten, virtuellen
Umgebung.
=> Kernprinzip Immersion
• Augmented Reality (AR) ist die Echtzeit-
Überlagerung von realer und virtueller Welt
und den damit einhergehenden, kombinierten
Sinneswahrnehmungen
=> Kernprinzip Blending
Notwendige Hardware
• Ausgabesystem (èNutzer)
• Headset, Lautsprecher, Force-Feedback-Controller, ...
• Für Visuelles, Auditives, Taktiles Feedback
• Eingabesystem (çNutzer)
• Sensorik des AR-Systems (Kopf-/ Handbewegung, Spracheingabe, ...)
• Zusätzliche Eingabegeräte (Tastatur, (3D-)Maus, Gamepad, ...)
• Verarbeitungssystem
• PC, Konsolen, Mobiles, Wearables...
• Für Computermodelle, Rendering, Blending (nur AR)...
• Trackingsystem
• Optisch (z.B. via Marker, Objekt, Umgebung) (nur AR)
• Elektromagnetisch (z.B. via GPS, WLAN, BT, Kompass)
• Mechanisch (z.B. via „Laufkäfig“)
• Inertial (z.B. via Accelerometer, Gyrometer)
• Aufnahmesystem (nur AR)
• Erfassung der realen Welt
• Kamera, Mikrophon, ...
Komplexität
VR: Stufen der Immersion
Immersion
z.B. Google Cardboard
z.B. Samsung GearVR
z.B. Oculus Rift v1
+ int. Head-Tracking
+ Buttons
+ Performance (RES/FPS)
+ ext. Head-Tracking
+ Controller
z.B. Playstation VR
+ Hand-Tracking
z.B. HTC Vive
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+ Real World Mapping
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z.B. The Void
VR: Trends
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The Void
AR: Realitäts-Virtualitäts-Kontinuum (nach: Milgram, Colquhoun, 1999)
Anteil der Sinneswahrnehmung/ Fokus des BenutzersReale Welt Virtuelle Welt
Augmented Reality Mixed Reality Augmented Virtuality
AR: Visualisierungsverfahren
Video-See-Through (VST)
Die Realität wird zunächst aufgenommen, um die VR-Anteile
angereichert und dann auf einem Line-of-Sight(LoS)-Display als als
Mixed Reality wiedergegeben.
Projective-AR (PAR)
Die VR-Anteile werden mit Hilfe eines Projektors (LoS oder starr) in
den realen Raum eingebracht. Die Wahrnehmung erfolgt direkt.
Optical-See-Through (OST)
Die VR-Anteile werden auf einem halbdurch-sichtigen LoS-Display
ausgegeben. Die Wahrnehmung der AR erfolgt dann als optischer
Overlay.
Monitor-AR (MAR)
Verarbeitungspipeline wie bei Video-See-Through, nur dass die
ausgegebene AR nicht der natürlichen Blickrichtung des Nutzers
entspricht.
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AR: Trends
3D-Tracking (Objects)
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My Very Hungry Caterpillar AR Echelon HoloLense: HoloStudioHoloLense: RoboRaid
Intelligent Personal Assistants
Definition
• Ein Intelligent Personal Assistant (IPA) ist ein
persönlicher Software-Agent, also ein zu
einem gewissen Grad zu autonomem Handeln
befähigtes Computerprogramm, welches
Aufgaben und Dienstleistungen für ein
konkretes Individuum erbringt.
• In der Variante eines Voice Assistant kommt
hierbei als intuitive Nutzerschnittstelle ein
Sprachdialogsystem, mit üblicherweise
umfangreicherer Diskursfähigkeit, zum Einsatz.
Google Assistant
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Microsoft Cortana
Amazon Alexa
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Integration und Anpassbarkeit
• Verwendung
• Anwendungen
• Apps
• Websites
• Betriebssysteme
• Desktop/ Laptop
• Konsole/ Set-top Box
• Mobiles
• Wearables
• Plattformen
• Smart Speaker
• 3rd-Party Integration/Anpassung
• Integration IPA-Funktionen (z.B. SiriKit)
• Funktionserweiterung IPA (z.B. Cortana Skills)
• Integration IPA-Dienst (z.B. Alexa Voice Service)
• Integration IPA-Technologie (z.B. Amazon Lex/Polly)
DominanzVoiceInterface
Funktionsweise (am Beispiel Amazon Alexa)
Grundfunktion
Funktionsweise (am Beispiel Amazon Alexa)
Eigene Skills
Base Functionality Custom Functionality
• Sprachverarbeitung (Natural Language Processing – NLP)
• Spracherkennung (Automatic Speech Recognizer – ASR)
• Sprachanalyse (Natural Language Understanding – NLU)
• Tokenization > Segmentation/Tagging > Analysis (Syntactic, Semantic, Style, Dialog)
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Funktionsweise (am Beispiel Amazon Alexa)
Alexa Skill:
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2. Call corresponding Service
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Trends
• IPAs werden selbst zur Plattform
• Standardisierung der IPA-Technologie (z.B. für Portabilität der Skills)
• Flexibilisierung der IPA-Installationen (Multi-IPA, Sub-IPA, Meta-IPA)
• Öffnung der Technologie für 3rd-Party (Wearables, Appliances, ...)
• Zunahme des IPA-Funktionsumfangs (v.a. durch mehr/komplexere Skills)
Trends
• Ausbau der IPA-Technologie
• Integration zusätzlicher Erscheinungsformen des IPA (z.B. Mimik)
• Integration zusätzlicher Interaktionsformen des IPA (z.B. Gesten)
• Entstehen weiterer Anwendungsfälle
• Home
• Social Robots
• SmartHome (IPA „ist“ das Haus)
• SmartCar (IPA „ist“ das Auto)
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• Business Assistants
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Digitale Produkttechnologien

  • 1. Digitale Produkttechnologien Vortrag im Rahmen der Ringvorlesung Digitalisierung Ravensburg, 23.11.2017 Daniel Volk, Ravensburger AG
  • 3. Vorgehensweise • Charakteristika von Digitalen Technologien • Unterliegen einem sehr schnellen Lebenszyklus • Haben häufig disruptive Eigenschaften • Sind oft stark miteinander verwoben • Übliches Prozedere • Betrachtung auf der Zeitschiene • Ständig laufender Prozess • Investigation è Screening/Clustering è • Evaluation/Kategorisierung è • Selektion/Priorisierung è Investition • Fokus/Auswahl hängt u.a. ab von • der Branche, Positionierung, Strategie und Rahmenbedingungen des Unternehmens • der Ausgereiftheit, Verfügbarkeit und dem Mittelbedarf (Zeit, Geld) der Technologien Life Cyle-Modelle (z.B. Hype Cycle) Cluster-Modelle (z.B. Tech Radar)
  • 4. Überblick Agenda • Hybrid-Spiel(zeug) / Internet of Things (IoT) • Virtual Reality (VR) / Augmented Reality (AR) • Intelligent Personal Assistants (IPA) Lebenszyklusphasen è Basistechnologien z.B. Cloud Computing è Schlüsseltechnologien z.B. Internet of Things è Schrittmachertechnologien z.B. Quantum Computing
  • 6. Hybrid-Spiel(zeug) / Internet of Things • Ein Hybrid-Spiel(zeug) vereint haptische und digitale Spiel(zeug)- Komponenten auf inhaltliche und technische Weise zu einem übergreifenden Spielerlebnis. • Das Ziel des Internets der Dinge ist es, die Informationslücke zwischen der realen und digitalen Welt zu schließen oder anders ausgedrückt: „The physical world is becoming one big information system of ambient intelligence.“
  • 7. Am Beispiel Space Hawk: Hybrid-Spiel(zeug): Funktionsprinzip ÜbergreifendesSpielerlebnis Digitale Komponenten Inhaltliche und technische Integration/ Kopplung +Haptische Komponenten
  • 8. Hybrid-Spiel(zeug): Beispiele Wahrnehmung: analog > digital analog < digital :Wahrnehmung
  • 9. Hybrid-Spiel(zeug): Inhaltliche Integration • Haptische und digitale Komponenten müssen relevante Funktionen abbilden, z.B.: • Freischaltung von Inhalten • Konfiguration des Spiel(zeug)s • Auslösen von Spielaktionen • Steuerung/ Verortung von Spiel(zeug)/-elementen • Verarbeitung von (Spiel)logik • Darstellung der Spielwelt/ des Spielzeugs • Ein durchgängige „Suspension of Disbelief“ ist notwendig • Nahtloser Wechsel zwischen beiden Welten ➜ z.B. durch haptische Einheit/ simple Handhabung • Integration auf „magische Weise“ ➜ z.B. Kopplung als ritualisiertes Prozedere mit „Brimborium“
  • 10. • Plattform-/ Steuergerät • Logikeinheit (Prozessor, Speicher) • Sensoren (Kamera, Mikro, Gyro, ...) • Aktoren (Display, Speaker, Vibration, ...) • Kommunikation § kabelgebunden (USB, ADC, Audio, ...) § kabellos (WLAN, Bluetooth, Infrared, Audio, ...) § Software-Stack (Devices) Hybrid-Spiel(zeug): Technische Integration High- Level Low- Level System Platform Operating System Sys-Libs (Technology) App Libs (Technology)App Framework/Game Engine App Application Platform
  • 11. Hybrid-Spiel(zeug): Technische Integration • zus. Spiel(zeug)-Konnektoren • Scanner/ Pens • Docks/ Portale/ Boards • zus. Sensoren/ Aktoren • Motion/Gesture-Controller • AR/MR-Glasses • Touch-Boards/Tables • Communication-Modules
  • 12. Hybrid-Spiel(zeug): Technische Integration • Spiel(zeug)/-elemente Passiv („dumb“) • leitfähig, magnetisch • Form, Muster, Codierung (QR, OID, ...) • elektromagn. (RFID, NFC, ...) Aktiv („dumb“ oder „smart“) • Logikeinheit (Prozessor, Speicher) • Sensoren (Light, Motion, …) • Aktoren (Displays, LEDs, Engine, ...) • Kommunikation (WLAN, BT, IR, …) • Software-Stack (Things) High- Level Low- Level AppApp App System Platform Application Platform App Bare Metal Operating System Sys-Libs (Technology) App Framework
  • 13. Trend zum Internet of Things: Einordnung „The physical world is becoming one big information system of ambient intelligence.“ Bausteine des Internets der Dinge: • Identifikation ➜ Verknüpfung § via passiver und aktiver Elemente • Interaktion ➜ Zustandsabgleich § via Sensorik und Aktorik • Kommunikation ➜ Vernetzung § lokal und global • Intelligenz ➜ Steuerung § geschlossen und offen tiptoi T S Space Hawk Blauer Oskar T Sphero A Anki Overdrive A
  • 14. Trend zum Internet of Things: Umsetzung Am Beispiel Amazon AWS:
  • 15. Trend zum Internet of Things: Gefahren Datenschutz IT-Sicherheit My Friend Cayla
  • 16. Virtual Reality / Augmented Reality
  • 17. Definition und Abgrenzung • Virtual Reality (VR) ist die Echtzeit-Darstellung, -Wahrnehmung von und ggfs. -Interaktion mit einer computergenerierten, virtuellen Umgebung. => Kernprinzip Immersion • Augmented Reality (AR) ist die Echtzeit- Überlagerung von realer und virtueller Welt und den damit einhergehenden, kombinierten Sinneswahrnehmungen => Kernprinzip Blending
  • 18. Notwendige Hardware • Ausgabesystem (èNutzer) • Headset, Lautsprecher, Force-Feedback-Controller, ... • Für Visuelles, Auditives, Taktiles Feedback • Eingabesystem (çNutzer) • Sensorik des AR-Systems (Kopf-/ Handbewegung, Spracheingabe, ...) • Zusätzliche Eingabegeräte (Tastatur, (3D-)Maus, Gamepad, ...) • Verarbeitungssystem • PC, Konsolen, Mobiles, Wearables... • Für Computermodelle, Rendering, Blending (nur AR)... • Trackingsystem • Optisch (z.B. via Marker, Objekt, Umgebung) (nur AR) • Elektromagnetisch (z.B. via GPS, WLAN, BT, Kompass) • Mechanisch (z.B. via „Laufkäfig“) • Inertial (z.B. via Accelerometer, Gyrometer) • Aufnahmesystem (nur AR) • Erfassung der realen Welt • Kamera, Mikrophon, ...
  • 19. Komplexität VR: Stufen der Immersion Immersion z.B. Google Cardboard z.B. Samsung GearVR z.B. Oculus Rift v1 + int. Head-Tracking + Buttons + Performance (RES/FPS) + ext. Head-Tracking + Controller z.B. Playstation VR + Hand-Tracking z.B. HTC Vive + Position-Tracking (Room-scale) + Real World Mapping + add. Sensory Experience z.B. The Void
  • 20. VR: Trends Alpenexpress VR Ride Birdly Vogelflugsimulator Google Tilt Brush Ubisoft Werevolves within The Void
  • 21. AR: Realitäts-Virtualitäts-Kontinuum (nach: Milgram, Colquhoun, 1999) Anteil der Sinneswahrnehmung/ Fokus des BenutzersReale Welt Virtuelle Welt Augmented Reality Mixed Reality Augmented Virtuality
  • 22. AR: Visualisierungsverfahren Video-See-Through (VST) Die Realität wird zunächst aufgenommen, um die VR-Anteile angereichert und dann auf einem Line-of-Sight(LoS)-Display als als Mixed Reality wiedergegeben. Projective-AR (PAR) Die VR-Anteile werden mit Hilfe eines Projektors (LoS oder starr) in den realen Raum eingebracht. Die Wahrnehmung erfolgt direkt. Optical-See-Through (OST) Die VR-Anteile werden auf einem halbdurch-sichtigen LoS-Display ausgegeben. Die Wahrnehmung der AR erfolgt dann als optischer Overlay. Monitor-AR (MAR) Verarbeitungspipeline wie bei Video-See-Through, nur dass die ausgegebene AR nicht der natürlichen Blickrichtung des Nutzers entspricht. +
  • 23. AR: Trends 3D-Tracking (Objects) Stereo-360°-Kameras (z.B. Nokia Ozo) Full Mixed-Reality (z.B. Microsoft HoloLense) Spatial Mapping 2D-Tracking (Marker/Images) Limited Augmented-Reality (z.B. Google Glass) AR-optimized Mobiles (z.B. iPhone X) My Very Hungry Caterpillar AR Echelon HoloLense: HoloStudioHoloLense: RoboRaid
  • 25. Definition • Ein Intelligent Personal Assistant (IPA) ist ein persönlicher Software-Agent, also ein zu einem gewissen Grad zu autonomem Handeln befähigtes Computerprogramm, welches Aufgaben und Dienstleistungen für ein konkretes Individuum erbringt. • In der Variante eines Voice Assistant kommt hierbei als intuitive Nutzerschnittstelle ein Sprachdialogsystem, mit üblicherweise umfangreicherer Diskursfähigkeit, zum Einsatz. Google Assistant Apple Siri Microsoft Cortana Amazon Alexa Mycroft AI
  • 26. Integration und Anpassbarkeit • Verwendung • Anwendungen • Apps • Websites • Betriebssysteme • Desktop/ Laptop • Konsole/ Set-top Box • Mobiles • Wearables • Plattformen • Smart Speaker • 3rd-Party Integration/Anpassung • Integration IPA-Funktionen (z.B. SiriKit) • Funktionserweiterung IPA (z.B. Cortana Skills) • Integration IPA-Dienst (z.B. Alexa Voice Service) • Integration IPA-Technologie (z.B. Amazon Lex/Polly) DominanzVoiceInterface
  • 27. Funktionsweise (am Beispiel Amazon Alexa) Grundfunktion
  • 28. Funktionsweise (am Beispiel Amazon Alexa) Eigene Skills Base Functionality Custom Functionality
  • 29. • Sprachverarbeitung (Natural Language Processing – NLP) • Spracherkennung (Automatic Speech Recognizer – ASR) • Sprachanalyse (Natural Language Understanding – NLU) • Tokenization > Segmentation/Tagging > Analysis (Syntactic, Semantic, Style, Dialog) • Sprachgenerierung (Natural Language Generation – NLG) • Sprachsynthese (Text-to-Speech-Synthesis – TTS) Funktionsweise (am Beispiel Amazon Alexa) Alexa Skill: 1. Map Invocation, Intent, Slots 2. Call corresponding Service 3. Create according Response AVS
  • 30. Trends • IPAs werden selbst zur Plattform • Standardisierung der IPA-Technologie (z.B. für Portabilität der Skills) • Flexibilisierung der IPA-Installationen (Multi-IPA, Sub-IPA, Meta-IPA) • Öffnung der Technologie für 3rd-Party (Wearables, Appliances, ...) • Zunahme des IPA-Funktionsumfangs (v.a. durch mehr/komplexere Skills)
  • 31. Trends • Ausbau der IPA-Technologie • Integration zusätzlicher Erscheinungsformen des IPA (z.B. Mimik) • Integration zusätzlicher Interaktionsformen des IPA (z.B. Gesten) • Entstehen weiterer Anwendungsfälle • Home • Social Robots • SmartHome (IPA „ist“ das Haus) • SmartCar (IPA „ist“ das Auto) • Business • Business Assistants • Conversational Commerce • Call Center • Service Desk Jibo Robot Aido Robot
  • 32. Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Haben Sie noch Fragen?