Wearable AI

Die Entwicklung und das Design von Wearable-Systemen unterscheiden sich maßgeblich von der Herstellung herkömmlicher mobiler Endgeräte. Der Einbau berührungssensitiver Oberflächen mit Touch-Interaktion ist oft nicht möglich, Sensoren und andere Komponenten sind meist verteilt und das Software-Design über mehrere Knoten gestreut. Das spezielle Augenmerk liegt auf der Planung und dem Zusammenbau der einzelnen Soft- und Hardwarekomponenten, insbesondere der Stromversorgung, dem Design der Software-Architektur, der Implementierung von Sensoren und Aktuatoren und deren Integration in die Textilien.
Aktuelle Entwicklungen in diesem Bereich zeigen, dass die Erfahrungen der mobilen Entwicklung mit Smartphones nicht direkt auf den Bereich eingebetteter Textil-Systeme übertragen werden können. Im Kompetenzzentrum werden, unter Berücksichtigung der Benutzerakzeptanz, neue robuste und unauffällige Komponenten sowie ein spezielles Design für die unsichtbare Integration entwickelt.

Die Möglichkeit Geräte sehr nahe an verschiedenen Körperteilen anzubringen eröffnet völlig neue Konzepte: Von neuen Methoden zur Messung von Vitaldaten über die Erkennung von Emotionen bis hin zu verschiedenen internen Körperfunktionen. Unsere Sensing-Konzepte kombinieren die zuverlässige Messung und Extraktion von Informationen mit einer Vielzahl von Anforderungen für Wearables: Flexibilität, Tragekomfort, Gewicht, Stromverbrauch, Preis und die Toleranz von Bewegungsartefakten. Der Entwurf, das Design, die Implementierung und das Testen neuer tragbarer Sensoren ist eine wesentliche Schlüsselkompetenz des DFKI. Aktuelle Entwicklungen fokussieren auf neue kapazitive Sensoren für das Ernährungsmonitoring, neue Magnetsensoren zur Erkennung von Bewegungen (Motion Tracking) und skalierbare textile Sensormatrizen. 

Die Nutzung von eingebetteten verteilten Netzwerken von Sensoren und Aktuatoren generiert eine große Menge an Daten. Diese müssen analysiert und verarbeitet werden, um ein interaktive Rückmeldung zu ermöglichen. Im Unterschied zu Standardapplikationen auf dem Arbeitsplatzrechner wird dem mobilen Charakter der Wearable Technologien Rechnung getragen. Stromversorgung, Speicher- und Prozessorkapazität sind limitierte Ressourcen, besonders wenn sie für den Langzeitbetrieb konzipiert werden.
Aktuelle Forschungsthemen sind die robuste Aktivitätserkennung, die personalisierte Verarbeitung von Daten, die umweltbewusste Fusion der Sensordaten und Benutzermodelle. Das Monitoring von Daten im Bereich der physikalischen und mentalen Gesundheit und verschiedene Systeme zur personalisierten Assistenz sind weitere wichtige Themen. Die neuen Systeme werden mit wichtigen Problemstellungen in den Bereichen Sicherheit, menschliche Akzeptanz und temporärer Verlust von Sensordaten konfrontiert.

Tragbare Endgeräte sammeln viele Daten über ihre Benutzer. Bewegungsdaten, Informationen über den aktuellen Standort oder Vitaldaten zur Gesundheitsanalyse sind nur einige Beispiele.  Systeme zur Online-Interaktion benötigen allerdings neue Kommunikationskanäle. Heute sind bereits viele Wearable Technologien verfügbar, beispielsweise am Kopf getragene Ausgabegeräte (head-mounted displays), allerdings ist deren Akzeptanzrate noch sehr gering. Gegenstand der Forschungsarbeiten sind deshalb unaufdringliche Kommunikationskanäle mit der Möglichkeit zur Rückmeldung in Echtzeit, beispielsweise haptisches Feedback über am Körper verteilte taktile Aktuatoren oder Feedback über Audiokanäle. Gerade wegen der großen Menge an aufgezeichneten Daten und den Informationen aus deren Analyse, liegt der besonderer Fokus unser Entwicklungen auf den Bereichen Benutzungsfreundlichkeit (Usabilty), Interaktionsdesign und kontextsensitiven multimodalen Benutzerschnittstellen.