Von Zuses Z3 zum Brain-Computer-Interface?

Wie sich die Mensch-Maschine-Schnittstelle verändert hat...

Sebastian Schmidt, ehemals Redaktion ke NEXT, Update Red. am 07.08.2019, erstellt Sebastian Schmidt, ehemals Redaktion ke NEXT, Update Red. am 07.08.2019, erstellt

6. Februar 2017 - 07:00

Ingenieure aus dem Maschinenbau fühlen neuen Entwicklungen den Puls und gestalten die Zukunft.

(Bild: Microsoft)

Die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) hat sich stark verändert. Waren Schnittstellen in der Vergangenheit noch grob und wenig intuitiv, geht der Trend heute immer mehr in Richtung Gamification und Benutzerorientierung. Eine kurze Zeitreise...

Kommunikation zwischen Mensch und Maschine, das hieß am Anfang der Computertechnologie, Lochkarten händisch in einen Maschinenschlitz einfügen. Der erste Computer, Konrad Zuses Z3, war groß wie ein Wohnzimmerschrank und so schwer wie ein Kleinwagen. Er konnte dabei nicht mehr als 64 Wörter speichern und benötigte für eine simple Multiplikation mehrere Sekunden, Hightech im Jahr 1941.

Mittendrin statt nur dabei

Sensorik & Messtechnik

Was können VR und AR in Konstruktion & Co.?

Als Revolution der Sinne feiern Technik-Enthusiasten das Eintauchen in computergenerierte virtuelle Welten. ke NEXT hat bei Branchenkennern nachgefragt: Welche Möglichkeiten ergeben sich durch Virtual- und Augmented Reality für den Maschinenbau?

In den folgenden Jahren wurden die Maschinen immer komplexer und es war am Menschen, zu lernen, wie man sie korrekt bedient. Manch einer erinnert sich noch an backsteingroße Bedienungshilfen für frühe Datenverarbeitungsprogramme. Heute tragen User längst Smartphones mit einem Vielfachen an Rechenleistung in ihren Hosentaschen mit sich herum. Die wiegen nicht mal 200 Gramm. Und die Eingabe? Intuitiv. Programme und Progrämmchen auf dem Smartphone sind einfach und ohne große Einführung zu bedienen.

Das verändert den Umgang mit der Technik: zuhause, in der Interaktion mit persönlichen Sprachassistenten. Und auch bei der Arbeit. Klar ist: Die Zukunft rückt den Mensch in den Mittelpunkt der Mensch-Maschine-Kommunikation: Die Maschine soll den Menschen lernen und nicht der Mensch die Maschine. Machine Learning, KI, Brain-Computer-Interface? Schon heute existieren HMI-Projekte, bei denen Maschinenbediener ihre Maschine nur mit ihren Gedanken steuern können. Faszinierend, oder? Haben Sie Lust auf eine kleine Zeitreise durch die letzten Jahrzehnte der Mensch-Maschine-Kommunikation? - dann klicken Sie sich durch unsere Bildergallerie!

Wie Mensch und Maschine miteinander kommunizieren

Konrad Zuse, — Konrad Zuse gilt vielen als Vater der Computertechnologie. Hier ist er vor einem Modell des Lochkartenrechners Z3 im Deutschen Museum in München zu sehen.

Brachte den Anzeigen erstmals eine gewisse Dynamik: die Kathodenstrahlröhre.

Anfang bis Mitte der 1980er kommt der Personal Computer zu den Menschen nach Hause. So auch der Amiga 2000, der für professionelle Anwendungen ausgelegt war.

Ende der 1990er Jahre wurde die Kathodenstrahl-Röhre durch TFT-Anzeigen ersetzt. Diese hatten eine geringere Baugröße und größere Zuverlässigkeit. Die Zweiteilung zwischen Eingabefeld in Form einer Tastatur oder vordefinierter Funktionsknöpfe, -hebel und -drehschalter und Display ist aber bis heute bei vielen Anlagen Standard.

Internetstream, — Human Machine Interfaces sind in der Industrie 4.0 ein wesentlicher Bestandteil des Industrial Internet of Things (IIoT). Tim Berners-Lee legte am CERN in der Schweiz 1990 die Grundlagen für das Internet.

Die ersten Smartphones gab es bereits in den späten 1990er Jahren, aber erst mit der Einführung des iPhones im Jahr 2007 gewannen sie nennenswerte Marktanteile. Heute ist das Smartphone wegweisend für die intuitive Benutzerführung der HMIs von morgen.

LBR Iiwa, — Mensch und Maschine in Kollaboration. Das zeigt sich heute in der Entwicklung von Cobots. Hier arbeiten Mensch und Maschine Hand in Greiferhand zusammen. Der deutsche Roboterpioneer Kuka verkaufte bereits 2004 die ersten Computer gesteuerten Cobots. Zunächst auf Basis des vom DLR entwickelten Leichtbauroboters LBR, den Kuka 2004 lizenziert hat. Im Bild zu sehen ist der LBR iiwa aus 2013. Bis heute entwicklen zahlreiche Hersteller Cobots immer weiter - bei sinkenden Preisen.

Google Glass, — Google Glass wurde 2014 in den Markt eingeführt und floppte. Der Siegeszug der Wearables ist seitdem jedoch nicht mehr zu stoppen, weder für Konsumenten noch für die Arbeit 4.0.

Microsoft Hololens, — Virtual und Augmented Reality sind nicht nur Trend, sondern lassen auch erahnen, was von der Konstruktion über die Produktion bis hin zur Instandhaltung heute schon möglich sein könnte und welches Potenzial in der Digitalisierung liegt.

Der erste Sprachassistent für das Smartphone kam von Apple: Siri wurde am 4. Oktober 2011 von Apple in einer Produktpräsentation des iPhone 4s vorgestellt. Amazon zog mit Echo (Alexa) nach. Erste Projekte zeigen bereits, dass Sprachassistenten auch in der Industrie eine Zukunft haben könnten.

Zukunft der Konstruktion, — Spätestens seit Star Trek und Star Wars träumen die Menschen von Hologrammen zur Kommunikation. Zukünftig könnten Konstrukteure gemeinsam an solchen Konstruktionen arbeiten.

Sieht so die Zukunft der Maschinensteuerung aus? Mit Brain Machine Interfaces lassen sich heute schon einfache Bewegungen wie links/rechts über Gedanken steuern...

Definition: Was bedeutet Human Machine Interface?

Die Benutzerschnittstelle wird neben „Mensch-Maschine-Schnittstelle“ (MMS) oder englisch Human Machine Interface (HMI) auch Man Machine Interface (MMI) genannt und erlaubt dem Bediener unter Umständen über das Bedienen der Maschine hinaus das Beobachten der Anlagenzustände und das Eingreifen in den Prozess. Die Bereitstellung der Informationen („Feedback“) erfolgt entweder über Bedienpulte mit Signallampen, Anzeigefeldern und Tastern oder per Software über ein Visualisierungssystem, das zum Beispiel auf einem Terminal läuft.

(Quelle: Copa Data)