AR-Cloud 05.03.2019, 09:51 Uhr

Ein 3D-GPS für die virtuelle Welt

Augmented Reality entwickelt sich in vielen Branchen zur innovationstreibenden Technik. Gerade bei der Interaktion zwischen Mensch und Maschine kann AR den entscheidenden Vorteil bringen.
(Quelle: vectorfusionart / shutterstock.com )
Die nächste disruptive Technologie, die - ähnlich wie das Internet vor über 20 Jahren - von der Nutzung der Medien über die Kommunikation bis hin zu Produktion und Vertrieb alles auf den Kopf stellen wird, ist nach Ansicht vieler Experten Augmented Reality (AR). Im Gegensatz zu Virtual Reality (VR) entzieht AR dem Nutzer nicht die reale Welt, sondern reichert sie vielmehr an.
Das Interesse am Markt wächst stetig, ebenso die Zahl erfolgreicher Anwendungen von AR in Unternehmen. „Wir stehen noch ganz am Anfang, aber das Bewusstsein ist da. Das merken wir an der großen Zahl der Anfragen“, meint Thomas Winzer, CEO des IT-Systemhauses Inosoft mit Sitz in Marburg. Auch viele Hersteller von AR-Brillen bestätigen, dass das Interesse an der Technik auf immer mehr Branchen übergreift. Für Systemhäuser ist Augmented Reality ein interessantes Geschäftsmodell, wenn sie die notwendige Geduld und Ausdauer mitbringen. Es bedarf nämlich einer Vorlaufzeit, um die entsprechenden technologischen Fähigkeiten zu erlangen. „Die nötigen Skills und Kompetenzen zu entwickeln, hat etwas mehr als ein Jahr gedauert. Dann haben wir erste Anwendungen entwickelt“, berichtet Winzer. „2016 haben wir angefangen, uns im Rahmen unseres internen Experimentierraums - der Spielwiese - mit der Technologie zu beschäftigen.“
Enormes Wachstum: Dem weltweiten Markt für AR und VR wird eine Steigerung auf über 200 Milliarden Dollar bis 2022 prophezeit.
Quelle: Statista / IDC, *Prognose
Diese Zeitspanne zugrunde gelegt, könnte 2019 das Jahr werden, in dem Augmented Reality der Durchbruch gelingt. Denn das ARKit von Apple und Googles ARCore erschienen Ende 2017. Entwickler und Start-ups hatten also Zeit, um der Technologie Herr zu werden und das Verhalten des Marktes abzuschätzen. Die Produktion sinnvoller Unternehmens-Applikationen kann beginnen. „Unsere AR-Kompetenz ist inzwischen das dritte Standbein neben IT-Beratung und der Entwicklung kundenspezifischer Lösungen“, freut sich Winzer.
Thomas Winzer
“„AR ist einer der wichtigsten Trends der Industrie 4.0.“ „
Thomas Winzer
CEO von Inosoft
Scott Montgomerie, CEO des AR-Lösungsanbieters Scope AR, merkt an: „Die Entwicklung von AR-Apps erfordert ein völlig neues Denken. So wie die Benutzerfreundlichkeit des iPhones einen Übergang von der Eingabe per Maus und Tastatur zum Touchscreen erforderte, werden AR-Erfahrungen eine völlig neue Art der Interaktion hervorbringen.“

AR im Unternehmen

Hype und Euphorie erzeugen, das kann Google perfekt. Als der Internet-Riese 2012 den Prototyp einer smarten Datenbrille vorstellte, überschlug sich die Berichterstattung. Drei Jahre später beerdigte Google das ehrgeizige Projekt wieder. Was blieb, war die Vision eines Internets in der Brille, die Google mit Blick auf Enterprise-Lösungen weiterentwickelt. Diese Anpassung der Zielgruppe haben auch andere IT-Hersteller vollzogen. Sie sehen sinnvolle Szenarien für Augmented-Reality-Applikationen zunächst einmal im Industrie- und Dienstleistungssektor. AR wird allmählich nützlich, statt nur eine teure Spielerei zu sein.
Eine effiziente Logistik ist nach Einschätzung von Deutschlands größtem Systemhaus Bechtle überaus wichtig - und dort die permanente Verbesserung der Prozesse dank neuer Technologien. In einem Innovationsprojekt zusammen mit SAP hat Bechtle in seinem Zentrallager in Neckarsulm deshalb bereits 2016 die Anwendung Pick-by-Vision eingeführt: Kommissionierung mit Datenbrillen. Wo Lageristen früher mit Barcodescannern die Regale abgingen, können sie mit der Datenbrille freihändig arbeiten, während ihnen im Display die abzuholenden Waren und das Ausgabeziel angezeigt werden.
Eine weitere industrielle Anwendung ist der digitale Zwilling, den Inosoft für die Deutsche Kommission Elek­trotechnik im VDE entwickelt hat. „Wir haben einen digitalen Zwilling für die Normung entwickelt, denn gerade im Hinblick auf Industrie 4.0 ist es sinnvoll, auch Vorschriften und Normen in eine maschinell lesbare Form zu überführen, um einen Abgleich mit einem digitalen Zwilling vornehmen zu können“, erläutert Winzer. „In der Anwendung wird ein per Software erzeugter virtueller Schaltschrank über eine Datenbrille in das Blickfeld des Betrachters projiziert. Der Betrachter kann sich das Objekt von allen Seiten ansehen. Per Gestensteuerung startet er die automatische Prüfung gegen die Norm, die er live und in 3D mitverfolgen kann. Erkennt das System einen Fehler, wird das Bauteil markiert und ein Hinweis zur Fehleranalyse eingeblendet.“ Die Produktionskontrolle lässt sich so vereinfachen und die Kosten sinken.
Rüdiger Sprengard
“„Eine AR-Cloud könnte Device-Designs und Anwendungsfelder hervorbringen, die wir uns mit unseren heutigen Denkmustern noch gar nicht vorstellen können.“ „
Rüdiger Sprengard
Head of Augmented Reality bei Schott
Der auf Glas spezialisierte Mainzer Technologiekonzern Schott beschäftigt sich seit fast fünf Jahren mit dem Thema. „Früh merkten wir, dass ein Marktbedarf für ein Produkt aufkam, das noch gar nicht existierte: ein Spezialglas mit hohem Brechungsindex, das weiterverarbeitet als Wafer in AR-Brillen als Lichtleiter eingesetzt werden kann“, berichtet Rüdiger Sprengard, Head of Augmented Reality bei Schott. Er sieht großes Potenzial für AR in Unternehmen: „Die Anwendungsmöglichkeiten sind schier unbegrenzt: in der Produktion, in der Produktentwicklung, im Verkauf oder bei Monteuren im Feld, in der Aus- und Weiterbildung und vielem mehr. Natürlich braucht es eine gewisse Offenheit gegenüber Innovationen, um Anwendungsfelder zu explorieren und Schritt für Schritt ins Unternehmen einzubringen.“
Ein Aspekt, der die Akzeptanz von AR in Unternehmen womöglich etwas hemmt: In vielen Branchen, die von AR profitieren könnten, herrschen anspruchsvolle Anforderungen an die AR-Hardware, die aber immer noch anfällig und teuer ist. Daher zögern viele Firmen noch, sie in risikoreichen Umgebungen wie Baustellen oder Ölplattformen einzusetzen.

Virtuelle Welt in der AR-Cloud

Quelle: Splendid Research
Augmented Reality ist generell noch ein sehr fragmentiertes Feld, was es schwierig macht, das Potenzial auszudehnen. Seit einigen Monaten geistert jedoch ein neues Schlagwort durch die IT-Welt: die AR-Cloud - ein Begriff, den Ori Inbar, Gründer der Messe „Augmented World Expo“ (AWE), im September 2017 in einem Blogbeitrag prägte. Unter der AR-Cloud kann man sich eine dreidimensionale Weltkarte vorstellen, die in Echtzeit aktualisiert wird und die sowohl Menschen als auch Maschinen verstehen und nutzen können. So entsteht ein digitaler Entwurf der physischen Realität, der für alle Nutzer einheitlich bleibt. Die AR-Cloud ist also für Augmented Reality in etwa das, was GPS für Smartphones ist: ein Orientierungssystem. Anders als GPS orientiert sich die AR-Cloud jedoch nicht nur zweidimensional, sondern legt sich wie ein dreidimensionales Gitternetz über die Welt. In dieses Gitternetz können AR-Anwendungen millimetergenau digitale Objekte einbetten, die alle Teilnehmer der AR-Cloud sehen. Sie ist somit eine Art digitaler Zwilling der Welt. Inbar ist der Ansicht, dass die AR-Cloud in Zukunft die wichtigste Software-Infrastruktur im Computing sein wird. Die grundlegende Funktion der AR-Cloud-Technologie besteht zusammengefasst also darin, AR-Geräten ihre genaue Position und Ausrichtung im Verhältnis zur physischen Welt zu übermitteln, indem diese das, was sie durch ihre Kameras beobachten, mit einer Darstellung der in der Cloud gespeicherten Welt im Maßstab 1:1 abgleichen. So kann eine AR-Cloud ein Gerüst für einen programmierbaren Raum bereitstellen, der jedem Benutzer auf jeder Plattform zur Verfügung steht.
Eine Crux ist die Geschwindigkeit, wie Rüdiger Sprengard von Schott einräumt: „Für die Vision einer AR-Cloud sind leistungsstarke Mobilfunknetzwerke wie 5G notwendig, da AR-Anwendungen nicht nur eine einfache Einblendung von bestimmten Informationen in das Gesichtsfeld des Nutzers sind, sondern eine interaktive Überlagerung von realer und virtueller Welt stattfindet. Um das in Echtzeit zu ermöglichen, müssen Daten der Kamera in Echtzeit analysiert werden, damit sich die virtuellen Bilder in die reale Umgebung einpassen lassen.“
Die AR-Cloud wird eine Reihe neuer Anwendungsfälle in Unternehmen schaffen und es Mitarbeitern erlauben, präziser und ortsspezifischer zu kommunizieren. Mehrere auf die AR-Cloud-Entwicklung spezialisierte Start-ups konnten in den vergangenen Monaten den Stealth-Modus hinter sich lassen, so etwa das Berliner Start-up Visualix, das Anwendungen für visuelles Mapping und Lokalisierung programmiert.
Um wirklich nützlich zu sein, muss diese visuelle Identifikation nicht nur an einer Handvoll Gebäuden und Umgebungen funktionieren, sondern in der gesamten sichtbaren Welt - und das geräteübergreifend wie das Internet. Fragt sich nur: Wer wird für die Katalogisierung und die Organisation dieser Informationen zuständig sein, und wem gehören all die Daten? Wem gehört der digitale 3D-Raum eines real existierenden Gebäudes, etwa eines Unternehmens? Mit diesen Fragen beschäftigt sich die Open AR Cloud Organization (OARC), die auf der „Augmented World Expo EU“ vergangenen Oktober in München ins Leben gerufen worden ist.

Open AR Cloud

AR-Cloud: Sie basiert auf einer maschinenlesbaren 3D-Karte, die ein Modell der realen Welt im Maßstab 1:1 darstellt.
Quelle: 6D.ai
Es wächst die Sorge in der Branche, dass die AR-Cloud von Konzernen kontrolliert und über zu viele Instanzen fragmentiert werden könnte, berichtet Ori Inbar. „Deshalb beginnen wir mit dem historischen Versuch, die XR-Industrie zusammenzubringen, um an einer Open AR Cloud mitzuarbeiten, die als standardisierte, interoperable und zugängliche Grundlage für alle Entwickler dient.“ Die Open AR Cloud Organization will ein detailliertes 3D-Modell der ganzen Welt entwickeln und die Daten kostenlos für alle nutzbar zur Verfügung stellen. 36 Unternehmen sind bereits an Bord.
Bei der Web-Indexierung gab es eine Wildwest-Periode, in der ein Menge Konkurrenten versuchten, die Inhalte des Webs, also das, was Suchmaschinen finden, sinnvoll zu organisieren. Google hat gewonnen. Ähnlich hoch sind die Einsätze beim Visual Computing. Es ist der Traum eines Vermarkters und der Albtraum eines Datenschutzbeauftragten: Man betrachtet eine Person und hat sofort Echtzeit-Zugriff auf alle Arten von Informationen über sie. Technisch ist es durchaus plausibel, dass ein Anbieter Systeme entwirft, die die Identität, den Standort, den physischen Kontext und das Verhalten einer beliebigen Person im Sensorbereich einer mit der Cloud verbundenen AR-Vorrichtung erfassen. Würden sehr viele Menschen den Dienst nutzen, ergäben sich beängstigende Möglichkeiten der Überwachung. Die Initiatoren der Open AR Cloud wollen ein solches Szenario verhindern und haben ein „Privacy Manifesto for AR Cloud Solutions“ formuliert. Das Manifest beschreibt Prinzipien und Regeln, mit denen das Recht auf Privatsphäre gewahrt werden soll. Auf dem Weg zu einer erweiterten Realität, in der die Welt über einen Bildschirm zum Anwender gelangt, wird es wichtig, dass die Organisation und Betreuung dieser Realität nicht den kommerziellen Interessen weniger Unternehmen folgt. Das AR-Cloud-Ökosystem muss nach Ansicht der OARC von Nutzern, Gemeinschaften und vielen kleinen Einheiten kontrolliert werden, anstatt zentralisiert und monopolisiert zu sein.

Explodierende Umsätze

AR-Technologie erfasst zunehmend Bereiche wie autonome Fahrzeuge, Roboter und IoT und wird eine große Wirkung als Plattform für die Mensch-Computer-Interaktion haben, da AR-Devices die Grenze zwischen realen und virtuellen Erfahrungen verwischen. Sektoren wie Autoindustrie und Luftfahrt vollziehen bei Enterprise-AR gerade den Übergang von der experimentellen Bastelei zur Mainstream-Implementierung. Unisono erwarten die Wirtschaftsauguren deshalb ein Abheben der Umsätze. AR wird als „das nächste große Ding“ gehandelt, das binnen Kurzem unser aller Leben massiv beeinflussen wird. Firmen sollten sich aufgrund der nötigen Vorlaufzeit bereits heute auf diese Technologie vorbereiten. AR-Experte Sprengard unterstreicht: „Alle Größen investieren in das Thema, im Bereich AR finden sich neben den Milliarden­investitionen der Industrie viele Milliarden Euro Venture-Capital. Ein weiterer Indikator für diesen Indus­trietrend sind die über 4500 Patente, die im letzten Jahr in diesem Bereich angemeldet wurden. Da ist Musik drin.“ Eine globale AR-Cloud aber wird es auf absehbare Zeit nicht geben. Zunächst werden sich vielmehr anwendungsspezifische AR-Clouds entwickeln, die sich in Zukunft möglicherweise zusammen­fügen lassen.

Im Gespräch mit Jan-Erik Vinje, Mitgründer der Open AR Cloud

Jan-Erik Vinje: Managing Director und Mitgründer der Open AR Cloud
Quelle: Norkat
Viele sehen in der AR-Cloud die nächste technische Revolution. Jan-Erik Vinje, Mitgründer der Open AR Cloud Organization, erklärt, warum es eine offene und transparente AR-Cloud braucht.
Was sind die Aufgaben und Ziele der Open AR Cloud Organization?
Jan-Erik Vinje: Die OARC will eine zentrale Rolle bei der nächsten großen Plattformumstellung unseres digitalen Lebens übernehmen. Die AR-Cloud hat das Potenzial, die Wirtschaft, die Art und Weise, wie unsere Kinder lernen, wie wir unsere Städte gestalten und wie wir mit all den smarten Dingen um uns herum umgehen, grundlegend zu verändern. Gemeinsam wollen wir ein offenes, interoperables und dezentrales AR-Cloud-Öko­system aufbauen, das für jeden überall auf jedem Gerät und auf jeder Plattform funktioniert.
Was haben Sie konkret vor?
Vinje: Wir werden experimentieren, entwickeln und testen: Referenzimplementierungen von AR-Cloud-Positionierung und räumlicher Indexierung, Best-Practice-Designrichtlinien, Experimente mit Protokollen zwischen AR- und IoT-Geräten über Cloud- oder Edge-Computing. Wir wollen erforschen, wie sich digitale Zwillinge im Stadtmaßstab erstellen lassen, die in Echtzeit aktualisiert werden, Datenschutzrichtlinien festlegen und vieles mehr.
Welche Rolle wird Edge-Computing dabei spielen?
Vinje: Eines der wirklich coolen Dinge ist ein Sandkasten für die Entwicklung von Proofs of Concepts von Diensten für standardisierte Edge-Compute-Container. Die arbeiten mit modernsten Algorithmen, um AR-fähigen Geräten über 5G-Verbindungen mit massiver Bandbreite und Submillisekunden-Latenz zentimetergenau eine visuelle Posi­tionierung zu ermöglichen. Man könnte diesen verteilten lokalen Ansatz AR-Fog statt AR-Cloud nennen.
Technisch gesehen könnte Edge-Computing mit 5G ein überlegener Ansatz für die Cloud sein, da Latenz für jede XR-Technologie enorm wichtig ist. Es könnte helfen, Formfaktor und Akkulaufzeit von AR-Brillen zu verbessern, da ein Großteil der aufwendigen Berechnungen vom Gerät auf die Edge ausgelagert werden kann - mit dem Vorteil, dass die Geodaten nicht an einen zentralen Dienstleister gehen müssen. Sie können einen performanten AR-Fog in der Nachbarschaft, Ihrer Industrieanlage oder auf Ihrer geheimen Militärbasis betreiben.
Bauen die IT-Größen eigene AR-Clouds?
Vinje: Es sieht so aus, aber ungewiss ist, ob und wann sie echte AR-Cloud-Dienste starten. Google kündigte das Visual Positioning System vor fast zwei Jahren an. Sie haben bereits ein semantisches Modell großer Bereiche der Welt, das auf wenige Zentimeter genau ist. Es ist ein Rätsel, warum Google oder andere Unternehmen ähnlicher Größe nicht bereits einen AR-Cloud-Service gestartet haben. Vielleicht ist es schwierig, das richtige Geschäftsmodell dafür zu finden.
Wie weit sind kommerzielle Anwendungen?
Vinje: Es gibt sie bereits, meist aber mit sehr beschränktem Anwendungsbereich. Die Frage ist, wann die erste AR-Cloud-basierte Mainstream-Anwendung kommt. Jeder Entwickler könnte mit einer Killer-App überraschen und auf Plattformen aufbauen, die von einem der vielen AR-Cloud-Start-ups wie 6D.ai, Ubiquity, Shape Immersive entwickelt wurden - oder von einem Start-up, von dem wir noch nie gehört haben.


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