Physical Computing für Prosumenten


Arduino ist eine offene Plattform mit der die Herstellung von Prototypen elektrischer Geräte und Apparaturen drastisch vereinfacht wird. Das Konzept aus Norditalien gibt Designern die Möglichkeit ohne Ingenieur-Abteilung ihre Ideen zu verwirklichen. DIY? Yes we can.

Eine kleine unscheinbare Platine und die dazugehörige Software-Plattform schicken sich an, das Verständnis von Elektronik und dem kreativen Umgang mit Hardware grundlegend zu revolutionieren. Der Umgang mit Elektronikplattfomen war bislang mit Herrschaftswissen verbunden. Gestalter, Künstler und Kreative waren da außen vor. Aber in heutigen Tagen, wo nahezu nichts mehr ohne Elektronik funktioniert, wird es wichtiger, auch die Kreisläufe der Schaltpläne und Stromläufe aus den Klammern des reinen Technikverständnisses zu lösen.

Mit Arduino soll es nun möglich werden, Produktideen schneller und intuitiver zu verwirklichen. Mit einer einfachen Umgebung werden Erfindergeist und das Visionäre angesprochen. Austausch, Kommunikation, Diskurs über das Geschaffene und der stetige Prozess. Das, was das Internet im medialen Bereich geschaffen hat, könnten offene Prototyping-Plattformen wie Arduino in naher Zukunft für den Bereich der Hardware darstellen. Das Netz der Dinge und Ideen, die Produktion der klugen Dinge wird für die nicht minder kluge Masse ermöglicht.

Arduino ist eine elektronische Open-Source-Prototyping-Plattform. Sie besteht aus dem Arduino Board, vom Prinzip her ein Mikrocontroller, und der gleichnamigen offenen Software, die zur Programmierung des Boards dient. Elektronik im Allgemeinen besteht, vereinfacht ausgedrückt, aus vier Prinzipien: digitaler Input wie bei einer Lichtschranke oder einem Schalter, digitalem Output (An/Aus), analogem Input wie Gewicht, Lautstärke, Helligkeit und analogem Output wie bei einem Lichtdimmer beispielsweise.

Arduino vereint die vier elektronischen Prinzipien auf einer bislang selten gesehenen kreativen Ebene. Bisherige Boards wie Basic Stamp waren von Ingenieuren für Ingenieure konzipiert. Arduino richtet sich hingegen bewusst an Designer, die eher an Interfaces und der Interaktion mit dem Menschen interessiert sind. Arduino ist zudem das Erste seiner Art, das nicht nur auf Simplizität und Robustheit konzipiert ist, sondern auch eine offene Kommunikation ermöglicht, die ähnlich der Grammatik von Processing von vornherein eine Kultur des Teilens und des Austauschs gewährleisten soll.

Kreative und Künstler sollen so die Möglichkeit erhalten, den Bereich der Elektronik und die innewohnenden Potentiale als experimentelles Feld zu verstehen und zu entdecken. Was Flash für Webseiten und Processing für visuelle Darstellungen ist, könnte Arduino für den Bereich der Hardware werden. Man nennt diesen Forschungsbereich auch Physical Computing, ein Begriff, der durch Tom Igoe von der ITP in New York maßgeblich geprägt wurde und die physikalische Interaktion zwischen Mensch und Maschine im Fokus hat. Es geht um die Körperlichkeit des Menschen, seine differenzierte Sensorik und die weit gefächerte körperliche Ausdruckssprache. Bisherige Interfaces haben diese Aspekte selten oder so gut wie gar nicht berücksichtigt.

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Weiße Trüffel der Elektronik
Arduino wurde nicht, wie man erwarten mag, am MIT, in Tokio oder im Silicon Valley entwickelt, sondern im Piemont in Norditalien. Zwischen Mailand und Turin liegt die Stadt Ivrea mit knapp 25.000 Einwohnern.

Sie ist bekannt für die Büromaschinen von Olivetti, die kostbaren weißen Trüffel und die traditionelle Orangenschlacht, die jährlich zum historischen Karneval stattfindet. Olivetti war das wirtschaftliche Aushängeschild der Region, die Gründer der Schreibmaschinenfirma sind die bekanntesten Söhne der Stadt in der Neuzeit, aber mit dem Boom des Personal Computers in den 90ern kam das Ende der Schreibmaschine und damit auch eine ökonomische Sinnkrise innerhalb der Region.

Aber seit der Jahrtausendwende pilgerten immer mehr Interaction Designer aus aller Welt nach Ivrea, um im klösterlichen Ambiente etwas zu schaffen, was nicht nur die Bedeutung der Stadt am Leben erhält, sondern auch von Grund auf das Verständnis von Elektronik verändern könnte. Arduino ist nach dem König Arduino von Ivrea benannt, der im 10. Jahrhundert für einigen Kriegsrummel in Norditalien sorgte und von alten Machtzeiten der Region im Mittelalter zeugt.

Jeder zweite Supermarkt und beinahe jedes Café in Ivrea ist dort nach dem früheren Regenten benannt. Bei den Arduino Boards ist man auch sichtlich stolz darauf, dass Made in Italy draufsteht und kein asiatisches Produktionsland. Ein bisschen provinzieller Nationalstolz schwingt also bei jedem dieser Controller mit.

”Was mit Arduino passiert, ist ein bisschen wie eine neue Welle, vergleichbar mit dem Internet in den ersten Tagen. Ingenieure sind nicht im menschenzentrierten Sinne innovativ. Gedanken wie ‘Wie kann man Interfaces neu bauen?’ oder ‘Könnte man was für den Menschen machen?’ … das kann man jetzt mit Arduino ohne viel Vorwissen direkt realisieren. Es handelt sich um eine Demokratisierung im Bereich Hardware. Dadurch passiert jetzt viel im Bereich der ästhetischen Qualität. Bislang ging es im Interfacedesign hauptsächlich ums Erfinden. Heute werden Fragen gestellt wie: Wie genau fühlt sich das an? Wie ist im Detail die ästhetische Qualität?

Jetzt sind wirklich die Designer gefragt“, fordert Reto Wettach, Professor für Physical Interaction Design an der FH Potsdam. Auch er war einmal im italienischen Ivrea tätig und ist neben Massimo Banzi, David Cuartielles und anderen einer der Mitinitiatoren des Arduino Boards.

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Prinzip und Simplizität
Das Prinzip, nach dem Arduino funktioniert, ist dabei relativ simpel: ”Auf dem Arduino Board befindet sich ein Mikrocontroller. Zudem gibt es Steckleisten und einen USB-Port, den man an einen Computer anschließt. Jetzt kann man Dinge erfinden, das kann mit einem Schalter sein, einer Trittmatte oder einem Drucksensor. Zum Beispiel gab es zwei Studenten, die Drucksensoren in einen Bürostuhl eingebaut haben.

Der hat sich bewegt, wenn man sich draufgesetzt hat, um die Sitzposition zu korrigieren. Das kann man auch mit Helligkeitssensoren machen, ebenso kann man RFID-Messgeräte anhängen oder Outputs. Das Einfachste sind LEDs oder ein Servomotor, der auch in der Robotik gerne verwendet wird. Dem kann man genau sagen, dreh dich um 30° und dann wieder um 40° zurück. Richtige Motoren gehen auch und prinzipiell alle anderen 220V-Sachen. Ein Projekt lief unter der Fragestellung: Warum sind die Dinge in unserem Leben nicht erotisch?

Da wurde eine Tür entwickelt, die man küssen muss, damit sie aufgeht. Da musste man sich überlegen, wie messe ich diesen Kuss? So wurde eine Sensorik konzipiert und ein Türschließer angeschlossen. Das wurde dann wie folgt programmiert: Wenn das und das zusammenkommt, nehme ich an, das ist ein Kuss, woraufhin sich die Tür öffnet, und wenn das nicht passiert, sagt sie: Das ist Betrug. Nach der Programmierung kann man den Rechner wieder herausziehen, denn das Board arbeitet dann von alleine und funktioniert autonom.“

Diese recht rudimentär anmutenden Anwendungen machen deutlich, dass sich die Entwicklung noch ziemlich in den Kinderschuhen befindet. Aber gerade in niedrig komplexen Umgebungen kann enorm hohes kreatives Potential entstehen.

”Als wir damals das Arduino gemacht haben, wollten wir schon ein bisschen den Abstand zu dem Plug-and-Play-Gedanken wie bei einem Elektronikbaukasten, weil viel Kreatives auch passiert, wenn man um die Ecke denkt und ausprobiert. Ein Lichtsensor kann zum Beispiel einfach Helligkeit messen, aber er kann auch wie voll ein Colaglas ist, denn umso weniger drin ist, desto heller wird das Licht. Wir hatten das Gefühl, wenn man auf dieser Ebene mit Elektronik arbeitet, kommt man auf andere Ideen und Konzepte als im herkömmlichen Sinne. Den Weg, den wir hier eingeschlagen haben, hatte schon eine Daniel-Düsentrieb-Atmosphäre. Was wir uns immer gefragt haben: Da gibt es Designer und die gestalten die tollsten Lampen mit raffinierten neuen Formen im Umgang mit den Materialen und alle haben aber dennoch diesen 50-Cent-Conrad-Druckschalter. Das haut doch nicht hin. Ich soll jetzt 1300 Euro für die Lampe zahlen und die An-Aus-Erfahrung ist doch das Billigste, was es gibt? Damit so etwas auf dem Markt möglich ist, muss wahrscheinlich eine höhere Komplexitätsebene erreicht werden, aber das muss Schritt für Schritt geschehen. Erst müssen die niedrig komplexen Bereiche durchdrungen sein, um dann in die höheren Ebenen eindringen zu können.“

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Partizipation, Produkt und die Probleme
Prinzip und Konzept von Arduino eröffnen neue Ebenen der Hardwareproduktion. Im Zeitalter der Partizipation und der Demokratisierung der Produktionsmethoden wird das, was mit Software im 2.0-Zeitalter mittlerweile Usus geworden ist und Großproduzenten wie Microsoft und anderen gehörig Sägespäne unterm Thron hinterlassen hat, nun auch im Hardwaresektor immer realisierbarer.

Es ist heute weitaus einfacher, kleine Serien von Produkten im Netz zu vertreiben. Der Verdruss gegenüber Fließbandware, das Bedürfnis nach Selbstgeschaffenem und der Wille zum Wissen darüber, was sonst in glänzenden Hüllen an elektronischem Herrschaftswissen versteckt liegt, wird immer mehr zur gesellschaftlich relevanten Erscheinung. Dabei gibt es noch einige Probleme für Arduino zu überwinden, denn noch immer ist die Größe eine Herausforderung und auch die technische Zuverlässigkeit.

Zwar ist das Board sehr robust gestaltet, aber Designer und Visionäre sind noch immer keine Ingenieure und wenn mal doch etwas nicht läuft, dann ist die Fehleranalyse ein Suchen nach der Nadel im Heuhaufen. Auch sind kompliziertere Protokolle wie Bluetooth noch sehr anfällig und teils schwierig zu kontrollieren. Die Idee des Prototyping wird dennoch vereinfacht. Und gerade im Produktdesign ist ohne Elektronik heutzutage kaum noch etwas möglich. Ob nun im Bereich Auto oder auch in der Haushaltstechnik. Es ist die Erfahrung oder die Experience, wie im Gestalterjargon gerne gesagt wird, mit einem Produkt, die über den Erfolg entscheidet.

In Zukunft wird es also vielmehr darum gehen, dass die Kommunikation mit Dingen nicht ausschließlich über kognitive Elemente wie Bildschirme vollzogen wird, sondern so genannte zusätzliche Layer zur Verfügung stehen, die im Zusammenhang von Augmented oder auch Mixed Reality von Bedeutung sind. Technologie kann also Konzepte von Körperlichkeit und Poesie beinhalten. Ein Beispiel hierfür ist ein Gürtel, der mit acht Vibrationsmotoren ausgestattet ist und immer Richtung Norden ausschlägt. Was einfach klingt, ist dennoch faszinierend einleuchtend, denn erzeugt wird eine Art zusätzlicher Sinn.

Egal wo man sich befindet, man weiß immer, wo sich Norden befindet, was dazu führt, dass das eigene Verorten und die Wahrnehmung im Raum wesentlich erweitert werden. Verloren gegangenes Wissen wird mit elektronischer Hilfe wiedererlangt. Wissen ist nämlich laut Aussage von Reto Wettach auch etwas, das im Körper stecken kann: ”Gerade bei Musikinstrumenten wird das deutlich. Der Begriff der Körperlichkeit, der Sinnlichkeit und die Tatsache, dass ein Instrument die Erweiterung meines eigenen Körpers wird.

Ein Maus-basiertes Interface ist immer nur intellektuell bedienbar, man muss immer denken, was man jetzt vorhat, während man beim Musikinstrument irgendwann den Punkt erreicht, dass man improvisieren und jammen kann. Da wird ja nicht mehr gedacht. Das ist Wissen, das im Körper steckt, das sind faszinierende Aspekte. Anders als bei standardisierten Interfaces wie Tastaturen und Maus, die für Buchhalter genauso gemacht wurden wie für Bildbearbeitung und Musikproduktion.“

Es verwundert daher nicht, dass gerade im Bereich der Musiktechnik viel mit Arduino experimentiert wird. Von kleinen Prototyp-Sequenzern über Gameboy-MIDI-Controller hin zu Musikvisualisierungen über LEDs. Es scheint alles möglich, genauso wie die Steuerung von Drohnen, das Bauen von Robotern und Mini-Segways. Die Idee der offenen Plattform trägt kreative Früchte. Ursprünglich im Hochschulkontext angesiedelt, schießen nun die News über neue Hardware-Applikationen aus US- und UK-Haushalten im Minutentakt über den Netzäther. DIY? Yes we can.

Hierzulande ist die Diskussion um neue Technologien und deren Potentiale allerdings noch immer von kulturpessimistischer Natur: ”Gerade RFID wird in Deutschland noch immer sehr kritisch wahrgenommen. Es ist zwar immer wichtig, dass man diese Aspekte nicht aus den Augen verliert. Es ist in der Tat so, dass Firmen wie Google und Telekom oder große Einkaufsverbände sehr genau wissen, wer der einzelne Kunde ist, wie der tickt usw. Aber gerade bei RFID kommt wieder eine typisch deutsche Haltung hervor, nicht über die Potentiale einer Technologie nachzudenken.

Da sind die Amerikaner schon weiter und offener. Wo in Kalifornien The Well aus einer linkspolitischen Ecke einer der ersten Online Communities überhaupt war, wurde hier noch darüber diskutiert, dass Computer Arbeitsplätze wegnehmen könnten. Und bei RFID kann es ja auch interessant sein zu fragen, wohin das führen kann, wenn ich genau weiß, wo Objekte sind und sie verorten kann. Das Szenario der Datenschützer ist ja nicht so gegeben nur durch RFID. Es ist wichtig, kritisch zu bleiben, aber genauso wichtig ist es, die Potentiale zu sehen. Und man muss sich auch genauer informieren. Das passive RFID ist ja maximal im Umkreis von 30 cm messbar. Gerade da ist es doch spannend ganz neue Formen zu finden, wie man Objekte zusammenbringt und wie sie gemeinsam kommunizieren können.“

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Fritzing – Prototyping neu gedacht
Um das partizipative Produzieren von Produkten und Geräten weiter voranzutreiben, bedarf es aber noch der Überwindung einiger Hürden. Eine dieser Hürden zum realen Prototyping und zur Verbreitung von kreativen Ideen sind auch die Zulassungsbehörden, die viele Produkte aus Asien und anderen Teilen der Welt hierzulande illegalisieren. Geräte, die in Japan oder den USA zugelassen sind, bekommen hier nicht zwangsläufig den CE- oder TÜV-Stempel und vice versa. Das Fehlen von internationalen Standards hemmt den Fortschritt um einiges. Aber die Geschichte des Internets hat uns auch gezeigt, dass es mit der Zeit Lösungsansätze gibt, die so etwas in Zukunft ermöglichen könnten. Weil, wohlgemerkt, noch befinden wir uns am Anfang der Entwicklung.
Zurzeit arbeitet Reto Wettach in einem kleinen Büro am Berliner Rosenthaler Platz mit einem internationalen Team von Software-Entwicklern an Fritzing. Hierbei handelt es sich um eine Open Software, die versucht, den User einfacher an Schaltpläne oder auch PCBs (Printed Circuit Boards) herankommen zu lassen. Denn das, was bei dem Arbeiten mit Arduino noch fehlt, ist eine einheitliche Kommunikationsumgebung. Ideen lassen sich mit Fritzing in der Community austauschen. Erfindungen anderer können einfacher nachgebaut werden. Noch wird nämlich hauptsächlich über Fotos kommuniziert, um zu zeigen, wie was gebastelt wurde. Der Schritt vom Prototyp zum Produkt wird mit Fritzing also noch mal vereinfacht, denn aufgrund der grafischen Oberfläche, welche die Schaltkreise exakt abbilden kann, wird somit die industrielle Produktion besser ermöglicht. Der Weg von der Idee hin zur Fabrikation würde hiermit gerade für Designer und Künstler besser kommunizierbar. Lange Zeit wurde jetzt schon über den Prosumenten diskutiert, aber wie es scheint, beginnt die Ära des kreativen Schaffens von elektronischen Geräten gerade jetzt.

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Elektronische Lebensaspekte.

9 Responses

  1. Netzwelten

    Super Artikel! Hat Spaß gemacht zu lesen, war informativ und macht definitv Lust auf mehr. Habe selbst auch schon einiges mit dem Arduino ausprobiert und kann es wirklich jedem Interessierten (Laien) sehr empfehlen!

    Viele Grüße,
    Netzwelten

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  2. monique

    Für mich als angehende Designerin ist es wohltuend zu hören, das die Welt draußen mitredet und versteht, was ich verstanden zu haben glaube. Ich stimme außnahmslos mit dem Gesagten überein und würde den Text am liebsten an meiner Kunsthochschule aufhängen. Da haben die meisten noch immer nicht ve…rstanden, warum es wichtig für einen Designer sein kann, den Lötkolben zu schwingen und überhaupt mal wieder die linke Gehirnhälfte zu benutzen.

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