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Gerhard Leitner, Martin Hitz, Anton J. Fercher, John N. A. Brown

Aspekte der Human Computer Interaction im Smart Home

Das Smart Home mit all seinen Möglichkeitenund Funktionen hat sich im privaten Wohnum-feld bisher nicht durchgesetzt. Die Gründe dafürsind vielschichtig, Aspekte der Human ComputerInteraction (HCI) spielen dabei aber eine ent-scheidende Rolle. Anhand des aktuellen Leitkon-zepts der HCI, User Experience, analysiert der Bei-trag Bedieneigenschaften und psychologischeFaktoren der Nutzer ebenso wie nicht funktiona-le Faktoren des Systems. Die Vorstellung von Bei-spielprojekten soll aufzeigen, dass ein erweiter-ter, HCI-orientierter Zugang einen Schlüsselfak-tor für den zukünftigen Erfolg des KonzeptsSmart Home darstellen kann.

Inhaltsübersicht1 Die Entwicklung des Smart Home2 Usability und User Experience3 Human Computer Interaction und Smart

Home3.1 Technische Infrastruktur3.2 Schnittstellengestaltung I:

herkömmliche Modalitäten3.3 Schnittstellengestaltung II:

zukunftsweisende Aspekte3.4 Methodische Überlegungen

4 Beispielprojekte4.1 End-User-Programmierung4.2 Unterstützung Älterer: Casa Vecchia

5 Human Computer Interaction im zukünftigen Zuhause

6 Literatur

1 Die Entwicklung des Smart HomeDas intelligente Haus oder Smart Home ist seitMitte der 1980er-Jahre ein in Forschung undEntwicklung vieldiskutiertes Konzept. Intelli-gente Gebäude sind aber keine Erfindung der

Gegenwart, denn schon in der Antike gab es be-eindruckende Gebäudetechnik, die allerdingseiner gehobenen Gesellschaftsklasse vorbehal-ten war. Über die Jahrhunderte hinweg vollzo-gene gesellschaftliche Veränderungen, vor al-lem aber die universelle Verfügbarkeit von Elek-trizität, legten den Grundstein für dieflächendeckende Verbreitung von Technologie.Mit dem Siegeszug von Informations- und Kom-munikationstechnologie (IKT) in die Wohnun-gen der Menschen schien der Erfolg intelligen-ter Gebäudetechnik vorprogrammiert. Derengroßflächiger Einsatz bzw. die selbstverständli-che Nutzung smarter Funktionalität ist jedoch,speziell im privaten Umfeld – im Gegensatz zuFernsehen oder Internet –, hinter den Erwartun-gen geblieben. Und dies trotz mehrerer Markt-offensiven, die an Beispielen wie Fernsteue-rungs- und Überwachungsmöglichkeiten oderauch dem durch moderne Steuerung mögli-chen Energiesparpotenzial versuchten, die Sys-teme an den Konsumenten zu bringen. Aktuellerlebt das Smart Home im Kontext des demo-grafischen Wandels als technische Möglichkeitder Unterstützung älterer Menschen einenneuerlichen Hype.

Obgleich die genannten Beispielfunktionenreale Bedürfnisse und Wünsche abdeckenkönnten, blieb der große Durchbruch bisher je-doch aus. Den Ursachen dafür soll dieser Bei-trag näher auf den Grund gehen, wobei der Fo-kus auf Aspekte der Human Computer Interaction(HCI) gelegt wird: Zunächst werden die hier-für relevanten Konzepte der HCI behandelt.Nach einer Erörterung der Bedienbarkeitspro-blematik von Smart Homes werden drei Stoß-richtungen diskutiert, deren Verfolgung die Ak-zeptanz des Smart Home in Zukunft sicherstel-len könnten: geeignete technische Basisinfra-

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struktur, darauf aufbauende standardisierteSchnittstellengestaltung sowie adäquate me-thodische Begleitung. Beispiele aus eigenenProjekten werden zur Illustration einzelner As-pekte herangezogen.

2 Usability und User ExperienceAls eines der Schlüsselkonzepte der HCI kannGebrauchstauglichkeit (Usability) betrachtetwerden, deren Definition lautet, dass eine Auf-gabe durch einen Benutzer effektiv, effizientund zufriedenstellend durchgeführt werdenkönnen soll [ISO 1998]. Usability ist jedoch starkinstrumentell orientiert und stellt mess- bzw.objektivierbare Faktoren in den Vordergrund.Das bedeutet u.a., dass »zufriedenstellend« nureinen untergeordneten Stellenwert genießt.Diese Ausrichtung hat ihre historische Berechti-gung, denn in den Anfängen war der Usability-Begriff der Kritik ausgesetzt, nur auf subjekti-ven und beliebigen Kriterien teils »selbster-nannter« Experten zu basieren. Messbarkeitund Objektivität wurden daraufhin sehr hochgewichtet. Diese aus aktueller Sicht etwas ein-geschränkte Perspektive mag zwar dem arbeits-bezogenen Kontext genügen, aus dem Usabilityursprünglich stammt, die zugrunde liegendenDimensionen greifen aber zu kurz, um neue For-men und Rahmenbedingungen von Interaktionadäquat beschreiben und analysieren zu kön-nen.

So zeigte Jakob Nielsen mit seinem Modellder System Acceptability auf, dass neben Usabi-lity auch andere Faktoren die Nutzung von Tech-nologie beeinflussen, wie zum Beispiel sozialeAkzeptanz, Kosten oder Nützlichkeit eines Sys-tems [Nielsen 1993]. Das Technologie-Akzep-tanz-Modell (TAM) und dessen Weiterentwick-lungen beinhalten ebenfalls über die unmittel-bare Verwendung hinausgehende Faktoren wieTechnikangst, Freude an der Nutzung oder Pro-duktimage [Venkatesh & Bala 2008]. Die ge-nannten Modelle können als Vorreiter des Kon-zepts der User Experience (UX) gesehen werden,

das das klassische Usability in Anwendungsdomä-nen wie Ambient Intelligence, der das Konzept desSmart Home zuzuordnen ist, abgelöst hat.

UX berücksichtigt definitionsgemäß so-wohl Charakteristika der Benutzer wie Emotio-nen, Erfahrungen oder verhaltensbezogene As-pekte als auch Eigenschaften des Systems wieFunktionsumfang, Art der Präsentation oderMarkenimage [ISO 2010]. Ein weiteres Merkmalvon UX ist die Berücksichtigung der Zeit vor derNutzung (Antizipation) und nach der Nutzung(Reflexion) eines Systems.

3 Human Computer Interaction und Smart Home

Interaktion stellt bereits im »nicht smarten« Zu-hause eine Herausforderung dar, denn dort fin-det sich ein Sammelsurium an Geräten, die un-terschiedlichste Bedienkonzepte aufweisen.Heizung, Licht oder Haushaltsgeräte sind durchKnöpfe, Dreh- oder Schieberegler zu bedienenund es existiert eine erkleckliche Anzahl von aufunterschiedlichen Designs und Bedienkonzep-ten aufgebauten Fernbedienungen bei Unter-haltungselektronik.

Ein auf den ersten Blick banal erscheinen-des Beispiel unterstreicht die Relevanz des Pro-blems. In einer Rede an die Nation schilderte derehemalige US-Präsident George Bush sen. seineVision, der zufolge zum Ende seiner Amtszeit je-der Amerikaner in der Lage sein sollte, die Uhran seinem Videorekorder einzustellen. Dies warim Jahre 1990. Donald Norman meinte 2010dazu salopp: »He failed« [Norman 2010, S. 230].Es stellt sich angesichts dieser ernüchterndenErkenntnis die Frage, wie durchschnittlicheKonsumenten durch steuerndes EingreifenEnergie sparen können oder ältere Menschen inder Lage sein sollen, ein Smart Home zu bedie-nen, wenn man in der Vergangenheit an ver-gleichsweise einfachen Dingen gescheitert ist.

Das Uhren-Beispiel eignet sich gut dafür,das erwähnte grundsätzliche Problem der In-konsistenz in der Bedienung des Zuhauses der

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Gegenwart aufzuzeigen. Denn zweimal im Jahrmüssen seit Einführung der Sommerzeit 1975die Uhren umgestellt werden. Einerseits be-merkt man dadurch, wie viele Zeitmesser maneigentlich in seinem Haushalt hat, andererseitsauf welch unterschiedliche Art und Weise diesebedient bzw. programmiert werden. Die Kombi-nation aus Drücken oder Drehen von Knöpfen,Umschalten des Modus etc. scheint bei jedemGerät irgendwie anders gelöst.

3.1 Technische InfrastrukturVerbesserungsmöglichkeiten auf der Bedie-nungsebene erfordern aber erst die Schaffungentsprechender Voraussetzungen auf Ebeneder zugrunde liegenden Infrastruktur. Hier sindbegrüßenswerte Entwicklungen hin zu einheit-lichen auf SOA (Service Oriented Architecture)basierenden Plattformen zu beobachten, diemit OSGI (Open Service Gateway Initiative)[OSGI Alliance] im Smart-Home-Sektor bereits gutetabliert sind. SOA integriert Komponenten, dieentweder Serviceanbieter oder Servicenutzersind. Am Beispiel der Uhr illustriert, gibt es ei-nen Anbieter (ein Gerät), der die richtige Uhrzeitkennt und diese Information im System »inter-essierten« Servicenutzern zur Verfügung stellt.Somit müssten Uhrzeiten nicht mehr manuellumgestellt werden, da Zeitinformationen mitt-lerweile über Internet, Satellit oder Funk abge-rufen und automatisch aktualisiert werden. Ja-kob Nielsen spricht hier von vernünftigen Stan-dardeinstellungen (Reasonable Defaults), alsoBasisfunktionen, die die Technik den Benutzernabnimmt und damit die User Experience bereitsverbessert. Serviceanbieter und nutzer in SOAmüssen naturgemäß auf einheitlichen Stan-dards kommunizieren, darauf wiederum kön-nen andere Funktionen aufbauen. Ein Beispielfür eine solche Funktion ist Universal RemoteConsole (URC), das auf Standardprotokollen(eben der universellen Konsole) aufbaut, auf de-ren Basis Geräte effizienter verwendet werdenkönnen [OpenURC]. Fernseher im Haushalt ver-fügen z.B. typischerweise über vergleichbare

Funktionen wie Ein-/Ausschalter, Umschalterfür Kanäle und Lautstärkeregler. Diese Funktio-nen können durch das einheitliche Protokollüber beliebige vom jeweiligen Benutzer präfe-rierte Fernbedienungen gesteuert werden. Dieskann in der Idealvorstellung sogar so weit ge-hen, dass man mit dem Gerät seiner Wahl (z.B.dem ubiquitären Mobiltelefon) auch den Fern-seher in Hotelzimmern bedienen können wird,und das sowohl mit der präferierten Benutzer-oberfläche als auch in der eigenen Sprache.

Durch Konzepte wie OSGI und URC sind alsowesentliche technische Grundlagen vorhanden,die eine flexible und die User Experience verbes-sernde Gestaltung von Benutzungsschnittstel-len möglich bzw. erst sinnvoll machen.

3.2 Schnittstellengestaltung I: herkömmliche Modalitäten

Im Hinblick auf die eigentliche Schnittstellen-gestaltung wird an dieser Stelle auf herkömmli-che grafische Benutzungsschnittstellen (GUI)fokussiert, die im Haushalt der Gegenwart anden unterschiedlichsten Stellen anzutreffensind, sei es auf Fernsehern, DVD-Playern oderHeizungssteuerungen. Auch für Smart-Home-Systeme gibt es mittlerweile eine unüberschau-bare Menge davon. Dies könnte die gegenwär-tig schon unübersichtliche Situation im Zuhau-se zukünftig noch weiter verkomplizieren, dennes gibt bei Smart-Home-Software keine binden-den Standards. Herstellerspezifische Anforde-rungen (Corporate Design) und Gestaltungs-richtlinien von Softwareplattformen (Windows,iOS, Android) beeinflussen die Gestaltung be-stimmter Bedienelemente. Das Beispiel der Ge-staltung von Radiobuttons auf verschiedenenSmartphone-Plattformen illustriert das Pro-blem. In manchen Smartphone-Apps sind Radio-buttons als Schieberegler repräsentiert und perWischbewegung (flick) zu bedienen, währendsie anderswo als klassische GUI-Radiobuttonsgestaltet und durch Drücken (tap) bedient wer-den (vgl. Abb. 1).

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Um den aktuellen Wildwuchs an Hardwarebe-dienelementen und virtuellen Schnittstellen inZukunft einzudämmen, sollten Standards defi-niert werden. Das Konzept der User Interface De-sign Patterns kann dafür als Basis dienen [Tid-well 2010]. Ein derartiges Entwurfsmuster be-schreibt einen wohletablierten und breitakzeptierten Lösungsansatz zu einem wieder-kehrenden Interaktionsproblem (den Prozessund darin involvierte Elemente). Schnittstellen,die auf Basis von solchen Mustern entwickeltwurden, müssen von den Benutzern nicht neuerlernt werden, sondern können auf Anhieb in-tuitiv genutzt werden. Ein Beispiel für ein wohl-etabliertes Muster ist der Shopping Cart1 (Wa-renkorb). Die aus der Realität bekannte Sequenz– Produkte in den Wagen legen, zur Kasse ge-hen, bezahlen und einpacken – ist auch virtuellrepräsentiert. Diese Parallelität von realen zuvirtuellen Interaktionen ist auch für die Ent-wicklung von Mustern im Smart Home sinnvoll.Wie diese aussehen könnten, soll anhand des

Beispiels der Heizungsregelung illustriert wer-den. Abbildung 2 zeigt ein typisches Heizungs-ventil. Abbildung 3 zeigt im Vergleich, wie eine Hei-zungsregelung in aktueller Smart-Home-Soft-ware dargestellt wird.

Die online gezogene Zufallsstichprobe anDesigns zeigt, dass in diesem Bereich klassischeGUI-Elemente wie Schieberegler (Sliders) oderSpin Buttons dominieren. Der Unterschied inder Interaktion mit realen Reglern ist deutlich.Während der reale Regler gedreht wird, basiertdie Bedienung der virtuellen Darstellung ent-

1. www.welie.com/patterns/showPattern.php?pat-ternID=shopping-cart

Abb. 1: iVera (Thinkiwi LLC), Homedroid (EP-Coding)

Abb. 2: Heizungsventil (Fotolia)

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weder auf Verschieben oder mehrfachem Drü-cken eines Knopfs. Sieht man sich – als weitereVariante – Raumthermostate an, so ist die Situ-ation noch differenzierter (vgl. Abb. 4).

Hier ergibt die Zufallsrecherche eine Mi-schung zwischen Dreh- und Drückelementen,es offenbaren sich deutliche Unterschiede zuVentilreglern und Software. Ventilregler müs-sen technisch-mechanische Anforderungen be-rücksichtigen, da sie ja direkt auf das Ventil ein-wirken. Virtuelle Benutzungselemente unterlie-gen diesen Einschränkungen nicht und könnenauf beliebigen grafischen Elementen aufgebautsein. Raumthermostate können sowohl Anlei-hen an Hardware (Ventilreglern) als auch anSoftware (GUI-Elemente) nehmen. Die Gestal-tung kann einerseits ohne die Berücksichtigungder mechanischen Prozesse bzw. andererseitsohne die kognitiven Repräsentationen der Nut-zer (»Aufdrehen« der Heizung) erfolgen, was ei-ner intuitiven Bedienung abträglich ist. Ein ent-sprechendes Entwurfsmuster sollte diese In-konsistenzen beseitigen. Die Basis dafür bildet

die reale Drehbewegung, die sowohl am Regel-ventil ausführbar als auch im mentalen Modellder Benutzer (»Heizung aufdrehen«) verankertist und über alle Modalitäten hinweg konsis-tent repräsentiert sein sollte. Reale Regelventilesind weiterhin als solche erkennbar, virtuelleElemente müssten Drehung antizipieren bzw.auch durchführen lassen (mittels der Geste ro-tate). Schließlich müssten diese Richtlinien beiden Raumthermostaten ebenso angewendetwerden wie in der Definition anderer Interakti-onsmodalitäten, also Gesten- oder Sprachsteu-erung, die die entsprechenden Schlüsselbewe-gungen bzw. Schlüsselbegriffe unterstützenmüssen. Diese konsequente Umsetzung solltedazu führen, dass Benutzer künftig selbstver-ständlich und intuitiv mit einem Smart Homeinteragieren und nicht jedes Mal darüber nach-denken müssen, wie welches Gerät nun geradezu steuern ist. Denn, wie es Davidoff formuliert:»Menschen wollen keine Geräte kontrollieren,sie möchten (Anm: mittels Technik) eine besse-re Kontrolle ihres Lebens« [Davidoff et al. 2006].

Abb. 3: Interfaceelemente in Smart-Home-Steuerungen (Google Bildersuche, Copyright bei den Herstellern)

Abb. 4: Raumthermostate (Fotolia)

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3.3 Schnittstellengestaltung II: zukunftsweisende Aspekte

Bisher wurde aber nur von fokussierter Interak-tion gesprochen. Eine Weiterentwicklung desSmart Home wäre auch eine bessere Unterstüt-zung von peripherer, also nicht fokussierter In-teraktion. Diese unter dem Begriff Lean Back(zurückgelehnt, entspannt) zusammengefass-ten Formen der Interaktion könnte man mitroutiniertem Autofahren vergleichen. Da funk-tioniert die Kontrolle und Bedienung der Instru-mente großteils nebenbei und man konzent-riert sich auf die eigentliche Tätigkeit – das Fah-ren. Ein für das Smart Home vielversprechendesKonzept ist das von Mark Weiser geprägte CalmComputing [Weiser & Brown 1997]. Technologiesollte in Weisers Sinne in den Hintergrund tre-ten und die Interaktion nicht zu viele kognitiveRessourcen ihrer Benutzer belasten. Die Nut-zung von Technologie auf diese Art und Weisewäre »so erfrischend wie ein Spaziergang imWald« [Weiser 1991].

Folgende Beispiele sollen illustrieren, wiecalm das Smart Home der Zukunft bereichernkönnte. Heutzutage senden Haushaltsgerätewie Mikrowellenherd oder Schnurlostelefon Sig-nale aus, um die Beendigung eines Zyklus odereinen kritischen (Lade-)Zustand zu signalisie-ren. Diese Signale sind aktuell aber dahinge-hend konzipiert, volle Aufmerksamkeit auf sichziehen. So kann es passieren, dass viele Gerätegleichzeitig durch Blinken und Piepsen eine Ak-tion des Benutzers nahezu erzwingen. Es gibt si-cher kritische Situationen im Heim, die unmit-telbares Handeln erfordern und deutliche Sig-nale legitimieren, Feuer oder Rauchentwicklungzum Beispiel. Einiges andere sollte aber ledig-lich sanft auf die Notwendigkeit einer Interakti-on hinweisen. Beispiele dafür wurden durch[Weiser & Brown 1997] aufgezeigt. Mittlerweileeröffnen Konzepte wie Informative Art (Darstel-lung von Umgebungsinformationen über digi-tale Kunstwerke), Objekte wie Ambient Orb,Wattson oder Power Aware Cord vielfältigeMöglichkeiten, um Informationen sanft und

unaufdringlich in der Umgebung zu platzieren.In Kombination mit SOA-Architekturen undURC könnten so Informationen im Smart Homeüber nahezu beliebige Art und Weise präsen-tiert werden und müssten nicht auf dem Ni-veau des stupiden und enervierenden Piepsensund Blinkens verharren.

Weitere Varianten von Lean Back bzw. CalmInteraction gibt es ebenfalls schon relativ lange,zum Beispiel in Form von Klatschschaltern, mitdenen man bequem vom Sitzplatz aus das Lichtbetätigen konnte. Nun ist Klatschen nicht unbe-dingt sanft bzw. nicht in jeder Situation adä-quat. Derartige Entwicklungen waren aberwichtig, da sie wesentliche Komponenten einerganzheitlichen, multimodalen Interaktion vor-bereitet haben. Neben konventioneller Interak-tion über Lichtschalter oder GUI-basierteSchnittstellen wird durch sie auch akustische,sprachbasierte und gestenbasierte Interaktionin beliebiger Kombination möglich. Vollständigintegrierte Systeme dieser Art gibt es zwar nochnicht auf dem Markt, Systemprototypen aber,die auf relativ kostengünstigen Komponentenberuhen (z.B. Entwicklungsplattformen wie Ar-duino oder Consumer-Produkte wie MicrosoftKinect), gibt es bereits, meist allerdings noch imexperimentellen Stadium.

Durch die skizzierten Entwicklungen eröff-nen sich Möglichkeiten, die noch weiter wegvon der klassischen instrumentell orientiertenInteraktion hin zur holistisch erfahrbaren UserExperience gehen. Der Aufenthalt zu Hausesollte ja auch einen gewissen Erlebnischarakterin sich bergen, denn man wohnt ja nicht nur zuHause, das Ziel ist es »zu leben« (vgl. den Wer-beslogan eines Möbelkonzerns). Ein SmartHome sollte also nicht nur Aufgaben abnehmenbzw. deren Durchführung unterstützen, son-dern auch Bedürfnisse wie Wohlbefinden, Spaßund Entspannung befriedigen. Die Interaktionverschiebt sich dabei von der reinen Bedienunghin zur Möglichkeit einer individuellen Anpas-sung und Mitgestaltung, »Smart Home 2.0«sozusagen. Wie beim Gartenzaun von Tom

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Sawyers Tante Polly gibt es auch hier zwei Sicht-weisen. Die Werbung stellt das Programmieren-Dürfen in den Vordergrund, realistisch gesehenwird man sich mit eigenverantwortlicher Pro-grammierung des Smart Home zukünftig an-freunden müssen. Denn schon jetzt werdenKonsumenten in vielen Bereichen (eGovern-ment, eBanking etc.) zur Eigenleistung ange-halten, dies wird auch im zukünftigen Zuhauseder Fall sein, da Unterstützung von außenschwer zu bekommen bzw. leistbar sein wird.Man kann dieser Perspektive aber durchausauch Positives abgewinnen. Einerseits kanneine eigenverantwortliche Programmierungdes Eigenheims (Warte-)Zeit und Kosten spa-ren, andererseits kann die Privatsphäre gewahrtwerden, wenn die Kontrolle sensibler Bereichenicht aus der Hand gegeben werden muss. Ent-scheidend für den Erfolg ist aber eine HCI-gelei-tete Entwicklung geeigneter Schnittstellen. Da-durch können außerdem bisher nicht existie-rende Möglichkeiten der kreativen Entfaltungentstehen. Die aktuellen Möglichkeiten, seinHeim durch Objekte wie Möbel, Accessoires etc.individuell zu gestalten, könnten eine Erweite-rung auf technischer Ebene erfahren, zum Bei-spiel durch Objekte, die das Internet of Thingsrepräsentieren [Atzori et al. 2010].

3.4 Methodische ÜberlegungenDie HCI-geleitete Weiterentwicklung von Tech-nologie erfordert auch neue Methoden. Klassi-sche Usability-Tests sind als Methoden zur Eva-luierung von Systemen, die im privaten Umfeldverwendet werden, nicht ausreichend. [Rodeet al. 2004] vergleichen herkömmliche Tests mit»one night stands«, die bei Weitem nicht dieKontextbedingungen eines Lebensbereichs er-fassen, in dem wir in etwa 70 % unserer Zeit ver-bringen. In den unter anderem im Anschlussvorgestellten Projekten wird daher langfristigesozialwissenschaftliche Begleitforschung be-trieben, zum Beispiel in Form von periodischenInterviews, Cultural Probes und Aktivitätsauf-zeichnungen.

4 BeispielprojekteSysteme, die das Beschriebene vollständig ab-decken, sind gegenwärtig noch nicht am Markt.Im folgenden Abschnitt werden Beispielprojek-te der Autoren vorgestellt, die, wie zahlreicheProjekte und Ergebnisse anderer Forscher (dieaufgrund der gegebenen Kürze nicht beschrie-ben werden können) auch, als Mosaiksteine zurKomplettierung eines erfolgreichen SmartHome der Zukunft betrachtet werden können.

4.1 End-User-ProgrammierungDas Beispiel zeigt Möglichkeiten dafür auf, esauch nicht computerversierten Personen in Zu-kunft möglich zu machen, ihr Smart Homeselbst zu programmieren. Dazu wurde im Rah-men einer zweistufigen Studie mit ca. 40 Teil-nehmern eruiert, welche Anforderungen an Be-nutzer gestellt werden können, um sogenannteSzenarien zu programmieren. Ein solches Sze-nario bewirkt zum Beispiel, dass wenn manmorgens aufsteht, das Bad schon vorgeheizt ist.Nach weiteren zehn Minuten schaltet sich au-tomatisch die Kaffeemaschine in der Küche ein,um gleich nach dem Duschen Kaffee genießenzu können.

Im Rahmen eines Vergleichstests wurde derin Abbildung 5 dargestellte Prototyp mit zweibereits auf dem Markt befindlichen Systemenverglichen. Das dem Prototyp zugrunde liegen-de Konzept basiert darauf, im Haushalt verfüg-bare Geräte (linker Bereich von Abb. 5) per Drag& Drop auf einer Zeitleiste (die Balken im mitt-leren Bereich von Abb. 5) anzuordnen und wei-tere Einstellungen vorzunehmen. Die zusätzlichzu den Geräten verfügbaren Elemente, Perso-nen und Räume dienen der Verfeinerung derSzenarien. Personen sind relevant, um zum Bei-spiel individuelle Szenarien anlegen zu können(z. B. unterschiedliche Präferenzen in derRaumtemperatur), und Räume sind wesentlich,um genauer spezifizieren zu können, in wel-chem Raum die Temperatur erhöht bzw. wel-ches Gerät eingeschaltet werden soll.

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Die erzielten Resultate sind vielversprechend.Die Testpersonen empfanden den Prototyp imVergleich zu den kommerziellen Systemen alsintuitiver und angenehmer zu bedienen, warenaber skeptisch, dass diese Dinge wirklich so ein-fach funktionieren können. Offenbar hat mansich als Anwender mittlerweile mit schwernachvollziehbarer Software abgefunden. Dasses auch anders geht, konnte mit der Studie auf-gezeigt werden.

4.2 Unterstützung Älterer: Casa VecchiaDas zweite Beispiel fokussiert darauf, älterenMenschen durch Smart-Home-Technologie einlängeres unabhängiges Leben im eigenen Zu-hause zu ermöglichen. Es gibt in diesem For-schungsbereich zahlreiche begrüßenswerte Ak-tivitäten, die allerdings großteils darauf auf-bauen, ältere Menschen in speziell adaptierteWohnumgebungen zu übersiedeln. Das ProjektCasa Vecchia2 verfolgt einen alternativen An-satz, denn die meisten älteren Menschen möch-ten auch in fortgeschrittenem Alter weiterhinin ihrer vertrauten Lebensumgebung bleiben.

Vor allem in ländlichen Gebieten stellt dieserWunsch eine besondere Herausforderung dar,da infrastrukturelle Bedingungen (z.B. Nahver-sorgung, öffentlicher Verkehr) oft nicht optimalsind. In Casa Vecchia werden die Möglichkeitenvon Ambient Assisted Living in ländlichen Ge-bieten interdisziplinär erforscht. Dazu wurden20 Haushalte älterer Menschen mit Smart-Home-Technologie ausgestattet und über denZeitraum von drei Jahren wissenschaftlich be-gleitet. Dabei sollte die Technologie in die typi-scherweise älteren Gebäude bzw. Infrastruktu-ren (daher der Bezug zu »altes Haus«) auf mög-lichst sanfte und unaufdringliche Weiseintegriert und das bestehende Ökosystem mög-lichst wenig gestört werden.

Abb. 5: Prototyp für die End-User-Programmierung von Szenarien

2. Casa Vecchia, ital. = altes Haus; Projektakronym:Carinthian Association of Smart Ambience –Venue Enabling Collaboration and Communica-tion in the accustomed Home to support Inde-pendent Aging (www.casavecchia.at/). Gefördertvon der Österreichischen Forschungsförderungs-gesellschaft (FFG) im Programm benefit (Projekt-nummer 825889).

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Die in den einleitenden Abschnitten be-schriebene technische Basis wurde im Projektumgesetzt. So wurden auf Basis einer SOA-Plattform unterschiedliche Formen der Interak-tion ermöglicht. Die zentrale Funktionalität istdie Unterstützung der Teilnehmer in puncto Si-cherheit, und zwar durch die Identifikation kriti-scher Ereignisse. Diese erfolgt ohne die Not-wendigkeit, das System aktiv zu bedienen, son-dern automatisiert durch die regelmäßigeAbfrage des Status von mit täglichen Routinenverknüpften Geräten wie Kaffeemaschine, Herdoder Fernseher. Bei signifikanter Abweichungim Nutzungsverhalten wird ein Alarm abge-setzt. Durch diese Funktion kann von den Vor-teilen der Informations- und Kommunikations-technologie bereits ohne Interaktionsbarrierenprofitiert werden, im Sinne von Nielsen stellensie also Reasonable Defaults dar. Darauf aufbau-end müssen aber (angesichts der zukünftigenNotwendigkeit der Eigenverantwortlichkeit)Bedienkonzepte entwickelt werden, die es auchnicht computeraffinen Personen ermöglichen,die bevorstehenden Aufgaben durchzuführen.Um Einstiegshürden möglichst niedrig zu hal-ten, basiert die dafür entwickelte Benutzerober-fläche auf dem Konzept der Informative Art undist in Abbildung 6 zu sehen.

Als Alternative zum klassischen GUI wurdehier eine symbolbasierte Interaktion kombi-niert mit direkter Manipulation gewählt. DieElemente Papier, Stift und Briefumschlag (imlinken Teil von Abb. 6 zwischen den Blättern derPflanze erkennbar) symbolisieren eine schriftli-

che Kommunikation, also E-Mail. Durch Tippenauf das Blatt Papier erscheint die symbolischeSchreibtafel (vgl. Abb. 6, rechts), auf der direktKurznachrichten geschrieben und an fix hinter-legte Adressen verschickt werden können. Wei-tere Funktionen, die das System in ähnlicherWeise zur Verfügung stellt, sind u.a. Wetterser-vices oder Newsfeeds diverser Medien.

Den Anforderungen einer Calm Interactionwird insofern Rechnung getragen, als sich derals digitaler Bilderrahmen gestaltete Computersanft in die Umgebung integriert. Sowohl imRahmen von Casa Vecchia als auch in Parallel-projekten entwickelte Prototypen zeigen weite-re Möglichkeiten in diese Richtung auf. Der imlinken Teil der Abbildung 7 gezeigte Zimmer-brunnen dient als calm Feedback für Stromver-brauch. Je mehr Strom verbraucht wird, destomehr Wasser zirkuliert im Brunnen und symbo-lisiert damit das »Hinausplätschern des Gel-des«. Auch die Einbindung eines bestehendensozialen Netzwerks ist calm möglich. In CasaVecchia beteiligte Vertrauenspersonen (z.B. An-gehörige, Nachbarn, Freunde) können Informa-tionen über den Status des älteren Angehörigenauf ihrem Smartphone erhalten. Die Status-information wird jedoch nicht wie sonst aufMobiltelefonen üblich durch ständiges Klingelnoder Vibrieren übermittelt, sondern dezent inForm eines sich in den Ampelfarben änderndenBildschirmhintergrunds. Erst wenn ein kriti-scher Wert überschritten wird bzw. es sicher ist,dass ein kritisches Ereignis eingetreten ist, er-folgt ein deutlicher Hinweis in Form eines kom-

Abb. 6: Informative Art – Bildschirm und Schreibtafel

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binierten optisch-akustischen Signals. Mit die-sen Konzepten sind weitere wichtige Aspektedes Smart Home, Context bzw. Energy Aware-ness, berücksichtigt.

5 Human Computer Interaction im zukünftigen Zuhause

Zum optimalen Smart Home der Zukunft ist esnoch ein weiter Weg, aber HCI mit dem aktuel-len Leitkonzept UX kann einen wichtigen Bei-trag zu dessen Erfolg leisten. Analog zur Meta-pher von Karl Kraus, die Psychologie als den einLuftschiff begleitenden Omnibus beschreibt,kann HCI als Bodenstation der Smart-Home-Rakete gesehen werden, die zwar einige spekta-kuläre Vorstöße vorzuweisen hat (das seinerzeitlegendäre Smart Home von Bill Gates zum Bei-spiel), aber immer wieder auf den Boden derTatsachen zurückgeholt werden muss.

Auf methodischer Ebene muss Wert daraufgelegt werden, die Akzeptanz und Nutzung desSystems unter realen Bedingungen zu evaluie-ren, um diese dann calm integrieren zu können.Ergebnisse, die sich nur durch entsprechendeMethoden identifizieren ließen, sind z.B. Ge-schlechtsunterschiede – auch ältere Männerentsprechen dem »boys and their toys«-Stereo-typ. Auch sich ändernde Umstände (z.B. im sozi-alen Verhältnis mit Vertrauenspersonen) sind

für die Weiterentwicklung wichtig, würdenaber durch punktuelle Funktionstests nichtidentifiziert werden können. Wie ungewöhnlichund unerwartet der Ansatz der sanften Integra-tion ist, zeigte sich in Casa Vecchia, als die Teil-nehmer nach ein paar Monaten Laufzeit nach-fragten, wann denn nun die Computer instal-liert würden. Auf den Hinweis, dass alles, wasnötig ist, bereits vorhanden ist, reagierten sieeinerseits mit Verwunderung, vor allem abermit deutlicher Erleichterung. Diese Ergebnissezeigen, dass es offenbar noch enormes Potenzialin den Weiterentwicklungsmöglichkeiten gibt.Der vorgestellte Ansatz findet aktuelle Bestäti-gung in der Wende der Elektronikindustrie vonkonventioneller Hightech hin zu in den Hinter-grund tretender Shytech. Smarte Technologiekann nur dann erfolgreich sein, wenn man diein großer Zahl verfügbaren einschlägigen Er-kenntnisse aus der HCI berücksichtigt, die indiesem Beitrag nur schlaglichtartig vorgestelltwerden konnten.

6 Literatur[Atzori et al. 2010] Atzori, L.; Iera, A.; Morabito, G.:

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[Davidoff et al. 2006] Davidoff, S.; Lee, M. K.; Yiu, C.;Zimmerman, J.; Dey, A. K.: Principles of SmarthomeControl. Proceedings of Ubicomp, 2006, pp. 19-34.

Abb. 7: Zimmerbrunnen und Angehörigen-Smartphone

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[ISO 1998] International Organization for Standar-dization (ISO): ISO 9241 Ergonomics of human-system interaction – Part 11: Guidance on usabi-lity, 1998.

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[Weiser & Brown 1997] Weiser, M.; Brown, J. S.: Thecoming age of calm technology. Beyond calcu-lation. 1997, pp. 75-85.

Dr. Gerhard LeitnerDr. Martin HitzDipl.-Ing. Anton Josef FercherJohn N. A. Brown M.Sc.Alpen-Adria-Universität KlagenfurtInstitut für Informatik-SystemeForschungsgruppe Interaktive SystemeUniversitätsstr. 65-67A-9020 Klagenfurt{gerhard.leitner, martin.hitz, antonjosef.fercher, jna.brown}@aau.atwww.ias.aau.at

Leitner et al.: Aspekte der Human Computer Interaction im Smart Home. HMD – Praxis der Wirtschaftsinformatik 50 (2013), 294, S. 37-47.