Die Digitalisierung und die wichtigsten Erfindungen der Neuzeit

Johannes Janka

• Verlag: Books on Demand
• Jahr: 2021
• ISBN drucken: 9783755737865
• eBook-ISBN: 9783755746379
• Auflage: 1
• Thema: Tecnologia e ingegneria
• Thema: Ingegneria generale

Sie haben sich schon immer gefragt, was hinter dem Wort Digitalisierung steckt? Sie sind interessiert an der digitalen Transformation unserer kompletten Welt, die seit Jahren stattfindet und wollen Wissen vermittelt bekommen, das Ihnen dabei hilft, diese zu verstehen? Dann ist dieses Buch genau das Richtige für Sie. In dem Buch "Die Digitalisierung und die wichtigsten Erfindungen der Neuzeit" werden alle Themen der Digitalisierung, inklusive einiger Innovationen des digitalen Zeitalters, erklärt, um Ihnen den Stand der wichtigsten Innovationen des frühen 21. Jahrhunderts zu vermitteln. Das Buch ist in einfacher Sprache formuliert, wodurch auch Personen, die sich noch nie mit der Digitalisierung befasst haben, einen Einblick in die Zukunft der Menschheit erhalten können.

DIE DIGITALE REVOLUTION UND IHRE ERFINDUNGEN

Ab hier beginnt der noch spannendere Teil des Buches. In den nächsten Kapiteln werde ich Ihnen die wichtigsten Erfindungen des digitalen Zeitalters erklären. Die meisten Erfindungen, die ich ansprechen werde, sind noch am Anfang ihres Lebenszyklus, dennoch werde ich einige Unternehmensbeispiele benutzen, um erste praktische Anwendungen der Erfindungen zu illustrieren. Und wer weiß: Vielleicht werden für uns manche der Erfindungen bald schon so alltäglich sein, wie es das Nutzen eines Smartphones oder das Schreiben einer E-Mail, statt eines Briefs, bereits ist.

Virtual Reality und Augmented Reality

Virtual Reality (VR) ist eine computergenerierte Wirklichkeit mit Bild und manchmal mit Ton. Meist wird sie über eine sogenannte VR-Brille übertragen. Zu den bekanntesten VR-Brillen gehört die Oculus Rift und die HTC Vive. Das Unternehmen hinter der Oculus Rift wurde im Jahr 2014 für rund zwei Milliarden US-Dollar an Facebook verkauft. Bisher veröffentlichte Oculus mehrere Prototypen, zwei Developer Kits, sowie eine Konsumentenversion. Mit den bisherigen VR-Brillen ist es nur möglich, im Internet zu surfen oder Computerspiele zu spielen. Aufgrund einer, noch nicht fortgeschrittenen, Entwicklung der VR-Brillen, ist die Bildauflösung gering und es kommt häufig zu einer spürbaren Latenz, also einer Verzögerungszeit.

Der große Unterschied zwischen dem herkömmlichen Gaming an einem Monitor und dem Gaming mit einer VR-Brille ist die Immersion. Der Begriff Immersion bedeutet, dass man das Gefühl hat, in eine virtuelle Welt einzutauchen, obwohl man eigentlich nur eine VR-Brille benutzt. Situationen, die innerhalb des Spielgeschehens passieren, wirken sehr realistisch.

Um den 3D-Effekt einer VR-Brille zu unterstützen, enthält eine VR-Brille meist zwei Displays, eines pro Auge. Das Bild, das jedes Auge gezeigt bekommt, unterscheidet sich leicht von dem anderen, um den Eindruck räumlicher Tiefen zu verstärken.

Unterhaltung ist, vor allem in der Zukunft, nur ein kleiner Anteil von Virtual Reality. Die Vorteile, die VR bietet, können vor allem in Unternehmen, Bildung, aber auch in noch wichtigeren Bereichen, nämlich der Forschung genutzt werden. In Schulen könnte man VR-Brillen beispielsweise nutzen, um neue Inhalte zu lernen, da VR-Umgebungen die Lernaktivitäten fördern können. In Unternehmen gibt es noch mehr Möglichkeiten, die Vorteile von Virtual Reality zu nutzen. Man könnte VR beispielsweise benutzen, um Personen, bei der Benutzung einer neuen Maschine, zu trainieren. Zudem gibt es in vielen Unternehmen den Trend zum Home-Office, der dadurch erleichtert werden könnte, dass sich Mitarbeiter über VR-Plattformen treffen. Ein weiteres Einsatzfeld ist der Onlinehandel. Um die Retourenquote zu senken und nachhaltiger zu leben, könnten Kunden die Produkte von Unternehmen im Vorhinein über VR ausprobieren. Sollte einem das Produkt nicht gefallen, muss man es nicht umständlich zurückschicken, sondern einfach nur die VR-Brille abziehen. VR kann auch für die Produktentwicklung eingesetzt werden. Ein Vorreiter auf diesem Feld sind die Automobilunternehmen VW und Mercedes. Unter dem Namen „Virtual Reality Center“ führt Mercedes-Benz seit mehr als 20 Jahren Tests mit VR-Systemen durch, um Produkte über die virtuelle Realität zu entwickeln. Der Vorteil liegt darin, dass Produkte visualisiert werden können, ohne physische Materialien nutzen zu müssen, wodurch es möglich ist, ein Produkt aus Kundensicht zu erleben. In der Zukunft können dadurch Kosten und Zeit gespart werden. Die gesparten Kosten können dann in die Erforschung von neuen Technologien investiert werden.

Nun kommen wir noch zu Augmented Reality (AR). Auf Deutsch kennt man AR unter dem Begriff „erweiterte Realität“. Ganz einfach zusammengefasst ist AR also die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung. Es kommt zu einem Zusammenspiel zwischen der Realität und dem digitalen Leben. Genutzt werden kann, ähnlich wie bei Virtual Reality, eine Brille, aber auch beispielsweise die Kamera eines Smartphones. Der Unterschied bei der Nutzung einer VR-Brille gegenüber einer AR-Brille ist der, dass man bei der Nutzung einer AR-Brille weiterhin in seiner bekannten Umgebung ist. Es wird kein neuartiger Raum erschaffen, sondern nur Informationen im Blickfeld der Person eingeblendet, die dem Nutzer in bestimmten Situationen weiterhelfen können.

Amazon könnte AR-Brillen beispielsweise verwenden, um den Lagerarbeitern anzuzeigen, in welchem Regal ein bestimmtes Produkt vorzufinden ist. Das erleichtert die Arbeit der Mitarbeiter und führt zu einer schnelleren Ausführung von Arbeitsschritten.

Ein weiteres Beispiel von Augmented Reality ist das Spiel „Pokémon Go“, das 2016 einen echten Hype bei Jugendlichen auslöste. Bereits drei Jahre nach der Veröffentlichung des Spiels wurden eine Milliarden Downloads erreicht. In dem Spiel können Spieler virtuelle Wesen, sogenannte Pokémon, fangen, indem sie ihr Smartphone verwenden. Der Unterschied zu herkömmlichen Smartphone-Spielen, ist die Anwendung von Augmented Reality. Durch die Nutzung des, im Smartphone eingebauten, Lage- und Drehratensensors, sowie dem Satellitennavigationssignals, war es möglich, das Pokémon in der wirklichen Welt zu fangen. Statt ein computergeneriertes Hintergrundbild anzuzeigen, wurde die Kamera des Smartphones verwendet, um die reale Welt abzubilden. Gleichzeitig wurde durch AR das Pokémon, sowie weitere Informationen eingeblendet, die man für das Fangen des virtuellen Wesens benötigte. Eine echte Abwechslung und Innovation zu herkömmlichen Smartphone-Spielen.

Fassen wir also noch einmal die Unterschiede zwischen Virtual Reality und Augmented Reality zusammen. Bei VR taucht der Nutzer in eine virtuelle Welt ein, die nichts mit der Realität gleich hat. Bei AR bleibt der Nutzer weiterhin in der physischen Realität, erhält jedoch ergänzende Informationen, die in der Realität nicht angezeigt werden. Dadurch treten bei Augmented Reality – im Gegensatz zur Virtual Reality – keine negativen Effekte, wie beispielsweise Schwindelgefühle, auf.

Sowohl Virtual Reality, als auch Augmented Reality, werden in den kommenden Jahren noch eine viel größere Rolle spielen als heute. Während VR und AR heutzutage meist nur für Spielereien eingesetzt werden, könnten die zwei Technologien in der Zukunft zu einer echten Disruption führen. Sie könnten die Art und Weise ändern, wie Menschen Informationen aufnehmen und wie Menschen arbeiten. Stellen Sie sich nur einmal vor, wie viele Vorteile es hätte, wenn Sie durch Augmented Reality ein morgendliches Briefing erhalten, das Sie auf den neusten Stand bringt, währenddessen Sie ihr Frühstück zubereiten und eine Tasse Kaffee trinken. Oder wie wäre es, wenn Sie nie wieder einen Termin vergessen, da vorher ein Fenster aufploppt, das Sie an diesen Termin erinnert?

Ein Unternehmen, dass diese Zukunft in die Gegenwart holt, ist Microsoft. Mit dem Projekt „Mesh“ versucht das Unternehmen die Augmented Reality zu nutzen, um die Arbeitswelt zu revolutionieren. Um zu beweisen, dass Microsoft das Zeug dazu hat, die echte Welt mit der digitalen Welt zu verbinden, trat der Entwickler des Projekts bei einer Konferenz nicht selbst auf – sondern als Hologramm. Ein Hologramm ist eine Projektion von beispielsweise einer Person, die sich frei im Raum befindet. Die Teilnehmer der Microsoft-Entwicklerkonferenz „Ignite 2021“ konnten dieses Hologramm mit Hilfe der AR-Brille „HoloLens 2“ sehen. Durch die HoloLens-Brille ist es möglich, Gegenstände im digitalen Raum zu bewegen und mit digitalen Inhalten durch Sprache oder Gesten zu interagieren. Die HoloLens-Brille setzt auf künstliche Intelligenz und viele Sensoren, die beispielsweise Hand- und Eye-Tracking erlauben. Durch Eye-Tracking kann der Blick einer Person erfasst werden, wodurch eine bessere Interaktion mit den Hologrammen möglich ist. Eine der beliebtesten Anwendungen der HoloLens-Brille ist die Möglichkeit, einer Person aus der Ferne zu erklären, wie eine Wartung durchzuführen ist. Dadurch ist es nicht mehr nötig, Techniker an jedem Unternehmensstandort zu besitzen, um ein Problem selbst zu lösen. Falls Sie die AR-Brille von Microsoft selbst ausprobieren wollen, müssen Sie dafür übrigens nur knackige 3.849 Euro hinlegen.

3D-Druck

Die nächste Innovation ist der 3D-Druck. Käuflich zu erwerben gibt es den 3D-Drucker bereits seit 1988, die Einsetzung des 3D-Druckers im unternehmerischen Umfeld intensivierte sich jedoch erst in den letzten Jahren. Durch einen 3D-Drucker werden Materialien schichtweise aufgetragen, um einen Gegenstand zu erzeugen, der im Vorhinein digital entwickelt wurde. Materialien, die für den 3D-Druck verwendet werden, sind vor allem Kunststoffe, Kunstharze und Metalle, die vorher aufbereitet wurden. Sogar Sand kann als Material verwendet werden, um 3D-Werkstücke zu erstellen. Um die Materialien Schicht für Schicht aufeinander aufzutragen, wird das Material vorher geschmolzen. Das geschmolzene Material wird daraufhin aus dem „Extruder“ herausgepresst, indem eine Spirale in einer Röhre rotiert. Mithilfe eines Laserstrahls wird das Material danach ausgehärtet. Bei diesem Fertigungsverfahren spricht man von dem Fused Deposition Modeling (FDM).

Ein weiteres Verfahren, um Produkte mit einem 3D-Drucker herzustellen, ist der 3D-Druck mit einem Pulver. Dieses Verfahren ist ähnlich zu dem vorher genannten. Anstelle von geschmolzenem Material wird aber Pulver verwendet, auf das ein flüssiger Klebstoff aufgetragen wird. Dadurch ist das Verfahren ressourcenschonender, da nicht verklebtes Pulver im nächsten Druckvorgang verwendet werden kann.

Anwendungsgebiete des 3D-Drucks sind vor allem Bereiche, die komplexe Bauteile in geringen Stückzahlen benötigen. Das liegt daran, dass ein 3D-Drucker zwar sehr präzise, dafür aber auch sehr langsam arbeitet. Wir sind noch meilenweit davon entfernt, einen 3D-Drucker zu besitzen, der große Werkstücke in großen Mengen innerhalb kürzester Zeit drucken kann. Zurzeit dient der 3D-Drucker vor allem zur Herstellung von Prototypen, aber auch zur Fertigung von Einzelstücken in der Industrie.

Um Prototypen herzustellen, wird häufig das „Rapid Prototyping“-Verfahren verwendet. Rapid Prototyping beschreibt die schnelle Herstellung eines Modells durch einen 3D-Drucker. Rapid Prototyping hilft einem Unternehmen dabei, ein Produkt in einer kurzen Zeitspanne zu visualisieren und zu entwickeln, um dieses neue Produkt anschließend in der Massenproduktion in großen Stückzahlen herzustellen. Dadurch kann ein Produkt im Vorhinein betrachtet werden, um Änderungen vorzunehmen, für die man mit herkömmlichen Methoden mehr Zeit benötigen würde. Des Weiteren ist Rapid Prototyping kosteneffizient und benötigt wenig Personaleinsatz, da der Prozess zu einem großen Teil automatisch stattfindet. Außerdem können, die durch Rapid Prototyping produzierten, Entwürfe genutzt werden, um sie Kunden und Investoren zu präsentieren, um sie an der Entwicklung des Produkts teilhaben zu lassen. Dadurch können Kunden, vor dem Marktstart des Produkts, Feedback geben. Dieses Feedback kann genutzt werden, um das tatsächliche Produkt zu verbessern.

Obwohl die Kosten des 3D-Drucks aufgrund der noch nicht großflächig eingesetzten Nutzung hoch sind und die Qualität teilweise mangelhaft ist, gibt es eine Reihe von Herstellern, die 3D-Drucker verwenden. Dazu gehören unter anderem Unternehmen aus den Bereichen Medizin, Maschinenbau, Architektur, aber auch Automobilhersteller.

In der Medizin wird 3D-Druck benutzt, um Implantate herzustellen. Dazu gehören unter anderem künstliche Kniegelenke oder Kreuzbänder. Auch in der Zahnmedizin ist der 3D-Druck seit Jahren im Kommen. Durch eine präzise Fertigung, mit Hilfe des 3D-Druckers, können Zahnkronen hergestellt werden, die sehr passgenau sind. Besonders in der Zukunft könnte uns diese Technologie stark helfen, da die Bevölkerung in Deutschland immer älter wird, wodurch auch der Bedarf an medizinischen Produkten und Prothesen steigen wird.

Im Maschinenbau und der Automobilindustrie werden 3D-Drucker verwendet, um benötigte Einzelteile herzustellen. Der Vorteil liegt darin, dass die Eigenherstellung mit Hilfe eines 3D-Druckers kostengünstig und zeitsparend ist. Durch immer geringere Anschaffungskosten und der Weiterentwicklung der Technologie des 3D-Drucks können die Kosten in der Zukunft noch weiter gesenkt werden, währenddessen die Qualität der gefertigten Werkstücke weiter ansteigen wird.

Auch Architekten und Bauherren können sich über den Einsatz des 3D-Drucks freuen. Anstatt Baupläne und Zeichnungen in digitaler Form zu erzeugen und dem Kunden visuell zu präsentieren, kann ein Entwurf maßstabsgetreu 3D-gedruckt werden. Diese Technologie wird dem Bauherren dabei helfen, sich ein Gebäude besser vorstellen zu können, bevor es gebaut wird.

Die Einsatzmöglichkeiten des 3D-Druckers sind heute schon im kommerziellen Bereich und bei einzelnen Technik-Begeisterten angekommen. Dennoch wird sich auch der 3D-Druck weiterentwickeln, um Produkte schneller, günstiger, aber auch präziser herzustellen. Die größte Aufgabe wird darin bestehen, die Technologie massentauglicher zu machen. Während Unternehmen die Technologie des 3D-Drucks verwenden, um Einzelteile und Prototypen herzustellen, ist das Volumen der zu druckenden Teile im Vergleich zum Massenproduktionsvolumen eher gering. In der Zukunft muss die Technologie weiterentwickelt werden, um auch im großen Maßstab einsetzbar zu sein.

Künstliche Intelligenz

Bei dem Wort künstliche Intelligenz denken viele Menschen an Maschinen, die so intelligent sind, dass Sie unsere Spezies unterdrücken und die Weltherrschaft an sich reißen können. Ganz so schlimm ist die künstliche Intelligenz aber (noch) nicht, sie wird uns in den kommenden Jahren sogar von großem Vorteil sein und ich erkläre Ihnen in diesem Kapitel warum.

Aber was ist künstliche Intelligenz nun genau? Künstliche Intelligenz (KI) bedeutet, dass eine Maschine, basierend auf einem vorher festgelegten Algorithmus, Aufgaben ausführt und je nach Situation anders reagiert. Selbst bei einer Situation, die noch nie passiert ist, kann die Maschine autonom reagieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Maschinen ist es dadurch möglich, nicht nur repetitive Aufgaben auszuführen, sondern auch Aufgaben, an die sich die Maschine immer wieder neu anpassen muss. KI basiert daher zu einem großen Teil auf menschlichem Verhalten, denn auch wir lernen aus Erfolgen und Fehlern, um das Verhalten in der Zukunft anzupassen.

Wenn man von künstlicher Intelligenz spricht, meint man damit heutzutage meist die schwache KI. Die schwache KI hat nur einen einzigen Anwendungsbereich. Sie besitzt nicht die Fähigkeit und Kreativität, sich selbstständig an neue Situationen anzupassen. Die schwache KI wird verwendet, um Aufgaben zu bewältigen, die zwar komplex, aber auch repetitiv sind. Bereiche, in denen schwache künstliche Intelligenz verwendet wird, sind beispielsweise Texterkennungs- und Spracherkennungsprogramme. Smart Speaker, wie Siri oder Alexa, benutzen schwache KI, um Fragen zu beantworten, die der Nutzer stellt. Sowohl Siri, als auch Alexa, verstehen jedoch nicht, was die ausgegebene Antwort bedeutet. Beide Assistenzsysteme leiten die Frage des Nutzers nur an eine Datenbank oder das Internet weiter, um dort nach einer Webseite zu suchen, die eine Antwort bereithält. Das unterscheidet die schwache KI von der starken KI.

Die starke KI ist zurzeit noch in der Entwicklungsphase. Das Ziel der starken KI ist, dass die Systeme menschliche Fähigkeiten erreichen und diese sogar übertreffen. Maschinen, die eine starke KI verwenden, sollen ohne Hilfe eines Menschen, in der Lage sein, eine Lösung auf jedes mögliche Problem zu finden, indem sie flexibel handeln. Erst nimmt die KI das Problem wahr, dann wird das Problem erkannt und basierend darauf wird eine Lösung entwickelt. Während das Problem gelöst wird, lernt die KI mit, um beim nächsten Mal noch schneller und schlauer agieren zu können.

Unter den Begriff künstliche Intelligenz fallen auch die Themen „Machine Learning“ und „Deep Learning“. Machine Learning ist ein Teilbereich der KI und verwendet Algorithmen, die Muster aus Big Data entschlüsseln sollen. Auf Basis der gefundenen Muster in dem Datensatz ist es möglich, Vorhersagen zu treffen. Auf Streaming Plattformen, wie beispielsweise Netflix oder Amazon Prime, wird Machine Learning verwendet, um auf Basis der vorher geschauten Serien und Filmen, eine Liste mit Inhalten auszugeben, die dem Nutzer auch gefallen könnten. Der Vorteil von Machine Learning ist, dass nicht jeder Einzelfall konkret programmiert werden muss, um die Aufgabe zu lösen. Machine Learning nutzt Big Data, um Daten eigenständig zu entschlüsseln und diese zur Problembewältigung zu verwenden.

Das überwachte Lernen (Supervised Learning) ist ein Ansatz, um Machine Learning zu verwenden. Dafür erhält die Maschine, die Machine Learning verwendet, einen Input. Das können beispielsweise Bilder von Katzen und Hunden sein, die vorher klassifiziert wurden. Die Maschine weiß dadurch, ob es sich auf dem Bild um eine Katze oder einen Hund handelt und verarbeitet diese Informationen. Je mehr Informationen die Maschine erhält, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Maschin...

Inhaltsverzeichnis

• Widmung
• Inhaltsverzeichnis
• PROLOG
• EIN BLICK IN DIE VERGANGENHEIT
• USA VS CHINA: EIN DIGITALES WETTRÜSTEN
• DIE INNOVATIONSSCHMIEDEN
• DIE DIGITALISIERUNG VERSTEHEN
• DIE DIGITALE REVOLUTION UND IHRE ERFINDUNGEN
• DIE FERNE ZUKUNFT
• DIE VISION VON ELON MUSK
• FACEBOOK METAVERSE
• DAS „SOCIAL-CREDIT-SYSTEM“
• DIE DIGITALE TRANSFORMATION VON UNTERNEHMEN
• SCHLUSSBEMERKUNG
• DANKSAGUNG
• ANMERKUNGEN
• Impressum