Erweiterte Sinne Die Möglichkeiten einer menschlichen Schnittstelle

Autor / Redakteur: Xavier Rottenberg* / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Täglich interagieren wir mit unserer Umwelt: mit Sprache, Gesten oder visuellen Reizen. Das Gehirn verarbeitet alle Informationen. Künftig könnte uns Technik ganz neue Sinneseindrücke ermöglichen. Ein möglicher Ausblick in die Zukunft.

Firmen zum Thema

Kommunizieren, ohne zu berühren. Haptisches Feedback reizt den Finger und das Gehirn bekommt eine Information.
Kommunizieren, ohne zu berühren. Haptisches Feedback reizt den Finger und das Gehirn bekommt eine Information.
(Bild: imec)

Elektronische Geräte lassen sich nicht nur allein durch die Stimme oder per Gesten bedienen. In den nächsten Jahren allerdings wird sich die Art und Weise, wie wir Geräte bedienen, verändern: Dann beginnt die Zeit der bidirektionalen Mensch-Umwelt-Schnittstelle. Hierbei handelt es sich um eine symbiotische Beziehung zwischen Mensch und seiner Umwelt, unterstützt durch verborgene Techniken.

Die Naturwissenschaftler und Quantenphysiker wissen, dass die Natur der Dinge durch ihre Wechselwirkungen bestimmt wird. Wir Menschen nutzen unsere Sinne. Aber wir sind umgeben von Signalen, die unsere Sinne nicht erfassen können. Dazu gehören beispielsweise Magnetfelder, Nahinfrarot- oder Ultraschallwellen. Die Frage ist, wie lassen sich die Sinne so erweitern, dass wir auch diese unsichtbaren elektromagnetischen Wechselwirkungen wahrnehmen können?

Frequenzen hören oder Krankheiten riechen

Spielen wir mit all unseren Sinnen, dann sind wir in der Lage, Ideen und Erfindungen hervorzubringen. Damit lässt sich die Interaktion mit unserer Umwelt auf eine neue Ebene heben. Beispiel: Wir könnten mit unseren Sinnen dank einer Infrarot-Wahrnehmung Fieber erkennen oder die Wärmestrahlung eines Menschen sehen. In einem anderen Beispiel dank haptischen Feedbacks über Ultraschall taktile, aber trotzdem berührungslose, Interaktionen mit Menschen und Geräten ermöglichen.

Wie wäre es mit hyperspektraler Sehkraft? Dank dieser könnten wir im Verkehr durch Nebel oder bei einem Brand durch Rauch sehen. Denkbar wären auch Sound-Laser, um einen fremdsprachigen Film in der jeweiligen Landessprache zu hören. Menschen wären in der Lage, bestimmte Frequenzen zu hören, um beispielsweise Schäden an Maschinen oder Motoren frühzeitig zu erkennen. Was wäre, wenn wir über die Nase bestimmte Krankheiten riechen könnten?

Wir haben bereits heute technische Möglichkeiten, um unser Sehen, Hören und den Tastsinn zu erweitern. Auch gibt es Möglichkeiten, unser Gehirn mit Sensoren auszustatten, um mit der Umwelt zu interagieren (Brain-Environment-Interfaces). Um das zu erreichen, müssen wir uns mit den bi-direktionalen Mensch-Umwelt-Schnittstellen beschäftigen. Wir müssen anfangen darüber hinaus zu denken, was uns logisch erscheint. Noch einmal das Beispiel, Fieber über Infrarot zu erkennen. Hier denken wir sofort an eine Optik. Der Gedanke ist, visuell erkennt visuell. Doch warum sollten wir Infrarot nicht über einen Ton, eine Berührung oder gar einen Geruch erkennen?

3D-Effekte und Hologramme

Der Sehsinn hat eine große Bedeutung. Allerdings ist die Palette der menschlichen Sinne und wie sie für die Interaktion mit der Umwelt genutzt werden können, viel breiter als man zunächst vermuten würde.
Der Sehsinn hat eine große Bedeutung. Allerdings ist die Palette der menschlichen Sinne und wie sie für die Interaktion mit der Umwelt genutzt werden können, viel breiter als man zunächst vermuten würde.
(Bild: imec)

Ein weiterer Aspekt, unsere Umwelt wahrzunehmen erfolgt über Täuschung. Ein gutes Beispiel ist der 3D-Effekt in Kinos, am Fernseher oder bei einer VR-Brille. Unabhängig von der eingesetzten Technik wird jedes Objekt zweimal in 2D projiziert. Immer noch identisch, aber leicht verschoben. So wird unserem Gehirn vorgetäuscht, dass es nur eine Dimension gibt. Egal wie hoch die Auflösung oder die Wiederholrate ist. Das wirkt sich auf einige Menschen aus. Ihnen wird schlecht. Hier hat die Motion Sickness (Reisekrankheit) zugeschlagen.

Doch hier haben wir die technischen Möglichkeiten schon sehr gut ausgereizt, damit unser Gehirn das aushalten kann. Viel Aufwand wird auch in die Entwicklung von Hologrammen gesteckt. Nur um ein Objekt zu projizieren, das von Natur aus in 3D ist, um unser Gehirn nicht zu täuschen. Aufwand wird auch dann betrieben, wenn wir Sinneszellen direkt anzapfen, um beispielsweise das Sehen über den Sehnerv wiederherzustellen. Ähnlich wie bei einem Cochlea-Implantat das Hören wieder möglich wird.

Das menschliche Gehirn lässt sich noch auf andere Art täuschen. In einem Experiment wurde eine Person gebeten, eine leere Tasse zu halten. Über einen miniaturisierten Vibrationsaktor zusammen mit synchronisierten visuellen Reizen wurde die glaubhafte Illusion erschaffen, in der Tasse wirbelt eine Murmel umher.

Unser gesamtes Sinnes- und Nervensystem hat eine gewisse Signalübertragungs- und verarbeitungskapazität. Allerdings wissen wir wenig darüber, wie wir sie quantifizieren und programmieren können. Für Forscher gibt es noch viel zu tun.

* Xavier Rottenberg ist wissenschaftlicher Direktor und Gruppenleiter für wellenbasierte Sensoren und Aktoren am imec. Er erhielt den Master of Science in Physikalischer Technik und einen zusätzlichen Abschluss in Theoretischer Physik in den Jahren 1998 und 1999 von der belgischen Université Libre de Bruxelles. Im Jahr 2008 promovierte er in Elektrotechnik an der KU Leuven, Belgien. Er arbeitete ein Jahr am Königlichen Meteorologischen Institut Belgiens in der Fernerkundung aus dem Weltraum und kam im Jahr 2000 zum imec.

(ID:47113435)