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Touchscreen mit Fingersensor

Feature | 2. April 2014 von Nicolas A. Zeitler 0

WankaKöhlerBei Sven Köhler hat vor kurzem sogar Bundesforschungsministerin Johanna Wanka ihre Fingerabdrücke abgegeben, freiwillig. Der Grund für den Besuch der Politikerin bei dem 23-jährigen Informatikstudenten vom Hasso-Plattner-Institut auf der CeBIT: Köhler zeigte auf der Messe in Hannover den von ihm mit entwickelten Touchscreen „Fiberio“. Die Deutsche Messe und das Bundesforschungsministerium haben ihm und seinem Kommilitonen Christian Holz dafür den mit 20.000 Euro dotierten Sonderpreis „für visionäre Ideen“ beim CeBIT Innovation Award verliehen. Das Besondere an Fiberio: Er identifiziert Anwender binnen Sekundenbruchteilen über ihre Fingerabdrücke, wenn sie mit Tipp- und Wischgesten auf seiner Oberfläche arbeiten. Nutzen mehrere Menschen den Touchscreen gemeinsam, erhält jeder nur Zugang zu den für ihn freigegebenen Anwendungen – ohne dass er sich dafür einzeln einloggen muss.

Der Prototyp, den Sven Köhler der Bundesforschungsministerin vorstellte, ist auf einem hüfthohen Gestell montiert. Die Touch-Oberfläche hat in etwa die Maße eines Blattes im Format DIN A3. Darunter angebracht sind ein Beamer, der das Anzeigebild auf die Oberfläche projiziert, und ein Sensor zum Erkennen der Fingerabdrücke. Eine der Herausforderungen bei der Entwicklung von „Fiberio“ war die Suche nach einem Oberflächenmaterial, das beides möglich macht. Also kein Informatikproblem, sondern eines aus der Materialforschung. Damit beschäftigte sich Christian Holz in seiner Doktorarbeit, die er bei HPI-Professor Patrick Baudisch verfasste. „Damit ein darauf projiziertes Bild auf der Oberfläche angezeigt wird, muss die Scheibe matt, leicht milchig sein. Zur Erkennung von Fingerabdrücken muss sie beim Auflegen eines Fingers gleichzeitig sehr transparent sein“, erklärt Sven Köhler. Christian Holz fand schließlich ein Material aus der Medizintechnik, das beide Eigenschaften vereint. Zum Einsatz kommt es normalerweise in Röntgengeräten. Die aus Glasfasern bestehende Scheibe von Fiberio verteilt durchfallendes Licht diffus – das macht sie zum Display – und reflektiert gleichzeitig die Lichtstrahlen von einem direkt aufliegenden Finger gerichtet.

Fingerabdrücke in Sekundenbruchteilen erkennen

Mit der Entdeckung dieses Werkstoffs war es allerdings nicht getan. Die zweite Schwierigkeit lag darin, Nutzer fast ohne Verzögerung über ihre Fingerabdrücke zu identifizieren. „Fingerabdruck-Scanner gibt es seit Jahren, aber die Erkennung kann schon mal eine halbe Sekunde dauern“, sagt Sven Köhler. Nicht praktikabel für ein Gerät, das den Anwender direkt während der Nutzung erkennen soll. Diesen Teil der Lösung steuerte Sven Köhler mit eigens entwickelten Anwendungen bei. Er schrieb Software, die direkt auf der Grafikkarte von Fiberio läuft und dort in Sekundenbruchteilen anhand der Berge und Täler eines Fingerabdrucks analysiert, wer gerade an dem Touchscreen arbeitet.

Nützlich sein könnte das System beispielsweise für die gemeinsame Arbeit an Dokumenten. Kollegen könnten abwechselnd Änderungen in den Text einarbeiten. Ohne dass sie sich jedes Mal einloggen, wäre durch die Fingerabdruckerkennung sichtbar, wer wann welche Formulierung geändert hat. Bei Gesprächen zwischen Berater und Kunde in einem Service-Zentrum würde Fiberio außerdem „die Barriere zwischen beiden beseitigen“, wie Köhler sagt. Der Dienstleister und sein Kunde könnten sogar gemeinsam auf dem Display arbeiten. Weil nur der per Fingerabdruck identifizierte Berater Zugriffsrechte auf alle auf dem Bildschirm angezeigten Elemente hat, bestünde selbst innerhalb derselben Anwendung nicht die Gefahr, dass sein Kunde durch Tippen versehentlich Einblick in vertrauliche Daten erhält.

„Wo wir mit Fiberio eigentlich hinwollen, ist, mobile Geräte wie zum Beispiel Tablets zu wirklichen Multi-User-Geräten zu machen“, sagt Sven Köhler. Das sähe so aus: Eine Familie schafft sich einen Tablet-PC für alle an. Für Mutter, Vater und die beiden Kinder werden Nutzerprofile angelegt und mit den Fingerabdrücken von allen vieren verknüpft. Ohne dass sie sich einzeln an dem Gerät an- oder abmelden, könnten die Familienmitglieder es abwechselnd benutzen. Tippt die Mutter das Symbol für die E-Mail-App an, öffnet sich ihr Postfach. Legt sie das Tablet wieder weg und nimmt es anschließend die zwölfjährige Tochter zur Hand, landet die mit der Berührung des E-Mail-Symbols direkt in ihrem Posteingang. „Die alte Form des Log-Ins und Log-Outs ist dann nicht mehr nötig“, sagt Sven Köhler. Was die Sicherheit aus seiner Sicht erhöhen würde. Denn bisher verzichteten viele auf Passwörter, weil ihnen der ganze Prozess von Anmelden, Abmelden, Timeout-Verhindern und Sperren zu unbequem sei. Fiberio nehme dem Benutzer die Verantwortung für Sicherheit ab und hole sie zurück ins System.

Langer Weg vom Prototypen zur Anwendung im Tablet

Bis diese Vorstellung umgesetzt ist, dürfte es laut dem Master-Studenten aber noch „eine ganze Weile“ dauern. Den auf der CeBIT präsentierten Fiberio haben Köhler und Holz mit Aluminium-Profilen aus dem Baumarkt und einem Laser-Cutter zusammengezimmert. Ein wuchtiger Beamer, wie ihn viele als Heimkino an der Decke montiert haben, strahlt derzeit das Display von unten an. Dazu kommen zur Fingerabdruckerkennung eine Infrarotlampe und eine hochauflösende Kamera. Diese Komponenten müssten viel kleiner werden. Dann könnten sie irgendwann direkt in die Oberflächen integriert werden, die in Smartphones oder Tablets verbaut werden.

Das Preisgeld aus dem CeBIT Innovation Award soll nach den Worten von Köhler zumindest teilweise in die Weiterentwicklung von Fiberio fließen. Sein inzwischen promovierter Mitstreiter Christian Holz und Professor Patrick Baudisch haben die Entwicklung zum Patent angemeldet. Und Sven Köhler? Er hat gerade das erste Semester seines Master-Studiengangs hinter sich. „Wenn ich meinen Abschluss habe, könnte ich mir gut vorstellen, in den akademischen Bereich zu gehen“, sagt der Nachwuchsforscher.

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