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Summende Bürostühle Hast Du Töne

Sonifikation heißt ein neuer Forschungszweig, der Daten in Klängen ausdrückt ? summende Bürostühle und Bohrmaschinen fordern uns zur Bewegung und einer besseren Handhabung auf.

21.09.2010 20:40
Von Yvonne Globert
Akustische Wissensvermittlung Foto: Roman Köller

Sonifikation heißt ein neuer Forschungszweig, der Daten in Klängen ausdrückt ? summende Bürostühle und Bohrmaschinen fordern uns zur Bewegung und einer besseren Handhabung auf.

Das Kreuz drückt, im Nacken ziept’s. Um es mit den Worten des renommierten Grevenbroicher Experten Horst Schlämmer zu sagen: „Sie haben Rücken!“ Und zwar kräftig. Kein Wunder, bei den acht Stunden täglich am Schreibtisch. Man müsste schon ein bisschen an seine Haltung denken, mal auf stehen, sich öfter mal recken oder lang machen. Wer wüsste das besser als wir selbst? Eigentlich nur einer. Und der schweigt lieber. Irgendwie ignorant, der Bürostuhl. Könnte ja auch mal mitdenken.

So wie an der Universität Bielefeld. Hier haben Informatiker eine aufmerksame Version des Arbeitsmöbels entwickelt. Schlicht blau ist es, wie ein Großteil seiner Art, und weiß doch mehr von seinen Besetzern, als denen selbst bewusst ist: Unter der Sitzfläche eingebaute und mit einem Computer verbundene taktile Sensoren nehmen wahr, wenn ein Mitarbeiter zu lange hockt. Ein zunächst leiser Hintergrundklang wird dann umso lauter und penetranter, je länger sich der Sitzende nicht bewegt. Irgendwann geht ihm das Piepsen so auf den Keks, dass er was tut. Noch besser wäre: Er bewegte sich, noch bevor er den Klang überhaupt wahrnimmt.

Der blaue Stuhl folgt dem bislang noch recht unbekanntem Prinzip der Sonifikation. Das neue Forschungsfeld entwickelte sich Ende der 1990er Jahre zunächst in den USA und fand in Internet, leistungsfähigeren Rechnern und Aufnahmegeräten seine technischen Voraussetzungen. Sonifikation lässt sich dabei verstehen als akustisches Pendant zur Visualisierung von Daten. Diese werden nicht für Augen, sondern Ohren aufbereitet und in Klänge und Geräusche umgesetzt.

Die Verklanglichung von Informationen kommt dabei schon heute häufiger vor als gedacht: sei es, wenn der Trockner im Keller piept, sobald die Wäsche fertig ist. Oder wenn der Computer vom dezenten „Pling“ bis zum schlürfigen „Schlpp“ alles Mögliche von sich gibt, wenn wir ein Email in den elektronischen Papierkorb werfen. Die Botschaft verstehen wir in beiden Fällen sofort.

Akustische Signale lassen sich aber auch nutzen, um weit komplexere Informationen umzuwandeln. Dass die Sonifikation gegenüber der Visualisierung bislang ein eher stiefmütterliches Dasein fristet, lässt sich eigentlich nur mit menschlicher Ignoranz gegenüber dem Hörsinn erklären. „Viele Kompetenzen sind uns hier gar nicht bewusst“, sagt Thomas Hermann, seines Zeichens Physiker und Informatiker, der an der Uni Bielefeld erforscht, was die Sonifikation leisten kann.

Beispiel Verkehr. Den Lärm vorbeifahrender Autos nehmen wir gar nicht richtig wahr, er begleitet uns meist nur als vages Hintergrundgeräusch. Beginnt aber der eigene Motor eigenartig zu stottern, horchen wir alarmiert auf. „So ist das auch, wenn einer im Chor schief singt. Wir hören das einfach raus.“ Was zeige, so Hermann, wie sensibel wir auf akustische Veränderungen reagierten. Genau darin sieht er ihr Potenzial. Darin und in ihrer Vielfalt: „Dafür, dass wir sie so lange vernachlässigt haben, ist die Klangwelt erstaunlich reichhaltig“, stellt Hermann fest. Da überrascht es kaum, dass er selbst nicht zu denen gehört, bei denen im Hintergrund das Radio läuft.

Informationen aus rund 20 Lautsprechern im Raum

Doch zurück zum blauen Stuhl. Entwickelt wurde er von Hermann und seinem Team am Exzellenzcluster „Cognitive Interaction Technology“, kurz Citec, einem durch die Exzellenzinitiative geförderten Forschungsverbund, an dem Informatiker mit Biologen, Psychologen, Sportwissenschaftlern, Physikern und Linguisten interaktive Werkzeuge entwickeln. Vom Alltagsgerät bis zu komplexen Robotern – Maschinen, so die Kernidee, sollen sich auf den Menschen einstellen – nicht umgekehrt.

Der blaue Stuhl zählt am Citec zum Inventar des Ambient Intelligence Lab, einem Labor, in dem junge Forscher unter Federführung von Thomas Hermann Ideen für intelligente Räume entwickeln. Für Hermann bedeutet das: „Die Wahrnehmung des Raumes richtet sich nach innen, auf uns.“ Nahezu mütterlich wirkt, was sie sich hier ausdenken: Die Sitzgruppe neben dem Eingang in der „Smartlounge“, die via Sensoren merken soll, wenn ein Labormitarbeiter müde auf ihr herumlümmelt und sich über sanfte Hintergrundmusik freuen würde. Oder der Teppich, der beim Sturz eines Menschen Alarm auslöst. „Älteren könnte ein solcher Raum mehr Autonomie geben“, so Hermann.

Und allen Übrigen ein futuristisch komfortables Leben: Besuchern führt Hermann gern die von Doktorand Till Bovermann entworfene Tischdeko vor; eine Holzplatte mit drei Gläsern, in denen jeweils eine Art rotes Essstäbchen steckt. Die Gläserböden sind mit Magnetfeldsensoren ausgestattet und die wiederum über ein USB-Kabel mit einem Rechner verbunden. Je nachdem, in welche Richtung der Zukunftsbewohner eines der Essstäbchen dreht, empfängt er über einen der rund 20 Lautsprecher im Raum Informationen als Klangstrom. Das können neue Emails sein, die aktuellen Börsenkurse. Oder auch die Wetterlage.

Zu hören gibt es dann aber nicht etwa den klassischen Radiowetterbericht, sondern eine komplexe Partitur. Wird die lauter, ist das ein sicheres Zeichen für zunehmende Bewölkung; steigt die Temperatur, werden Hintergrundtöne höher. Die Bielefelder haben dafür verschiedene Varianten ausprobiert. Ihnen selbst gefällt am besten das Modell „Tropfsteinhöhle“ – mit seinen sanft nachhallenden Klängen. Den Forschern, so Hermann, komme es vor, als werde ihr kleines Bielefelder Labor mit jedem Ton größer.

Atmosphärisch das genaue Gegenteil löst dagegen der „Bienenschwarm“ aus. Daran fühlt sich der Zuhörer zumindest erinnert, wenn Hermann die verklanglichten Daten eines epileptischen Anfalls abspielt. Der Sonifikationsforscher zeigt an seinem Rechner das Video eines kleinen Jungen, der zunächst entspannt in die Kamera blickt. Zeitgleich ist ein ruhiges Brummen zu hören – der akustische und auf wenige Sekunden geraffte Niederschlag tausender Daten, die aus einem EEG (Gehirnstrom-Messung) der Uniklinik Kiel stammen.

Dann aber nimmt das Brummen einen bedrohlichen Ton an und klingt, als stürze sich ein Bienenschwarm mit ausgefahrenen Stacheln auf sein Opfer: Die Datenlage hat sich verändert, das EEG weist gerade einen Anfall aus. Auch das nun verzerrte Gesicht des Jungen verrät: Hier stimmt etwas nicht.

Hinter dem Klangbeispiel steckt die Idee, Medizinern, die bisher lange Hirnstromprotokolle auswerten mussten, um sich ein Bild vom Krankheitsverlauf ihrer Patienten zu machen, eine schnellere Alternative zu bieten. Verändern sich die Hirnströme, gilt dies auch für daran gekoppelte Klänge. Diese bieten den Vorteil, dass sie schneller als jede Kurve auf dem Papier die Aufmerksamkeit des medizinischen Personals auf sich ziehen können. Die verklanglichten Daten könnten im besten Fall als eine Art „Frühwarnsystem“ zum Einsatz kommen.

Lesen Sie auf der nächsten Seite wie intelligente Umgebungen Informationen sammeln.

In gewisser Weise, wenn auch eher für den Alltagsgebrauch, gilt das auch für eine der neuesten Arbeiten am Ambient Intelligence Lab: eine Bohrmaschine. Die folgt in etwa dem Prinzip einer Einparkhilfe. Setzt der Laienhandwerker den Bohrer schief an, übt er zu viel oder zu wenig Druck auf die Wand aus, gibt das Werkzeug Laut; er wird höher, wenn zu hoch angesetzt wird und tiefer, wenn das Gegenteil der Fall ist. Entwickelt hat die sensible Maschine Tobias Großhauser, der seit Jahren im Bereich Sensorik forscht. Der Weg zur Bohrmaschine ist in seinem Fall ungewöhnlich, denn Großhauser ist auch diplomierter Musiker. Und auch aus dieser Perspektive lassen sich Sonifikationsmodelle einsetzen.

Die Wirbelsäule gerade, den Daumen rund – Großhauser kennt sie, die klassischen und irgendwann unangenehmen Haltungssünden angehender Violinisten. Er kann seinen eigenen Orthopäden sehr wohl verstehen, wenn der sagt, es sei „ein Wunder, dass Geiger nicht immerzu schreien vor Schmerz“. Kinnhalter und Bogen ebenfalls mit Sensoren auszustatten und auf eine falsche Haltung über akustische Signale oder Vibrationsalarm aufmerksam zu machen, betrachtet Großhauser schlicht als „Gesundheitsprophylaxe“. Nach ähnlichem Prinzip bietet die interaktive Sonifikation auch Sportlern, vom Eisschnellläufer bis zur Tänzerin, die Möglichkeit, an sich und ihren Schwachpunkten zu arbeiten.

Aber möchten wir das, eine Umgebung, die uns ständig korrigiert und alles über uns weiß, von der kleinsten orthopädischen Schwäche bis zur Tatsache, dass wir nicht mal mit einer Bohrmaschine umgehen können? Auch darüber haben sie in Bielefeld diskutiert, so Thomas Hermann. „Ich bin selbst ein großer Kritiker und frage mich, ob es sinnvoll ist, für das, was technisch möglich ist, seine Privatheit zu opfern.“

Die Debatte sei noch nicht abgeschlossen, klar für Hermann nur: Bei Informationen, die intelligente Umgebungen künftig von uns sammeln könnten, sei eine ähnliche Sensibilität angebracht wie bei persönlichen Daten, die schon heute ausschließlich für den eigenen privaten Rechner bestimmt und mit entsprechender Technik zu schützen sind.

Dennoch überwiegt in Hermanns Team die Faszination. Denn das Anwendungsfeld der Sonifikation scheint grenzenlos. Und für jene, die bereits mit Einschränkungen leben müssen, lassen sich die Grenzen zumindest erweitern. So ist am Citec ein Programm für einen Mathe-Leistungskurs entstanden, das mathematische Funktionen für sehbehinderte Schüler verklanglicht.

Ebenfalls schon entwickelt haben Hermann und seine Mitarbeiter für Blinde akustisches Badminton. Beim „Blindminton“ schlagen die Spieler mit einem richtigen Schläger auf einen virtuellen Ball. Die gegeneinander Antretenden können anhand eines Geräuschs die Position des Balls ausmachen und so erkennen, wohin sie selbst schlagen müssen. Ein schnelles Stottern etwa verrät: Der Ball ist noch weit weg.

Kabellos via Bluetooth-Funktechnologie über Handy oder Internet verbunden, sollen die Spieler nach einer Übungszeit „richtig ins Schwitzen kommen“. Blinde wie Sehende gleichermaßen. Denn letztere seien bei diesem Sport keineswegs im Vorteil. Hermann: „Wenn ich überlege, wie schlecht mein erster Aufschlag war...“

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