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Elektronische Welten / Archiv | Beitrag vom 18.06.2013

Schreiben in der Luft

In Zukunft sollen Smartphones ohne Tastatur auskommen

Von Lutz Reidt

Tippen geht einfacher, wenn man das Handy dazu nicht mehr braucht. (picture alliance / dpa / Frédéric Dugit)
Tippen geht einfacher, wenn man das Handy dazu nicht mehr braucht. (picture alliance / dpa / Frédéric Dugit)

Mit Leuchtstäben kann man grellbunte Buchstaben in die Luft malen, die nach kurzer Zeit wieder verschwinden. Mit diesem Grundprinzip versuchen Forscher in Karlsruhe die Texteingabe bei Smartphones und Tabletcomputern einfacher zu gestalten. Dafür haben sie einen speziellen Handschuh entwickelt.

Um Buchstaben in die Luft zu malen, braucht Markus Georgi keinen Leuchtstab. Der Karlsruher Informatik-Student hat etwas anderes parat, das auf dem ersten Blick einem fingerlosen Handschuh für Bergsteiger oder Radrennfahrer ähnelt: Aus schwarzem Kunstleder gefertigt und mit einem recht klobigen Klotz, der jetzt an Stelle einer Armbanduhr auf dem Handgelenk sitzt. Dieser Würfel ist etwa dreimal so groß wie eine Streichholzschachtel und vollgestopft mit Elektronik. Bewegungs- und Drehratensensoren, so genannte Gyroskope, ermöglichen das dreidimensionale Schreiben in der Luft.

"Okay, dann schalte ich das Gerät schon mal ein; und jetzt muss noch vom Rechner eine Verbindung hergestellt werden, eben über das Bluetooth."

Das Bluetooth-Modul in dem Würfel auf dem Handgelenk ermöglicht die drahtlose Verbindung über Funk zum Laptop auf dem Schreibtisch von Christoph Amma, der am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Rahmen seiner Doktorarbeit das Airwriting-System entwickelt hat:

"Wir schreiben auf der Stelle. Also, man schreibt nicht von links nach rechts, sondern kehrt quasi bei jedem Buchstaben wieder in die Ausgangsposition zurück, um zu vermeiden, dass man dann irgendwann seinen Körper nach rechts drehen muss."

Jetzt beobachtet Christoph Amma, wie Markus Georgi seine Hand hebt und damit beginnt, in die Luft zu schreiben:

Markus Georgi: "Okay, dann versuche ich doch einfach mal: "This is our airwriting system" - Ja!"

Buchstabe für Buchstabe erscheint auf dem Bildschirm des Notebooks und das System versucht sofort, daraus ganze Wörter zu bilden. Wie bei der Texteingabe auf einem Mobiltelefon kommt es zu einer Wortvervollständigung - anfangs unsinnig wirkende Wortfetzen werden automatisch zu korrekten Wörtern:

Georgi: "Ja, das Ganze funktioniert halt kontinuierlich, während ich in die Luft schreibe. Das heißt, Hypothesen darüber, was ich wirklich geschrieben habe, werden auch schon erstellt, bevor ich alles eingegeben habe; und die Hypothesen vor allem über beginnende Wörter, die dann immer genauer und besser werden, die bauen sich halt auf, während ich den Satz in die Luft schreibe."

Trefferquote bei fast 90 Prozent

Bei ersten Versuchen mit Studenten lag die Trefferquote der Texterkennung bei fast 90 Prozent. Das Ganze wird noch besser, sobald sich das System an die individuelle Handschrift gewöhnt hat. Auch Markus Georgi musste sich anfangs einfuchsen. Denn anders als beim Schreiben auf Papier fehlt ihm die Kontrolle. Er sieht nicht, was er auf die unsichtbare Tafel in die Luft schreibt, sondern muss sich während des Schreibens Buchstabe für Buchstabe bildhaft vorstellen:

Christoph Amma: "Aus dem Grund ist es eben besser, man konzentriert sich tatsächlich auf die Hand, die schreibt und stellt sich quasi vor, man würde sehen, was man schreibt. Das funktioniert auch ganz gut; aber das ist auch einer der Gründe, warum wir uns entschieden haben, dass wir nur große Druckbuchstaben erkennen wollen, weil für kursive Handschrift ist es eben in sehr viel größerem Maße notwendig, dass man auch wirklich ein visuelles Abbild hat, um beispielsweise den i-Punkt an der richtigen Stelle setzen zu können und die Buchstabenübergänge richtig setzen zu können."

Beschleunigt wird die automatische Worterkennung durch das Vokabular von fast 10.000 Einträgen der häufigsten englischen Wörter. Andere Sprachen sind natürlich auch möglich, wobei die Informatik-Professorin Tanja Schultz auf die Feinheiten verweist. Buchstaben mit Sonderzeichen - so genannte Diakritika - wie etwa unsere Umlaute Ö oder Ü machen den Transfer nicht einfacher:

Tanja Schultz: "Im Grunde ist jede Sprache denkbar, bzw. jedes Schriftsystem, müsste man ja eher sagen. Das römische Alphabet ist prima geeignet, weil das relativ wenig Buchstaben sind: 30 Stück; also die 26 Buchstaben, die wir kennen und noch ein paar Sonderbuchstaben; es gibt natürlich auch Schriftsysteme, die haben eine ganze Menge Diakritika; also unsere Umlaute sind Diakritika; im Spanischen, im Portugiesischen gibt es die Nasale, im Französischen gibt es die Accents; da haben wir uns noch nicht dran gewagt, aber halte ich für machbar."

Tanja Schultz hat am Karlsruher Institut für Technologie das Labor für Kognitive Systeme gegründet und arbeitet vor allem auf dem Gebiet der Spracherkennung. Gemeinsam mit Christoph Amma möchte sie das Airwriting-System praxisreif fortentwickeln. Dabei haben die Forscher keinesfalls jene Anwender im Blick, die im Büro am PC sitzen. Geübte Schreiber werden ihre Texte über eine Tastatur immer deutlich schneller eingeben können:

"Auf jeden Fall. Da wird man niemals die Geschwindigkeit erreichen, die man mit einer herkömmlichen Tastatur erreicht. Das ganze System ist also weniger aus einem Geschwindigkeitsaspekt her (entwickelt; sondern) es ist tatsächlich so: In einem mobilen Szenario ermöglicht es mir, kurze Texteingaben zu machen, ohne die Notwendigkeit, extra ein Gerät aus der Tasche zu nehmen und auf diesen kleinen Tastaturen Dinge eingeben zu müssen."

Diese gestengesteuerte Texteingabe soll die winzigen virtuellen Tastaturen von Mobiltelefonen und Tablet-Computern überflüssig machen. Doch kaum jemand will mit einem schwarzen Kunstlederhandschuh durch die Gegend rennen, noch dazu mit klobigem Klotz am Handgelenk. Für einen mobilen Einsatz muss das System deutlich kleiner werden.

Bei einem neueren Prototyp hat Christoph Amma bereits die handelsüblichen 1,5-Volt-Batterien durch einen weitaus kleineren Lithium-Ionen-Akku ersetzt. Auch das Bluetooth-Funkmodul ist nur noch so groß wie ein Daumennagel. Vor allem die Bewegungssensoren müssen aber noch deutlich schrumpfen, meint Tanja Schultz:

"Also, was ich mir gut vorstellen könnte, wäre ein kleiner Sensor in einer Art Armbanduhr, die man unauffällig tragen könnte; wir haben auch schon mal darüber nachgedacht, ob man so etwas in einem Ring unterbringen könnte; das ist jetzt von Hause aus nicht unser Kerngeschäft, die Miniaturisierung; da sind wir auch ein Stück weit davon abhängig, was andere entwickeln; aber wenn man das kleiner kriegt, sind wir dabei."

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