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  Intelligentes Geläuf: Schlauer Teppich fühlt jeden Schritt

Intelligentes Geläuf Schlauer Teppich fühlt jeden Schritt

Von Wolfgang Treß

Ein neuartiger Teppichboden hat das Zeug zum intelligenten Wächter. Mit seinen Sensoren kann er Druck, Temperatur und Vibrationen registrieren - und soll eines Tages Menschen den Weg weisen oder sie an ihrem typischen Gang erkennen.

Teppiche sind dumm. Gemessen an der elektronischen Intelligenz, die sich über die Rechenleistung definiert, liegt ihr IQ bei Null. Selbst Toaster besitzen mehr Hirnschmalz.

Doch mit dem dumpfen Liegen ist bald Schluss. Bei der Münchner Infineon Technologies AG sucht man intensiv nach zukünftigen Anwendungsbereichen für die hauseigenen Halbleitertechnologien. "Ein kleiner Haufen bei uns beschäftigt sich mit der Frage neuer Märkte in den nächsten 10 bis 15 Jahren und entwirft Konzepte in diese Richtung", sagt Infineon-Sprecher Reiner Schönrock.

Der Think Tank wird bei Infineon "ET - Emerging Technologies" genannt. Passend zum Firmenmotto "Never stop thinking" helfen die Tüftler der Abteilung ET auch Textilien auf die Gedankensprünge. So haben sie bereits eine wasserdichte Snowboard-Jacke mit einem integrierten MP3-Player aufgerüstet - für ein Kleidungsstück durchaus ein respektabler Entwicklungssprung.

Auf der Suche nach Kooperationspartnern in der Textilindustrie rannten die Forscher von Infineon 2002 auf der internationalen Fachmesse für Büroeinrichtung "Orgatec" beim Hamelner Familienunternehmen Vorwerk offene Türen ein. Denn in Hameln produziert man neben schlauen Staubsaugern auch Teppiche. Und die haben, mal abgesehen von den Schuhsohlen der IT-Spezialisten, bislang wenig Berührungspunkte mit der leistungssteigernden Hightech-Welt.

"Eine Verschwendung an wertvollem Potenzial, vor allem angesichts eines klaren Trends zu offenen Räumen, die weder Doppelböden noch Zwischendecken für Kabel und Sensorik anbieten", erläutert der Marketingleiter von Vorwerk, Thomas Weber. Das macht den auf Flughäfen, in Bürogebäuden und Sanatorien allgegenwärtigen Teppich zu einem qualifizierten Kandidaten für eine elektronische Aufrüstung im Sinne von Infineon.

Zwei Jahre lang tüftelten die Vorwerk-Entwickler deshalb an einer produktionsreifen Lösung für die Integration des Netzwerks in die Teppichschichten, die vor mechanischen Einwirkungen schützt und die Aufbauhöhe ausgleicht, ohne dabei die Qualität des Teppichs einzuschränken. In München forschte man derweil an den mathematischen Algorithmen zur Selbstorganisation und Fehlertoleranz der Hard- und Software der Prozessoren und ihrer Verbindung über elektrisch leitfähige Fasern.

Erstes Vorführmodell fertig

Ende Oktober präsentierte Vorwerk nun - pünktlich zur Orgatec 2004 - den ersten Teppich-Prototyp, der mehr kann als nur Schmutz und Lärm schlucken. Der prinzipielle Aufbau einer solchen Textilie ist leicht nachvollziehbar: Zwischen Unterboden und Oberschicht des neuartigen Bodenbelags wird ein Netz aus Mikrochips und Sensoren eingefügt, das je nach Anforderungen beispielsweise Druck, Wärme oder Vibrationen registriert und die Daten über eine serielle Schnittstelle weiterleitet.

Den notwendigen Strom liefert ein externes 12- Volt-Netzteil. Da sich die einzelnen Chips gegenseitig über ihren Standort informieren, organisiert sich das Netzwerk selbst, kompensiert Ausfälle in den eigenen Reihen und erlaubt die genaue Positionsangabe einer Sensoraktivierung.

Trotz der Sandwichlage zwischen zwei Teppichschichten ist die Gefahr einer Überhitzung der Chips gleich Null, denn selbst im aktivierten Zustand liegt ihre maximale Leistung gerade mal bei hundert Milliwatt - mehr als ein Grad Celsius Erwärmung ist damit unwahrscheinlich. Zusätzlich ist die Integration kleiner Lichtquellen geplant. Auf diese Weise, so die Idee der Textilhersteller, sollen dem Teppich neben sensorischem Feingefühl auch noch Displayfunktionen eingebaut werden: Mit Hilfe der Lämpchen kann er eine Person im Gebäude lokalisieren und ein Leitsystem aufbauen, das Passanten automatisch den Weg zu bestimmten Räumen oder aus dem Gebäude weist.

Gehirn aus Mikroprozessoren

Das jüngst vorgestellte Teppichmodell muss allerdings noch ohne Leuchtsystem auskommen. Das smarte Hirn der Auslegeware bilden Mikroelektronikmodule, die aus Mikroprozessor und Sensor bestehen. Die Prozessoren verarbeiten Position und Daten ihrer Nachbarn, während die handtellergroßen Sensorflächen Belastungen registrieren.

Die Module sind im Abstand von zwanzig Zentimetern über Fasern aus versilberten Kupferdrähten miteinander verbunden. "Sämtliche Daten aus dem Netzwerk wandern zu einem angeschlossenen PC", erläutert Christl Lauterbach, Leiterin des Projekts bei Infineon. Weiterverarbeitung und Darstellung der vom Teppich gelieferten Informationen bleiben dabei bisher dem jeweiligen Anwender überlassen. Zwar wird es laut Vorwerk noch mindestens zwei Jahre dauern, bis eine preiswerte und serienmäßige Produktion möglich ist, Ziel ist jedoch, das Netzwerk in jeden Teppich ab Werk integrieren zu können.

Die möglichen Verwendungen für solche intelligenten Bodenbeläge sind vielfältig: Durch geschicktes Auswerten der vom Teppich erfassten Daten könnte man zum Beispiel den Sturz einer Person vom normalen Gehen oder Stehen unterscheiden. Es wäre außerdem denkbar, die Textilie so zu konstruieren, dass sie die Schritte verschiedener Personen voneinander zu unterscheiden lernt - so ließe sich beispielsweise die Sicherheit in Flughäfen erhöhen. Eine verdächtige Person, die sich hinter Absperrungen zu schaffen gemacht hat oder einen Koffer zurücklässt, könnte anhand ihres Gewichts und ihrer Schrittfolge ohne Überwachungskameras innerhalb des Geländes verfolgt und aufgespürt werden.

In beliebige textile Flächen integriert, könnten solche Sensornetze künftig auch Alarmfunktionen übernehmen, etwa indem sie in Lkw- oder Zeltplanen Berührungen melden oder frühzeitig auf Risse hinweisen.

Kaum teurer als die Konkurrenz

Und die Marktchancen? Reiner Schönrock von Infineon verweist auf den sinkenden Kostenfaktor: "Die erste Welle der intelligenten Textilien scheiterte schlichtweg an ihrem Preis, die neuen Produkte waren viel zu teuer." Mit den heutigen Fortschritten in der Mikroelektronik seien jedoch Textilien mit elektronischen Erweiterungen vorstellbar, die pro Stück oder Flächeneinheit "nicht mehr als 10 bis 15 Euro teurer sind als die Konkurrenzprodukte ohne Elektronik".

Früher oder später wird sich also kein Teppich mehr von einem Toaster etwas vormachen lassen. Sondern stattdessen dem Toaster einen Befehl zum Rösten schicken. Und vorher diskret feststellen, ob ein oder zwei Paar Füße aus dem Bett steigen. Unvermeidlich, dass sich mancher Bettvorleger dann so seine Gedanken macht.

© Technology Review, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover