Ist Project ARA die nächste große IT-Revolution?

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Lange gab es keine großen Innovationen im Bereich der Smartphones. Die Prozessoren werden schneller, das Display schärfer und die Pixeldichte höher. Braucht kein Mensch, denn die Probleme und Wünsche liegen woanders. Google hat dies entdeckt und baut mit Project Ara an einem modularen Smartphone. Sven Limburg mit einer Bestandsaufnahme.

Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Seite 46
Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Seite 46

Der Begriff Revolution wird medial bei Neuerungen recht inflationär benutzt. Ob Googles Projekt ARA-Smartphone das Zeug zur nächsten IT-Revolution hat, soll dieser Artikel beleuchten. Die hier wiedergegebenen Informationen beziehen sich auf den Stand der Entwicklung zum Zeitpunkt der zweiten Project ARA Modul-Entwicklerkonferenz. Diese fand am 14. Januar 2015 in Mountain View, Kalifornien statt.

Eine Revolution stellt einen gesellschaftlichen Wendepunkt dar. Für die Informationstechnologie bedeutet dies, die Einführung einer Technologie, die eine gesamtgesellschaftliche Veränderung des Nutzverhaltens zur Folge hat.

In der Vergangenheit ist dies öfter geschehen. Beginnend mit der Entwicklung des ersten programmierbaren Rechners 1941 durch Konrad Zuse wurden die Abständen immer kürzer. Anfang der 1980er beginnt die Verbreitung des Heimcomputers. In den 90ern wird das Windows-Betriebssystems eingeführt und das Internet entwickelt. Im neuen Jahrtausend kommen Nutzverhaltensänderungen Schlag auf Schlag. Beispiele sind die Entwicklung des MP3-Musikformats, des Video-Streamings, der Smartphones und App verwendende Smartphones (iPhone) sowie Tablet-PCs.

Google will nun einen weiteren Wendepunkt beisteuern. Mit seinem „Project ARA“ genannten modularen Smartphone-Konzept. Ein Smartphone, das individuell aus einzelnen Modulen zusammengesetzt wird. Dieses soll, so die Vision, 6 Milliarden Menschen den Zugang zu einem Smartphone, und damit Zugang zum Internet, ermöglichen.

So unrealistisch diese Vision zuerst auch klingt, erfüllt sie einen wichtigen Zweck. Ausformulierte Visionen dienen Projektmanagern als Leitlinien und Richtungsweiser. Aus diesen werden konkrete Projektziele abgeleitet. Im Fall von Project ARA sind das:

Ein Smartphone zu entwickeln, das…

…am Geldbeutel seines Besitzers anpassbar ist.

…an die Bedürfnisse seines Besitzers anpassbar ist.

…an den persönlichen Stil des Besitzers anpassbar ist.

…die Möglichkeit bietet, jedwede Internet-Zugangstechnik nutzen zu können.

…die Möglichkeit bietet, langfristig mit dem technischen Fortschritt Schritt halten zu können.

…die Möglichkeit bietet, bislang für Smartphones nicht vorgesehene Funktionen ausführen zu können.

Unter diesen Vorgaben entwickelt nun Googles „Advanced Technologies and Projects“-Team (ATAP) das modulare Smartphone-Konzept Project ARA. Die Ursprünge liegen noch bei Motorola. Google kaufte Motorola und behielt dessen ATAP und Patente beim Weiterverkauf von Motorola an Lenovo.

In die Zeit der Projektentwicklung bei Motorola fällt auch die Phonebloks-Initiative des niederländischen Industriedesigners Dave Hakkens. Er produzierte ein YouTube-Video, das nach der Veröffentlichung viral geteilt wurde. In diesem fordert er die Industrie auf, ein Smartphone zu entwickeln, das modular aufgebaut ist. So, dass die einzelnen Komponenten dem Stand der Technik, den Bedürfnissen, den Vorlieben und dem Geldbeutel angepasst werden können.

Alles vor dem Hintergrund, den weltweiten Elektronikschrott zu verringern, da der überwiegende Teil der westlichen Handynutzer sich alle zwei Jahre ein neues Handy leistet, ohne einen nennenswerten Zugewinn an Funktionalität zu bekommen. Die Veralteten werden zumeist verschrottet, obwohl die Geräte noch funktionieren. Die Einsparungen beim Elektronikschrott wären, so Hakkens, bemerkens­wert. Aufgrund des viralen Interesses an Phonebloks nahm Motorola Kontakt zu Hakkens auf. Dieser steht seitdem Project ARA beratend zur Seite.

Das Endo – Projekt ARAs Rückgrat

Die bislang bekannten Entwicklungsergebnisse des Google ATAP Projektteams greifen die zuvor genannten Ziele sowie den Phonebloks-Gedanken auf. Googles Projektteam entwickelt hierzu einen Einsteckrahmen, Endoskelett oder Endo genannt. Das Endo ist das Rückgrat des ARA-Phones. In dieses werden einzelne Module eingesteckt, welche Teilfunktionen eines Smartphones übernehmen. Die Aufgabe des Endo ist es nun, die Teilfunktionen der Module in das „Endo-Netzwerk“ einzubinden.

In ihrer Gesamtheit ergeben diese ein mehr oder weniger leistungsfähiges Smartphone. Je nachdem welche Qualität und Funktionen die einzelnen Module besitzen. Ein Endo hält also, ähnliche einem menschlichen Skelett, die Module (Organe) an ihrem Platz und stellt die Kommunikation zwischen den Modulen her. Ganz so wie dies die Nervenstränge im menschlichen Rückgrat tun.

Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Seite 20
Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Seite 20

Ein Endo kann displayseitig und rückseitig Module aufnehmen. Rückseitige Module sind standardisiert. Sie werden in den Größen 1×1 (22mmx22mm), 1×2 (22mmx44mm) und 2×2 (44mmx44mm) konzipiert. Diese rechteckigen Module sind kompatibel mit jeder Endogröße, sofern sie einen der Modulgröße entsprechenden Einsteckslot haben. Displayseitige Module werden speziell für die jeweilige Endogröße hergestellt. Derweil sind drei Endogrößen geplant:

Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Figure 2.6 Seite 24
Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015,
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Figure 2.3 Seite 22
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Mini (118mm x 45mm x 9,7mm) – Slots: 2x 1×1-Module & 4x 1×2-Module

Medium (141mm x 68mm x 9,7mm) – Slots: 2x 1×1-Module, 4x 1×2-Module & 2x 2×2-Module

Jumbo (Phablet-Größe) (164mm x 91mm x 9,7mm) – Slots: 4x 1×2-Module & 5x 2×2-Module

Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Seite 21
Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Seite 21

Die Arretierung der Module im Endo wird durch Elektro-Permanent-Magnete (EPM), die im Endo verbaut sind, bewerkstelligt. Diese Magnete sind ein Hybrid aus Permanent- und Elektromagnet. Sie lassen sich Ein- und Ausschalten. Weder im ein- noch im ausgeschalteten Zustand benötigen diese Energie. Nur der Vorgang des Umschaltens verbraucht Energie. Das Einschieben eines Moduls wird dabei vom Endo registriert. Bei Erreichen der Modul-Endlage schaltet sich der entsprechende EPM automatisch ein und verriegelt das Modul.

Entriegelt werden die Module vom Benutzer manuell mit einer speziellen App. Die Haftkraft, mit der ein Modul gehalten wird, beträgt 15 Newton je EPM im verriegelten Zustand. Das entspricht in etwa 1,5kg Last, die sich an ein Modul hängen lässt. Diese Haftkraft soll genügen, einem Sturz aus 122cm (4ft) Höhe widerstehen zu können. Modulseitig wirken die EPMs auf eine magnetisch anziehbare Hiperco-50® Nickellegierung ein. Diese ist als Intarsie in jeden Modul-Grundkörper (Base) eingelassen. Im ausgeschalteten Zustand beträgt die Haftkraft der EPMs 3 Newton. Gerade groß genug, damit das Modul nicht unabsichtlich heraus fällt, sich aber leicht heraus schieben lässt.

 

Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Figure 3.1 Seite 30
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Figure 3.2 Seite 32
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Da die displayseitigen Module sich zweiseitig einschieben lassen, benutzen diese zur Positionierung federgelagerte Hiperco-50-Raststücke. Sobald die displayseitigen Module über ihre bestimmungsgemäße Position geschoben werden, aktivieren sich die jeweiligen EPMs und ziehen die Raststücke in eine Vertiefung und arretieren das Modul magnetisch und mechanisch (formschlüssig).

Quelle: Ara EPM for Front Module Attach_20141107.pdf, Seite 32
Quelle: Ara EPM for Front Module Attach_20141107.pdf, Seite 32

Die ATAP-Entwickler verzichten bewusst, mit Ausnahme der federgelagerten Rastflächen, auf mechanische Verriegelungen. Da das Project ARA-Konzept auf eine rege Modul-Wechselkultur abzielt, sind sich abnutzende mechanische Bauteile nicht zielführend. Des Weiteren benötigen EPMs weniger Platz.

Die Systemprotokolle – Project ARAs Nervensystem

Das Gehirn eines ARA-Phones ist eine modifizierte Version des aktuellen Android-Betriebssystems Lollipop. Googles ATAP lässt dieses von Linaro modifizieren, um Android-L an die Bedürfnisse von austauschbaren Modulen anzupassen. Insbesondere an das „Hot-Swapping“ genannte Verfahren. Dieses Feature ermöglicht es Module im laufenden Smartphone-Betrieb auszutauschen.

Selbst ein Batterie-Modul kann im laufenden Betrieb getauscht werden. Möglich wird dies durch eine On-Board-Minibatterie, die im Endo untergebracht ist. Diese soll ein ARA für bis zu 2 Minuten mit Energie versorgen können. Zum jetzigen Zeitpunkt hat der Prototyp ein 30 Sekunden Zeitfenster. Lediglich der Application-Prozessor (s.u) und das Display-Modul sind vom „Hot-Swapping“ ausgenommen. Um diese Module zu Tauschen muss ein ARA ausgeschaltet werden.

Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Seite 73
Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Seite 73

Damit die einzelnen Module untereinander kommunizieren können, benötigen sie ein Nervensystem und eine gemeinsame Sprache. Ähnlich wie es heute üblich ist, dass ein USB-Speicher von jedem Gerät mit USB-Steckplatz verstanden und gelesen werden kann.

Das ARA-Nervensystem bildet der UniPro-Standard, ein Open-Source-Protokoll. Mit diesem kommunizieren die Module über das Endo, dem ARA-Rückgrat, untereinander.

Jedes Modul benötigt seine eigenen Treiber. Diese müssen geladen und von Zeit zu Zeit angepasst werden. Dazu muss ein ARA-Phone mit der Außenwelt Kontakt aufnehmen. Insbesondere mit der Android-Plattform, z.B. Google Play Store. Ebenso sollen Apps installiert werden und diese sollen Updates bekommen. Project ARAs hierfür designierte Sprache ist der Graybus-Standard. Dieser ermöglicht die Kommunikation zwischen Modul und Android-Plattform.

Die Datenübertragung zwischen den Modulen und dem Endo erfolgt über induktive Daten-Pads. Diese neuen Interface-Verbindungen sind mit menschlichen Synapsen vergleichbar. Synapsen wandeln elektrische Nervenimpulse in chemische Informationen um, die dann einen winzigen Spalt zwischen zwei Nervenendungen überwinden.

Die ARA-Daten-Pads wandeln den Datenstrom zwischen Modul und Endo in elektromagnetische Informationen um. Diese überwinden berührungslos einen 0,6mm breiten Spalt und erzeugen einen Induktionsstrom im gegenüberliegenden Daten-Pad. Dort werden diese wieder in Systeminformationen umgewandelt. Diese Datenübertragung geschieht mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10 Gb/sek je Datenpad.

Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Seite 65
Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Seite 65

Damit das System Modul<>Endo<>Android-Plattform funktioniert, ist es zwingend erforderlich, dass das Android-Betriebssystem rein gehalten wird. Das ARA-Phone wird als ein nacktes Android kommen. Alle modulspezifischen Anpassungen müssen auf den Modulen gespeichert und verarbeitet werden! Custom-ROMs für ARA erscheinen unwahrscheinlich.

Der Applikation-Prozessor – Project ARAs Herz

Das Herzstück eines ARA-Phones ist der Application-Processor, kurz AP-Modul. Dieses Modul beherbergt die CPU (Haupt-Prozessor), GPU (Graphik-Prozessor), den RAM-Arbeitsspeicher und andere Kernprozesse. Auf dem AP-Modul werden das komplette Android-Betriebssystem und alle Apps des Benutzers gespeichert. Das heißt, die komplette softwareseitige Systemkonfiguration eines Benutzers ist auf diesem Modul präsent.

Somit ist gewährleistet, dass ein Benutzer seine eigene Android-Konfiguration – beim Wechsel des AP-Moduls in ein anderes Endo – immer mitnimmt. Alle Daten, wie z.B. Fotos und Videos, die man nicht auf ein SD-Kartenmodul ausgelagert hat, sind beim Wechsel auch vorhanden. Es ist somit denkbar, dass ein Benutzer mehrere Endos besitzt. Ein Jumbo für die Freizeit, ein Medium für die Arbeit und ein unauffälliges Mini für den Discobesuch oder das Fitnesscenter. Je nach Bedarf steckt er das AP-Modul um und hat immer alle Daten und Anwendungen parat.

Es ist ebenso angedacht und gewollt, dass ein Benutzer sein AP-Modul im Endo eines Freundes ausprobiert. Um so bequem mal die Endo-Modul-Display-Konfiguration eines Freundes zu testen. Mit der „eigenen“ System-Konfiguration! Einfach durch Umstecken des AP-Moduls.

Die gleichzeitige Verwendung mehrerer AP-Module auf einem Endo ist bislang nicht möglich. Evtl. wird dieses Feature zu einem späteren Zeitpunkt unterstützt.

Bislang gibt es zwei AP-Prototypen. Ein AP auf Basis des Nvidia Tegra K1 und ein AP auf Basis von Marvells PXA1928. Bis zum Spiral-3 Prototypen soll noch ein Rockchip-Modul dazu kommen. Dieser soll dann auch das UniPro-Protokoll nativ beherrschen. Nvidia und Marvell müssen dazu auf einen Toshiba UniPro Bridge ASICs als Übersetzer zurückgreifen.

Die bisherigen APs kommen als 2×2-Modul daher. Es ist abzuwarten, ob zukünftig ein 1×2-Modul die AP-Standardgröße wird. Denn nur ein 1×2-Modulslot ist auf jeder Endo-Größe vorhanden. Und nur so kann Google der Idee des problemlosen Endo-Tauschs gerecht werden.

Spezifische Module – Project ARAs Organe

Damit ein ARA-Phone letztendlich zum Smartphone wird sind noch diverse weitere Teilfunktionen modular zu besetzen. Gehen wir vom westlichen Standard aus, sind das: Touchscreen-Display, Lautsprecher, Mini-USB, Antennen (z.B. 3G, LTE, Wi-Fi, Bluetooth usw.), Kameras, Mikrofon, Bedienelemente (Tasten), Kopfhöreranschluss und Batterie.

Bei der Kombination dieser Teilfunktionen auf den Modulen haben Entwickler und Hersteller weitgehend freie Hand. Es können beliebige Kombinationen und Qualitäten auf einem Modul verbaut werden, da jeder Modul-Steckplatz sowohl Energie entnehmen als auch speichern kann. Wi-Fi/Batterie-Module sind also denkbar, aber sicherlich nicht praktisch.

Hier ein paar Beispiele von sich in der Entwicklung befindlichen Modulen:

Kamera-Module

Toshiba hat bekannt gegeben, dass sie für Project ARA mehrere Kamera-Module entwickeln. Ein energiesparendes 8Mp und ein Full-HD (1080p) 2,1 Mp Front-Kamera-Modul. Diese sind jeweils in einem schmalen „Medien-Modul“ integriert, das oberhalb eines Display-Moduls ins Endo eingeschoben werden kann. Desweiteren ein energiesparendes rückseitiges 8Mp Kamera-Modul mit CMOS Bildsensor sowie ein rückseitiges Hochgeschwindigkeits-13Mp-Video-Kamera-Modul, das folgende Videoauflösungen ermöglichen soll:

13M (4208×3120; 30 fps), 4K2K (3840×2160; 30 fps), Full-HD (1920×1080; 120/240 fps), HD (1280×720; 120/240 fps), WVGA (800×480; 240/480 fps), VGA (640×480; 240/480 fps) und QVGA (320×240; 480/900 fps)

Ningbo Sunny Opotech entwickelt mehrere Spezialkamera-Module. Darunter sind ein Dual-Camera-HDR-Image-Modul, ein Dual-Camera-Zoom-Modul, ein Dual-Camera-3D-Reconstruction-Modul und ein 360°-Fischaugen-Opitk-Kamera-Modul.

Quelle: www.slashgear.com

Der Fokus dieser Module liegt also sowohl auf dem Otto-Normal-Verbraucher, als auch auf dem professionellen Endkunden.

Infrarot-Kamera-Module

Pure Engineering LLC arbeitet an einem FLIR Lepton IR-Kamera-Modul.

Quelle: www.pureengineering.com
Quelle: www.pureengineering.com

Ein IR-Kamera-Modul ist durchaus interessant für Hausbesitzer, die den Wärmeverlust des Eigenheims ermitteln wollen oder zum Messen der Körpertemperatur. Ob nun in medizinischen Einrichtungen, an Flughäfen oder als Alternative für besorgte Eltern, die die Temperatur ihrer Sprösslinge berührungsfrei ermitteln wollen. (Jeder der schon mal Fieber bei einem Kind mit Mittelohrentzündung gemessen hat, und ein Ohrthermometer dafür benutzt hat, wird darüber nachdenken!) Im Maschinenbau und der Elektrotechnik gibt es ebenfalls diverse Anwendungsmöglichkeiten.

Antennen-Module

Eine Vielzahl von Herstellern hat angekündigt Antennen-Module zu produzieren. Unter anderem Marvell, Toshiba, ARrAy Labs und Laird Technologies. Diese sollen mobile Kommunikation via LTE, HSPA+, UMTS, GSM und EDGE untersützen sowie Wi-Fi und Bluetooth.

Toshiba kündigte außerdem an in einem Modul die TransferJetTM-Technologie zu verbauen. Dabei handelt es sich um eine drahtlose Übertragungstechnik, die es ermöglicht, große Datenmengen (Bilder, Videos etc.) schnell und sicher über kurze Distanz (bis zu 3cm) zwischen zwei mobilen Endgeräten zu Übertragen.

ARrAy Labs arbeitet an einem Multi-Frequenz-Antennen-Modul. Dieses soll Wi-Fi-, Mobilfunk- und TV-Frequenzen benutzen können, um einen ARA-Nutzer in ein verschlüsseltes Skywire-MESH-Netzwerk einzubinden. Dieses Modul wäre ein wichtiger Baustein, um Googles Vision „6 Milliarden Menschen zu vernetzen“ zu verwirklichen.

Zu diesen wichtigen Bausteinen zähle ich auch das Know-How von Laird Technologies. Laird ist ein Spezialist für drahtlose Übertragungstechnik, sowohl für Kurz- als auch Langstrecke. Insbesondere deren Kompetenz in der „Echtzeit Langstrecken Datenübertragung“ macht in Hinsicht auf ein weiteres Google ATAP Forschungsprojekt Sinn. „Project Loon hat das Ziel, ländliche und abgelegene Gegenden mit einem Internetzugang zu versorgen.

Dazu testet Google den Einsatz autonom gesteuerter, gasgefüllter Stratosphärenballons, an denen solarbetriebene Relaisstationen angebracht sind. Außerdem erwarb Google den britischen Drohnen-Bauer Titan Aerospace, um dieses Ziel zu verfolgen. Titan Aerospace entwickelt Drohnen, die drei Jahre lang autonom in 65.000 Fuß Höhe (19812m) operieren können. Um diese beiden Technologien als Internet-Relaisstationen benutzen zum können, benötigt man drahtlose „Echtzeit Langstrecken Datenübertragungskompetzen“

Batterie-Module

Das eben schon erwähnte Unternehmen ARrAy Labs arbeitet an einem Batterie-Modul, der „ARAmp Battery“. Diese High-Tech-Batterie benutzt die Nanotechnologie der Amprius-Batterie und soll eine 10-fach höhere Speicherkapazität als bisherige Handy-Batterien haben. Zudem soll sie langlebiger sein als herkömmliche Batterien.

Das „DO-RA.Module“

Quelle: www.atomic-energy.ru
Quelle: www.atomic-energy.ru

Dies ist ein Strahlungsmessmodul des russischen Herstellers Intersoft Eurasia, das Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung misst. Marktanalysen bescheinigen eine riesen Nachfrage im Japan. Die dazu gehörige App erstellt auch eine weltweite Strahlungskarte. Für europäische Jäger und Pilzsammler wäre dieses Modul ebenfalls interessant, um die Strahlenbelastung der gesammelten Pilze und des erlegten Wild zu bestimmen. Erst kürzlich gab es einen ARD-Beitrag, der auf zu hohe Strahlenwerte in süddeutschen Wildbeständen aufmerksam machte. Und das Fleisch kam in den Handel!

Das Modul ist ursprünglich als 2×1 Modul entwickelt worden, wird aber zur Zeit als 1×1 Modul überarbeitet, und könnte so ins Guinness-Buch-der-Rekorde kommen. Als weltweit kleinstes Dosi- und Radiometer!

https://intersofteurasia.ru/eng/novosti/2014/do-ra-na-konkurse-project-ara/google.html

https://groups.google.com/forum/m/#!topic/ara-module-developers/PiMMMLvWqPc

https://groups.google.com/forum/m/#!topic/ara-module-developers/s5JKG9cRbjM

https://groups.google.com/forum/m/#!topic/ara-module-developers/ngV0-oBHVtk

https://groups.google.com/forum/m/#!topic/ara-module-developers/syhd_7CnTi0 

Audio-Module

Das deutsche Unternehmen Sennheiser ist ein weiteres Beispiel für ein Unternehmen, das eine spezielle Kernkompetenz besitzt und die Möglichkeiten eines modularen Smartphones erkannt hat. Es ist weltweit bekannt für ausgefeilte Audiotechnik. Seit Mai 2015 kooperiert Sennheiser mit Dave Hakkens Phonebloks-Initiative. Erstes Ergebnis dieser Zusammenarbeit ist der Entwicklung eines Audio-Moduls für Project ARA und mehrere Wettbewerbe auf der Phonebloks-Website. In diesen Wettbewerben wird die Phonebloks-Netzgemeinschaft gebeten, zu konkreten Fragestellungen bzgl. Audio-Modulen ihre Ideen einzureichen.

Das „Flippypad“-Modul

Das Flippypad ist eine Designstudie des Tumblr-Users Samuel Herb, aka „The Aether Technician“. Es ist ein sehr gutes Beispiel für die Möglichkeiten, die Project ARA dem Zubehörmarkt bietet. Es ist ein Game-Pad-Entwurf, der in einen 2×2-Modulslot einsteckbar ist. Das Design wäre auch zur Verwendung als eine vollwertige QWERTZ-Tastatur denkbar. Eingeklappt dient es auch gleichzeitig als Displayschutz.

Quelle: Flippypad
Quelle: Flippypad

Medizinische Diagnose-Module

Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Seite 45
Quelle: Project Ara Module Developers Kit (MDK) Release 0.2 (alpha) January 8, 2015, Seite 45

Google zeigt äußerst großes Interesse daran, dass möglichst viele Entwickler medizinische Diagnose-Module entwickeln. Ein lauffähiger Prototyp eines Blutsauerstoff-Messmoduls wurde von Paul Eremenko, Googles Technischem Projektleiter für Project ARA, auf der Expand NY im Interview mit Engadget bereits vorgestellt. Für Patienten mit chronischen Lungenkrankheiten, wie z.B. Asthma, könnte eine einfach zu erstellende digitale Historie des Blutsauerstoffspiegels hilfreich sein. Blutzucker-, Blutalkohol- und Blutdruck-Messmodule sind nur einige weitere vorstellbare Diagnose-Module.

Mike Outmesguine und Alan DeRossett, CEO und CTO von VOXearch, besuchten zum Beispiel Googles erste Project ARA Entwicklerkonferenz, um zu sehen, ob das ARA Modulsystem ihnen helfen kann, den Qualcomm Tricorder XPRIZE zu gewinnen. Der Preis ist mit 10 Millionen Dollar dotiert. Er wird für die Entwicklung eines handlichen, von Laien zu bedienenden, Diagnosegeräts vergeben. Dieses muss unter anderem selbstständig 15 Krankheiten diagnostizieren sowie die menschlichen Vitalzeichen bestimmen können. Außerdem darf es nicht schwerer als 5 Pfund sein. Es muss also dem Tricorder des Star Trek-Universums ähnlich sein.

In einem kürzlich veröffentlichten Google+ Post verrät Alan DeRossett, dass VOXearch an einem nicht-invasiven Blutzucker-Mess-Modul arbeitet.

Quelle: https://lh3.googleusercontent.com/
Quelle: https://lh3.googleusercontent.com/

Das slowakische Start-Up Unternehmen Vestigen kündigt an, am 21. Januar 2015, auf dem 2. Teil der 2. ARA Modul-Entwickler-Konferenz in Singapur, ein Flüssigkeitstest-Modul vorzustellen. Die Informationen auf der Homepage und diverse Tweets lassen vermuten, dass dieses Modul verschiedene Teststreifen auswerten kann. Die unterschiedlichen Teststreifen wiederum sind mit speziellen elektronischen Sensoren ausgestattet, um Blut-, Wasser- und Bodenproben analysieren zu können. Konkret geht es wohl um einen Teststreifen, der Aussagen über die Nierenfunktion machen kann. (Video)

Unklar ist bislang, in wie weit diese Module überhaupt eine Chance haben zugelassen zu werden. Da es sich bei diesen Modulen nur um einen Teil eines Komplettsystems  handelt, müssten eigentlich alle systemrelevanten Module medizinischen Richtlinien unterliegen. Zumindest müssten alle Oberflächen der installierten Module klinisch zu reinigen sein. D.h., sie müssen desinfizierbar sein, um z.B. die Verbreitung von MRSA-Erregern einzudämmen.

Das aktuelle Project ARA Modul-Entwicklungs-Regelwerk MDK v0.20 äußert sich dazu nicht. Wahrscheinlich ist, dass die verantwortlichen Behörden in Entwicklungsländern diesen Entwicklungen wesentlich aufgeschlossener gegenüberstehen als die Behörden der Industrienationen. Da diese Module einen hohen Zugewinn in der medizinischen Versorgung, bei Verhältnismäßig geringem finanziellen Aufwand, versprechen.

Vom Statussymbol zum Style-Objekt

Heutige Smartphones haben sich zum Statussymbol entwickelt. Ein wichtiger Faktor, ohne den sich der Hype um jedes neue Apple iPhone nicht erklären lässt. Einem ARA wird man nicht sofort ansehen was es kann und wie viel Geld in ihm steckt. Google hat dies erkannt und reagiert darauf in dem sie die ARA Modul-Abdeckungen individualisierbar konzipieren.

Quelle: Google
Quelle: Google

Jedes Modul hat eine austauschbare Kunststoffabdeckung, die Displays einen austauschbaren Kunststoffrahmen. Beim Kauf eines Moduls kann der Käufer das Design selbst bestimmen. Er kann aus vorgefertigten Designs und Motiven auswählen, oder eigene Designs und Motive hochladen, die dann individuell für ihn gedruckt werden.

Dies wird ein wichtiger Erfolgsfaktor für Project ARA werden. Google kooperiert deshalb mit IDT-Systems. Dieses Unternehmen wird die Abdeckungen im Thermo­sublimationsdruckverfahren bedrucken. Und das in individualisierter Massenfertigung. Als Oberflächenstruktur wird man zwischen matt und glänzend wählen können.

Die Intention dahinter ist, den Wandel vom Statussymbol zum Style-Objekt zu schaffen. Die Abdeckungen sollen den persönlichen Stil zur Schau stellen, oder eine persönliche Geschichte erzählen. Die Vision dieses Wandels geht so weit, dass es normal wird, die ersten 15 Minuten eines Gesprächs über den Stil oder die Geschichte der auf dem Tisch liegenden ARAs zu sprechen.

Wann kommt das ARA und wo wird es erhältlich sein?

Anfang des zweiten Halbjahres 2015 wird es eine Pilot-Verkaufsphase in Puerto Rico geben. Die Wahl Puerto Ricos als Beta-Test-Land hat mehrere Gründe. Zum einen ist Puerto Rico US-amerikanisches Außenstaatsgebiet und unterliegt deshalb der Jurisdiktion der amerikanischen Zulassungsbehörde FCC. Für die spätere Zulassung im US-Kernland ist das ein großer Vorteil. Des Weiteren gibt es dort ausgewiesene Freihandelszonen, die den weltweiten ARA-Entwicklern den unkomplizierten Import ihrer Module ermöglichen.

Auf intellektueller Seite kann Google auf die geballte Kompetenz aller dortigen Universitätsinstitute zurückgreifen, da diese einen Kooperationsvertrag mit Google geschlossen haben. Zu guter Letzt ist das dortige Telekommunikationsverhalten sehr vorteilhaft. 77% der Internetkommunikation erfolgt dort über mobile Endgeräte. Und zwei dort vertretene Mobilfunkunternehmen, Open Mobile und Claro, haben ihre Kooperation erklärt und öffnen ihr 4G LTE und 3G Netz dem Project ARA.

Quelle: www.modularmania.com
Quelle: www.modularmania.com

Die Pilot-Phase soll noch unerkannte Schwachstellen des Systems aufdecken und evtl. fehlende Endnutzerbedürfnisse ermitteln. Für die Markteinführung der ARAs in Puerto Rico hat sich Google etwas ganz Besonderes überlegt. Der Vertrieb der ARAs wird aus umgebauten Imbisswagen erfolgen. An Modulen sollen zu diesem Zeitpunkt 20 bis 30 Stück aus 10 verschiedenen Kategorien zur Verfügung stehen.

Der globale Verkaufsstart wird nicht vor Ende dieses Jahres erfolgen. Als Hauptvertriebsweg für Project ARA ist dann ein von Google betriebener Online „ARA Store“ vorgesehen. Dieser soll ähnlich wie der Play Store für Android-Apps funktionieren.

Dort können Endos und Module ausgewählt und bestellt werden. Eigentümer von Modulen können diese bewerten und kommentieren und so potenziellen Käufern nützliche Tipps geben. Für die Auswahl der Module und Endos stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. Zum einen kann man sich alles selber zusammen suchen oder man übernimmt vorkonfigurierte Paketangebote und passt diese ggf. an.

Die Paketangebote sollen nach bestimmten Verwendungszwecken konfiguriert sein. Je nachdem ob man hauptsächlich Musik hört, Spiele spielt, Emails bearbeitet, blogt etc., auf evtl. Konflikte zwischen Modulen soll ebenfalls hingewiesen werden. Z.B. dass die Leistung des ausgewählten System-Moduls möglicherweise zu gering ist, um die sonstigen ausgewählten High-End-Module konfliktfrei zu betreiben.

Diese Kontrollfunktion übernimmt auf einem ARA-Phone die ARA-Konfigurator-App. Diese läuft auf jedem ARA kontinuierlich im Hintergrund. Diese schlägt auch den günstigsten Einsteckslot beim Modulwechsel vor.

Über Preise ist noch nichts bekannt. Google gab bekannt, dass man sich selbst zu hoher Kostendisziplin verpflichtet hat und dies auch von allen anderen Entwicklern erwartet, um Project ARA zum Erfolg zu führen. Die Herstellungskosten (Bill-of-Material) sollen 50$, für die Greyphone genannte Einsteigerkonfiguration, nicht übersteigen. Herstellkosten sind nicht mit dem Verkaufspreis gleich zusetzen! Google hat außerdem erklärt, dass sie nur die Herstellung der Endos beabsichtigen. Die Entwicklung und Produktion von Modulen soll vollständig durch eigenständige Firmen geschehen.

Das „Greyphone“ ist Googles Vision weiteren 5 Milliarden Erdbewohnern den Zugang zu einem erschwinglichen Smartphone zu ermöglichen. Seine Low-End-Minimal-Ausstattung umfasst Touchscreen-Modul mit Mikrofon und Lautsprecher, System-Modul, Wi-Fi-Modul und Batterie. Das Fehlen eines Mobilfunk-Moduls erklärt sich dadurch, dass es einen Trend zum Telefonieren in freien Wi-Fi-Hotspots per Voip-Verbindung gibt. Dies gilt insbesondere für die anvisierten Schwellenländer.

IT-Revolution? Ein Fazit!

Meiner Meinung nach leitet Google mit dem Project ARA die nächste große IT-Revolution ein, wie es Apple mit dem iPhone und iPad tat. Die Gründe dafür sind vielfältig. Auf die meines Erachtens wichtigsten gehe ich im Folgenden ein.

  1. Google trachtet nicht allein danach ein Smartphone auf den Markt zu bringen, sondern einen neuen Industrie- bzw. IT-Standard. Dieser Standard sind die Endos und das Modul-Entwicklungsregelwerk (MDK). Gemäß dem Wettbewerbsgesetz: Wer den Standard kontrolliert, kontrolliert den Markt.
  1. Daher ist es zu kurz gedacht, Project ARA als modulares Smartphone zu sehen. Project ARA ist vielmehr ein modularer IT-Standard, der zuerst als Smartphone in den Markt gedrückt wird. Mittelfristig sind Tablet-PCs, langfristig Notebooks auf diesem Standard vorstellbar. In Diskussionsforen sind schon sehr konkrete Ideen zu lesen, dass dieses System als Roboter-, Mini-Satelliten- und Fertigungsanlagensteuerung eingesetzt werden könnte.
  1. Ein häufig genannter Kritikpunkt ist, dass der „heutige“ Otto-Normal-Verbraucher ein einfaches und benutzerfreundliches Smartphone haben möchte. Eines, das er auspackt, einschaltet und mit Apps individualisiert. Das ist sicherlich richtig. Das ist allerdings auch mit dem Project ARA möglich. Die meisten ARAs werden mit Sicherheit zuerst in vorkonfigurierten Paketversionen auf den Markt kommen. Und wie der heutige Otto-Normal-Verbraucher gelernt hat mit Apps umzugehen, wird er den Umgang mit Modulen in kurzer Zeit erlernen. Insbesondere weil es Neu und Hipp ist!
  1. Die Individualisierbarkeit wird viele Nutzer anziehen. Insbesondere die Möglichkeit, seinen eigenen Stil im Design zu verwirklichen und das eigene ARA von allen anderen Geräten abzuheben, wird viele Freunde finden.
  1. Und nicht zu Letzt wird sich der Mehrwert der Modularität zeigen, wenn ein Modul defekt ist. Teure Displayreparaturen gehören der Vergangenheit an. Man steckt einfach ein neues, evtl. hochwertigeres, ein. Sowie in den möglichen Spezialmodulen, für die es zwar einen Markt gibt, die aber nur von einem begrenzten Kundenkreis benötigt werden. Firmen, die spezielle Know-Hows haben, können direkt in den Modulmarkt einsteigen. Die Hürden sind gering, die Investitionskosten überschaubar. Sodass sich Spezialmodule lohnen können. Und über den ARA-Store können sie diese direkt vermarkten, so dass diese erschwinglich bleiben.

Was bedeutet Project ARA für die heutige Smartphone-Industrie?

Die Idee eines modularen Smartphones ist von mehreren Herstellern aufgegriffen worden. Allerdings gehen keine der bislang bekannt gewordenen Entwicklung so weit wie Google. Diese Ideen begnügen sich mit austauschbaren Touchscreens, CPUs, Batterien, Kameras und Speicher. Die Möglichkeit echt innovative Fremdmodule, mit noch nie gesehenen Features, zuzulassen, hat keines dieser Unternehmen übernommen. Die mir bekannten Systeme sind:

Magic Cube by Xiaomi

Hier gibt es nur Gerüchte. Offenbar lassen sich hier nur Kamera und Batterie wechseln.

Eco-Mobius by ZTE

Der chinesische Hersteller ZTE hat auf der diesjährigen CES (Consumer Electronics Show) in Las Vegas seinen modularen Smartphone-Prototyp Eco-Mobius vorgestellt. Der gezeigte Prototyp war eine nicht funktionstüchtige Designstudie. Wechselbar sollen bei diesem Konzept Touchscreen, CPU, Graphikprozessor, RAM, ROM, Kamera und 2 Batterien sein. Im Gegensatz zu Googles offenem Project ARA, plant ZTE alle Wechselkomponenten in Eigenregie zu fertigen.

Puzzlephone by Circular Devices

Das finnische Puzzlephone soll 2015 auf den Markt kommen. Es besteht aus drei Modulen. Dem Display-Modul als Hauptmodul, auf dessen Rückseite ein Akkumodul und das Prozessormodul mit integrierter Kamera eingeschoben wird. Besonderheit am Prozessormodul ist, dass es außer einem Android-Prozessor auch Prozessoren für andere Betriebssystem geben kann – wenn sich den Fremdhersteller dafür interessieren. Im Gespräch sind Windows Phone, Firefox OS, oder Sailfish OS.

Vsenn

Vsenn ist ein finnisches Startup. Mitgegründet von einem ehemaligen Nokia Android-X-Manager. Vsenns modulares Smartphone soll aus drei austauschbaren Modulen bestehen: der Kamera, dem Akku und dem Prozessor inklusive RAM. Diese werden ins Display-Modul gesteckt. Diese Austauschmodule verstecken sich unter einer austauschbaren und optisch anpassbaren Rückschale, die in zahlreichen Farben und Materialien verfügbar sein sollen.

Beim mobilen Betriebssystem setzt Vsenn auf Vanilla Android mit garantierten Updates über einen Zeitraum von vier Jahren. Auf den Schutz der privaten Daten seiner Nutzer legt das Unternehmen eigenen Angaben zufolge ein Hauptaugenmerk. Alle auf dem Smartphone gespeicherten Informationen werden per Dreifachverschlüsselung geschützt. Vsenn-Kunden erhalten außerdem kostenlosen Zugang zu einem VPN-Netzwerk und einer Cloud-Lösung.

Von den vier hier vorgestellten Konzepten, kommt nur ZTEs Eco-Mobius dem Phonebloks-Gedanken nah. Die drei anderen halte ich für absolut unausgereift. Sie machen sich weder die Phonebloks-Philosophie zu eigen, noch öffnen sie sich der Innovationskraft der globalen Entwicklergemeinde. Beim Eco-Mobius sehe ich durchaus Potential. Ich kann mir vorstellen, dass es eine Nische bei puren Smartphone Liebhabern besetzen kann, wenn es günstiger als ein vergleichbares Project ARA Phone ist. Auf lange Sicht glaube ich allerdings, dass sich nur vollmodulare Konzepte wie Project ARA durchsetzen werden, die Sonderlösungen zulassen.

Die heutige Smartphone-Industrie wird sich grundsätzlich ändern. Bisherige Branchenriesen werden rasant an Marktanteil verlieren. Der zukünftige Handy-Nutzer wird Modularität verlangen. Insbesondere bei Displays und Batterien, da der Wechsel dieser am häufigsten reparaturbedürftigen Elemente sehr kostspielig sein kann.

Wirkliche Innovationen bei Smartphone-Serien, die jedes Jahr einen Nachfolger präsentieren, gab es schon lange nicht mehr. Mit dem offenen Project ARA wird das anders sein, wenn immer mehr Entwickler Googles Ruf folgen. Und der zukünftige Handy-Nutzer wird entscheiden welche Innovation er braucht.

Insbesondere bei Apple bin ich gespannt, wie sie auf Project ARA reagieren. Ich bin mir sicher, dass Apple weniger Marktanteile verliert als andere Smartphone-Hersteller. Denn Apple hat es geschafft, das iPhone zum Kultobjekt zu machen. Und ein Kult stirbt nicht so schnell.

Über den Autor

Sven Limburg ist Staatl. gepr. Techniker der Maschinentechnik, mit Schwerpunkt Konstruktionstechnik und Qualitätsmanagement. Er lebt in Hannover. Neue Technologien und deren übergreifende Auswirkung interessieren ihn beruflich und privat. Zurzeit ist er auf der Suche nach einer neuen beruflichen Herausforderung.

PS: Auf Twitter ist er unter @LimburgSven zu finden