Das Internet der Dinge – Netzwerk der Netze

IoT

Im Internet der Dinge besitzen Objekte eine eindeutige Identität und befinden sich in einem intelligenten Umfeld. Wie eine Vision Wirklichkeit wird.

Morgens weckt sie der Duft von frischem Kaffee, den die Espressomaschine automatisch zubereitet. Es ist nur so viel Licht in der Wohnung, wie es für sie angenehm ist. Dort, wo sie sich gerade aufhält. Der Kühlschrank meldet, dass die Milch bald zur Neige geht, ebenso der Vorrat an Äpfeln und Käse. Und schickt automatisch eine Bestellung an ihren Lebensmittelmarkt. Sie bucht noch rasch das nächste Auto ihres Carsharing-Diensts und macht sich auf den Weg zur Arbeit. Das Fahrzeug steuert automatisch weiträumig um die Staus. Pünktlich um neun checkt sie mit ihrem elektronischen Dienstausweis auf dem Gelände eines Arzneimittelherstellers ein und passiert verschiedene Schleusen bis zu ihrem Arbeitsplatz. Sie ist Leiterin Qualitätsmanagement und auch für die automatisierte Produktion von Grippeimpfstoffen zuständig. Das System informiert sie heute über einen Lieferengpass bei einem Inhaltsstoff und schlägt vor, die Produktionsstraße in den nächsten 14 Tagen für andere Medikamente zu nutzen. Das Internet der Dinge macht es möglich.

Was ist das Internet der Dinge?

So oder ähnlich könnte schon sehr bald ein typischer Tag im Leben eines Menschen in der digitalisierten Welt aussehen. Bereits heute sind mehr als 17 Milliarden Objekte weltweit vernetzt, 2020 werden es rund 28 Milliarden sein. Diese Gegenstände sind nicht nur identifizierbar. Es ist auch möglich, sie zu orten und ihre aktuelle Lebenszyklusphase zu bestimmen; sie können sogar ihren eigenen Produktionsprozess steuern. Sie bilden das Internet der Dinge (Internet of Things). Gemäß der 2007 von der Europäischen Kommission entwickelten Definition ist das Internet der Dinge „die technische Vision, Objekte jeder Art in ein universales Netz zu integrieren“. Dabei besitzen die Objekte eine eindeutige Identität und bewegen oder befinden sich in einem intelligenten Umfeld.

Ausgestattet mit Sensoren, Mikroprozessoren, Software und Netzwerktechnik, tragen die Objekte winzige Computer in sich und sind mit dem Internet verbunden. Die Vernetzung wiederum ermöglicht es diesen intelligenten Objekten (Smart Objects), Daten zu speichern und auszutauschen, Prozesse zu überwachen, sich selbst zu steuern und nicht zuletzt eigenständig miteinander zu kommunizieren oder in einem Netzwerksystem zu agieren. Sie „wissen“, was in der Vergangenheit mit ihnen geschah, wo sie sich befinden, welche anderen Gegenstände in der Nähe sind und was als Nächstes zu tun ist. Alle Objekte, Personen und Prozesse im Internet der Dinge verfügen in der Regel über eindeutige Identitäten, um eine Verbindung zu einem „Ding“ innerhalb des Netzwerks herzustellen. Nur so können alle Zugriffe, Nachrichten oder Aktionen transparent nachvollzogen werden.

Vier grundlegende Aspekte sind für das Internet der Dinge charakteristisch:

  • Es integriert Alltagsgegenstände und macht IT damit allgegenwärtig.
  • Die Technik verschwindet aus der visuellen Wahrnehmung und wird unsichtbar.
  • Die Objekte besitzen eindeutige digitale Identitäten.
  • Sie können miteinander kommunizieren und gegebenenfalls sogar autonom agieren.

Die Welt wird smart

Das Internet der Dinge ist schon heute weit mehr als eine technische Vision. In einigen Teilbereichen hat es bereits Einzug gehalten.

Immer mehr Handelskonzerne arbeiten beispielsweise in der Logistik mit selbststeuernden Systemen: Paletten sind mit Sensoren ausgestattet, die RFID-Technologie verwenden und kontaktlos funktionieren. Sie besitzen digitale Identitäten. Diese werden bei der Warenein- und -ausgangskontrolle erfasst. So ist der Standort der Palette jederzeit erkennbar. Hersteller, Logistikunternehmen und Supermarktleitung wissen, wo sich die bestellte Ware aktuell befindet.

Im intelligenten Haus (Smart Home) von morgen besitzen unterschiedliche Funktionsbereiche wie Heizung, Beleuchtung oder Sicherheit jeweils ihre eigenen digitalen Identitäten, die in einem übergeordneten System miteinander verbunden sind. Je nach Tageszeit und Lichteinfall fahren beispielsweise Rollläden automatisch herauf oder herunter, die Heizung reguliert sich temperaturabhängig selbst, die Waschmaschine erkennt, wann der Strom am günstigsten ist und startet entsprechend den Waschgang. In Zukunft werden intelligente Stromnetze, sogenannte Smart Grids, Versorger und Konsumenten noch stärker miteinander vernetzen und dafür sorgen, dass das Zusammenspiel von Produktion, Speicherung, Netzmanagement und Verbrauch in einem Gesamtsystem effizient gestaltet wird.

Schon heute sind erste Fahrzeuge mit einer digitalen Identität ausgestattet und mit einem zentralen System verbunden, das Fernwartungsdienste oder Upgrades online durchführen kann. Auch Smart Mobility-Konzepte wie Car-to-Car-Kommunikation oder Carsharing funktionieren auf der Grundlage sicher vernetzter Identitäten.

Im Bereich der Medizin gibt es Assistenzsysteme, mit denen die Gesundheitsdaten von Patienten aus der Ferne abgerufen werden können. Oder implantierte Messgeräte, die über Funk Informationen übertragen und Patienten bei kritischer Veränderung bestimmter Werte warnen.

Im Rahmen des Internets der Dinge kommt der Industrie 4.0 eine besondere Bedeutung zu. In der Zukunftsvision einer Smart Factory besitzt jedes Werksmittel und jeder Prozess eine digitale, vernetzte Identität. Dadurch können beispielsweise Fertigungsprozesse so flexibel gestaltet werden, dass jeder Auftrag sich vom vorherigen unterscheiden kann. Der automatisierte Produktionsbetrieb einer Smart Factory bildet sozusagen die Kür im Internet der Dinge. Derzeit entstehen in Deutschland erste Pilotanlagen, um die Komplexität der Fabrik der Zukunft zu testen.

Internet der Dinge: Eine Vision wird Wirklichkeit

Obwohl das Internet der Dinge heutzutage als Revolution gehandelt wird, ist es keine neue Erfindung. Bereits 1988 befasst sich der amerikanische IT-Spezialist Mark Weiser am Xerox Forschungsinstitut im kalifornischen Palo Alto mit der Allgegenwärtigkeit von Computern. In seiner Präsentation „Nomadic Interactive“ stellt er Thesen zur Zukunft des Internets auf und nimmt damit grundlegende Aspekte des Internets der Dinge vorweg.

1991 veröffentlicht das Wissenschaftsmagazin „Scientific American“ Weisers Artikel „The Computer for the 21st Century". Dieser gilt als Grundlage für alle Überlegungen, die sich in den kommenden Jahrzehnten um das Internet der Dinge drehen. Weiser greift darin gleich zu Beginn eine wesentliche Qualität auf: „Die großen Technologien sind die, die verschwinden. Sie sind mit den Dingen des Alltags verwoben und von diesen nicht mehr zu unterscheiden.“

1999 entwickelt Kevin Ashton Weisers Ideen weiter und verwendet dabei das erste Mal den Begriff „Internet of Things“ (IoT). Ashton ist Mitbegründer des Auto-ID-Zentrums am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Dort arbeitet er an der Entwicklung einer Infrastruktur, die es Unternehmen ermöglicht, Produkte auf Basis von Radio Frequency Identification (RFID) zu identifizieren. „Wenn wir Computer hätten, die alles über die Dinge unseres Alltags wüssten – weil sie Daten verwenden, die sie sich ohne unsere Hilfe beschaffen –, könnten wir alles berechnen und verfolgen. Wir könnten Abfall, Kosten und Verluste reduzieren. Wir wüssten, ob die Gegenstände ersetzt, repariert oder überarbeitet werden müssten.“

Ashtons Verständnis vom Internet der Dinge ist auch heute noch gültig und spiegelt sich in der 2007 entwickelten Definition der Europäischen Kommission wider.

Große Themen: Datenschutz und Datensicherheit

Auch wenn es bereits zahlreiche Anwendungen gibt, die sich am Konzept des Internets der Dinge orientieren, so fehlt ihnen doch eine grundlegende Qualität: die Vernetzung der verschiedenen Netze untereinander. Noch besteht das Internet der Dinge aus einem Bündel von Intranets der Dinge. Um es als übergreifendes System zu entwickeln, sind technische Standards und komplexe Informationsarchitekturen erforderlich, die kausale Querbezüge schaffen und das eine intelligent mit dem anderen verbinden.

Eine weitere Herausforderung sind die enormen Datenmengen, die verarbeitet werden müssen, wenn jeder Gegenstand und jedes Produkt mit dem Internet verbunden ist. Dazu sind Bandbreiten erforderlich, die den globalen Datentransfers standhalten, und ein stabiles Kommunikationsnetz, das flächendeckend und vor allem sicher funktioniert.

Die Sicherheit ist beim Internet der Dinge ein wesentlicher Erfolgsfaktor. Zum einen müssen die digitalen Identitäten der Personen, Objekte und Prozesse vor Missbrauch geschützt werden. Zum anderen ist es notwendig, dass die intelligenten Systeme zuverlässig agieren und weder Mensch noch Umgebung gefährden. Bei der Interaktion von Menschen und Objekten beziehungsweise Prozessen gilt es darüber hinaus zu prüfen, ob die jeweilige Person berechtigt ist, in den Prozess einzugreifen oder Daten auszulesen.

Auch der rechtliche Rahmen zu Themen wie Datenschutz und Datensicherheit muss überdacht und weiter entwickelt werden – und zwar von Verantwortlichen in Gesetzgebung und Wirtschaft gemeinsam. Juristische Aspekte, die beim Internet der Dinge vor allem wichtig werden, sind: Schutz von Unternehmensdaten, Haftungsfragen, der Umgang mit personenbezogenen Daten und Handelsbeschränkungen. Für das Internet der Dinge ist ein solides Identitätsmanagement erforderlich, um die digitalen Identitäten und die gespeicherten Produkt-, Unternehmens- als auch Prozessdaten zu schützen.

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