Was ist das Internet der Dinge?
Das Internet der Dinge oder IoT(Internet of Things) ist ein System miteinander verbundener Rechner, die ohne menschliches Zutun Daten über ein drahtloses Netzwerk erfassen und übertragen können.
Dabei geht es nicht nur um Laptops und Smartphones: Nahezu jedes Gerät mit einem Ein/Aus-Schalter kann eine Internetverbindung herstellen und so zu einem Bestandteil des IoT werden. Dabei kann ein "Ding" im Internet der Dinge beispielsweise eine Person mit einem Herzimplantat, eine Kamera, die Live-Bilder von wilden Tieren in Küstengewässern liefert, oder ein mit Sensoren ausgestattetes Auto sein, das den Fahrer vor potenziellen Gefahren warnt. Letztendlich kann jedes Objekt mit einer IP-Adresse (Internet Protocol), das Daten über ein Netzwerk übertragen kann, Teil des Internets der Dinge sein.
Wie funktioniert das Internet der Dinge?
Zu einem IoT-System gehören verbundene Sensoren/Geräte, die in irgendeiner Form mit der Cloud kommunizieren. In der Cloud eintreffende Daten werden von der Software verarbeitet, die daraufhin ohne jegliche Benutzereingabe und ohne Warnmeldung selbsttätig entscheidet, ob eine Aktion erforderlich ist, ob z. B. die Einstellung von Sensoren/Geräten verändert werden müssen.
Vier verschiedene Elemente sind für ein komplettes IoT-System erforderlich: Sensoren oder Geräte, Konnektivität, Datenverarbeitung und eine Benutzeroberfläche. Gehen wir sie der Reihe nach durch:
Sensoren/Geräte
Sie erfassen Daten aus ihrer Umgebung. Ein Gerät kann mehrere Sensoren haben. So enthält ein Smartphone beispielsweise ein GPS, eine Kamera, einen Bewegungsmesser usw. Die Daten der Sensoren werden für einen bestimmten Zweck gesammelt.
Konnektivität
Hat ein Gerät Daten erfasst, muss es diese an die Cloud senden. Dafür gibt es unterschiedliche Übertragungswege, z. B. WLAN, Bluetooth, Satellit, Low-Power Wide Area Networks (LPWAN) oder eine direkte Verbindung zum Internet über Ethernet. Welche Art der Konnektivität gewählt wird, hängt von der IoT-Anwendung ab.
Datenverarbeitung
Sobald die Daten in der Cloud eintreffen, werden sie von der Software verarbeitet, die daraufhin möglicherweise eine Aktion in Gang setzt. Sie könnte zum Beispiel eine Warnmeldung auslösen oder automatisch und ohne Benutzereingabe die Einstellungen der Sensoren oder Geräte anpassen. Es gibt aber auch Fälle, in denen der Nutzer eingreifen muss, und hier kommt die Benutzeroberfläche ins Spiel.
Benutzeroberfläche
Wenn eine Benutzereingabe erforderlich ist oder der Nutzer das System überprüfen möchte, kann er das über die Benutzeroberfläche tun. Alle vom Nutzer durchgeführten Aktionen werden über das System in die entgegengesetzte Richtung gesendet. Von der Benutzeroberfläche zur Cloud und zurück an die Sensoren/Geräten, um die gewünschten Änderungen umzusetzen.
Welche Konnektivitäts-, Netzwerk- und Kommunikationsprotokolle von internetfähigen Geräten verwendet werden, hängt von der jeweiligen IoT-Anwendung ab. Das IoT nutzt zunehmend künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen, um die Datenerfassung zu vereinfachen und zu beschleunigen.
IoT-Anwendungen
IoT-Anwendungen gibt es jede Menge. Zu den bekanntesten gehören:
Wearables
Im Alltag sind vermutlich Wearables diejenigen Geräte des IoT, die den meisten ein Begriff sind. Dazu gehören Fitness-Tracker, Smartwatches, intelligente Brillen, VR-Headsets und viele andere mehr.
Smart Home
Darunter versteht man intelligente Systeme im Privatbereich mit Geräten, über die bestimmte Aufgaben automatisiert werden und die in der Regel ferngesteuert sind. Beispiele für IoT-Geräte in Smart Homes sind kabellose Küchengeräte, Musik, die sich der Stimmung anpasst, intelligente Beleuchtung, elektrische Jalousien, automatisch verschließbare Fenster und Türen, intelligente Stromzähler und so weiter.
Smart Citys
In Smart Citys werden IoT-Geräte wie Sensoren und Zähler genutzt, um Daten zu erfassen und zu analysieren. Die so gewonnenen Daten werden zur Verbesserung der Infrastruktur, der öffentlichen Versorgungseinrichtungen und Services eingesetzt.
Selbstfahrende Autos
Damit Autos selbsttätig fahren können, sind sie mit IoT-basierten Technologien ausgestattet, die Daten zum Fahrzeug und zum eingeschlagenen Weg übermitteln. Die Computersysteme des Fahrzeugs erfassen und analysieren Daten zur Verkehrssituation, über das äußere Umfeld, Navigationsdaten und mehr, damit es sich ohne Fahrer zurechtfindet.
Einzelhandel
Das Internet der Dinge kommt auch immer häufiger im Einzelhandel zum Einsatz. Denken Sie zum Beispiel an Selbstscan-Kassen, personalisierte Rabatte, intelligente Regale (die den Einzelhändler informieren, wenn der Bestand zur Neige geht), Roboter-Kollegen und optimiertes Lieferkettenmanagement. Amazon Go – der Concept Store von Amazon – ist ein Beispiel dafür, wie das Internet der Dinge eine Brücke zwischen stationärem und Online-Handel schlagen kann. Der Kunde zahlt in den Stores bargeldlos über sein Amazon-Wallet. Wenn der Kunde ein Produkt aus dem Regal nimmt, wird der Artikel in Echtzeit zu seinem Warenkorb hinzugefügt.
Telemedizin
Unter Telemedizin versteht man die Bereitstellung von medizinischen Leistungen mittels Informations- und Telekommunikationstechnologie. Ohne IoT ist Telemedizin praktisch gar nicht möglich (gelegentlich taucht das Akronym IoMT als Bezeichnung für das Internet der medizinischen Dinge auf). Möglich sind zum Beispiel medizinische Leistungen wie Diagnosen über räumliche Distanzen hinweg, die digitale Übermittlung medizinischer Bilder, Videosprechstunden mit Spezialisten usw.
Intelligente Landwirtschaft
Mit dem Einsatz digitaler Technologien lassen sich auch Bereiche der Landwirtschaft optimieren. So setzen Landwirte beispielsweise vernetzte Sensoren, Kameras und andere Geräte ein, um ihren Betrieb besser im Blick zu behalten und durch angepasste Arbeitsabläufe ihre Erträge zu steigern.
Diese Liste ließe sich noch lange so weiterführen, denn auch in unzähligen anderen Branchen verändert das IoT Abläufe und Arbeitsweisen. Beispiele für IoT-Geräte sind smarte Handys oder Kühlschränke, Smartwatches, Fitness-Tracker, intelligente Feuermelder, intelligente Türschlösser, intelligente Fahrräder, medizinische Sensoren, intelligente Sicherheitssysteme sowie virtuelle Assistenten wie Alexa und Google Home – die Liste ist endlos.
Die Geschichte des Internets der Dinge
Der Begriff "Internet der Dinge" wird häufig Kevin Ashton zugeschrieben. Ashton war 1999 bei Proctor & Gamble im Bereich der Lieferkettenoptimierung tätig und arbeitete gerade an einem neuen Sensorprojekt, das er in einer Präsentation vorstellen wollte. Als Titel für seine Präsentation wählte er das Internet der Dinge und seitdem hat sich dieser Begriff durchgesetzt. Streng genommen ist das Internet der Dinge aber älter als diese Bezeichnung:
In den 1970er Jahren: Das Konzept derart verbundener Geräte wurde damals als "Pervasive Computing" bezeichnet.
Anfang der 1980er Jahre: Das erste IoT-Gerät der Welt wurde an der Carnegie Mellon University aus der Taufe gehoben. Eine Gruppe von Studenten hatte eine Methode entwickelt, nach der der Coca-Cola-Automat auf dem Campus seinen Füllstand über ein Netzwerk meldete, damit sie sich den Weg zum Automaten sparen konnten, wenn er leer war. Sie bauten Mikroschalter in den Automaten ein, die anzeigten, wie viele Cola-Dosen noch vorhanden und ob sie gekühlt waren.
1990: John Romkey verbindet zum ersten Mal einen Toaster mit dem Internet.
1991: Eine Gruppe von Studenten an der Universität Cambridge setzt den ersten Prototyp einer Webkamera ein, um den Füllstand der Kaffeekanne im Computerraum zu überwachen. Dazu wurde die Webkamera so programmiert, dass sie dreimal pro Minute ein Foto von der Kaffeekanne macht. Die Kamera übertrug die Bilder an lokale Computer, so dass die Benutzer sehen konnten, ob noch Kaffee da war.
2000: LG Electronics präsentiert den ersten Kühlschrank der Welt, der mit dem Internet verbunden ist. Mit ihm können Verbraucher ihre Lebensmittel online einkaufen und Videoanrufe tätigen.
2008: Die erste internationale Konferenz über das Internet der Dinge findet 2008 in der Schweiz statt.
2010: Der Begriff Internet der Dinge beginnt sich durchzusetzen. Außerdem wird bekannt, dass der StreetView-Dienst von Google nicht nur 360-Grad-Bilder gemacht, sondern auch Daten über die WLAN-Netzwerke von Personen gespeichert hat. Es entbrennt eine Debatte darüber, ob Google nicht nur das Internet, sondern auch die physische Welt indizieren wolle. Im selben Jahr kündigt die chinesische Regierung an, dass das Internet der Dinge eine strategische Priorität in ihrem Fünfjahresplan darstellen soll.
2011: Gartner, Marktforschungsunternehmen und Erfinder des "Hype-Zyklus für aufkommende Technologien" nimmt das Internet der Dinge als neu aufkommendes Phänomen in seine Liste auf.
2012: Unter dem Motto "Internet der Dinge" findet die bis dahin größte europäische Internetkonferenz – Le Web – statt. Gleichzeitig beginnen Zeitschriften wie Forbes und Wired, das IoT in ihr Standardvokabular aufzunehmen.
2014: Google gibt seinen Kauf von Nest für 3,2 Milliarden US-Dollar bekannt, ein Deal, der das Internet der Dinge ins Bewusstsein der breiten Öffentlichkeit bringt. Im selben Jahr fand in Las Vegas die Consumer Electronics Show (CES) statt, die das Internet der Dinge zu ihrem Thema macht.
Mitte/Ende der 2010er Jahre: In dieser Zeit werden Geräte mit integrierter WLAN- und 3G/4G-Konnektivität immer kleiner, leistungsfähiger und billiger in der Herstellung. Dieser Trend treibt auch die zunehmende Verbreitung des IoT voran.
Man geht davon aus, dass bis 2021 schätzungsweise über 46 Milliarden Geräte mit dem Internet der Dinge verbunden sein werden. Und Experten erwarten bis 2030 eine weitere Steigerung auf über 100 Milliarden Geräte.
Vor- und Nachteile des Internets der Dinge
Beobachter sprechen dem IoT sowohl Vorteile als auch Nachteile zu. Zum Beispiel:
Vorteile:
Effizienz – Interaktionen von Maschine zu Maschine sind sehr effizient und lassen dem Menschen mehr Zeit für andere Aufgaben.
Automatisierung – Die Automatisierung führt zu einer Vereinheitlichung der Aufgaben. Damit lässt sich die Qualität von Services verbessern und es sind immer weniger menschliche Eingriffe erforderlich.
Kosteneinsparungen – Höhere Effizienz und Automatisierung sparen Zeit und Arbeitskosten, so dass sich die Herstellung und Lieferung von Waren verbilligt.
Qualitätskontrolle – Das Internet der Dinge ermöglicht eine bessere Kommunikation zwischen Geräten und damit eine effektivere Qualitätskontrolle.
Mehr Transparenz – Die Möglichkeit, überall und jederzeit mit jedem Gerät auf Informationen zuzugreifen, kann Entscheidungsprozesse vereinfachen und die Transparenz fördern.
Nachteile:
Kompatibilität – Fehlende internationale Kompatibilitätsstandards könnten zu Schwierigkeiten bei der Kommunikation zwischen Geräten verschiedener Hersteller führen.
Verlust von Arbeitsplätzen – Da das IoT die Automatisierung beschleunigt, könnten qualifizierte Arbeitsplätze verloren gehen.
Komplexität – Angesichts der schieren Größe des IoT-Netzes, von dem so viele Geräte abhängen, sind die möglichen Folgen eines einzigen Fehlers in der Software oder Hardware nicht mehr beherrschbar.
Datenschutz und Sicherheit – Da häufig Geräte des täglichen Lebens involviert und mit dem Internet verbunden sind, wird eine beträchtliche Menge an Informationen online gestellt. Daraus ergeben sich Risiken für die Sicherheit und die Privatsphäre, auf die wir weiter unten näher eingehen wollen.
Datenschutzprobleme und Sicherheitsrisiken infolge des IoT
Zu den wesentlichen Datenschutzproblemen und Sicherheitsrisiken im Zusammenhang mit dem Internet der Dinge gehören:
Übermaß an Daten – IoT-Geräte erzeugen enorme Datenmengen. Es besteht die Gefahr von potenziellen Schwachstellen, die Hacker ausnutzen könnten, um an sensible Informationen zu kommen.
Anfälligkeit für Hackerangriffe – Ein Forscherteam von Microsoft und der University of Michigan hat beispielsweise Sicherheitslücken in der Smart Home-Plattform von Samsung aufgedeckt.
Ungewolltes öffentliches Profil – Um IoT-Geräte nutzen zu können, muss man in der Regel Nutzungsbedingungen akzeptieren. Aber viele Menschen haben keine Lust, die langen Dokumente zu lesen, und klicken einfach auf "Akzeptieren". Mit ihren IoT-Geräten erfassen Unternehmen sehr weitgehende Informationen über ihre Nutzer. So könnte eine Versicherungsgesellschaft über die smarten Systeme in Ihrem Auto Hinweise auf Ihre Fahrweise sammeln und zur Berechnung Ihrer Lebensversicherung heranziehen. Dasselbe gilt für Fitness-Tracker.
Lauschangriff – Hersteller oder Hacker könnten angeschlossene Geräte nutzen, um die Wohnung einer Person abzuhören.
Lesen Sie dazu auch den Artikel von Kaspersky zum Thema Best Practices für IoT-Sicherheit.
Wie sieht die Zukunft des IoT aus?
Sicherheit rückt in den Vordergrund
Angesichts des Umfangs und der Komplexität des Internets der Dinge sind IoT-Geräte immer der Gefahr von Cyberangriffen und Datenschutzverletzungen ausgesetzt. Die Branche nimmt dieses Problem ernst und arbeitet daran, die Sicherheit für die Verbraucher zu verbessern. Künftig wird es zu einem verstärkten Einsatz von integrierten und durchgängigen Sicherheitslösungen sowie von KI-, Blockchain- und Edge Computing-Lösungen für IoT-Geräte kommen.
Weitere IoT-Anwendungen im Gesundheitswesen
Seit Corona scheint sich abzuzeichnen, dass medizinische IoT-Produkte und IoT-Gesundheitssysteme eine größere Rolle spielen werden als bisher. Experten sagen schon seit Jahren eine IoT-Revolution im Gesundheitswesen voraus, und die Pandemie hat diese Entwicklung beschleunigt. Immer mehr Arzttermine finden per Videokonferenz statt, und wir erleben bereits jetzt eine Zunahme an Lösungen zur Fernüberwachung und IoT-basierten intelligenten Wearables, Gesundheitstrackern und Sensoren.
Umstieg auf die Smart City
Städte auf der ganzen Welt werden zunehmend auf intelligente Technologien setzen, um effizienter arbeiten zu können, den Dialog mit der Öffentlichkeit zu fördern sowie die Qualität von sozialen und Behördenleistungen zu verbessern.
Verstärkter Einsatz von KI und lernfähigen Systemen
Die größten Investitionen in die IoT-Infrastrukturen der kommenden Jahre werden vermutlich den Bereichen künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen zugute kommen. KI-gestütztes IoT ermöglicht intelligente Maschinen, die mit wenig oder ganz ohne menschliches Zutun smarte Entscheidungen treffen.
Weiteres Wachstum durch 5G-Netze
5G oder die fünfte Generation des Mobilfunks bedeutet mehr Geschwindigkeit. Dank schnellerer Netze können die von IoT-Geräten erfassten Daten in ganz anderen Dimensionen analysiert und verwaltet werden. Diese Entwicklung wird vermutlich einen wesentlichen Beitrag zur Ausweitung des Internets der Dinge leisten. Da sich jedoch immer mehr IoT-Geräte direkt mit dem 5G-Netz und nicht mit einem WLAN-Router verbinden, wird es neue Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes und der allgemeinen Sicherheit geben.
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