Das Internet of Things: Auf ins Zeitalter ver­netz­ter Dinge

Eine all­ge­mein­gül­ti­ge De­fi­ni­ti­on des Begriffs „Internet of Things“ (abgekürzt: IoT) hat sich noch nicht durch­ge­setzt. Vielmehr existiert eine Vielzahl un­ter­schied­li­cher De­fi­ni­tio­nen, die sich in den Details durchaus un­ter­schei­den. Gemeinsam ist den meisten jedoch, dass sie die flä­chen­de­cken­de Ver­net­zung von All­tags­ge­gen­stän­den und in­dus­tri­el­len Maschinen per Internet als Internet of Things be­zeich­nen. Ent­spre­chen­de Geräte erhalten im Netzwerk eine ein­deu­ti­ge Identität (Adresse) und können Aufgaben voll­au­to­ma­ti­siert über­neh­men: Dadurch können bei­spiels­wei­se einfache Ge­gen­stän­de auch un­ab­hän­gig von mensch­li­cher Steuerung überall und rund um die Uhr mit­ein­an­der kom­mu­ni­zie­ren. Aus­ge­stat­tet mit mitunter nur simplen Sensoren und Pro­zes­so­ren und verbunden über Netz­werk­tech­nik erfassen sie In­for­ma­tio­nen über ihre Umwelt, werten sie aus und geben Daten an andere vernetzte Dinge weiter.

Folglich ist das Internet of Things kei­nes­wegs nur auf komplexe Hightech-Haus­halts­ge­rä­te oder selbst­fah­ren­de Autos be­schränkt. Vielmehr gibt es zahl­rei­che weitere An­wen­dun­gen: In­ter­net­fä­hi­ge Kleidung und Fit­ness­arm­bän­der könnten bei­spiels­wei­se den Ge­sund­heits­zu­stand der Träger über­wa­chen und die er­mit­tel­ten Kör­per­wer­te direkt zur Aus­wer­tung an den Hausarzt wei­ter­lei­ten. In der Land­wirt­schaft könnten Feuch­tig­keits­sen­so­ren den Wasser- und Nähr­stoff­be­darf von Nutz­pflan­zen in eine Cloud senden. Die An­wen­dungs­mög­lich­kei­ten sind überaus viel­fäl­tig.

Das Internet der Dinge, die deutsche Ent­spre­chung des Begriffs „Internet of Things“, ist eng verbunden mit einer Reihe tech­no­lo­gi­scher Ent­wick­lun­gen und hängt sehr stark mit Konzepten wie Ubi­qui­tous Computing und KI (künst­li­che In­tel­li­genz) zusammen. We­sent­li­ches Merkmal ist, dass durch IoT ge­wöhn­li­che Ge­gen­stän­de zu Devices werden können. Sie sind über eine IP-Adresse iden­ti­fi­zier­bar, erfassen über Sensoren Zustände und besitzen über Chips Spei­cher­ver­mö­gen. Ein­ge­bau­te Mi­ni­com­pu­ter befähigen sie dazu, sich selbst zu steuern, auf ihre Umwelt zu regieren und Daten selbst­tä­tig aus­zu­tau­schen. Mitunter sind sie mittels Machine Learning sogar in der Lage, Muster zu erkennen, zu ver­all­ge­mei­nern und daraus Schlüsse zu ziehen, um sich Si­tua­tio­nen an­zu­pas­sen und sich fort­lau­fend selbst zu op­ti­mie­ren. Bereits einfache Funk­tech­no­lo­gie wie RFID oder Bluetooth reicht, um physische Objekte in ein Sender-Empfänger-System um­zu­wan­deln. Mithilfe kom­ple­xe­rer Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­nik wie 4G sind die ver­bun­de­nen Geräte imstande, große Da­ten­men­gen stö­rungs­frei und über große Distanzen hinweg an eine Cloud oder ein anderes IoT-Gerät wei­ter­zu­lei­ten. Das Internet of Things kann sich ver­schie­de­ner Tech­no­lo­gien bedienen. Es gibt zwar keine all­ge­mein­gül­ti­ge De­fi­ni­ti­on des Begriffs, doch gän­gi­ger­wei­se werden folgende Merkmale mit dem IoT in Ver­bin­dung gebracht:

• Sammeln, Speichern und Ver­ar­bei­ten von Daten (Beispiel: Ein Ther­mo­stat misst au­to­ma­tisch die Raum­tem­pe­ra­tur)
  
  
• Kom­mu­ni­ka­ti­on un­ter­ein­an­der (direkt oder über z. B. über eine Cloud)
  
  
• Ver­net­zung (z. B. über Bluetooth-Anbindung ans Internet)
  
  
• Ubiquität (Vernetzte Geräte kommen nahezu überall zum Einsatz)
  
  
• Selbst­steue­rung (Bestimmte Aktionen/Szenarien lösen eine Reaktion aus, ohne dass diese manuell ausgelöst werden muss: Ein Elek­tro­herd geht bei­spiels­wei­se in den Stand-by-Betrieb über, nachdem das Essen die ge­wünsch­te Tem­pe­ra­tur erreicht hat)
  
  
• Lern­fä­hig­keit (Beispiel: Eine in­ter­net­fä­hi­ge Leuchte ana­ly­siert die ge­wünsch­te Licht­in­ten­si­tät und stellt diese später au­to­ma­tisch ein)

Wer das Prinzip hinter dem Internet of Things verstehen möchte, der kommt nicht umhin, sich mit seinen tech­no­lo­gi­schen Grund­la­gen zu be­schäf­ti­gen. Sowohl längst eta­blier­te als auch neuere In­for­ma­ti­ons- und Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­no­lo­gien er­mög­li­chen theo­re­tisch bereits jetzt das Internet der Dinge. Doch damit eine flä­chen­de­cken­de Ver­net­zung tat­säch­lich Realität werden kann, müsste man bestimmte Tech­no­lo­gien noch weiter ausbauen.

Um Geräte umfassend vernetzen, Daten schnell und stö­rungs­frei über­tra­gen, auswerten und das Big-Data-Problem lösen zu können, müssen noch ein paar Hin­der­nis­se über­wun­den werden: Denn IoT erfordert ein überaus leis­tungs­fä­hi­ges mobiles Internet, das auch das immense Da­ten­auf­kom­men be­wäl­ti­gen könnte, dass mit der flä­chen­de­cken­den Ver­net­zung von Maschinen und un­ter­schied­lichs­ten All­tags­ge­rä­ten ein­her­gin­ge.

Aus diesem Grund setzen viele Ent­wick­ler große Hoffnung auf die neue Mo­bil­funk­ge­nera­ti­on 5G, die die alten Standards hin­sicht­lich der Datenrate pro Sekunde um ein Viel­fa­ches über­trifft. Laut EU (hier sind die geplanten Schritte als PDF einsehbar) sollen bis 2025 alle großen Städte sowie die Haupt­ver­kehrs­stra­ßen sämt­li­cher EU-Mit­glied­staa­ten mit 5G versorgt sein. Der ur­sprüng­li­che Zeitplan sah eine Umsetzung bis 2020 vor – Experten halten eine Rea­li­sie­rung bis 2025 al­ler­dings für deutlich wahr­schein­li­cher. Un­ab­hän­gig davon, welches der beiden genannten Jahre es am Ende sein wird: 5G ist keine ferne Zu­kunfts­mu­sik mehr.

Einfache Mittel wie RFID und QR-Code reichen aus, um Objekte zu iden­ti­fi­zie­ren, In­for­ma­tio­nen über physische Zustände zu sammeln und in ein Netzwerk ein­zu­spei­sen. Dies ist bei­spiels­wei­se bereits bei der Pa­ket­ver­fol­gung von Lo­gis­tik­dienst­leis­tern und in der Wa­ren­wirt­schaft gang und gäbe. Geht es darum, komplexe Daten au­to­ma­tisch aus­zu­wer­ten und sich selbst zu steuern, müssen die Dinge über ent­spre­chen­de Hardware verfügen. Dies geschieht nach dem Prinzip M2M (Machine-to-Machine). Der Begriff M2M be­zeich­net ein Sender-Empfänger-System für den au­to­ma­ti­sier­ten In­for­ma­ti­ons­aus­tausch zweier Geräte – es besteht aus ver­schie­de­nen Kom­po­nen­ten und könnte in der Lo­gis­tik­bran­che bei der Fern­war­tung von Geräten bei­spiels­wei­se fol­gen­der­ma­ßen aussehen:

• Sender bzw. Da­ten­end­punkt – Beispiel: Re­gal­pi­cker mit be­we­gungs­mes­sen­den Sensoren sendet GPS-Signale
   
• Über­tra­gungs­tech­no­lo­gie – drahtlose Netzwerke wie UMTS, HSPA, LTE, 5G
   
• Empfänger bzw. Da­ten­in­te­gra­ti­ons­punkt – Beispiel: Server eines Lo­gis­tik­un­ter­neh­mens in­ter­pre­tiert tech­ni­sche Parameter der zu über­wa­chen­den Maschine als Feh­ler­mel­dung
   
• Zwi­schen­an­wen­dung – Beispiel: API (An­wen­dungs-Pro­gram­mier­schnitt­stel­le) un­ter­stützt vernetzte Empfänger-Maschine, Daten aus­zu­wer­ten und Aktionen aus­zu­lö­sen

Folgende Elemente gehören zur tech­ni­schen Ar­chi­tek­tur des Internet of Things:

• Sensoren: All­tags­ge­gen­stän­de oder Geräte, die mit Sensoren aus­ge­stat­tet sind, verfügen bei­spiels­wei­se über Mess­füh­ler, die phy­si­ka­li­sche oder chemische Zustände erfassen. Sie messen Tem­pe­ra­tur, Druck, Hel­lig­keit, Feuch­tig­keit, den pH-Wert oder Bewegung. Um die Mess­ergeb­nis­se digital nutzbar zu machen, über­set­zen sie selbige in elek­tri­sche Signale. So misst der Hel­lig­keits­sen­sor eines Smart­phones die Licht­in­ten­si­tät der Umgebung. Mit diesen In­for­ma­tio­nen kann sich das Display dem Hel­lig­keits­grad anpassen.
   
• RFID (Radio Frequency Iden­ti­fi­ca­ti­on): Diese Tech­no­lo­gie erlaubt das be­rüh­rungs­lo­se Iden­ti­fi­zie­ren eines Ge­gen­stands mittels elek­tro­ma­gne­ti­scher Wellen. Damit ein Lesegerät ihn erkennen und lo­ka­li­sie­ren kann, erhält der Ge­gen­stand ein Funk-Etikett sowie einen un­ver­wech­sel­ba­ren Code. RFID-Systeme haben eine Reich­wei­te von bis zu 100 Metern. Ein An­wen­dungs­bei­spiel bietet unter anderem die Lo­gis­tik­bran­che, in der Container bei der Ver­schif­fung durch RFID besser lo­ka­li­sier­bar sind.
   
• Location Tech­no­lo­gies: GPS, WLAN und Bluetooth über­win­den noch größere Distanzen und über­tra­gen mehr In­for­ma­tio­nen. Auf diese Weise kann bei­spiels­wei­se ein Smart­phone bei der Re­stau­rant­su­che das nächst­ge­le­ge­ne Lokal anzeigen.
   
• Drahtlose Netzwerke: Für ein weit­rei­chen­des Internet der Dinge bedarf es mehr als Nah­feld­kom­mu­ni­ka­ti­on und der kurzen Über­tra­gungs­we­ge von WLAN. Die wich­tigs­ten Über­tra­gungs­tech­no­lo­gien basieren auf Mobilfunk mit den Standards 3G (UMTS) und 4G (LTE) – doch diese nicht ver­zö­ge­rungs­frei. Für hohe Da­ten­vo­lu­men und eine Echt­zeit­über­tra­gung ist eine neuere Ge­ne­ra­ti­on notwendig. Künftig dürften die folgenden Standards die Ver­net­zung vor­an­trei­ben:
   
  • 5G: Die fünfte Ge­ne­ra­ti­on der Mo­bil­funk­stan­dards bedeutet einen großen Ent­wick­lungs­sprung: 5G bewältigt 10.000 Megabit pro Sekunde. Damit ist es hundert Mal schneller als LTE. Hin­sicht­lich der Kapazität über­trumpft es LTE um ein Tau­send­fa­ches. Über 5G können die meisten An­wen­dun­gen in Echtzeit funk­tio­nie­ren. Damit bildet 5G bei­spiels­wei­se die Vor­aus­set­zung für selbst­fah­ren­de Autos in Smart Citys. Zudem lassen sich selbst die großen Da­ten­pa­ke­te von Full-HD-Filmen über 5G zeitnah laden.
     
  • Nar­row­Band-IoT (NB-IoT): Diese Funk­tech­no­lo­gie ist ebenfalls eine In­no­va­ti­on. Sie überträgt zwar nur kleine Da­ten­men­gen, zeichnet sich aber dafür durch andere Vorteile aus: Dank einer hohen Si­gnal­stär­ke erreicht sie auch schwer zu­gäng­li­che Stellen – bei­spiels­wei­se un­ter­ir­di­sche Empfänger oder Geräte in dick­wan­di­gen Anlagen. Die Tech­no­lo­gie funk­tio­niert extrem en­er­gie­ef­fi­zi­ent und über einen langen Zeitraum hinweg. Über sie könnten bei­spiels­wei­se Stadt­wer­ke Heizungen im Keller warten, die nicht extern mit Strom versorgt werden, oder Stra­ßen­be­leuch­tung aus der Ferne steuern.
     
• Cloud: Auch diese vir­tu­el­len Speicher- und Da­ten­ver­ar­bei­tungs­netz­wer­ke sind für die In­fra­struk­tur eines weit­ma­schi­gen Internets der Dinge es­sen­zi­ell. Die Cloud erlaubt es bei­spiels­wei­se, den Speicher ver­netz­ter Dinge aus­zu­la­gern be­zie­hungs­wei­se deren Spei­cher­ka­pa­zi­tät zu erhöhen.
   
• Embedded Computing: Mi­kro­pro­zes­so­ren und schlanke Rechner-Systeme funk­tio­nie­ren nur im Zu­sam­men­spiel mit anderen Geräten. Dafür kommen sie ohne viel Hard- und Software aus und eignen sich dafür, selbst aus kleinen All­tags­ge­gen­stän­den sich selbst steuernde Systeme zu machen.

Das Internet of Things könnte sämtliche Bereiche unseres Lebens er­leich­tern. Die Aussicht auf einen be­que­me­ren Alltag, eine ef­fi­zi­en­te­re Wirt­schaft und Ver­wal­tung, si­che­re­ren Stra­ßen­ver­kehr, um­welt­scho­nen­de­re En­er­gie­ver­sor­gung und ein ge­sün­de­res Leben treibt seine Ent­wick­lung voran. Selbst­tä­ti­ge Kaf­fee­ma­schi­nen, eine zeitnah auf den Bedarf re­agie­ren­de In­dus­trie­pro­duk­ti­on, selbst­fah­ren­de Autos und Fit­ness­arm­bän­der, die Er­kran­kun­gen sofort erkennen und melden – die Ein­satz­mög­lich­kei­ten betreffen un­ter­schied­lichs­te Le­bens­be­rei­che. Auf Basis der Daten, die die ver­netz­ten Maschinen sammeln, lassen sich viele Ak­ti­vi­tä­ten besser planen. Gerade im Verbund mit KI-Systemen funk­tio­nie­ren über IoT vernetzte Objekte zu­ver­läs­si­ger und vor allem schneller als Menschen.

Im me­di­zi­ni­schen Sektor könnte das Internet der Dinge es er­mög­li­chen, Pa­ti­en­ten­da­ten zu erheben, auf dieser Grundlage exakte Diagnosen zu stellen und den Ge­sund­heits­zu­stand rund um die Uhr zu kon­trol­lie­ren – in vielen Fällen müssten die Be­trof­fe­nen nicht mal einen Arzt aufsuchen.

In­ter­net­fä­hi­ge Dinge, die ständig mit­ein­an­der In­for­ma­tio­nen aus­tau­schen und lernfähig sind, können auch ohne mensch­li­ches Zutun Risiken vor­aus­se­hen, re­gu­lie­rend ein­grei­fen und Abläufe op­ti­mie­ren. Maschinen, die sich selbst warten oder in einer Fabrik echt­zeit­nah Pro­duk­ti­ons­ab­läu­fe planen, sparen Kosten und Zeit. Sich selbst steuernde Heizungen oder Sensoren, die in der Land­wirt­schaft den genauen Wasser- und Dün­ge­mit­tel­be­darf melden, sorgen zudem für eine um­welt­freund­li­che­re und ef­fi­zi­en­te­re Res­sour­cen­nut­zung.                                                        

Durch den Ausbau der digitalen In­fra­struk­tur könnte künftig ein aus­ge­klü­gel­tes, weit­ma­schi­ges System entstehen, das sämtliche Branchen und Le­bens­be­rei­che durch­zieht und sich voll­stän­dig selbst reguliert.

Die Re­vo­lu­ti­on des Alltags durch das Internet of Things steht uns noch bevor. Wie IoT unser Leben verändern wird, lässt sich bislang nur erahnen. Schließ­lich wohnt nicht jeder schon jetzt in einem Smart Home oder nutzt Wearables. In­no­va­tio­nen wie au­to­ma­ti­sier­te Kas­sen­sys­te­me, in­tel­li­gen­te Über­wa­chungs­ka­me­ras und sich selbst steuernde Fabriken funk­tio­nie­ren im Alltag hingegen wei­test­ge­hend un­sicht­bar bzw. bleiben im Hin­ter­grund. Ein um­fas­sen­des Internet der Dinge würde bedeuten, dass wir ständig von Com­pu­ter­sys­te­men umgeben sind, die Daten sammeln und sich per Internet aus­tau­schen. Nutzt man solche Geräte in den eigenen vier Wänden, durch­drin­gen sie voll­stän­dig den Pri­vat­raum. Ein Smart Home ist für die Bewohner aber auch mit zahl­rei­chen Vorteilen verbunden: Auf Basis personen- und ak­ti­vi­täts­be­zo­ge­ner Daten agiert es vor­aus­schau­end und er­leich­tert diverse All­tags­ab­läu­fe. Haus­halts­ge­rä­te re­gu­lie­ren sich selbst und bedürfen keiner Kontrolle. Ein sich selbst ab­schal­ten­der Herd oder eine sich au­to­ma­tisch ver­schlie­ßen­de Woh­nungs­tür sorgen für mehr Si­cher­heit. Viele vernetzte Geräte können auch auf Ver­hal­tens­mus­ter reagieren: Ein Fit­ness­arm­band spornt dann bei­spiels­wei­se zu einer gesunden Le­bens­wei­se an und alarmiert den Nutzer, sobald es Be­we­gungs­man­gel re­gis­triert. Al­ler­dings sind mensch­li­che Be­dürf­nis­se nur bedingt berechen- und vor­aus­seh­bar. Außerdem stellt sich an­ge­sichts dieser Tech­no­lo­gie die Frage: Was, wenn die Dinge zunehmend unseren Le­bens­stil diktieren? Wie gestalten bei­spiels­wei­se in Zukunft Kran­ken­ver­si­che­run­gen ihre Tarife, wenn sie Einblick in ein per­sön­li­ches Fit­ness­pro­gramm erhalten, das nicht ihrem ge­sund­heits­po­li­ti­schen Maßstab genügt? Mit diesen Fragen befassen sich nicht nur Ethik­ex­per­ten. Auch IT-Experten dis­ku­tie­ren po­ten­zi­el­le Schat­ten­sei­ten des IoT und stellen Über­le­gun­gen für eine Art hip­po­kra­ti­schen Eid für Soft­ware­ent­wick­ler an. Eines ist sicher: Die bereits er­hält­li­chen Smart-Home-Geräte sind durchaus praktisch. Als Beispiel hierfür kann das lern­fä­hi­ge Heiz­kör­per­ther­mo­stat der von Google über­nom­me­nen Firma Nest dienen. Es merkt sich die Heiz­ge­wohn­hei­ten der Bewohner und regelt selbsts­tä­tig die Tem­pe­ra­tur. Ein in­te­grier­ter Be­we­gungs­mel­der re­gis­triert, ob die Bewohner zu Hause sind und schaltet die Heizung bei Ab­we­sen­heit ab. Das spart Heiz­kos­ten, schont En­er­gie­res­sour­cen und erhöht den Wohn­kom­fort. Kommen die Bewohner einmal früher nach Hause, können sie die Wohnung aus der Ferne vorheizen. Was in ab­seh­ba­rer Zeit im öf­fent­li­chen Bereich möglich ist, zeigen bereits in einigen Städten getestete IoT-In­no­va­tio­nen. Sollten diese weltweit ein­ge­setzt werden, könnte das Internet of Things das Trans­port­we­sen, den Stra­ßen­ver­kehr, die Müll­ab­fuhr und vieles mehr deutlich ef­fi­zi­en­ter gestalten. Es würde eine komplette In­fra­struk­tur aus ver­netz­ten Stra­ßen­la­ter­nen, Müll­con­tai­nern, Ampeln und Ge­bäu­de­fas­sa­den schaffen, die über Sensoren Daten erheben. In der spa­ni­schen Stadt Santander ist die Smart City keine Zu­kunfts­vi­si­on mehr. In den engen Straßen der In­nen­stadt messen tausende Sensoren das Ver­kehrs­auf­kom­men. Ein App in­for­miert über aus­ge­las­te­te Ver­kehrs­rou­ten und leitet Au­to­fah­rer zu einem freien Parkplatz. In Amsterdam sorgen in­tel­li­gen­te Stra­ßen­lam­pen für passende Leucht­stär­ke. Sind keine Fußgänger und Autos in der Nähe, schalten sie sich ab. Das ver­rin­gert die Licht­ver­schmut­zung und spart En­er­gie­kos­ten.

Was ist IoT? Was bedeutet Industrie 4.0? Nachdem Dampf­ma­schi­ne, Fließband und Di­gi­ta­li­sie­rung die Industrie grund­le­gend ver­än­der­ten, ist das Internet der Dinge Motor einer vierten in­dus­tri­el­len Re­vo­lu­ti­on. Smarte Fabriken, deren Anlagen den gesamten Pro­duk­ti­ons­pro­zess selbst or­ga­ni­sie­ren, läuten bereits jetzt ein neues Zeitalter ein. Solche Fabriken be­schleu­ni­gen die Her­stel­lung, steigern die Effizienz und sparen Kosten ein. In einer ver­netz­ten Fabrik melden bei­spiels­wei­se mit RFID-Chips aus­ge­stat­te­te Werk­stof­fe, welche Maschine für den nächsten Ver­ar­bei­tungs­schritt zuständig ist. Über Sensoren weisen Maschinen auf kritische Zustände hin. Damit jeder Ablauf rei­bungs­los von­stat­ten­geht, si­gna­li­sie­ren sie even­tu­el­len Material- und Re­pa­ra­tur­be­darf.

Das Internet of Things eignet sich dazu, sämtliche Fer­ti­gungs­pha­sen eines Produktes zu op­ti­mie­ren. Darüber hinaus könnte es alle be­tei­lig­ten Dienst­leis­tun­gen per­fek­tio­nie­ren – von der Pro­dukt­ent­wick­lung über die Ver­mark­tung bis hin zur Aus­lie­fe­rung und zum Recycling. Mit­ein­an­der vernetzte und selbst­ler­nen­de Maschinen er­mög­li­chen es zudem, besser auf in­di­vi­du­el­le Kun­den­wün­sche ein­zu­ge­hen. Zur An­fer­ti­gung per­so­na­li­sier­ter Produkte muss so nicht jedes Mal eine mensch­li­che Kontrolle bzw. Umrüstung der Anlage statt­fin­den. Das lohnt sich bereits bei kleineren Stück­zah­len – Adidas stellt auf diese Weise bereits per­so­na­li­sier­te Sport­schu­he her.

Potenzial bietet das Internet der Dinge auch im Bereich Marketing. So pro­fi­tiert der Ein­zel­han­del bei­spiels­wei­se von stand­ort­be­zo­ge­nem Targeting. So­ge­nann­te iBeacons senden Signale an Smart­phones, die über Son­der­an­ge­bo­te in­for­mie­ren oder Käufer von Bio-Produkten direkt zu ent­spre­chen­den Angeboten lotsen. In­ter­net­fä­hi­ge Ge­trän­ke­au­to­ma­ten sind imstande, Leerstand zu melden oder eine Scha­dens­mel­dung zu senden. Messen die Sensoren som­mer­li­che Tem­pe­ra­tu­ren können die Ge­trän­ke­prei­se an­ge­sichts der zu er­war­ten­den höheren Nachfrage au­to­ma­tisch angepasst werden.

Ein anderes Beispiel sind die smarten Flaschen des Whis­ky­her­stel­lers Johnnie Walker. Dieser ent­wi­ckel­te Flaschen, die per NFC (Near Field Com­mu­ni­ca­ti­on) mit dem Käu­fer­han­dy kom­mu­ni­zie­ren. Am Fla­schen­hals­eti­kett an­haf­ten­de Sensoren sammeln In­for­ma­tio­nen. Auf diese Weise kann das Un­ter­neh­men die Lie­fer­ket­te und die komplette Customer Journey nach­voll­zie­hen. Die Sensoren re­gis­trie­ren, ob sich die Flasche im ge­schlos­se­nen Zustand befindet oder geöffnet wurde. Abhängig von diesen In­for­ma­tio­nen erhält der Käufer über sein Handy Pro­dukt­in­for­ma­tio­nen oder Tipps für einen ge­nuss­vol­len Konsum. Das schafft einen zu­sätz­li­chen Kauf­an­reiz und ver­bes­sert das Pro­dukt­er­leb­nis. Die ver­netz­ten Dinge sind also fähig, während des gesamten Pro­dukt­le­bens­zy­klus Daten zu erheben und mit­ein­an­der zu ver­knüp­fen. Unter Be­rück­sich­ti­gung der ge­won­ne­nen Ver­brau­cher­da­ten können sie passende Wer­be­bot­schaf­ten über­mit­teln.

Das wirt­schaft­li­che Potenzial des Internet of Things ist also riesig. Laut einer McKinsey-Studie soll das IoT 2025 der Wirt­schaft rund 11,1 Billionen US-Dollar Mehrwert bescheren.

Al­ler­dings geht die Industrie 4.0 auch mit einigen Risiken einher: Eine um­fas­sen­de Ver­net­zung bietet Hackern zahl­rei­che An­griffs­punk­te und erhöht das Risiko von Da­ten­schutz­ver­stö­ßen und Wirt­schafts­spio­na­ge. Werden Pro­duk­ti­ons­ab­läu­fe und Wartung an Maschinen delegiert, ersetzt dies den Menschen als Ar­beits­kraft. Und das betrifft mitunter nicht nur monotone und ge­fähr­li­che Tä­tig­kei­ten, sondern auch Jobs, mit denen aktuell zahl­rei­che Menschen ihren Le­bens­un­ter­halt be­strei­ten.

Die Experten sind sich jedoch noch uneinig, in welchen Bereichen und in welchem Maße IoT die Ar­beits­welt um­krem­peln wird. Ei­ner­seits schafft die Di­gi­ta­li­sie­rung neue Ar­beits­plät­ze und smarte Geräte dürften in vielen Bereichen auch nur eine As­sis­tenz­funk­ti­on für den Menschen über­neh­men. An­de­rer­seits rechnen einige Ökonomen damit, dass die Industrie 4.0 mit einer um­fas­sen­den Weg­ra­tio­na­li­sie­rung von Ar­beits­plät­zen ein­her­ge­hen wird. Der am re­nom­mier­ten Mas­sa­chu­setts Institute of Tech­no­lo­gy (MIT) for­schen­de Wirt­schafts­wis­sen­schaft­ler Andrew McAfee geht bei­spiels­wei­se davon aus, dass man bis zur Jahr­hun­dert­mit­te circa die Hälfte aller aktuell be­stehen­den Ar­beits­plät­ze abgebaut haben wird. Zu einem ähnlichen Ergebnis kommt auch eine Studie der Uni­ver­si­tät Oxford (die Stu­di­en­ergeb­nis­se hier als PDF).

Das Internet of Things wird auch das Ge­sund­heits­we­sen re­vo­lu­tio­nie­ren. Wearables messen wichtige me­di­zi­ni­sche Parameter – sind Herz­rhyth­mus oder glyk­ämischer Index auffällig, schlagen sie bei Herz­pa­ti­en­ten be­zie­hungs­wei­se Dia­be­ti­kern Alarm. Wearables sind nur eine Mög­lich­keit, IoT präventiv ein­zu­set­zen. Auch dia­gnos­ti­sche Verfahren hebt das IoT auf ein neues Level. Zudem ver­bes­sern in­ter­net­fä­hi­ge Me­di­zin­ge­rä­te die sta­tio­nä­re und ambulante Ver­sor­gung.

Präventiv ein­ge­setz­te IoT-Geräte über­wa­chen die Kör­per­tem­pe­ra­tur, ana­ly­sie­ren die Atem­fre­quenz, werten die chemische Zu­sam­men­set­zung von Schweiß aus und erstellen ein EKG – theo­re­tisch ist das rund um die Uhr möglich. Basis dieser per­ma­nen­ten Vor­sor­ge­un­ter­su­chung bilden bei­spiels­wei­se mit Sensoren aus­ge­stat­te­te Wearables wie Armbänder und Kleidung, den Speichel ana­ly­sie­ren­de Zahn­bürs­ten oder Smart­phones. Ins­be­son­de­re chronisch kranke Patienten pro­fi­tie­ren davon, wenn wichtige Kör­per­funk­tio­nen re­gel­mä­ßig kon­trol­liert werden. Das kann im Notfall Leben retten. Bei un­be­denk­li­chen Kör­per­si­gna­len erübrigen sie unnötige Fach­arzt­ter­mi­ne und entlasten die Not­fall­auf­nah­men der Kran­ken­häu­ser. Bei schweren Krank­hei­ten mit schlei­chen­dem Krank­heits­ver­lauf ver­bes­sern sie die Früh­erken­nung. Und recht­zei­tig erkannte Ge­sund­heits­pro­ble­me können auf diese Weise besser behandelt werden.

Fit­ness­tra­cker messen Schritte und den Ka­lo­rien­ver­brauch ihrer Nutzer und beugen so Über­ge­wicht und Be­we­gungs­man­gel vor. Vernetzte Geräte ap­pel­lie­ren an die Ei­gen­ver­ant­wor­tung und fördern einen gesunden Le­bens­stil. Das zahlt sich auf lange Sicht aus, kommt dem Ge­sund­heits­sys­tem zugute und erlaubt es, das ein­ge­spar­te Geld zum Beispiel in me­di­zi­ni­sche Forschung zu in­ves­tie­ren.

Ob frei­wil­lig zu Hause oder im Rahmen von Studien: Vernetzte Dinge erweitern die Mög­lich­kei­ten, me­di­zi­nisch relevante Daten über einen langen Zeitraum zu erheben und aus­zu­wer­ten. Wenn die Daten von Wearables an­ony­mi­siert wei­ter­ge­ge­ben und außerhalb der künst­li­chen La­bor­si­tua­ti­on gesammelt werden können, gewinnt die Ge­sell­schaft dadurch hoch­wer­ti­ge Daten, auf deren Basis sich zu­ver­läs­si­ger Hy­po­the­sen zur Früh­erken­nung von Krank­hei­ten ableiten lassen. Insofern ver­bes­sert das Internet of Things auch dia­gnos­ti­sche Verfahren.

Mit künst­li­cher In­tel­li­genz aus­ge­stat­te­te Me­di­zin­ge­rä­te könnten zudem genauere Befunde stellen. Schließ­lich können sie anhand von Symptomen in Se­kun­den­schnel­le eine Vielzahl infrage kommender Krank­hei­ten abchecken, anhand der elek­tro­ni­schen Ge­sund­heits­ak­te die Krank­heits­vor­ge­schich­te eines Patienten sowie frühere La­bor­er­geb­nis­sen ein­be­zie­hen und mit sta­tis­tisch be­rech­ne­ten Mustern von Patienten gleichen Alters und Ge­schlechts ab­glei­chen. All dies können Maschinen deutlich schneller als Menschen leisten – und ihnen passieren dabei auch weniger Fehler.

Nicht bei jeder Er­kran­kung ist direkt ein Kran­ken­haus­auf­ent­halt notwendig. Das Internet der Dinge hilft dabei, Patienten in ihrem gewohnten Umfeld an­ge­mes­sen zu betreuen und ihren Zustand zu über­wa­chen. Schließ­lich fühlen sich die meisten Menschen in den eigenen vier Wänden am wohlsten. Und auch alte Menschen wollen in der Regel ihre Selbst­stän­dig­keit wahren und ungern ins Al­ters­heim umziehen. Wearables, die Kör­per­si­gna­le messen, eignen sich gut zur Ge­sund­heits­kon­trol­le. Auf dem Markt sind auch Klei­dungs­stü­cke er­hält­lich, mit denen sich ein Notruf absetzen lässt. Sogar mit Sturz­sen­so­ren aus­ge­stat­te­te Teppiche gibt es bereits. Denn Stürze stellen eine große Gefahr für ältere Menschen dar. Oftmals sind sie nach einem Sturz nicht in der Lage, sich Hilfe zu ver­schaf­fen. Tep­pich­sen­so­ren leiten dann den Hilferuf au­to­ma­tisch weiter. Ans Netz an­ge­bun­de­ne Me­di­ka­men­ten­do­sie­rer, die die Ta­blet­ten­ein­nah­me kon­trol­lie­ren, sind eine weiteres Beispiel für die Anwendung im Ge­sund­heits- oder Pfle­ge­be­reich.

In der Klinik dient das Internet der Dinge vor allem dazu, Abläufe zu op­ti­mie­ren, die Pa­ti­en­ten­si­cher­heit und Hygiene zu erhöhen. Vernetzte Me­di­ka­men­ten­do­sie­rer ver­hin­dern Ver­wechs­lun­gen und Sensoren melden Ver­un­rei­ni­gun­gen.

Das Internet of Things birgt Chancen wie Risiken. Viele Experten erkennen im IoT vor allem eine Gefahr für die Pri­vat­sphä­re. Zudem besteht noch kein klares Konzept, um sensible Daten zu­ver­läs­sig vor Hackern und Miss­brauch zu schützen.

Vernetzte Haus­halts­ge­rä­te, selbst­fah­ren­de Autos und smarte Fit­ness­arm­bän­der sammeln pausenlos und in allen Le­bens­be­rei­chen Daten. Dabei handelt es sich nicht länger nur um Daten zum Surf­ver­hal­ten, sondern auch um In­for­ma­tio­nen, die in größerem Umfang bisher von keiner anderen Tech­no­lo­gie aus­ge­wer­tet wurden. In der Zu­sam­men­schau ergeben sie ein genaues Per­sön­lich­keits­pro­fil und können auch Aussagen über den Ge­sund­heits­zu­stand der ent­spre­chen­den Nutzer er­mög­li­chen.

Dieser Umstand treibt Da­ten­schüt­zer auf die Bar­ri­ka­den, die vor der Gefahr des gläsernen Menschen warnen. Selbst wenn die Daten an­ony­mi­siert würden und sich nicht mehr be­stimm­ten Ein­zel­nut­zern zuordnen ließen, würden die Daten Rück­schlüs­se auf Ge­wohn­hei­ten und Ver­hal­tens­wei­sen be­stimm­ter Be­völ­ke­rungs­grup­pen er­mög­li­chen. Da­ten­schüt­zer be­fürch­ten ein Über­wa­chungs­sys­tem or­well­schen Ausmaßes, sollten solche Staaten darauf zugreifen können, in denen De­mo­kra­tie und Men­schen­rech­te ohnehin bereits bedroht sind.

Viele Un­ter­neh­men hegen auf der anderen Seite ein wirt­schaft­li­ches Interesse daran, umfassend Daten zu sammeln. Bereits jetzt wett­ei­fern einige Konzerne wie Google, Amazon und Apple um die Markt­füh­rung im Bereich der IoT-Geräte. Mithilfe von per­so­na­li­sier­ten Daten können Firmen ihren Kunden maß­ge­schnei­der­te Angebote un­ter­brei­ten und sich besser auf deren Be­dürf­nis­se ein­stel­len. Jedoch ist es Ver­brau­chern nur in be­schränk­tem Maße möglich, anhand der Da­ten­schutz­ein­stel­lun­gen zu kon­trol­lie­ren, welche Daten ein IoT-Gerät an den Her­stel­ler und dessen Part­ner­fir­men wei­ter­lei­tet.

Recht­li­che Be­stim­mun­gen können dem um­fas­sen­den Sammeln per­so­nen­be­zo­ge­ner Daten einen Riegel vor­schie­ben. Jedoch fällt es Nutzern gerade im Umgang mit komplexer Künst­li­cher In­tel­li­genz zunehmend schwerer, nach­zu­voll­zie­hen und zu kon­trol­lie­ren, wie IT-An­wen­dun­gen Daten erheben, speichern und wei­ter­ver­ar­bei­ten. Ent­spre­chend schwierig ist es, die Da­ten­schutz­ein­stel­lun­gen optimal zu kon­fi­gu­rie­ren. Nutzen Ver­brau­cher im Alltag mehrere IoT-Geräte gleich­zei­tig, verlieren sie rasch den Überblick. Sie wissen kaum noch, welche Daten welcher Anbieter zu welchen Zwecken auswertet.

Aus diesem Grund warnen Da­ten­schüt­zer davor, dass das Recht auf in­for­ma­tio­nel­le Selbst­be­stim­mung in Gefahr ist. Unlängst un­ter­such­te die OECD-Da­ten­schutz­ver­ei­ni­gung Global Privacy Network (GPEN) unter Be­tei­li­gung von Auf­sichts­be­hör­den aus der ganzen Welt die Da­ten­schutz­be­stim­mun­gen von 300 IoT-Geräten. Die Studie des GPEN ergab, dass Her­stel­ler ihre Nutzer in den meisten Fällen nur un­ge­nü­gend über die weitere Ver­wen­dung ihrer Daten aufklären.

Als noch gra­vie­ren­der schätzen Da­ten­schüt­zer ein, dass bislang kaum an über­zeu­gen­den Si­cher­heits­lö­sun­gen ge­ar­bei­tet wird. Dies mache das Internet of Things anfällig für Ha­cker­an­grif­fe und Da­ten­dieb­stahl. Eine Studie der Stiftung Warentest bestätigt diese Bedenken. Sie deckte eklatante Si­cher­heits­lü­cken bei den meisten der von ihr un­ter­such­ten smarten Geräte auf. Per­so­nen­be­zo­ge­ne Daten wurden oft un­ver­schlüs­selt wei­ter­ge­ge­ben und es exis­tier­ten zahl­rei­che po­ten­zi­el­le Ein­falls­to­re für Hacker. So sei es Cy­ber­kri­mi­nel­len ein Leichtes, sensible Daten wie private Fotos, Kre­dit­kar­ten­num­mern oder Pass­wör­ter für E-Mail-Konten ab­zu­grei­fen. Aufgrund der um­fas­sen­den Ver­net­zung tauschen un­über­schau­bar viele Geräte pausenlos Daten aus. Damit ist das Internet der Dinge an vielen Punkten an­greif­bar und anfällig für Ma­ni­pu­la­tio­nen. Sind mehrere Objekte mit­ein­an­der verbunden, ist es einfacher, von einer Schnitt­stel­le aus gleich mehrere Geräte auf einmal zu hacken. Über einen Elek­tro­herd, der sich in einem Smart Home au­to­ma­tisch vorheizt, sobald der Bewohner abends nach Hause kommt und die au­to­ma­tisch auf­schlie­ßen­de Woh­nungs­tür passiert, könnten sich Hacker aufgrund der Ver­net­zung schnell auch Kontrolle über Tür und Alarm­an­la­ge ver­schaf­fen. Und tat­säch­lich hackte eine IT-Firma unlängst pro­be­wei­se einen Kühl­schrank von Samsung und griff auf diese Weise auch auf Pass­wör­ter für Google-Konten des Besitzers zu. Hacker sind aber nicht nur in der Lage, Daten ab­zu­grei­fen, sondern können über das IoT gehackte und daran an­ge­bun­de­ne Geräte auch steuern. Dies belegten Si­cher­heits­for­scher bei­spiels­wei­se bei der Un­ter­su­chung des ver­netz­ten Jeep Cherokee von Fiat Chrysler: Nachdem sie das Auto über eine Schnitt­stel­le gekapert hatten, überahmen sie aus der Ferne die Kontrolle über Bremse und Lenkrad. Einige Si­cher­heits­exper­ten warnen davor, dass in einer voll­stän­dig ver­netz­ten Welt auch Fabriken, Was­ser­ver­sor­gungs­be­trie­be und Atom­kraft­wer­ke nicht hun­dert­pro­zen­tig vor dieser Art der Ma­ni­pu­la­ti­on sicher seien. Al­ler­dings sind das Worst-Case-Szenarios, die sich allein auf die po­ten­zi­el­len Gefahren des Internet of Things kon­zen­trie­ren. Die gute Nachricht ist: Die Stimmen, die mehr Si­cher­heit und Da­ten­schutz­stan­dards fordern, werden lauter – und sie werden durchaus von den Ent­wick­lern be­rück­sich­tigt. So wird bei­spiels­wei­se bereits an einer Router-App ge­ar­bei­tet, die in der Lage sein soll, die Aktionen ver­netz­ter Haus­halts­ge­rä­te zu kon­trol­lie­ren und un­na­tür­li­chen Da­ten­ver­kehr zu un­ter­bin­den.

Nicht nur gezielte Cy­ber­at­ta­cken sind eine Gefahr für IoT-Geräte, sondern ebenso auch Pro­gram­mier­feh­ler. Kritiker des Internet of Things weisen auf das Risiko hin, sich zu sehr auf eine scheinbar feh­ler­freie Tech­no­lo­gie zu verlassen, die sich selbst steuert. Durch einen Bug könnte ein Gerät in der ver­netz­ten Arzt­pra­xis bei der Diagnose einen Wert übersehen und ein falsches Me­di­ka­ment ver­schrei­ben. Zudem erfordern Smart Citys eine komplexe In­fra­struk­tur mit aber­tau­sen­den Sensoren und Aktoren. Damit dieses System sich nicht selbst lahm legt, müsste es re­gel­mä­ßig von Menschen gewartet und kon­trol­liert werden.

Wie verändert IoT die digitale Ge­sell­schaft? Dis­kus­sio­nen darüber befassen sich auch mit dem Thema Netz­neu­tra­li­tät. Dies liegt in der dem Internet der Dinge zu­grun­de­lie­gen­den Tech­no­lo­gie begründet. Der künftige Mo­bil­funk­stan­dard 5G sieht das so­ge­nann­te Network Slicing vor. Dies teilt das mobile Internet in virtuelle Netz­ab­schnit­te ein, die sich jeweils ver­schie­de­nen An­wen­dun­gen widmen und deren Daten un­ter­schied­lich schnell über­tra­gen. Dadurch entsteht ein flexibles 5G-Netz, das bei­spiels­wei­se Sprach­an­wen­dun­gen anders als Vi­deo­strea­ming behandelt und sie nicht gleich­zei­tig ver­ar­bei­tet. Be­für­wor­ter von Network Slicing betonen, dass dies Vorgehen notwendig sei, um das hohe Da­ten­auf­kom­men zu be­wäl­ti­gen und eine Echt­zeit­über­tra­gung zu ge­währ­leis­ten. Würden alle Da­ten­pak­te gleich­wer­tig behandelt, würden An­wen­dun­gen, die ein großes Da­ten­auf­kom­men ver­ur­sa­chen und eine Echt­zeit­re­ak­ti­on erfordern, nicht ein­wand­frei funk­tio­nie­ren. Ein selbst­fah­ren­des Auto, das rasch bremsen muss, müsse also eine höhere Priorität haben als eine Ein­kaufs­er­in­ne­rung. Kritiker des Network Slicing erkennen darin einen Angriff auf die Netz­neu­tra­li­tät. Das Internet, so wie es bisher funk­tio­niert, würde es damit nicht mehr geben, da bestimmte Akteure bevorzugt würden. Außerdem wäre es denkbar, dass Un­ter­neh­men eine solche Prio­ri­sie­rung an höhere Kosten binden. Gegner von Network Slicing be­fürch­ten daher, dass dies Ver­brau­cher ein­schränkt. Außerdem könne es in der digitalen Wirt­schaft den freien Wett­be­werb gefährden, indem es zum Beispiel Konzerne, die höhere Kosten pro­blem­los stemmen können, gegenüber Start-ups bevorzugt. Sollten die Ent­wick­ler bei der Ein­rich­tung eines Internet of Things jedoch auch die mahnenden Stimmen be­rück­sich­ti­gen, dürften die positiven Aus­wir­kun­gen dieser neuen Tech­no­lo­gie auf das all­täg­li­che Leben immens sein.