Internet der Dinge – technische Revolution oder sozialer Zündstoff?

Digitaldienstleister Mike Böll (Foto: StoryLorry)

Vom 1. bis zum 6. September 2017 findet in Berlin wieder die IFA statt. Auf der größten Messe für Unterhaltungselektronik wird das Internet of Things oder Internet der Dinge (IoT) eine große Rolle spielen, nicht nur in den Hallen, sondern auch in der Berichterstattung. Digitalberater und Entrepreneur Mike Böll beleuchtet im IT-Channel von buchreport.de die Implikationen des IoT für unser Zusammenleben.

Es geht darum,

• für etwas mehr Klarheit bei den Begrifflichkeiten zu sorgen und
• die Chancen und die Gefahren, die durch das Internet of Things entstehen, zu verdeutlichen.

Fakten

Die Entwicklung des IoT begann schon vor geraumer Zeit, nämlich im Zweiten Weltkrieg mit der Freund-Feind-Erkennung der frühen Radarsysteme. Hier wurde die Technologie für eine automatische Kontaktaufnahme zwischen elektronischen Geräten entwickelt. Einen Schub bekam die Entwicklung aber erst mit der Entwicklung von RFID-Chips. RFID steht für Radio-Frequency Identification, Identifizierung durch Funkwellen. Diese Chips sind schon lange im Einsatz und wir alle kennen sie als Sicherung gegen Ladendiebstahl oder als Helfer beim Identifizieren von Haustieren, die heutzutage oft einen RFID-Chip unter der Haut tragen. Die Informationen werden automatisch von den entsprechenden stationären oder tragbaren Geräten ausgelesen.

Um sich aber per Funkwellen identifizieren und austauschen zu können, muss man über eine entsprechende Infrastruktur verfügen, über die diese Kommunikation bewerkstelligt wird. Internet-Technologie und -Protokolle sorgen dafür, dass ein Verbund von Nutzern miteinander kommunizieren kann. Eine wesentliche Rolle spielt die Adressierung der einzelnen Geräte mittels IPv6-Adressen. Dabei handelt es sich um 39-stellige Zahlen, mit denen sich die einzelnen Teilnehmer im Verbund eindeutig identifizieren können. Die eigentliche Vernetzung wird durch APIs hergestellt. API heißt Application Programming Interface, das sind Schnittstellen, über die die Nutzer sich für andere Nutzer identifizierbar und zugänglich machen können.

Mit Kommunikation im Nutzerverbund sind nicht Informations- und Mailservices gemeint. In diesem Fall sind es intelligente Geräte, die untereinander und miteinander kommunizieren. Es findet eine Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) statt. Wichtig in diesem Verbund sind auch die Computer, die für diese Art von Kommunikation eingesetzt werden: Sie sind Maschinen, die nur dazu da sind, in ganz engen Grenzen definierte Dienste zu bieten, sogenannte Embedded Computer. Sie enthalten nur die Komponenten, die für die einzusetzende Software und Aufgabe nötig sind, und können auch „headless“, also ohne Bildschirm eingesetzt werden. Durch die sparsame lüfterlose Ausstattung der Hardware glänzen diese embedded Computersysteme mit geringem Stromverbrauch.

Der entscheidende Unterschied zum Internet im eigentlichen Sinne besteht darin, dass nicht nur Computer, Tablets und Smartphones miteinander verbunden werden. Beim IoT sind noch Maschinen im Verbund, die Daten verarbeiten und Prozesse ausführen. Die anfallenden Daten, die zwischen den verschiedensten Medien unterschiedlicher Hersteller ausgetauscht und verarbeitet werden, werden im Internet in Clouds (IaaS = Infrastructure as a Service) gespeichert und stehen so immer und überall zur Verfügung − sofern ein Internetzugang besteht.

Die gewonnenen Daten, die verarbeitet werden sollen, kommen auf unterschiedliche Weise zustande. Sie können über Apps und Programme eingegeben oder durch Sensoren ermittelt werden. Jedes Smartphone, Tablet und andere tragbare Gerät ist mit einer Vielzahl von Sensoren versehen, die über Temperatur, Helligkeit, Neigungswinkel, Beschleunigung und viele Dinge mehr informieren. Auch Geräte wie Wetterstationen, Heizkörperthermostate oder Beleuchtungselemente können mit Sensoren versehen werden und über eine Verbindung zum IoT verfügen.

Im IoT kann jedes smarte, also mit Intelligenz ausgestattete Gerät, Smart Object oder IED (Intelligent Electronic Device) kommunizieren und sich austauschen (interoperability). Dabei ist es egal, ob es sich um den Austausch von Transaktionen oder Sensor- und Messdaten handelt. Es können auch Aktoren (Geräte, die elektrischen Strom umwandeln, z.B. in Lautsprechern, Pumpen, Motoren) gesteuert werden. Das IoT wird in Zukunft durch C2C (Car-to-Car-Communication) sowie C2I (Car-to-Infrastructure) auch im Straßenverkehr präsent sein. Autos werden intelligent sein, sie werden Unfälle verhindern, die Parkplatzsuche wird erleichtert und die nächste freie Steckdose zum Aufladen des Fahrzeugs angezeigt.

So schnell wächst das IoT bis 2020 (Grafik: Gartner/statista)

Pro

Das IoT ist facettenreich und universell einsetzbar. Die verschiedenen Einsatzbereiche haben individuelle Bezeichnungen:

• Das IoT bezeichnet man im industriellen Bereich als IIoT – Industrial Internet of Things.
• Das IoT, das vorwiegend im häuslichen Bereich eingesetzt wird, nennt man Gebäudeautomation oder auch Smart Home.
• Einen dritten Bereich – und hier wird es noch persönlicher, denn das IoT befindet sich in diesem Fall direkt am Körper – nennt man Wearables.

Im häuslichen Bereich wird das IoT in Form smarter Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik eingesetzt. Die Möglichkeiten, die einem die Gebäudeautomation bietet, erleichtern das alltägliche Leben: Es wird möglich, einzelne Bereiche des Heims auch extern zu steuern, zum Beispiel die Heizung oder Klimaanlage vor dem Nachhausekommen auf eine angenehme Temperatur zu regeln. Auch die Jalousien können sich durch Informationen von Helligkeits- und Temperatursensoren automatisch ausrichten und so Schatten spenden.

Auch das Einkaufen wird erleichtert. Hier sind die Dash-Buttons von Amazon ein gutes Beispiel. Der Dash-Button ist für ein bestimmtes Produkt programmiert, zum Beispiel Waschmittel. Geht das Waschmittel zur Neige, kann der User einfach durch einen Druck auf den Dash-Button die Bestellung eines neuen Pakets Waschmittel auslösen, welches dann von einem Paketdienst geliefert wird. Über das Kundenkonto des Users beim Lieferanten wird automatisch abgerechnet. Auch die Küche samt Herd, Kühlschrank und Mikrowelle kann integriert werden. In der Freizeit steuert man sein Entertainment über das IoT, da Video- und Audioanlage ebenfalls mit dem IoT verbunden sind.

Die Einsatzmöglichkeiten im Haushalt eines Smart Homes sind vielfältig und werden von Tag zu Tag erweitert. Ein weiterer Bereich im häuslichen Umfeld, der ideal im Smart Home integriert werden kann, ist die Energieversorgung. Zum jetzigen Zeitpunkt ist es möglich, durch Smart Metering den Stromverbrauch zu messen. Das ist aber nur ein Bruchteil der Möglichkeiten, die sich im Smart Home bieten, da die Stromversorgung über das zentrale Stromnetz erfolgt. In Zukunft wird die Stromversorgung über dezentrale Erzeugungsanlagen erfolgen, die Smart Grids genannt werden. Das heißt, die Stromversorgung in Ein- und Mehrfamilienhäusern wird, wie auch bei Kleingewerbebetrieben, über KWK (Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen) oder Mikro-KWK erfolgen. Der Strom wird im Heizungskeller erzeugt und gleichzeitig die Abwärme auch für die Warmwasserversorgung und die Heizung genutzt. Die kleinen Kraftwerke können durch unterschiedliche Arten von Motoren (Verbrennungs-, Stirling-, Dampfmotor oder Brennstoffzelle) betrieben werden. Das IoT übernimmt nicht nur das Smart Metering, sondern auch die Speicherung der Energie und die Optimierung von Einspeisung und Nutzung.

Die Vorteile des Smart Home beschränken sich nicht nur darauf, dem User ein schöneres Leben zu bereiten, es werden auch Zeit, Kosten und Energie gespart, sodass ein echter Mehrwert entsteht.

IT-Grundlagen und Technologien der Zukunft

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Wearables sind am Körper getragene Geräte, die mit Sensoren versehen sind und am Körper getragen werden: Smart Watches, Fitness-Armbänder, Smart Glasses (Datenbrillen) oder auch Kameras sind ins IoT eingebunden und können mit anderen Geräten im IoT kommunizieren und Daten austauschen. Das wohl bekannteste Wearable ist das Fitness-Armband, das immer Auskunft darüber gibt, was sich gerade im Körper abspielt. Anderes Beispiel: Eine Smart-Kontaktlinse ist mit einem Prozessor und einem Glucose-Sensor versehen. Sie macht es möglich, durch Analyse der Tränenflüssigkeit den Blutzuckerspiegel zu messen. Haupteinsatzgebiete der Wearables sind Freizeit, Fitness, E-Commerce, und die Automobil-Branche, aber vor allem die Medizintechnik. Hier erhofft sich die Elektronikindustrie in Zukunft die größten Umsätze.

Die Datenübertragung der Wearables – wie auch aller anderen im IoT eingebundenen Geräte, die nicht in einem LAN-Netzwerk (Local Area Network, zum Beispiel Ethernet) integriert sind – erfolgt über WiFi und den klassischen Internetzugang oder über Bluetooth und Bluetooth Low Energy (BLE).

Im IIoT, dem Industrial Internet of Things, schreitet die Digitalisierung ebenso mit Riesenschritten voran. Für manche Bereiche bietet das IIoT ideale Möglichkeiten, die betriebliche Effektivität drastisch zu verbessern. Deshalb wird auch von der vierten industriellen Revolution gesprochen oder von Smart Manufacturing.

Derzeit werden in der Industrie Machine2Machine-Kommunikation und Prozesssteuerung zur Kontrolle der Produktion und Überwachung der Prozesskette immer mehr ins IIoT verlagert.

Man sollte beim Stichwort Industrie nicht nur an große Fabriken denken. Das IIoT ist auch in der Agrarwirtschaft ein interessanter Aspekt. Selbstfahrende Erntemaschinen, die mit GPS (Global Positioning System) und C2I (Car to Infrastructure) ausgerüstet sind, seien hier beispielhaft genannt. Eine weitere unkonventionelle Branche für eine verbesserte Effizienz ist die Ressourcengewinnung bei der Steuerung von Smart Grids, wie oben beim Smart Home schon beschrieben.

Einen großen Schritt nach vorne wird das IIoT in der Vertriebs- und Logistikbranche auslösen. Mein Lieblingsbeispiel für eine Steigerung der Effizienz ist hier das Hochseetransportschiff, das mit einem Berg an Containern in einen großen Hafen zum Entladen einläuft. Alle Container sind mit RFID-Tags versehen, deren Vorteil auch darin besteht, dass eine große Anzahl in einem Lesevorgang gleichzeitig registriert werden kann – im Gegensatz zu Bar- oder QR-Codes, die nur einzeln und nacheinander erfasst werden können. Die Entladekrans werden ebenso selbstfahrend sein wie die Transportfahrzeuge, die die Container dann in die Lagerhallen verfrachten.

Die Autoindustrie ist schon dabei, selbstfahrende Autos zu entwickeln. Fahrzeuge werden mit Sensoren gespickt, die jede kleinste Bewegung und Veränderung registrieren, damit sie auf auftretende Gefahrensituationen reagieren können. Zu den Sensoren kommen embedded Computersysteme, die über Internetzugang verfügen und M2M-fähig sind. Außerdem muss die C2C-Kommunikation (Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug) sowie C2I integriert sein. So können die selbstfahrenden Autos nicht nur Verkehrsinformationen erhalten, sondern sie auch untereinander austauschen. Ein anderer Faktor ist auch hier wieder die Energie. Das Aufladen von Elektroautos wird in naher Zukunft nicht mehr über Ladesäulen und Stecker erfolgen. Sie werden vielmehr induktiv, also ohne Stecker, aufgeladen werden. Gutes Beispiel hierfür sind die Verkehrsbetriebe in Genua und Turin, die seit 2002 das induktive Aufladen ihrer Busse an Haltestellen praktizieren. Die Braunschweiger Verkehrsbetriebe haben seit 2014 eine induktive Busladestation im Einsatz. Diese Art der Aufladung ist auch schon in Mannheim und Berlin testweise im Einsatz. Andere Verkehrsbetriebe laden ihre E-Busse über Nacht, mit der Induktivtechnik können 200 kW aber innerhalb weniger Sekunden berührungsfrei wieder aufgeladen werden.

Für eine andere Branche wird das IIoT ebenfalls große Umwälzungen bringen, und zwar für die Medizintechnik mit dem IoMT (Internet of Medical Things). Einen großen Anteil werden Wearables einnehmen, weil sie permanent die Daten eines Patienten liefern und so das Patienten-Monitoring unterstützen. Auch die Technologien des sogenannten Ambient Assisted Living (AAL, deutsch: altersgerechte Assistenzsysteme für ein selbstbestimmtes Leben) werden als Chance gesehen, die durch den demografischen Wandel auftretenden drastischen Kostensteigerungen im Gesundheitswesen abzufangen. AAL soll Gehbehinderten, Demenzkranken und in ihrer Bewegungsfreiheit eingeschränkten Menschen mehr Mobilität und dadurch eine verlängerte Selbstständigkeit ermöglichen.

„Boom-Tech“ Connected Devices in den Schlüsselbranchen (Grafik: Universität Jyväskylä/statista)

Contra

Das IoT und seine verschiedenen Bereiche bieten so viele Vorteile, dass man gar nicht über Nachteile nachdenken möchte. Aber auch diese Medaille hat zwei Seiten. Die anfallenden riesigen Datenmengen, die durch die Sensoren gesammelt werden, sind Big Data, das heißt, sie müssen zwischengespeichert und analysiert werden. Das wiederum heißt, sie werden von einem Gerät zum anderen Gerät übermittelt und verzweigen sich auf diese Weise über viele Stationen. Wenn auf diesem Weg bei einem Zwischenspeicher oder einem Gerät eine angreifbare Sicherheitslücke besteht, wird sie mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit über kurz oder lang zum Sicherheitsrisiko. Dabei ist es egal, ob es sich um Daten aus dem Smart Home, von Wearables oder dem IIoT handelt. Es muss sichergestellt werden, dass diese Daten nicht von nicht autorisierten Stellen ausgelesen werden können. Dazu sind die höchsten Sicherheitsstandards notwendig. Vor nicht allzu langer Zeit wurde uns erst mit dem Erpresservirus WannaCry vor Augen geführt, was passieren kann: Es waren nicht nur Heimanwender betroffen, sondern auch große Firmen und sogar Atomkraftwerke.

Aufgrund der globalen Vernetzung müssen sich alle Teilnehmer am IoT dieser Gefahr bewusst sein und beim Thema Sicherheit an einem Strang ziehen. Sicherheitsstandards müssen die höchste Priorität haben. Attacken durch Bot-Nets und Viren machen eine erhöhte Wachsamkeit und höchste Priorität für Sicherheit der Daten und Netze absolut notwendig. Aber auch im trauten Heim des Smart Home müssen sich die Teilnehmer der Risiken bewusst sein. Solange in Studien immer noch „123456“ als beliebtestes Passwort ermittelt wird, muss man wirklich besorgt sein und sich fragen, ob die Sicherheit im Smart Home gewährleistet ist. Aufgrund der engen Vernetzung von Anwendungen, Geräten und Cloud-Servern wäre dann der viralen Verbreitung von Malware Tür und Tor geöffnet.

Es ist gar nicht auszudenken, welche Schäden – nicht nur wirtschaftlicher Natur – die Folge sein können. Auch Gefahr für Leib und Leben besteht, wenn man an gehackte Flugzeuge, Züge oder selbstfahrende Autos denkt. Auch die oben schon erwähnten Atomkraftwerke sind ein exponiertes Ziel. Militärische Computernetze dürfen nicht zum Spielball von Terroristen werden. Dem Cyberwar, dem Krieg im Internet, muss mindestens genauso viel Beachtung geschenkt werden wie dem realen Schlachtfeld.

Eine andere Gefahr ist nicht technischer, sondern sozialer Natur. Ich erinnere eine Schlagzeile in einem Artikel über die industrielle Revolution 4.0, die lautete, „dass Industrie 4.0 viele Jobs zurück bringt.“ Mit Jobs sind hier aber nicht Arbeitsplätze gemeint, sondern Aufträge. Mit anderen Worten: Durch das IIoT werden viele Arbeitnehmer ihren sozialversicherungspflichtigen Arbeitsplatz verlieren. Das wäre ja nicht schlimm, wenn zum Ausgleich adäquate Arbeitsplätze entstehen würden.

Zur Erklärung komme ich auf das oben schon erwähnte Containerschiff zurück. Laienhaft geschätzt, sind zwischen 10 und 20 Personen heutzutage an der Entladung eines Übersee-Containerfrachters beteiligt: Kran- und Lkw-Fahrer, Logistiker, Lagerarbeiter. Im Vergleich zur Vergangenheit sind das ja schon wenig, aber mit der Industrialisierung 4.0 werden es noch weniger werden.

Dagegen spricht eine Studie des Nürnberger Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung, die besagt, dass die Digitalisierung mittelfristig (bis 2025) keine Arbeitsplätze kosten würde, jedoch massive Umschichtungen auslösen wird. Laut einer Modellrechnung desselben Instituts werden bis 2025 rund 1,5 Mio Arbeitsplätze wegfallen, dieselbe Anzahl aber wieder entstehen. Das hört sich gut an, alles halb so schlimm.

Es stellt sich nun aber die Frage: Was macht ein Arbeitnehmer, der die letzten 20 Berufsjahre als Fahrer eines Hafenkrans verbracht hat, nach seiner Kündigung? Daher spricht die andere, nicht so unkritische Seite von einer Horrorvision. Jaron Lanier, Informatiker und Aktivist aus den USA, nimmt die Musikindustrie, die die Digitalisierung als Erste zu spüren bekam, als Vergleich. Lanier sagt, sie sei im Vergleich zur analogen Vinyl-Ära „auf ein Viertel ihrer geistigen Wirtschaftskraft“ geschrumpft. Er führt das auf den legalen und illegalen Vertrieb der Musik zurück. Weiter erwartet er, dass „viele Berufe der Mittelschicht“ einfach wegfallen werden. Studien anderer Wirtschaftsforscher besagen, dass die Veränderungen schnell kommen und dadurch große Verwerfungen auf dem Arbeitsmarkt auftreten werden.

Das hat man auch im grafischen Gewerbe miterleben können: Von der Erfindung Gutenbergs im 15. Jahrhundert bis zur Präsentation des ersten elektrisch gesteuerten Satzgerätes hat es ca. 500 Jahre gedauert. Seitdem hat sich der Produktionsprozess fast vollständig digitalisiert, das hat allerdings nur noch ca. 50 Jahre gedauert und hat zum Verschwinden von Berufsbildern und Arbeitsplätzen geführt. Auch ist das Einkommen drastisch geschrumpft.

Das Streben nach Effizienz in höchster Perfektion kostet unbestritten einen hohen Preis in puncto Investitionen und Arbeitsplätzen. Bezahlen werden es letztlich die, die bei der Umstellung durch das Raster fallen. Wie man diese Umstellungen gerecht umsetzt, müssen Politik, Wirtschaft und Arbeitnehmerverbände erarbeiten.

Es sind bereits Lösungsansätze in der Diskussion, die teilweise recht radikal anmuten. Eines dieser Modelle ist das bedingungslose Grundeinkommen, bei dem jedes Mitglied der Gesellschaft eine gesetzlich festgelegte, für jeden gleiche finanzielle Zuwendung vom Staat bekommt, ohne dafür eine Gegenleistung zu erbringen. Ein anderes Modell ist das bedingte Grundeinkommen. Wie diese Modelle im Einzelnen aussehen, und welche weitere Facetten noch zur Diskussion stehen, muss an anderer Stelle erläutert werden. Sicher ist jedoch, dass die Zukunft viele tiefgreifende Veränderungen bringen wird.

Fazit

Das IoT ist in seiner Entwicklung nicht aufzuhalten. Eine erfolgreiche Revolution kann diese Technik bewirken, aber nur wenn die Datensicherheit gewährleistet ist und Arbeitsmarkt und sozialer Frieden nicht außer Acht gelassen werden.

Michael (Mike) Böll, geboren 1960, aufgewachsen an der Weinstraße, ist Schriftsetzer, Mediendienstleister, Magazin- und Buchhersteller, Autor, Geschäftsführer des E-Publishing-Dienstleisters StoryLorry und fasziniert von Advanced E-Books, IoT und Industrie 4.0.