Das Internet der Dinge einfach erklärt

Was ist das Internet der Dinge? Der Begriff stammt aus dem Englischen und ist dort als Internet of Things (IoT) bekannt. Das Internet der Dinge umfasst die Vernetzung von Gegenständen aus unserem Alltag und in der Industrie. Damit sind Geräte oder Maschinen gemeint, die in der digitalen Transformation neue Möglichkeiten zur Nutzung bieten. Über das Internet kommunizieren inzwischen viele Geräte, Maschinen, Schalter und Sensoren miteinander.

IoT-Anwendungen sind bereits sehr stark verbreitet im privaten Bereich und in der Industrie. Dazu zählen zum Beispiel die neuen Technologien im Smart Home. Erste Unternehmen nutzen IoT-Lösungen auf Basis von Künstlicher Intelligenz. Diese KI-Technologien kommen beispielsweise in einer Smart Factory zum Einsatz. Die intelligente Fabrik ist ein Konzept in der Industrie 4.0, welches die automatisierte Selbstorganisation von Produktionen beschreibt. Wichtige Grundlage für das IoT sind intelligente Geräte, die gesammelte Daten verarbeiten können. Über Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) vernetzen sich diese Geräte und steuern dadurch Prozesse.

Entwicklung des Internets der Dinge

1999 tauchte das Internet of Things (IoT) erstmals als Begriff im amerikanischen Riesenkonzern Procter & Gamble auf. Als Urheber des Wortes gilt der Technik-Pionier Kevin Ashton, der das Internet of Things als Begriff definierte. Vorgänger des Internets der Dinge war das sogenannte Ubiquitous Computing. Dieses Prinzip stellte das Rechnen durch Computer bei der Verarbeitung von Informationen (EDV) in den Mittelpunkt. Ashton, der die internationale RFID-Technologie entwickelte, nutzte Internet of Things als Ausdruck, um eindeutig identifizierbare Objekte, die in einer dem Internet ähnlichen Struktur verknüpft sind, zu beschreiben. Er nutzte dafür RFID-Chips, um einfache Daten über Radiofunkwellen zu übertragen. RFID steht für Radio Frequency Identification. 

Die Technologie für vernetzte Gegenstände kam jedoch schon einige Jahre zuvor auf. Der Startschuss für das IoT fiel bereits in den 1970er Jahren. Ein intelligenter Cola-Automat erlangte in dieser Zeit einige Berühmtheit. Informatiker und Ingenieure ärgerten sich ständig über leere Boxen. Sie programmierten eine Software und bauten Sensoren in den Automaten ein, um sich Füllstand und Kühldauer in ihren Büros anzeigen lassen.

Technologie für IoT-Plattformen

In der Anfangszeit fand der Betrieb von vernetzten Dingen meist noch mit RFID-Technik statt. Mittlerweile stecken in IoT-Geräten intelligente Internet-Protokolle. Durch die Digitalisierung nahm die Zahl der smarten Produkte ständig zu. Heute existieren Roboter zum Staubsaugen, vernetzte Autos, Fitness-Tracker oder sogar intelligente Stromnetze, sogenannte Smart Grids.

Alle Geräte enthalten Sensoren und Micro-Controller, die sich beispielsweise durch Smartphone-Apps steuern lassen. Die Sensoren sind in einer digitalen Welt wichtige Lieferanten. Sie erfassen und verarbeiten Daten und senden diese Informationen wiederum an andere Geräte. Dazu zählen beispielsweise thermodynamische, mechanische oder chemische Kenngrößen wie Temperatur, Bewegungen, Druck, Feuchtigkeit oder Licht. Ohne solche Detektoren wäre das IoT nicht vorstellbar.

Die Übertragung der Daten erfolgt meist per Wlan oder Bluetooth an eine App oder eine Cloud. Knotenpunkte oder Gateways steuern die angeschlossenen Dinge und geben Befehle für bestimmte Aktionen. An einem Beispiel lässt sich die Funktion der IoT-Technologie gut erklären. Sensoren in einem Raum erfassen Temperatur und Bewegungen, um zu erkennen, wie viele Menschen anwesend sind. Ein smartes Thermostat verarbeitet diese Informationen und reguliert auf diese Weise die Heizkörper im Raum.

IoT-Lösungen in Alltag und Industrie

Die Perspektiven für das Internet der Dinge sind umfangreich. Fast jeder Lebensbereich profitiert von den Chancen durch IoT. Sowohl die Gesellschaft als auch die Wirtschaft sind Nutznießer der Digitalisierung. In vielen Bereichen des Alltags und in Unternehmen ist das Internet der Dinge bereits sehr stark verbreitet. Die folgende Übersicht von IoT-Lösungen zeigt dies anschaulich:

• Smart Home
• medizinische Geräte
• Industrie 4.0
• Landwirtschaft
• öffentlicher Verkehr
• Smart Cities
• autonomes Fahren

Das Konzept einer Smart City vereint gleich mehrere Aspekte von IoT. Digitale Städte sind daher als IoT-Plattform zu sehen, auf der intelligente Technologien verknüpft werden. Sie verbessern die Lebensqualität von Einwohnern und tragen dazu bei, die Umwelt zu schonen.

In einer Smart City sind viele Gebäude und öffentliche Plätze komplett autark bei der Energieversorgung. Nur dann, wenn Energie wirklich nötig ist, schalten sich Laternen, Lampen oder Heizungen an. Auch smartes Parken ist ein Bestandteil der Smart City. Parkflächen sind intelligent vernetzt und erfassen die Belegung mit Autos. Fahrer, die in einem vernetzten Fahrzeug autonom unterwegs sind, können sich freie Stellplätze anzeigen lassen. Eine intelligente Stadt zeichnet sich außerdem durch saubere Luft aus. Sensoren messen kontinuierlich die Luftqualität und reagieren auf bestimmte Grenzwerte, um Maßnahmen zu ergreifen, damit die Luftwerte verbessert werden können.

Zielvorhaben durch das Internet of Things

Das Internet of Things verfolgt eine Reihe von Zielen. Die digitalen Technologien helfen dabei, den Alltag zu erleichtern. Die Vernetzung von Gegenständen ermöglicht einen einfachen Austausch von Informationen. Das ist beispielsweise ein großer Fortschritt für den Gesundheitsbereich. IoT-Lösungen retten sogar Leben, wenn eine lebensbedrohliche Situation entsteht. Sensoren melden schlechte Vital-Werte an einen Notarzt, der sofort reagieren und helfen kann.

Vernetzte Geräte reduzieren zudem den Stromverbrauch durch eine intelligente und an den Bedarf optimierte Energieversorgung und schonen damit Ressourcen und die Umwelt. Darüber hinaus fördert das Internet der Dinge effiziente Prozesse in der Produktion. Dadurch entstehen in der Industrie immer neue Innovationen und auch ein Wettbewerbsvorteil für Unternehmen, die auf smarte Geräte und automatisierte Prozesse zurückgreifen.

Vorteile und Nachteile von IoT im Überblick

Das Internet der Dinge zeigt, welches Potenzial in der Digitalisierung der Gesellschaft steckt und wie bedeutsam die digitale Transformation für Unternehmen ist. Die folgende Liste zeigt die Vorteile von IoT für die Menschen und die Industrie.

• Komfort im Alltag
• Benutzerfreundlichkeit
• Reduzierung von Energiekosten
• Umweltschutz
• Gesundheitsförderung
• Unterstützung in Notlagen
• Erhöhung der Verkehrssicherheit
• Ausbau der Infrastruktur
• Überwachung von Maschinen und Bauteilen
• Wettbewerbsvorteile für Unternehmen durch Prozessoptimierung

Den zahlreichen Vorteilen steht jedoch auch ein Risiko entgegen, das regelmäßig für Diskussionen unter Politikern, IT-Spezialisten, Ethikern und Big Data-Analysten sorgt. Smarte Geräte zunehmend zu vernetzen, gefährdet die Privatsphäre. IT-Technologien funktionieren auf einer umfangreichen Datenbasis. Geräte sammeln und verarbeiten Informationen, die sensibel sind. Das führt dazu, dass die Gefahr von unbefugten Zugriffen und Missbrauch der Daten steigt. Mehr smarte Technik und verbundene Schnittstellen bieten mehr Angriffsflächen für Hacker.

Außerdem ist nicht immer klar, wo erfasste Daten landen. Einerseits kann es zum Beispiel nützlich sein, Freunden, Bekannten oder Geschäftspartnern außer Haus den aktuellen Standort zu vermitteln. Andererseits könnte diese Information auch einen Einbrecher interessieren, der gerade auf der Suche nach der nächsten Beute ist.

Neben den Risiken beim Datenschutz und bei der Datensicherheit erzeugt das Sammeln von Daten einen weiteren Nachteil. Obwohl das Internet der Dinge mit seinen Anwendungsprinzipien dabei hilft, den Energieverbrauch zu senken, tritt hin und wieder das Gegenteil ein. Die explodierende Datenübertragung benötigt viel Strom. Inzwischen verbraucht das Internet laut Stromversorgern wie E.ON weltweit rund 200 Terrawatt-Stunden pro Jahr. Damit lassen sich wiederum locker alle Haushalte von mindestens drei großen Staaten versorgen.

Trotzdem arbeiten Unternehmen und Wissenschaftler an Lösungen, die den Energieaufwand für das Internet der Dinge reduzieren. Alternative Energien sollen das Management der steigenden Datenmengen effizienter machen. Ob Smart Cities und das Internet der Dinge in Zukunft die gewünschten Ziele unterstützen, wird sich in den nächsten Jahrzehnten zeigen.