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.

Was ist IoT?

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)

Welche Technologien stecken hinter dem Internet der Dinge?

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.

 

 

Was ist der Zweck von IoT?

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.

Fakt

Das Internet of Things wächst rasant. Die Marktforschungsgesellschaft Gartner geht davon aus, dass es im Jahr 2020 rund 20,4 Milliarden IoT-Geräte geben wird.

Smarte Haushaltsgeräte und Städte: Wie verändert IoT unseren Alltag?

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.

Basis für eine vierte industrielle Revolution

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.

Chancen und Risiken von Industrie 4.0 und digitalem Marketing

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 (Ein Abriss ist hier als PDF einsehbar) 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).

Nutzen für das Gesundheitswesen

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.

Gesundheitsprävention und Diagnose

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.

Ambulante und stationäre Behandlung

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.

Gefahren des IoT: Mangelnder Datenschutz und Cyberattacken

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.

Der gläserne Mensch: Eine Dystopie?

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.

Wie vor Cyberattacken schützen?

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.

Systemanfälligkeit

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.

IoT und Netzwerkneutralität

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.