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Istanbul vom Himmel aus

Was ist IoT und wie funktioniert es?

 

Ganz allgemein umfasst das Internet der Dinge jedes Objekt – oder „Ding“ –, das über Funk mit einem Internet-Netzwerk verbunden werden kann. Heute bezeichnet das IoT allerdings eher vernetzte Geräte, die mit Sensoren, Software und anderen Technologien ausgestattet sind, um Daten zu und von anderen Geräten zu übertragen und zu empfangen – um Benutzer zu informieren oder automatische eine Maßnahme auszulösen. In der Vergangenheit wurde die Konnektivität hauptsächlich per Wi-Fi realisiert. Heute sind 5G und andere Arten von Netzwerkplattformen zunehmend in der Lage, große Datenmengen schnell und zuverlässig zu verarbeiten.

 

Sobald IoT-Geräte Daten sammeln und übertragen, geht es letztlich darum, so viel wie möglich aus ihnen zu lernen und dafür zu sorgen, dass sie immer präzisere und ausgefeiltere Ergebnisse und Einblicke liefern. Hier kommen KI-Technologien ins Spiel: Sie erweitern IoT-Netzwerke um leistungsfähige Analysen und maschinelles Lernen.

 

Definition des Internets der Dinge: vernetzte Objekte und Geräte (auch als „Dinge“ bezeichnet), die mit Sensoren, Software und anderen Technologien ausgestattet sind, um Daten zu und von anderen Dingen und Systemen zu übertragen und zu empfangen.

Was ist das Internet der Dinge?

Die Geschichte des IoT

2021 gab es weltweit über 10 Milliarden IoT-Geräte. IDC geht davon aus, dass bis 2025 weltweit mehr als 73 Zettabyte Daten erzeugt werden – das entspricht 73 Billionen Gigabyte. Wir können digitale Daten zwar physisch nicht wirklich quantifizieren, aber würde man diese Menge an Daten auf Disketten aus den 1990er-Jahren speichern und diese aneinanderreihen, reichte der Stapel bis zum Mond und zurück – und das mehr als 5.000 Mal.

 

In nur wenigen Jahrzehnten sind die IoT-Daten exponentiell gewachsen, und dieser Trend wird sich wahrscheinlich fortsetzen. Was hat diesen Boom des Internets der Dinge eigentlich ausgelöst? Für die Entwicklung des Internets der Dinge musste eine Reihe von Technologien kombiniert und gleichzeitig weiterentwickelt werden.

 

 

  • Konnektivität: Seit ihren bescheidenen Anfängen auf Basis von Modems entwickelt sich die Internet- und Cloud-Konnektivität von heute so schnell und robust, dass riesige Datenmengen gesendet und empfangen werden können und das exponentielle Wachstum des IoT kein Problem ist. 
  • Sensortechnologie: Mit dem stetigen Anstieg der Nachfrage nach IoT-Sensorinnovationen entwickelte sich der Markt von einigen wenigen kostspieligen Nischenanbietern zu einer stark globalisierten und preislich wettbewerbsfähigen Sensorherstellerindustrie. Seit 2004 ist der Durchschnittspreis von IoT-Sensoren um über 70 % gesunken, was mit einem nachfragebedingten Anstieg der besseren Funktionalität und Vielfalt dieser Produkte einherging.
  • Rechenleistung: In den kommenden fünf Jahren werden doppelt so viele Daten erzeugt als im gesamten Zeitraum seit Beginn der digitalen Speicherung. Um all diese Daten sinnvoll zu nutzen, benötigen moderne Unternehmen immer mehr Speicher und Verarbeitungsleistung. Der Wettlauf darum war schnell und hart umkämpft und hat die zunehmende Relevanz und Anwendbarkeit des Internets der Dinge vorangetrieben.
  • Big-Data-Technologie: Seit den 1980er Jahren sind die Daten der Welt ebenso wie die für ihre Speicherung benötigte Computertechnologie exponentiell gewachsen. Dank der Fortschritte im Bereich der Datenbanken und Analysewerkzeuge konnten die riesigen Datenmengen, die von IoT-Geräten, intelligenten Fahrzeugen und Geräten generiert wurden, in Echtzeit verarbeitet und analysiert werden. Diese Geschwindigkeit und Kapazität ist für das Internet der Dinge von entscheidender Bedeutung.
  • Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen: Mit diesen Technologien können Unternehmen nicht nur riesige Mengen von IoT-Daten verwalten und verarbeiten, sondern auch analysieren und daraus lernen. Big Data ist das „Lieblingsfutter“ von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen. Je größer und vielfältiger die Datensätze sind, desto robuster und präziser sind die Erkenntnisse und die Informationen, die fortschrittliche KI-gestützte Analysen liefern können. Die Zunahme der IoT-Geräte wurde durch die Entwicklung von künstlicher Intelligenz und den Wunsch nach immer mehr Daten stark beschleunigt.
  • Cloud Computing: So wie die Konnektivität für die Entwicklung des Internets der Dinge unverzichtbar war, ist auch der Aufstieg des Cloud Computing eng mit dessen Entwicklung verbunden. Mit der Fähigkeit, Rechenleistung und großvolumigen Speicher nach Bedarf bereitzustellen, ebneten Cloud-IoT-Services den Weg für IoT-Geräte, immer größere und komplexere Datensätze zu erfassen und zu übertragen.

Wie funktioniert das Internet der Dinge ... und warum?

IoT-Geräte sind unsere Augen und Ohren, wenn wir nicht physisch vor Ort sind. Mit Sensoren erfassen sie die Daten, die sie erfassen sollen. Diese Daten können dann analysiert werden, um unsere nachfolgenden Aktionen oder Entscheidungen mit Erkenntnissen zu fundieren und zu automatisieren. Es gibt in diesem Prozess vier wichtige Phasen:

Die Funktionsweise von IoT-Technologie

Die vier wichtigen Phasen im Internet der Dinge

 

  1. Die Daten erfassen. Über Sensoren erfassen IoT-Geräte Daten aus ihren Umgebungen. Dies kann so einfach sein wie das Messen einer Temperatur oder so komplex wie ein Echtzeit-Video-Feed.
  2. Die Daten teilen. Über verfügbare Netzwerkverbindungen senden IoT-Geräte diese Daten an ein öffentliches oder privates Cloudsystem (Geräte-System-Gerät) bzw. an ein anderes Gerät (Gerät-Gerät) oder speichern sie lokal, sofern die örtliche Verarbeitung angewiesen wurde.
  3. Die Daten verarbeiten. An diesem Punkt ist die Software so programmiert, dass sie auf Basis dieser Daten aktiv wird – zum Beispiel schaltet sie einen Ventilator ein oder sendet eine Warnung.
  4. Die Daten auswerten. Die gesammelten Daten von allen Geräten innerhalb eines IoT-Netzwerks werden analysiert. Dadurch werden aussagekräftige Erkenntnisse gewonnen, die zu fundierten Aktionen und Geschäftsentscheidungen führen.

Beispiele für IoT-Netzwerke in Aktion

IoT-Netzwerke und die Daten, die sie erzeugen, wirken in praktisch allen Aspekten des modernen Lebens – in unseren Wohnungen, in unseren Autos, in unseren Geschäften, selbst in unseren Körpern.   

 

  • Smart Homes: Für viele Menschen sind IoT-Netzwerke in ihren Wohnungen bereits Alltag. Über intelligente Schalter, Sensoren und Geräte, die über Protokolle wie Z-Wave oder Zigbee kommunizieren, lassen sich mit Heimautomatisierungssystemen Dinge wie Beleuchtung, Klima, Sicherheitssysteme, Haushaltgeräte und vieles mehr überwachen und steuern – auch aus der Ferne. Sollten Sie vergessen haben, vor dem Verlassen des Hauses die Lampen oder den Herd auszuschalten, können Sie das über IoT-fähige Geräte von Ihrem Telefon aus nachholen.
  • Intelligente Stromnetze: In Kombination mit KI und moderner Analysetechnologie nutzen intelligente Stromnetze oder „Smart Grids“ IoT-Lösungen, um Technologien zu integrieren, die Verbrauchern einen größeren Einblick in die Energie geben, die sie verbrauchen – und mit PV-Anlagen und anderen Systemen sogar selbst erzeugen. IoT-Sensoren im gesamten Netz können potenzielle Risiken früher erkennen, sodass Strom nach Bedarf umverteilt werden kann, um Ausfälle und andere Probleme zu vermeiden oder zu minimieren. Zudem können Sensoren mechanische Probleme erkennen und bei Bedarf Techniker zur Reparatur anfordern. All dies gibt Stromverbrauchern mehr Kontrolle und einen besseren Einblick.
  • Smart Cities: Laut Smart City Index (SCI) ist eine Smart City „eine Stadt, die mithilfe von Technologie die Vorteile der Stadt vergrößert und ihre Mängel verringert“. Wachsende Bevölkerungszahlen, zu viel Verkehr und alternde Infrastrukturen gehören zu den Herausforderungen, die das Internet der Dinge bewältigen kann. Mithilfe von Sensoren, Zählern und anderen IoT-Geräten können Stadtplaner Daten überwachen und erfassen, um Probleme proaktiv zu beheben. So können beispielsweise Sensoren in der Kanalisation Wasserstände erkennen und automatisch Maßnahmen auslösen, um ein Überlaufen zu verhindern, wenn die Pegel bei Starkregen zu stark steigen.

Endress+hauser hat sich mit IoT-Technologie neu erfunden

 
 
  • Vernetzte Fahrzeuge: Heute werden praktisch alle neuen Autos mit IoT und intelligenten Funktionen produziert. In den nächsten fünf Jahren und darüber hinaus werden 5G-Fahrzeuge allgegenwärtig sein. Advanced-Driver-Assistance-Systeme (ADAS) helfen Fahrern mithilfe von IoT-Technologie dabei, Unfälle zu vermeiden, Routen zu planen, in enge Parkplätze einzuparken und vieles mehr. Und mit der Entwicklung des IoT für die Automobilindustrie beobachten wir zunehmend die Vernetzung mit externen Geräten wie Ampeln, mit Fußgängern, mit Nachrichten- und Wetterkanälen sowie mit Streaming-Unterhaltungsanbietern.
  • IoT im Einzelhandel: IoT-Lösungen für den Kundenkontakt werden zunehmend eingesetzt, um das Einkaufserlebnis in Geschäften zu verbessern. Bewegungsaktivierte Smart-Kameras, intelligente Regale, Beacons und RFID-Technologien helfen Käufern dabei, Artikel über eine mobile App zu finden. Sie erleichtern den Austausch von Bestandsinformationen und senden sogar kontextbezogenes Werbematerial an Kunden, während diese sich in der Filiale umschauen. Und da die Grenzen zwischen Filial- und Online-Shopping-Erlebnissen verschwimmen, können IoT-Lösungen dazu beitragen, das Kundenerlebnis zu verbessern, indem Liefer- und Versandfahrzeuge verfolgt werden können, sodass Kunden ihre Einkaufspläne besser anpassen können.
  • Telemedizin: IoT-gesteuerte medizinische Geräte für Verbraucher wie Smartwatches und Medikamentenautomaten, die Ärzten helfen, Patienten remote zu überwachen, werden immer häufiger eingesetzt. Aber einige der faszinierendsten Fortschritte in der Telemedizin werden über intelligente chirurgische Instrumente erzielt. Dies ist insbesondere für Patienten in abgelegenen oder unterentwickelten Gebieten relevant. Diese Tools ermöglichen es Ärzten in abgelegenen Gegenden, mit einigen der besten Chirurgen der Welt in Kontakt zu treten, um angeleitete Operationen und Ferndiagnosen durchzuführen und sogar Patienten in Narkose während dieser kritischen Zeit zu überwachen.
  • Verkehrsmanagement: Über ein Netzwerk aus Sensoren, Kameras und anderen Geräten lassen sich mit Hilfe von IoT-Technologie Verkehrsstaus reduzieren und praktische Umfahrungsmöglichkeiten bereitstellen. So können beispielsweise Echtzeit-Datenfeeds genutzt werden, um den Zeitpunkt von Signalen anzupassen und so unter dynamischen Bedingungen einen reibungslosen Verkehrsfluss zu gewährleisten. Lichtsensoren können die Helligkeit der Scheinwerfer erkennen und anpassen und so eine optimale Sicht gewährleisten; Straßensensoren können Unfälle erkennen und automatisch Probleme melden.

Welche industriellen Einsatzmöglichkeiten für IoT-Daten gibt es?

Von den Billionen von Gigabits an Daten, die wir jedes Jahr generieren, ist industrielles IoT (IIoT) der größte (und am schnellsten wachsende) Datenerzeuger. Ein Großteil dieser Daten stammt aus den fast einer Milliarde Überwachungskameras auf der ganzen Welt. Große Mengen werden auch durch vernetzte Fahrzeuge sowie Fertigungs- und Transportanwendungen generiert. IIoT-Daten werden heute in nahezu jeder Branche generiert, erfasst und ausgewertet – vom Supply Chain Management bis zum Gesundheitswesen.

 

Einer der Bereiche, in denen die IIoT-Technologie am schnellsten wächst, ist die Fertigung inklusive der zugehörigen Lieferketten. In einer intelligenten Fabrik können Sensoren mechanische Probleme erkennen und sogar vorhersagen, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Außerdem können sie operative Daten sammeln und analysieren, um Workflows und Prozesse zu finden, die am schnellsten und effizientesten sind – und die dann über ein zentrales System automatisiert werden können. In Lieferketten helfen IoT-Lösungen dabei, die Abläufe durchgängig zu optimieren. Rohstoffe und Nachschublieferungen können im Hinblick auf Sicherheit und Herkunft verfolgt werden. Fracht-, Versand- und Last-Mile-Logistik können in Echtzeit überwacht werden. Außerdem können die Kunden aktuelle Informationen über den Status ihrer Bestellungen oder die Herkunft ihrer Produkte abrufen.

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Mehr über Industrial IoT erfahren

Erfahren Sie, wie IIoT-Daten dazu beitragen, industrielle Abläufe durchgängig zu optimieren.

Die Zukunft des IoT

Was uns in der Zukunft erwarten wird, ist eine noch nahtlosere Integration zwischen Technologie und dem Erleben des Menschen. Bis zum Metaverse mag es noch ein paar Jahre hin sein, dank 3D-Audio, erweiterter virtueller Realität, haptischer Eindrücke und KI-gestützter Echtzeitpersonalisierung wird unsere Interaktion mit den Geräten um uns herum jedoch in zunehmendem Maß „reale“ sensorische Erlebnisse ermöglichen. Mit der Ausbreitung von 5G und der weltweit allgegenwärtigen schnellen Konnektivität wird der Mensch darüber hinaus die quantenhafte Fähigkeit haben, diese Erfahrungen über alle Entfernungen hinweg auszutauschen. Das hat enorme Auswirkungen und kann die Art und Weise unseres Umgangs mit einigen unserer grundlegendsten Aktivitäten und Institutionen verändern: Arbeitsplätze, medizinische und chirurgische Versorgung, Immobilien, Einkaufen, Reisen und menschliche Beziehungen im Allgemeinen.  

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