Detaillierte Definition von IoT

Ganz allgemein umfasst das Internet of Things 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 übertragen und zu empfangen – um Benutzer zu informieren oder automatisch eine Aktion auszulösen. In der Vergangenheit wurde die Konnektivität hauptsächlich per Wi-Fi realisiert. Heute sind 5G und andere Arten von Netzwerkplattformen zunehmend in der Lage, nahezu an jedem Ort 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. Genau hier kommen KI-Technologien ins Spiel: Sie erweitern IoT-Netzwerke um die Leistungsfähigkeit von generativer KI, maschinellem Lernen und Datenanalysen.

Zentrale Treiber des IoT-Wachstums

In nur wenigen Jahrzehnten ist die Menge an IoT-Daten exponentiell gewachsen, und dieser Trend wird sich wahrscheinlich fortsetzen. Was hat diesen IoT-Boom eigentlich ausgelöst? Für die Entwicklung des Internet of Things musste eine Reihe von Technologien kombiniert und gleichzeitig weiterentwickelt werden.

• Konnektivität: Von den bescheidenen Anfängen auf Modembasis haben sich das Internet und die Cloud-Anbindung heute so weit entwickelt, dass sie schnell und robust genug sind, um enorme Datenmengen zu verarbeiten und das exponentielle Wachstum des IoT zu tragen.
• Sensortechnologie: Mit dem stetigen Anstieg der Nachfrage nach IoT-Sensorinnovationen entwickelte sich der Markt von einigen wenigen kostspieligen Nischenanbietern hin zu einer stark globalisierten und preislich wettbewerbsfähigen Sensorherstellerindustrie. Seit 2004 ist der Durchschnittspreis für IoT-Sensoren um über 70 % gesunken, begleitet von einer nachfragegesteuerten Steigerung der Funktionalität und Vielfalt dieser Produkte.
• Rechenleistung: Um die gewaltigen Mengen an verfügbaren Daten nutzen und voll ausschöpfen zu können, benötigen moderne Unternehmen immer größere Speicherkapazitäten und Prozessorgeschwindigkeiten. 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 sowohl das weltweite Datenaufkommen als auch der Bedarf Computertechnologien für dessen Speicherung exponentiell gewachsen. Fortschritte bei Datenbanken und Analysetools ermöglichen es heute, gewaltige Datenmengen, die von IoT-Geräten, vernetzten Fahrzeugen und Anlagen erzeugt werden, in Echtzeit zu verarbeiten und auszuwerten. Diese Geschwindigkeit und Kapazität sind für das Internet der Dinge unverzichtbar.
• Künstliche Intelligenz und Machine Learning: Mit diesen Technologien können Unternehmen nicht nur riesige Mengen von IoT-Daten verwalten und verarbeiten, sondern auch analysieren und daraus lernen. Big Data ist die „Leibspeise“ 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. Durch ihre Fähigkeit, Rechenleistung und großvolumigen Speicher nach Bedarf bereitzustellen, ebneten Cloud-IoT-Services den Weg für IoT-Geräte, die immer größere und komplexere Datensätze sammeln und übertragen.

Wie funktioniert das IoT?

IoT-Geräte sind unsere Augen und Ohren, wenn wir physisch nicht vor Ort sein können – sie erfassen genau jene Daten, für deren Sammlung sie programmiert wurden. Diese Daten können dann analysiert werden, um unsere nachfolgenden Aktionen oder Entscheidungen mit Erkenntnissen zu unterfüttern und zu automatisieren. Es gibt in diesem Prozess vier wichtige Phasen:

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 (Gerät-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 basierend auf diesen Daten eine Aktion auslöst – etwa einen Lüfter einschaltet oder eine Warnmeldung versendet.
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 von ihnen erzeugten Daten sind in praktisch allen Bereichen des modernen Lebens im Einsatz – in unseren Häusern, unseren Autos, in Geschäften und sogar direkt am Körper.

• 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 Heimautomatisierungssysteme nutzen, um Beleuchtung, Klima, Sicherheitssysteme, Haushaltsgeräte und mehr zu überwachen und zu steuern – sogar 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 fortschrittlichen Analysetechnologien nutzen Smart Grids IoT-Lösungen zur Integration von Technologien, die Verbrauchern dabei helfen, ihren Energiebedarf besser zu steuern und zu durchschauen – auch bei selbst erzeugtem Strom, etwa durch Solaranlagen. 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 Energieverbraucherinnen und -verbrauchern 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 sich mit dem Internet of Things bewältigen lassen. 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.
• Vernetzte Fahrzeuge: Heute werden praktisch alle neuen Autos mit IoT und intelligenten Funktionen produziert. In fünf Jahren werden 5G-Fahrzeuge Prognosen zufolge 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 strukturschwachen Regionen relevant. Diese Tools ermöglichen es Ärzten in abgelegenen Gegenden, mit einigen der besten Chirurgen der Welt in Kontakt zu treten, um Operationen unter Anleitung 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 Gigabits an Daten, die wir jedes Jahr generieren, ist das industrielle Internet der Dinge (IIoT oder Industrie 4.0) die größte – und am schnellsten wachsende – Quelle. Dieser Anstieg des Datenaufkommens speist sich aus unzähligen Quellen, von Überwachungskameras über vernetzte Fahrzeuge bis hin zu Anwendungen in der Fertigung und im Transportwesen. Heute werden IIoT-Daten in praktisch jeder Branche erzeugt, erfasst und genutzt – vom Lieferkettenmanagement bis hin 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. Zudem lassen sich Betriebsdaten erfassen und analysieren, um jene Arbeitsabläufe und Prozesse zu identifizieren, die am schnellsten und effizientesten sind – diese können anschließend über ein zentrales System automatisiert werden. 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.

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.