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AI IT, Smart Home

Smart Home
Das Internet der Dinge ist längst in unserem Alltag angekommen.

Das Internet der Dinge ist bereits heute in unserem Alltag angekommen, doch so subtil und versteckt, dass vielen Menschen dieser Umstand noch gar nicht bewusst ist. Höchste Zeit, sich mit diesem spannenden, komplexen und zum Teil auch durchaus besorgniserregenden Themenfeld einmal näher zu beschäftigen.

Der Begriff „Internet of Things“ wurde bereits im Jahr 1999 von Kevin Ashton, einem britischen Technologie-Pionier geprägt. Er ist der Meinung, das Internet der Dinge sei in der Lage, die Welt in gleicher Weise zu revolutionieren, wie es das Internet einst tat. Doch ist dem wirklich so? Welches Potential steckt hinter dem Prinzip und welche Möglichkeiten bietet die Technologie schon heute? Wo treten bei der Umsetzung Probleme auf und welche Gefahren bringt die allumfassende Vernetzung mit sich?

Diese Fragestellungen werden im Folgenden erläutert, dabei soll der Schwerpunkt der Betrachtung auf der praktischen Anwendung des Internets der Dinge in Form des Smart Home, also des intelligenten Zuhauses liegen.

I Aktuelle Forschung

Der Begriff „Internet der Dinge“ ist nicht standardisiert und wird entsprechend in unterschiedlicher Weise genutzt.

Vereinfacht dargestellt, geht es beim Internet der Dinge oder Internet of Things, wie es im englischen heißt, darum, dass nun nicht mehr ausschließlich Menschen das Internet nutzen, sondern auch Geräte, Sensoren und Schalter Daten aus dem World Wide Web abrufen und hinzufügen können. Die teils vollautomatische Nutzung des Internets funktioniert dabei ganz ohne den Eingriff des Menschen.

Die Ausarbeitung des Konzepts des Internets der Dinge im Allgemeinen und des Smart Homes im Speziellen geht stetig voran. Moderne Kommunikationstechniken und -systeme durchdringen zunehmend alle Lebensbereiche. Dadurch werden große Anforderungen an die Netzinfrastruktur gestellt. Im Besonderen geht es dabei um die Punkte:

Netzinfrastruktur

Die Bevölkerung muss flächendenkend zu jeder Zeit mobil und sicher mit Breitband-Diensten versorgt werden. Dabei kommt der Branche der Informations- und Kommunikationstechnologie eine zentrale Bedeutung zu. Die neuen komplexen Dienste und Anwendungen, zu denen auch das Smart Home zählt, gehen mit einem rasanten Anstieg des Datenverkehrs und mit steigenden Anforderungen an die Bandbreite und die Qualität sowie einer zunehmenden Konvergenz der Netze einher. Dabei zielt die aktuelle Forschung darauf ab, die Probleme im Hinblick auf Energie, Logistik und Information einer wohlhabenden, aber immer älter werdenden Gesellschaft zu lösen.

älter werdende Gesellschaft
Das Internet der Dinge soll unter anderem die Problematiken der immer
älter werdenden Gesellschaft lösen.


Vor allem der starke Anstieg des Datenvolumens für die Kommunikation zwischen Maschinen muss bei der Weiterentwicklung berücksichtigt werden. Es wird ein Datenzuwachs von 50 bis 100% in den kommenden zehn Jahren erwartet, was bedeutet, dass die Betreiber massiv in den Ausbau der Infrastruktur investieren müssen. Des Weiteren gilt es, neue techno-ökonomische Ansätze zu entwickeln, um die Innovationen zukunftstauglich zu machen. Aufgrund der physikalischen Eigenschaften des Funk- und Glasfasermediums lassen sich die Übertragungsraten schon bald nicht weiter steigern. Hier bedarf es neuer und innovativer Lösungsansätze. Fortschritte konnten bereits bei neuen Diensten, Anwendungen und HW-/SW-Plattformen sowie IT-Sicherheitsmechanismen erzielt werden.

Deutschland hat, als Forschungsstandort, in Bezug auf die Weiterentwicklung des Internets der Dinge und entsprechend auch der Smart Homes einen klaren Wettbewerbsvorteil, da ein hoher Vernetzungsgrad zwischen Forschungsinstituten, Universitäten und führenden Industrieunternehmen gegeben ist. Informationen zu den einzelnen Smart Home-Initiativen in Deutschland finden sich in der PDF von Solarmobil-Deutschland. Zudem betreiben alle weltweit agierenden Systemhersteller Labore zur Forschung und Entwicklung in Deutschland. Der Politik kommt dabei die Aufgabe zu, eine investitionsfreundliche Umgebung zu schaffen, um die Entwicklungen so weiter voranzutreiben.

II Praktische Beispiele

Die Diskussionen über das Internet der Dinge bewegen sich oft auf einer sehr abstrakten und theoretischen Ebene. Doch was bedeutet „Internet der Dinge“ eigentlich, welche praktischen Beispiele können das Prinzip verdeutlichen und welchen Nutzen hat der einzelne Verbraucher von diesem Prinzip, insbesondere im Hinblick auf das intelligente Zuhause?

Das Internet der Dinge ist keinesfalls eine Zukunftsträumerei einiger IT-Spezialisten, sondern es ist längst im Alltag der Menschen angekommen. Vielen Verbrauchern fällt dies jedoch noch gar nicht auf. Einige praktische Beispiele folgen deshalb nun.

Ein einfaches Beispiel, das wohl die meisten Menschen kennen werden, ist die Paketverfolgung via Internet. Es ist kein Mitarbeiter an einem Computer, der jede Paketverfolgungsanfrage beantwortet, sondern ein automatisierter Prozess findet statt, bei welchem Informationen erfasst und automatisch zum allgemeinen Abruf von außen bereitgestellt werden.

Paketverfolgung
Die Paketverfolgung, das sogenannte Tracking, zählt auch zum Internet der Dinge.

Ebenfalls dem Internet der Dinge zuzurechnen, sind Geräte wie die mittlerweile immer verbreiteteren Fitnessarmbänder. Sie kommunizieren mit Apps und Webdiensten, motivieren, wenn gewünscht, den Träger und dokumentieren seine Trainingserfolge.

Doch auch bereits altbekannte Geräte lassen sich, durch eine Verbindung mit dem Internet zu „smarten“ Geräten machen, so zum Beispiel das Blutdruckmessgerät oder die Körperwaage des Herstellers Withings. Die Geräte erfassen die individuellen Daten, speichern sie und bereiten sie anschaulich auf.

In Bezug auf das intelligente Zuhause wurden ebenfalls zahlreiche Innovationen entwickelt. So gibt es beispielsweise ein Thermostat, welches sehr viel mehr kann, als nur eine bestimmte vorher eingestellte Temperatur aufrechtzuerhalten. Das kleine Gerät ist lernfähig und merkt sich, wann es wie eingestellt wird. Zukünftig richtet es sich dann eigenständig danach. Zudem verfügt es über einen Bewegungssensor, welcher ermittelt, ob die Bewohner zuhause sind oder ob alle das Haus verlassen haben. Dann stellt es die Temperatur entsprechend ein. Des Weiteren informiert sich das Gerät online eigenständig über die Wetterlage und reagiert entsprechend darauf. Selbstverständlich haben die Bewohner über den Browser, das Tablet oder das Smartphone Zugriff auf das Thermostat.

Heizung per Touchscreen steuern
Die Heizung per Touchscreen von überall aus regeln – längst keine
Zukunftsmusik mehr.


Darüber hinaus gibt es jedoch noch zahlreiche weitere Entwicklungen, die den Bewohnern eines Smart Homes einen großen Nutzen bieten können. Zu nennen wären unter anderem Jalousiesteuerungen, die die Jalousien bei Dämmerung automatisch schließen und morgens wieder öffnen, Beleuchtungssteuerungen, die zum Beispiel dafür sorgen, dass sich Lichter automatisch ausschalten, wenn jemand den Raum verlässt oder auch elektronische Haushaltszähler, die den Energieverbrauch im Auge behalten und dokumentieren. Die zentralen Vorteile, die Bewohner eines Smart Homes haben, sind:

Vorteile Smart Home-Technologie

Durch die hohe Energieeffizienz werden Kosten gespart und die Umwelt wird geschont. Zudem bietet ein smartes Zuhause einen höheren Sicherheitsstandard, zum Beispiel indem ein intelligentes Alarmsystem zum Schutz vor Einbrechern eingebaut wird, aber auch in ganz anderen Bereichen, beispielsweise, wenn der intelligente Küchenherd sich automatisch abschaltet, bevor es zur Brandgefahr kommt. Nicht zuletzt bietet ein smartes Zuhause den Bewohnern auch viel Komfort, müssen sie sich selbst doch nur noch um wenige Dinge kümmern, da das System automatisch mitdenkt. So muss sich niemand beim Verlassen des Hauses fragen, ob die Heizung heruntergedreht oder das Licht ausgeschaltet ist und niemand kommt nach einem langen Tag nach Hause in eine kalte Wohnung. Mittlerweile gibt es sogar Tools, die Verbrauchern dabei helfen, die optimalen Anwendungen für ihr individuelles Smart Home zu finden. Dabei können die Nutzer beispielsweise angeben, welche der drei in der Grafik genannten Aspekte ihnen besonders wichtig sind und welche Räumlichkeiten mit der Technologie ausgestattet werden sollen. Das Tool liefert ihnen dann individuelle Vorschläge für ihr Zuhause.

Eine Prognose geht davon aus, dass bis zum Jahr 2019 mindestens 12% der Haushalte weltweit mit mindestens einem installierten Smart Home-System ausgestattet sein werden, wie die nachstehende Statistik zeigt:

Smart Home-System

Prof. Rojas: führender Forscher auf dem Gebiet Smart Home

Raúl Rojas ist Professor für Informatik und künstliche Intelligenz an der FU Berlin. Er arbeitet unter anderem im Bereich der Roboterforschung und meint, dass autonomes Fahren mit einem Autopiloten im unübersichtlichen Verkehr auf Autobahnen bis 2020 serienreif wird. Von humanoiden Robotern, welche sich beispielsweise um Senioren kümmern, hält der Professor allerdings weniger, seiner Meinung nach, sollten sich stets Menschen um andere Menschen kümmern und nicht Maschinen.

Auch in puncto Smart Home ist Rojas führender Forscher. Zusammen mit seinen Studenten hat er bereits ein „Smart Home“ entwickelt, bei welchem alle erdenklichen elektrischen Funktionen automatisiert sind. Aus der Ferne lässt sich das Gebäude mit Videokameras kontrollieren, die Heizung kann ein- und ausgeschaltet und die Fenster können geschlossen werden. Auch der Einsatz von Robotern zum Putzen oder Rasenmähen ist möglich. Doch seiner Ansicht nach besteht ein großes Problem darin, dass es für das angestrebte Zusammenspiel all der verschiedenen Komponenten bisher keinen echten interoperablen Standard gibt.

III Probleme bei der Umsetzung

Wie bereits erwähnt, stellt das Internet der Dinge und mit ihm auch das Smart Home die Forscher und Entwickler vor große Hürden und für viele davon gibt es bisher keine Lösung. Zum einen zu nennen, ist hier der Sicherheitsaspekt. Je mehr Geräte miteinander und mit dem Internet vernetzt sind, desto größere Datenmengen werden gesammelt und entweder auf den Geräten selbst oder in der Cloud gespeichert. Die Gefahr einer Sicherheitslücke wächst mit jedem neuen Gerät, welches dazukommt. Datenschützer sind zu Recht beunruhigt und auch Hackerangriffe stellen eine ernstzunehmende Bedrohung dar.

Hacker
Welche Gefahr geht von Hackern aus?

Vor allem in automatisch arbeitenden Industrieanlegen kann mithilfe eines Hackerangriffs enormer Schaden angerichtet werden, doch auch Privatpersonen wären, aufgrund von Sicherheitslücken im System, in ihrem eigenen sonst so smarten Zuhause nicht mehr sicher. Bereits heute finden schon Cyber-Attacken auf das Internet der Dinge statt, wie ein US-Spezialist für Enterprise-Daten im Januar angab. Es wurden wohl Spam-Mails mit Schadsoftware an private Geräte, wie Fernseher oder Kühlschränke verschickt, um diese in ihrer Funktionalität zu beeinträchtigen. Die Geräte des Smart Homes zu verwalten, wird also viel Zeit in Anspruch nehmen, da Sicherheitslücken fortlaufend mit Patches oder Fireware-Updates behoben werden müssen. Doch die meisten Verbraucher sind schon jetzt nachlässig, wenn es um die Aktualisierung des Sicherheitsstandards ihrer PCs und Smartphones geht und die Anzahl dieser Geräte ist nun wirklich überschaubar. Wie soll sich die Situation also erst bei einer enormen Anzahl von vernetzten Geräten gestalten?

Die zweite große Herausforderung sind die riesigen Datenmengen der zahlreichen Geräte, welche von den Unternehmen verarbeitet werden müssen. Die aktuellen Server vieler Unternehmen wären damit restlos überfordert. Eine radikale Aufrüstung muss dem Siegeszug des Smart Home also zwingend vorausgehen.

Ein heilloses Durcheinander kündigt sich jedoch nicht nur bei der Verwaltung der intelligenten Geräte an, sondern auch bei der Kompatibilität der einzelnen Geräte untereinander. Dies liegt daran, dass aktuell noch jeder Hersteller versucht, seine Plattform ganz vorne zu positionieren. Das Gerät des einen Herstellers ist mit dem eines anderen also in der Regel nicht kompatibel. Wer den Hersteller oder die App wechselt, verliert seine bisher gespeicherten Daten und fängt wieder bei null an. Eine Übertragung der Daten ist meist nicht möglich, da jeder Hersteller seine eigne App, seine eigene Art Daten zu tracken und diese zu speichern, hat.

Kompatibilität
Alles eine Frage der Kompatibilität?

Dauerhaft geplant ist jedoch, Geräte kompatibler zu machen und so deren Benutzerfreundlichkeit zu erhöhen. So haben sich sechs namhafte Unternehmen zusammengeschlossen, um gemeinsame Standards für das Internet der Dinge zu entwickeln. Möglich machen, soll das drahtlose Vernetzen und Steuern von Geräten unterschiedlicher Hersteller sowie Betriebssystemen ein spezielles Framework. Sichere, für jeden verfügbare und stabile Verbindungen sind das Ziel. Zudem soll es ein Zertifizierungssystem geben, um festzustellen, welche Geräte die festgesetzten Standards erfüllen und welche nicht. Dabei ist geplant, dass die Geräte, welche im Smart Home zum Einsatz kommen, den Anfang machen sollen.

Prof. Rojas: Komplettausfall wegen Bagatellschaden

Professor Rojas bekam die Fragilität der Smart Home-Technologie am eigenen Leib zu spüren. Er baute sich 2008 ein neues Haus und machte es natürlich direkt zu einem smarten Zuhause, welches dem neusten Stand der Technik entsprach. Doch der Defekt einer einzelnen Glühbirne reichte aus, um alle Lampen des intelligenten Zuhauses außer Betrieb zu setzen. Zu erklären, ist dies folgendermaßen: Ist eine normale Glühbirne defekt, funktioniert sie einfach nicht mehr, geht jedoch eine smarte Glühbirne kaputt, kommuniziert sie diesen Defekt. Diese Information über einen Defekt wird normalerweise in größeren Abständen von einer Sekunde gesendet. Im Fall von Rojas Glühbirne wurde die Information jedoch alle zehn Millisekunden kommuniziert. Dies führte dazu, dass die intakten Glühlampen, aufgrund der blockierten Leitung, ihre Informationen nicht senden konnten. Auf diese Weise arbeiten auch einige Cyber-Kriminelle, um ganze Websites lahmzulegen. Nachdem Rojas die defekte Glühbirne vom Netz genommen hatte, funktionierte die Beleuchtung seines Hauses wieder einwandfrei. Für den Professor mag solch ein Vorfall eine Lappalie sein, ein Ottonormalverbraucher wäre in seinem smarten Zuhause jedoch vollkommen überfordert, wenn plötzlich und ohne ersichtlichen Grund alle Lichter ausgingen und auch der gerufene Elektroinstallateur verfügt nicht über das nötige Fachwissen, die Problematik zu beheben. Ebenfalls ein Problem, dass es in Zukunft zu lösen gilt.

IV Kritik an KI: Risiken der Automatisierung

Es gibt drei zentrale Befürchtungen, die in Bezug auf die künstliche Intelligenz und die damit einhergehende Automatisierung immer wieder genannt werden:

Automatisierung

Ortwin Renn, Professor für Umwelt und Techniksoziologie an der Universität Stuttgart geht davon aus, dass es sich beim ersten Punkt um eine unberechtigte Sorge handelt. Er weist darauf hin, dass deutsche Studien zu dem Ergebnis kommen, dass der Gewinn neuer Arbeitsplätze, aufgrund von wachsenden Wettbewerbsvorteilen, den Verlust der Arbeitsplätze aufgrund der Automatisierung mehr als ausgleicht. Als relevant hingegen sieht er das Argument des Kontrollverlustes an. Schon heute wird die menschliche Wahrnehmung zunehmend durch Algorithmen gelenkt, nämlich immer dann, wenn wir bei Google nach Informationen suchen. Übernehmen Roboter zunehmend die Aufgaben, die vorher von Menschen ausgeführt wurden, so verändert sich auch das Beziehungsgefüge. Während die Japaner zum Beispiel wenig Bedenken haben, ihre Senioren von Robotern pflegen zu lassen, empfinden die Deutschen die Pflege durch eine Maschine als eine soziale Geringschätzung. Des Weiteren nehmen schon heute viele Menschen den zunehmenden Beziehungsverlust, aufgrund der neuen Technologien und der weltweiten Vernetzung, wahr. Eingekauft wird nicht mehr im Laden nebenan, sondern online und es wird sich nicht mehr persönlich getroffen, sondern gechattet. Klar lässt sich so jede Menge Zeit und Energie sparen, aber zu welchem Preis? Bisher steuerte der Mensch stets die Maschine, doch was ist, wenn die Maschine plötzlich den Menschen steuert? Können und wollen die Menschen damit überhaupt umgehen? Können sie diese Entwicklung akzeptieren?

Die Angst, mehr und mehr in Abhängigkeit von künstlicher Intelligenz zu geraten, wächst. Schon heute fragen sich viele, wie sie in der Zeit vor dem Internet überhaupt an Informationen gekommen sind und gerade die Digital Natives, also die Generation, welche bereits mit dem World Wide Web aufwuchs, kann sich ein Leben ohne die ständige Vernetzung meist gar nicht mehr vorstellen. Das Gefühl, die Kontrolle zu verlieren, kann Menschen lähmen. Im smarten Zuhause bestimmt, überspitzt gesagt, plötzlich der Kühlschrank, wann ein Bier getrunken werden darf und das smarte Armband weist im Restaurant unaufhörlich darauf hin, dass ein Nachtisch aus gesundheitlichen Gründen nun wirklich nicht mehr drin ist. Die Angst ist groß, dass irgendwann das Internet der Dinge für den Menschen denkt und für ihn Entscheidungen trifft und somit ein selbstbestimmtes Leben unmöglich wird.

Prof. Rojas: Uni-Theorie vs. Praxis-Test

Was in der Theorie reibungslos funktioniert, muss dies im Praxis-Test noch lange nicht tun. Das weiß auch Professor Rojas und verdeutlicht dies am Beispiel der selbstfahrenden Autos. Die Automobilhersteller überbieten sich regelmäßig in ihren Prognosen, wann die ersten selbstfahrenden Autos serienmäßig eingeführt werden sollen, doch Rojas meint, dass bis zur Serienfertigung vollständig autonomer Fahrzeuge noch Jahrzehnte vergehen werden. Aktuell können solche Fahrzeuge noch nicht ohne Sicherheitsfahrer, der im Notfall eingreifen kann, im Stadtverkehr eingesetzt werden. Dies liegt daran, dass die Computer die Absichten der anderen Verkehrsteilnehmer, die ja menschlich sind, noch nicht ausreichend deuten können. Ein Mensch hält sich nicht immer an die Verkehrsregeln und handelt häufig impulsiv. Roboter auf dem heutigen Stand der Technik vermögen es noch nicht, derlei Umstände jederzeit vorauszusehen und im Straßenverkehr entsprechend zu reagieren.

V Fazit

Internet
Es wird spannend zu beobachten, wie das Internet der Dinge die Welt
verändern wird.


Das Internet der Dinge und auch das smarte Zuhause bergen ein enormes Potenzial, bringen jedoch auch große Herausforderungen mit sich und lassen, zumindest bisher, viele Fragen offen. Schon heute erleichtert die vernetzte Technik den Menschen an vielen Stellen das Leben, ihr Fortschritt bringt jedoch auch immer die Angst vor Kontrollverlust mit sich. Im Hinblick auf das intelligente Zuhause gibt es noch deutliches Optimierungspotenzial, in Bezug auf die Standardisierung und vor allem in puncto Sicherheit. Dennoch ist es ein sehr spannendes Themenfeld, was in Zukunft wohl immer mehr Menschen unmittelbar betreffen wird. Vielleicht hat Kevin Ashton recht und das Internet der Dinge wird die Welt in der wir leben genauso revolutionieren, wie es einst das World Wide Web tat.

Quellennachweise:

upload-magazin.de/blog/7086-internet-der-dinge-beispiele/

www.solarmobil-deutschland.de/bmbf-aal/Publikationen/studien/extern/Documents/iit-studie-smart-home.pdf

www.vde.com/de/Verband/Pressecenter/Pressemappen/documents/posipap_ikt_short.pdf

www.das-intelligente-zuhause.de/iq-check

de.statista.com/statistik/daten/studie/318062/umfrage/prognose-zum-anteil-der-haushalte-weltweit-mit-smart-home-systemen/

https://www.strategyanalytics.com/default.aspx?mod=pressreleaseviewer&a0=5549#.VWg0XkafZfA

www.heise.de/newsticker/meldung/KI-Forscher-Autonomes-Fahren-ja-Robo-Kicker-nein-1928658.html

www.computerwoche.de/a/was-das-iot-fuer-vor-und-nachteile-mitbringt,3068663

www.sueddeutsche.de/digital/dos-attacke-als-eine-gluehbirne-das-smart-home-lahmlegte-1.2380844

www.brandeins.de/archiv/2014/arbeit/ortwin-renn-im-interview-risiken-der-automatisierung-der-grosse-bruder-kommt-als-algorithmus/

www.rm-berlin-sw.de/koepfe-karrieren/ansicht/artikel/30092013-prof-dr-raul-rojas-fachbereich-mathematik-und-informatik-freie-universitaet-berl.html

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