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Smarte schöne neue Welt? – Das Internet der Dinge


9.12.2016
Das "Internet der Dinge" verknüpft Alltagsgegenstände wie Lichtschalter, Kleidung oder Armbanduhren mit Internetdiensten. So werden diese Dinge zu Medien, zu Kommunikationsmitteln und mit ihrer Hilfe entsteht eine Vielzahl an neuen Möglichkeiten, digitale Daten auszuwerten.

Überall können Sensoren eingebaut werden - sogar in einen Jackenknopf.Überall können Sensoren eingebaut werden - sogar in einen Jackenknopf. Lizenz: cc by-sa/2.0/de (CC, Jean Baptiste)


Einführung



Die digitale Revolution verändert unsere Gesellschaft tiefgreifend und unumkehrbar. Ihre Auswirkungen sind vergleichbar mit den Umwälzungen der Industrialisierung im 19. Jahrhundert oder der Erfindung des Buchdrucks im 16. Jahrhundert. Insbesondere das Internet der Dinge (engl.: Internet of Things, IoT) wird einen weiteren Schub der Digitalisierung unserer Lebenswirklichkeit mit sich bringen. Denn die Informations- und Kommunikationstechnologie wird damit in die uns vertrauten "Dinge" des alltäglichen Lebens eingebettet ("embedded computing") und macht unsere Umgebung bzw. unser Zuhause "smart" (intelligent). Mit anderen Worten: Der Computer verlässt den Arbeitsplatz und geht über in Geräte, Kleidung, Gegenstände und unser Zuhause. Die Alltagsdinge werden somit selbst informativ oder fungieren als physische Zugangsobjekte zu Internetdiensten. Das Internet weitet sich damit unsichtbar in die uns vertraute Umgebung, unsere Wohnung, aus und "heftet" sich z. B. an unseren Körper als smarte Kleidung, Smartwatch oder Fitnessarmband.

Diese Dinge werden nun zu "Medien", also Kommunikationskanälen, die Daten und Informationen übermitteln. Marshall McLuhans extensionaler (umfassender) Medienbegriff [1] aus den 1960er-Jahren wird, so könnte man überspitzt formulieren, 50 Jahre später mit der Entwicklung des Internet der Dinge tatsächlich realisiert.

Infokasten

Marshall McLuhans extensionaler Medienbegriff

Für McLuhan sind nicht nur Telefon, Fernseher etc. "Medien" (also im eigentlichen Sinne Kommunikationsmittel), sondern auch Kleidung, Häuser, Geld etc. werden von ihm als "Medien" bezeichnet. Das heißt: Für ihn ist jede Technologie bzw. jedes Artefakt (Werk, Produkt), das den Mensch in Beziehung zur Welt setzt, ein "Medium".


Zunahme an Datenbeständen

Mit dem Einzug der digitalen Geräte in unsere privaten Wohn- und Körperzonen besteht eine Vielzahl an Möglichkeiten, digitale Datenbestände zu generieren und auszuwerten. Bislang wurden personen- und aktivitätsbezogene Daten entweder im analogen öffentlichen Raum (z. B. durch Videoüberwachung, Nutzung von Chipkarten) oder im digitalen Kommunikationsraum durch die Nutzung von Internetangeboten, Sozialen Medien etc. erhoben. Jetzt wird eine verstärkte Datengenerierung auch in Lebensbereichen möglich sein, die als topografische semantische Privaträume [2] (z. B. Privathaus, Privatwohnung, privates Auto) bzw. Intimsphäre (der eigene Körper) kulturell definiert sind. Beispielhaft gibt die folgende Tabelle eine Übersicht über die Datenerfassung in den Räumen des Netzes, der "analogen" Welt und dem Internet der Dinge bzw. der vernetzten Umwelt.

Übersicht über Datensammler

"Netz"-Raum "Analoger" Raum "Internet der Dinge"
Soziale Medien
Computer-Betriebssysteme
Suchmaschinen
Cookies/Canvas Fingerprinting
Online-Shopping
Handy/Tablet
Apps
Cloud-Computing
Musik-Streamingdienste
Staatliche Stellen
Kundenkarten
Kreditkarten
Gesundheitskarte
Video-Überwachung
Navigationsgerät
Flugdaten
...
Smart Home
Smart Metering (Verbrauchsmonitoring)
Self-Tracking Devices (Fitnessarmbänder)
Smart Car (vernetztes Auto)
Smart Clothes
Smart TV
Smartes Spielzeug (z. B. "Hello Barbie")
Gemeinsam ist den Anwendungen des Internet der Dinge, dass sie einerseits eine Vielzahl an Möglichkeiten bieten, das alltägliche Leben mit mehr Komfort, Effizienz und Sicherheit auszustatten. Andererseits stellen sie eine Herausforderung für den Schutz der Privatsphäre, die Selbstbestimmung und die Sicherheit dar. Welche Chancen und Risiken für den Einzelnen und die Gesellschaft mit dem Internet der Dinge verbunden sind, soll im Folgenden reflektiert werden. Vorab werden hierzu Anwendungen beispielhaft aufgezeigt und systematisiert.

Internet der Dinge – was ist darunter zu verstehen?



Das Internet der Dinge bezeichnet die Vernetzung von physikalischen Objekten (z. B. Heizung und Beleuchtung in der Wohnung) mit dem Internet, sodass Gegenstände bzw. Geräte selbstständig über das Internet kommunizieren können. Voraussetzung hierfür ist, dass diese Objekte eindeutig identifizierbar sind, z. B. über IP-Adressen, RFID. Die Geräte bzw. Gegenstände sammeln Informationen, z. B. über eine Person oder die Umgebung, die gespeichert und verarbeitet werden. Durch ihre Programmierbarkeit, ihr Speichervermögen, ihre Sensoren und ihre Kommunikationstechnik sind die Dinge befähigt, online und autonom Informationen auszutauschen. In der Weiterentwicklung des Internet der Dinge werden die vernetzten Objekte lernfähig und steuern sich zunehmend selbst.[3]

Wesentliche Kennzeichen für das Internet der Dinge lassen sich somit identifizieren (vgl. Abb.):
Kennzeichen des Internet der DingeKennzeichen des Internet der Dinge (PDF-Icon Grafik als PDF zum Download) Lizenz: cc by-nc-nd/3.0/de/ (bpb)

  • Ubiquität: überall können "smarte" (intelligente) Objekte existieren
  • Vernetzung: die Objekte lassen sich über RFID-Chips oder Interfaces mit dem Internet verbinden
  • Informationsspeicherung: smarte Daten werden gespeichert, verarbeitet und können als Massendaten ausgewertet werden (Big Data)
  • Kommunikation: die Dinge kommunizieren entweder direkt miteinander oder über Interfaces
  • Selbststeuerung: die Objekte können eigenständig Informationen austauschen, Aktionen auslösen und sich wechselseitig steuern
  • Optimierung und Lernfähigkeit: die Dinge (z. B. Thermostate) erkennen Muster (z. B. wann die Heizung hochgeschaltet wird) und optimieren daraufhin ihre Aktivität
Der Begriff "Internet der Dinge" wird häufig synonym mit "Ubiquitous Computing" (= Allgegenwärtigkeit rechnergestützter Informationsverarbeitung) verwendet.[4] Klaus Wiegerling [5] fasst die wichtigsten Merkmale von Ubiquitous Computing wie folgt zusammen:
  • "Weitgehendes Verschwinden von Hardwarekomponenten;
  • Adaptivität des Systems an den Nutzer und an die jeweilige Nutzungssituation;
  • Selbstorganisiertheit des Systems;
  • Kontextwahrnehmung des Systems, also die Fähigkeit Situationen zu interpretieren;
  • Informatorische Aufladung der physikalischen Umwelt;
  • Mobile bzw. ubiquitäre und allzeitige Anwendbarkeit von informatischen Systemen;
  • Verknüpfung von lokalen und globalen Informationen."
Diese Merkmale treffen ebenso auf die Technologie des "Internet der Dinge" zu. Dieser Begriff hat sich im öffentlichen Diskurs durchgesetzt, wohl auch wegen seiner Anschaulichkeit. Laut Mattern/Flörkemeier [6] wurde der Begriff "Internet of Things" erstmals 2002 von Kevin Ashton, dem Mitgründer und damaligen Leiter des Auto-ID Center am Massachusetts Institute of Technology (MIT), verwendet, der im Forbes Magazine zitiert wird mit: "We need an internet for things, a standardized way for computers to understand the real world" ("Wir brauchen ein Internet für Dinge, eine standardisierte Möglichkeit für Computer, die reale Welt zu verstehen")[7].

Anwendungen des Internet der Dinge



Die Anwendungen, die derzeit unter dem Begriff Internet der Dinge zu verstehen sind, lassen sich in fünf Kategorien unterscheiden:
  1. Fernbedienung via Netz
  2. Messung und Sammlung von Daten
  3. Profiling und Vorschläge
  4. Daten sammeln und Aktivität
  5. Daten suchen und Produktion
Anwendungen des Internet der DingeAnwendungen des Internet der Dinge (PDF-Icon Grafik als PDF zum Download). Bitte klicken Sie auf das Bild, um die Grafik zu öffnen. (© bpb)


Kategorie 1: Fernbedienung via Netz

Beispielhaft hierfür ist die "Good Night Lamp". Bei ihr handelt es sich um ein Set bestehend aus mehreren Lampen. Wird eine Lampe aktiviert, so aktivieren sich über die "Lightning"-Netzwerkverbindung automatisch andere Lampen, auch über große Distanzen hinweg. Per Smartphone-App können die Lampen aus der Ferne kontrolliert und gesteuert werden. Die Firma wirbt damit, dass man mit dieser Lampe einer geliebten Person einen Kommunikationswunsch übermitteln kann. Über eine Fernsteuerung (basierend auf GSM-Technologie) wird die Lampe eingeschaltet und signalisiert dem Partner "I’m thinking of you" ("Ich denke an dich") oder "Call me when you get home" ("Rufen Sie mich an, wenn Sie nach Hause kommen")[8]. Im Grunde stellt diese Anwendung einen erweiterten Kommunikationskanal dar, den allerdings jemand von außen im eigenen Heim aktiviert.

Die Kategorie "Fernbedienung via Netz" ist im Prinzip relativ unproblematisch, was den Schutz der Privatsphäre betrifft. Allerdings abgesehen davon, dass Apps nicht auf Datenminimierung und Datensparsamkeit angelegt sind, insbesondere wenn sie angeblich "kostenlos" sind. Denn grundsätzlich sind Apps in der Lage, auch Daten des Smartphones abzugreifen, die für die Erfüllung der eigentlichen Aufgaben irrelevant sind.[9]

Kategorie 2: Messung und Sammlung von Daten

Der Trend zur Selbstvermessung, der sich maßgebend in der "Quantified-Self-Bewegung" artikuliert (deren Anhänger permanent den Zustand und die Aktivität des eigenen Körpers messen)[10], hat eine Vielzahl an Produkten auf den Markt gebracht, die Fitness, Gesundheit und Leistung zu optimieren versprechen. So bietet die Bekleidungsbranche mittlerweile eine Vielzahl an Produkten an, die als "Smart Clothes", "Smart Shoes" etc. bezeichnet werden. "Erkenne dich selbst durch Zahlen" ("Selfknowledge through Numbers") ist der kategorische Imperativ dieser Welt- und Selbsterfahrungs-Ideologie. Für Stefan Selke ist das "Lifelogging", also "die digitale Speicherung von Lebensdaten und Verhaltensspuren (sog. Lifelogs) eines Menschen"[11], Ausdruck eines bestimmten Selbst-Konzepts. Es geht von einer totalen Kontrollier- und Steuerbarkeit des eigenen Lebens aus (Gesundheit, Leistungsoptimierung etc.). Ein Beispiel hierfür ist die Fitnessbekleidung von "Athos", in die Sensoren integriert sind. Die Sensoren erfassen während des Trainings Daten zur Aktivität einzelner Muskelgruppen und die Pulsfrequenz des Trägers. Über die dazugehörige Smartphone-App kann so der Trainingsfortschritt getrackt (nachverfolgt) werden.[12]

"Smart Clothes" und "Wearables" (mit der Kleidung direkt verbundenes oder am Körper getragenes Computersystem, das auf den Träger bezogene Daten aufzeichnet und verarbeitet, z. B. Fitnessarmbänder, "Smart Watches" etc.) können Bewegungsdaten, Daten zu Gesundheit, Körper, Arbeitsleistung und zukünftig wohl auch psychische Daten erfassen. So hat kürzlich Ali Javey, Professor für Elektrotechnik und Informatik an der University of California in Berkely, ein Armband mit Sensoren entwickelt, das durch die Auswertung des Schweißes als Informationsquelle Aufschluss darüber geben soll, ob "eine Person Depressionen hat oder giftigen Chemikalien ausgesetzt war"[13]. Daten über den Gehalt an Natrium, Kalium, Glucose und Laktat sowie die Hauttemperatur werden gesammelt und zur Verarbeitung an ein biegsames elektronisches Bauteil gesendet, von wo aus sie über Bluetooth weiter an eine App auf dem Smartphone geschickt werden. Alle diese durch Smart Clothes und Wearables gewonnen Daten sind höchst sensibel, da sie Aufschluss über Krankheiten, Lebensgewohnheiten wie Essen, körperliche Aktivität, Schlaf etc. geben können und für Black-Box-Prognosen (durch Big Data Analytics) missbraucht werden können (vgl. Kap. 4).

Infokasten

Big Data Analytics

Über eine intelligente Auswertung riesiger Daten ("Big Data") und die Kombination von Daten aus verschiedenen Quellen können weitreichende Schlussfolgerungen gezogen werden (Trends, Muster, Gesetzmäßigkeiten etc.). Auf diese Weise lassen sich auch Zukunftsprognosen erstellen. Da aber der zugehörige Algorithmus (schematische Rechenvorgang) und die zugrundeliegenden Daten für den Betroffenen intransparent sind, handelt es sich um "Black-Box-Prognosen" (Prognosen aus einem nicht einsehbaren System).



Kategorie 3: Profiling und Vorschläge

Das "BMW ConnectedDrive"-System beruht auf einem Forschungsprojekt von SAP (Systeme, Anwendungen, Produkte; Softwarehersteller) in Zusammenarbeit mit BMW (Bayerische Motoren Werke). Lokalitäten in der Umgebung (z. B. Restaurants) stellen ihre Angebote per SAP-Cloud zur Verfügung. BMW ConnectedDrive gleicht das Angebot mit den Nutzungsvorlieben des Fahrers ab und unterbreitet ihm Vorschläge. Dieser kann sich direkt zum gewünschten Ziel navigieren lassen [14]. Geräte bzw. Dienste, die Vorschläge unterbreiten, können nur dann die Privatheit des Nutzer schützen, wenn sie auf "Privacy by Design" (Privatsphäre-Schutz durch eingebaute Technik, siehe weiter unten in diesem Beitrag) beruhen und dem Nutzer gegenüber unkompliziert deutlich machen, was mit den Daten geschieht.

Kategorie 4: Daten sammeln und Aktivität

Das Smart Bed "Eight" misst mit mehreren Sensoren die Schlafphasen, den Herzschlag, die Temperatur, das Licht und mit einem Mikrofon eventuelles Schnarchen. Per WLAN kann "Eight" mit einem Smartphone, einem Tablet-PC sowie Smart-Home-Geräten, z. B. dem Thermostat "Nest" (das intelligente, selbstlernende Thermostat von Google), verbunden werden. Die gesammelten Daten sollen dem Nutzer detaillierte Statistiken über seinen Schlaf liefern. "Eight" merkt sich außerdem die durchschnittlichen Zeiten, zu denen man ins Bett geht und kann dann automatisch die Heizung regeln. Zudem erkennt das Smart Bed die Phasen, in denen der Nutzer nur einen leichten Schlaf hat und geweckt werden kann.[15] Dieses Anwendungsbeispiel zeigt: Einerseits können digitalisierte Geräte dem Verbraucher ein mehr an Komfort bieten. Andererseits muss der Verbraucher dem Gerät automatisierte Entscheidungen überlassen. Inwieweit damit der Eindruck eines Kontrollverlusts entsteht (insbesondere bei Fehlleistungen des Geräts), ist ein Grundproblem des Internet der Dinge (vgl. Kap 4). "Intelligente" Heizkörper-Thermostate im Smart Home werden von verschiedenen Firmen angeboten. Das Thermostat von RWE kann entweder manuell, per Fernbedienung, Wandsender, Smartphone oder über das Internet gesteuert werden. Das Konkurrenzprodukt "Tado" übernimmt zudem selbstständig die Temperaturregelung, je nachdem, wie weit der Nutzer mit seinem Smartphone entfernt ist.[16]

Die von Google gekaufte Firma "Nest" bietet ein "lernendes" Thermostat an, dass sich die Gewohnheiten der Bewohner eingeprägt und selbstständig die Temperatur regelt.[17] Es weiß, zu welcher Zeit welche Temperatur eingestellt werden muss. Dank eines Bewegungsmelders registriert es, wann die Bewohner das Haus verlassen und fährt nach einer bestimmten Zeit die Heizung automatisch herunter. Verändertes Heizungsverhalten erkennt das Thermostat ebenso und passt sich entsprechend an. Darüber hinaus erfasst es Aktivität, Luftfeuchtigkeit und Helligkeit. Das Thermostat weiß, wann jemand zu Hause ist, in welchem Raum er sich gerade befindet – und eventuell auch, was im Schlafzimmer gerade geschieht, wenn die Luftfeuchtigkeit steigt. Durch die Verknüpfung mit der Google-App (als Opt-In-Option, d. h. mit ausdrücklicher Zustimmung) lässt sich von außen die Temperatur regeln, über Google Now sogar automatisch. Vernetzt mit einer Videokamera, der Nest Cam, werden dem Nutzer auch verdächtige Aktivitäten mitgeteilt. Die Firma Nest gibt ihre Daten an Google weiter, aber auch an Dritte. So bietet Mercedes Benz die Option, dass das Auto dem Thermostat ein Signal sendet, wenn es sich auf dem Heimweg befindet.[18]

Die Verknüpfung von originären Internet-Nutzerdaten des us-amerikanischen "Alphabet"-Konzerns (dazu gehören u. a. Google-Suchmaschine, G-Mail, Google Now, YouTube) mit denen im Smart Home gewonnen Daten ermöglicht es, weitreichende Informationen über eine Einzelperson zu extrahieren (auszulesen). Dieses Beispiel zeigt, dass mit dem Internet der Dinge die Informationsasymmetrie (Informations-Ungleichgewicht) zwischen dem Verbraucher und dem Datensammler noch größer wird als bei der personalen Nutzung des Internets. Denn der Nutzer weiß nicht, welche Daten aus seiner Internetnutzung mit denen seines privaten Lebensraums aggregiert (angehäuft) und für ein Profiling (die Erstellung eines Persönlichkeitsprofils) und Scoring (Datenauswertung, Einschätzung) korreliert (wechselseitig in Beziehung gestellt) und ausgewertet werden.

Kategorie 5: Daten suchen und Produktion

Diese Kategorie ist vollständigkeitshalber auch zu berücksichtigen; allerdings ist sie unter dem Gesichtspunkt der "Datafizierung" der Privatsphäre derzeit nicht als problematisch einzustufen (mit Datafizierung ist gemeint, dass Nutzer nicht mehr den Zugang zu ihren Daten und Informationen kontrollieren können [19]). Vielmehr ermöglicht die Eigenproduktion von Objekten dem Verbraucher, nach seinen eigenen kreativen Vorstellungen, Objekte zu fertigen. Hier wird der Konsument zum Prosument (Verbraucher und Produzent). Der "MakerBot", ein 3D-Drucker, ist ein solches Anwendungsbeispiel. Er beruht auf einem Open-Source-Prinzip, sowohl hinsichtlich der Software als auch der Hardware. Das heißt, jeder Besitzer eines "MakerBot" kann mit diesem einen neuen "MakerBot" produzieren. Baupläne von selbst designten Objekten können in der "MakerBot Thingiversity" (eine Plattform für 3D-Drucker-Produkte, die auch Lehrmaterialien für Schulen bereitstellt) für alle zugänglich gemacht werden. Damit ist das Prinzip des kollaborativen Sharings (gemeinsamen Austauschs) in dieser Variante des Internet der Dinge eingeschlossen.[20]



Fußnoten

1.
Vgl. McLuhan 2004.
2.
Vgl. Grimm /Krah i. Ersch./2016.
3.
BMWi 2014: 9.
4.
Vgl. Rothensee 2008.
5.
Wiegerling 2011: 25.
6.
Mattern/Flörkemeier 2010: 2.
7.
Schoenberger 2002.
8.
Siehe http://goodnightlamp.com/ (25.04.2016).
9.
Vgl. hierzu anschaulich erklärt bei Handysektor: "Berechtigungen entschlüsselt" https://www.handysektor.de/apps-upps/appgesichert/berechtigungen.html (25.04.2016).
10.
Die "Quanitified-Self-Bewegung" wurde von Gary Wolf und Kevin Kline in den USA mit der gleichnamigen Internetseite gegründet und hat bereits eine Vielzahl von Anhängern in Europa, Asien, Australien und auch Lateinamerika gefunden. Vgl. http://quantifiedself.com/ sowie die deutsche Internetseite http://was-ist-quantified-self.de/ (25.04.2016).
11.
Selke 2014: 174.
12.
Siehe https://www.liveathos.com/products (25.04.2016).
13.
Metz 2016.
14.
Siehe http://www.bmw.de/de/topics/faszination-bmw/connecteddrive/ubersicht.html (25.04.2016).
15.
Siehe https://www.eightsleep.com/features/ (25.04.2016).
16.
Siehe https://www.tado.com/de/thermostat-setup (25.04.2016).
17.
Siehe https://nest.com.
18.
Vgl. Beuth 2014.
19.
Vgl. Grimm/Kimmel, Birgit 2015.
20.
Siehe http://www.makerbot.com/ (25.04.2016).
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Autor: Petra Grimm für bpb.de
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