Die Geschichte des Internets der Dinge

Dies ist der zweite Teil einer vierteiligen Serie "Einführung in das IoT". Zuvor habe ich darüber geschrieben, was das IoT ist. In diesem Artikel werden wir uns die Geschichte des IoT ansehen. In den kommenden Artikeln werden wir uns ansehen, wo das IoT heute eingesetzt wird und welche Probleme es von der allgemeinen Akzeptanz abhalten.

Mein Name ist Alex, und ich arbeite für ein Venture-Unternehmen, das im Bereich des Internets der Dinge (IoT) tätig ist. Als ich im Februar 2016 anfing, hatte ich eine sehr vage Vorstellung davon, was das IoT ist. Ich hatte einige Artikel über die Milliarden von Geräten gelesen, die im kommenden Jahrzehnt auf den Markt kommen sollten, und darüber, dass das Internet überall und in jedem Gerät sein würde. Vielleicht hatte ich sogar ein wenig Erfahrung mit einer vernetzten Umgebung, nachdem ich meinen verrückten Wissenschaftler-Vater in Schweden besucht hatte, der jedes Wochenende aus völlig willkürlichen Gründen neue Raspberry Pi's im Haus aufstellt. Aber wenn Sie mich gebeten hätten, zu definieren, was IoT ist, hätten Sie einen leeren Blick bekommen.

Mit dieser Einführung möchte ich Leuten wie mir helfen - Nicht-Entwicklern, die vielleicht ein bisschen HTML aus dem Ärmel schütteln können, aber trotzdem mehr über IoT wissen wollen. Sie arbeiten vielleicht jeden Tag damit. Vielleicht haben Sie ein Projekt vor sich, für das Sie einen Einblick brauchen, oder Sie haben einfach nur in einem Artikel darüber gelesen oder eine Präsentation gesehen und beschlossen, dass Sie mehr wissen wollen. Was auch immer der Grund ist, diese Einführung ist für Sie.

Da das Internet der Dinge aus einer komplexen, umfangreichen und vielfältigen Reihe von Technologien besteht, kann ich in dieser Einführung nicht alles abdecken. Ich werde jedoch versuchen, Ihnen einen guten Ausgangspunkt zu bieten, von dem aus Sie das Thema weiter vertiefen können, indem Sie Bereiche, die Sie persönlich interessieren, weiterverfolgen.

Eine (etwas) kurze Geschichte des IoT

Das Internet der Dinge ist eine Kombination aus verschiedenen Technologien und Konzepten, die im Laufe der Zeit entwickelt wurden. Anstatt Sie jedoch mit den Details jeder einzelnen Technologie oder jedes Konzepts zu langweilen, werde ich mich auf zwei spezifische Technologien konzentrieren, die perfekt veranschaulichen, wie wir dorthin gelangt sind, wo wir heute sind.

SCADA-Systeme - Der Großvater des IoT

SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition) begannen in den 60er Jahren an Popularität zu gewinnen. Mit einfachen Worten: Ein SCADA-System besteht aus mehreren Fernbedienungseinheiten und einer Hauptbedienungseinheit. Diese Betriebssysteme werden hauptsächlich in der Industrie und beim Militär eingesetzt. Die dezentralen Endgeräte arbeiten als Datensammler oder Sensoren und senden Informationen an das Hauptgerät. Das Hauptterminal sammelt diese Informationen und zeigt sie auf einer Schnittstelle an.

Frühe Systeme erscheinen uns sehr primitiv, da die Aufsichtspersonen die stündlichen Messwerte auf Papier festhielten. Als die SCADA-Systeme jedoch digital wurden, konnten sie die Daten oder den Status scannen und überwachen, die Benutzer über Änderungen benachrichtigen, Daten protokollieren und sie auf digitalen Anzeigen darstellen. In den 70er Jahren ersetzten Tastaturen die zuvor analogen Steuerungen, und neue Bildschirme, die alle 5 Sekunden aktualisiert werden konnten, wurden zur Norm. Seitdem haben sich die SCADA-Systeme ständig weiterentwickelt und sind auch heute noch weit verbreitet.

SCADA-Systeme sind im IoT-Kontext interessant, da das Konzept in vielerlei Hinsicht modernen IoT-Systemen ähnelt: In beiden Kontexten werden Daten aus der realen Welt gesammelt und verarbeitet. Außerdem können SCADA-Systeme intelligent sein, wenn auch selten in dem Maße wie eine fortschrittliche IoT-Lösung, da die meisten SCADA-Systeme als Datensammler arbeiteten (und immer noch arbeiten), die die Entscheidungsfindung dem Menschen überlassen. Für die Zwecke dieses Artikels wollen wir behaupten, dass SCADA und alle Technologien, die bei der Entwicklung von SCADA-Systemen verwendet werden, als Vorläufer des heutigen IoT betrachtet werden können, mit denselben Kernfunktionen und in einigen Fällen auch ähnlichen Anwendungen.

RFID - Der Vater des IoT

RFID (Radio Frequency Identification) ist eine weitere Technologie, die in vielen modernen IoT-Lösungen zum Einsatz kommt und die zur Entwicklung des IoT, wie wir es heute kennen, geführt hat. Die RFID-Technologie ist jedoch keineswegs neu. Während des Zweiten Weltkriegs rüstete die britische Armee jedes britische Flugzeug mit einem Funksender aus, der Töne sendete, wenn er ein Signal von einer Radarstation empfing. Obwohl es sich dabei um eine sehr einfache Technik handelte, kann man dies als den ersten Einsatz der RFID-Technologie betrachten, da die Briten damit in der Lage waren, "etwas" - in diesem Fall ein befreundetes Flugzeug - mithilfe der Funktechnologie zu identifizieren.

Nach dem Krieg verfeinerten die Wissenschaftler diese Technologie weiter. Einer der ersten Anwendungsfälle waren Diebstahlsicherungssysteme mit elektronischen Warensicherungsetiketten, die ein 1-Bit-Etikett verwendeten, das vom Verkäufer ein- (nicht bezahlt) oder ausgeschaltet (bezahlt) werden konnte. Durch die Kombination mit einem RFID-Lesegerät, das mit einer Alarmanlage verbunden war, wurde ein System geschaffen, das auch heute noch verwendet wird und das viele von uns wahrscheinlich unfreiwillig erlebt haben, als wir ein Geschäft verließen, ohne das noch aktive Etikett zu entfernen. Die RFID-Technologie entwickelte sich in den 70er, 80er und 90er Jahren weiter, als Schlüsselkarten (mit integrierten RFID-Tags) alltäglich wurden.

Genau zu dieser Zeit, Anfang der 90er Jahre, hatten die weltweiten Hersteller von Alltagsprodukten wie Seife und Schokoladenriegel ein Problem. Die meisten Unternehmen hatten in den Jahrzehnten zuvor Strichcodes eingeführt, um ihre Bestände überwachen, verwalten und verfolgen zu können. Ein Hauptmerkmal von Strichcodes ist, dass sie einen Überblick über den Produktbestand geben und anzeigen, wann ein Produkt wieder aufgefüllt werden muss. Es stellte sich jedoch bald heraus, dass Barcodes ein großes Problem hatten. Nämlich den Menschen. Es stellte sich heraus, dass Menschen anfällig für Fehler sind.

Stellen Sie sich eine Kassiererin, nennen wir sie Sarah, vor, die in Ihrem örtlichen Supermarkt hinter der Kasse sitzt. Es ist ein heißer Sommertag, die Klimaanlage ist nicht in Betrieb, und Sarah hat seit mehr als zwei Stunden keine Pause mehr gemacht, so dass ihre Konzentration langsam nachlässt. Außerdem steht sie in einer Schlange von 10 Personen vor der Kasse, was sie in Stress versetzt. In diesem Moment will ein Kunde drei verschiedene Schokoriegel kaufen - einen Milky Way, einen Bounty und einen Twix -, die alle den gleichen Betrag kosten, also beschließt sie, nur den Milky Way dreimal zu scannen, anstatt die drei Artikel einzeln zu scannen.

Solche Situationen kommen immer wieder vor. Und obwohl dies ein perfektes Beispiel für menschliches Verhalten ist, führt es letztendlich zu falschen Daten. Wie können wir also eine Lösung finden, die weniger anfällig für menschliche Fehler ist?

Das war das Problem, das ein junger Markenmanager namens Kevin Ashton, der für Procter & Gamble arbeitete, im Jahr 1999 zu lösen versuchte. Bei seiner Arbeit hatte er festgestellt, dass das Barcode-System nicht funktionierte. Zuvor hatte er auch schon Kundenkarten kennengelernt, ein weiteres Element der RFID-Technologie. So kam er auf die Idee, die gleichen RFID-Chips zu verwenden, die in diesen Kundenkarten eingebettet waren, um alles in einem Geschäft zu verfolgen. Und dann würde er diese Chips mit dem Internet verbinden, damit die verschiedenen Teile der Lieferkette (Einzelhandelsgeschäfte und Hersteller) miteinander "kommunizieren" könnten. Durch den Einsatz von RFID würden die Waren an verschiedenen Punkten (Verlassen des Lagers, Betreten eines Einzelhandelsgeschäfts, Verlassen eines Einzelhandelsgeschäfts) automatisch gescannt werden, so dass menschliche Fehler ausgeschlossen wären.

Er war jedoch nicht der erste, der eine IoT-Lösung entwickelt hat, die wir heute als solche erkennen würden. Bereits 1982 schloss eine Gruppe von Studenten in Carnegie Mellon einen Cola-Automaten an das damals noch junge Internet an, damit sie sehen konnten, welche Getränke er anbot und wie kalt diese waren. 1993 hatte eine Gruppe von Wissenschaftlern in Cambridge keine Lust mehr, in ihrem Universitätscafé einen Kaffee zu trinken und musste dann feststellen, dass es keinen mehr gab. Ihre Lösung? Eine Kamera, die drei Bilder pro Minute von der Kaffeekanne macht und diese Bilder dann ins Internet stellt. Leider wurden diese Ideen nie umgesetzt und fanden keinen Eingang in den öffentlichen Mainstream.

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Dies änderte sich mit Hilfe von Kevin Ashton (und anderen). Er wurde zu einem der frühen Pioniere des IoT. Er trug noch etwas anderes bei: die Terminologie. Bevor Ashton mit der Arbeit an seiner Idee beginnen konnte, brauchte er die Zustimmung seiner Vorgesetzten. Also erstellte er eine interne Präsentation, war aber mit dem Titel, den er ihr gegeben hatte, nicht zufrieden: "Smart Packaging". Da er Geräte mit dem Internet verbinden wollte und dies mitten in der Dot.com-Blase geschah, war er der Meinung, dass das Wort "Internet" unbedingt darin vorkommen musste. Und was er mit dem Internet verbinden wollte, waren "Dinge". So prägte er den Begriff "Internet der Dinge".

Ashtons Präsentation lief recht gut. Procter & Gamble stellte ihm ein Budget zur Verfügung, mit dem er zusammen mit seinen Mitbegründern Sanjay Sarma, Sunny Siu und David Brock ein Forschungsprojekt am MIT namens AUTO-ID startete. AUTO-ID legte einen Großteil der Grundlagen für die Standardisierung der RFID-Technologie und unternahm große Anstrengungen, um sowohl den Preis als auch die Größe der Tags zu reduzieren. Noch wichtiger in diesem Zusammenhang ist jedoch, dass sie die Idee des Internet der Dinge (IoT) zu verbreiten begannen, indem sie der Welt ihre Arbeit und ihre Vision vorstellten.

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IoT von den frühen 2000er Jahren bis heute

In den Jahren nach der Gründung von AUTO-ID hat sich das IoT weiter entwickelt. Ohne zu sehr ins Detail zu gehen, möchte ich Ihnen direkt die beiden wichtigsten Technologien vorstellen, die diese Entwicklung vorangetrieben haben. Die erste, die wir bereits angesprochen haben, ist RFID. Im Jahr 2014 wurden 4 Milliarden RFID-Etiketten hergestellt und verkauft. Im Vergleich dazu gab es im Jahr 2005 nur 1 Milliarde Etiketten. Da immer mehr Unternehmen erkennen, dass die Möglichkeiten zur Verfolgung ihrer Produkte und Vermögenswerte praktisch unbegrenzt sind, wird sich dieses Wachstum fortsetzen.

Die zweite Technologie, die die Entwicklung des IoT vorangetrieben hat, ist das Smartphone. Für einige mag die Aussage, dass Smartphones IoT-Geräte sind, umstritten sein. Ich würde vermuten, dass die meisten Menschen Smartphones für Handheld-Computer und nicht für IoT-Geräte halten. In jedem Smartphone sind jedoch auch Sensoren eingebaut: GPS, das Ihr Telefon geografisch ortet, ein Beschleunigungsmesser, der erkennt, wie Sie Ihr Telefon halten, und den Bildschirm entsprechend dreht, und ein Umgebungslichtsensor, der die Helligkeit Ihres Bildschirms automatisch an die Lichtverhältnisse um Sie herum anpasst. Dies sind nur einige der Sensoren, die Sie in Ihrem Telefon finden werden.

Mit der zunehmenden Nutzung von Smartphones entstehen immer mehr IoT-Dienste für den normalen Verbraucher. Nehmen wir Uber als Beispiel. Die meisten Menschen würden Uber wahrscheinlich nicht als IoT-Unternehmen betrachten. Uber ist jedoch ein gutes Beispiel dafür, wie das Internet der Dinge unsere Welt verändern kann. Um dies zu veranschaulichen, vergleichen wir die Funktionsweise von Uber mit der Definition des IoT, die ich im vorherigen Teil dieser Einführung gegeben habe.

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IoT von den frühen 2000er Jahren bis heute

Natürlich waren Smartphones und Tags nicht die einzigen Technologien, die den Grundstein für die heutige Entwicklung des IoT legten. Weitere wichtige Triebkräfte für das IoT sind bessere Internet- und Mobilfunkverbindungen, effizientere Batterien und Cloud Computing - um nur einige zu nennen.

Alles in allem lassen sich die technologischen Fortschritte, die wir seit 1999 erlebt haben, am besten wie folgt zusammenfassen:

Im Jahr 2017 kann jeder, der ein wenig Ahnung von Programmierung, Netzwerkprotokollen und Cloud-Diensten hat, mit einem Raspberry PI, 100 RFID-Tags, einem RFID-Lesegerät und einem Cloud-Dienst das schaffen, wovon Kevin Ashton 1999 träumte - und das alles kostet nur etwa 300 Euro. Das ist eine verblüffende technische Entwicklung.

Um es klar zu sagen: Die Aussage, dass Smartphones IoT-Geräte sind und dass einige beliebte Apps, die Sensoren nutzen, IoT-Dienste sind, ist umstritten. Viele würden mir nicht zustimmen. Ich würde jedoch argumentieren, dass man, wenn man Smartphones in diesem Licht betrachtet, ein viel besseres Verständnis dafür bekommt, wie wir die digitale Welt mit der physischen Welt verbinden können, und welches enorme Potenzial darin liegt. Wenn wir Smartphone-Anwendungen wie Uber außer Acht lassen, würden wir auch viele wertvolle Erkenntnisse übersehen, die wir aus erfolgreichen IoT-Anwendungen in Smartphones ziehen können und die sich auf eine traditionellere Sichtweise des Bereichs übertragen lassen.

Wenn Ihnen dieser Artikel gefallen hat und Sie mehr über dieses Thema erfahren möchten, sollten Sie sich den nächsten Teil meiner Serie über aktuelle Anwendungen des IoT in unserem Blog ansehen.

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