Internet der Dinge

BITMARCK VERNETZT
DER KUNDENTAG
1 | Internet der Dinge
Internet der Dinge
Wilhelm Rauss, BITMARCK
Essen, 03. November 2015
Inhaltsverzeichnis
 „Internet der Dinge“
– Abgrenzung und Zweck der Technologien
– Intelligente Umgebungen („Smart Cities“)
– Allgemeine Produktbeispiele
– Produktbeispiele zum Thema „Gesundheit“
 „Internet der Nano-Dinge“
– Zukunftsperspektiven
3 | Internet der Dinge
Probleme der Menschheit
Die weltweite Urbanisierung generiert Probleme, die durch das „Internet der Dinge“
zum Teil gelöst werden können
Wasserknappheit
Transport
und Verkehr
Wohnsituation
4 | Internet der Dinge
Arbeit
Öffentliche
Sicherheit
Energieknappheit
Ernährung
Verschmutzung
Gesundheit
Korruption
…
Schlüsseltechnologien und Schlagworte
rund um das „Internet der Dinge“
Welche Technologien und Trends sind mit dem Begriff „Internet der Dinge“
eng verschmolzen?
 Internet
 Cloud Computing
 Internet der Energie-Dinge
(Internet of Energy Things – IoET)
 Fog Computing & Networking
 Internet der Nano-Dinge
 Ubiquitäres Rechnen
(Ubiquitous computing – UbiComp)
 (Internet of Nano Things – IoNT)
 Erweiterte Realität (Augmented reality)
 Big Data
 Web der Dinge (Web of Things – WoT)
 Maschinenkommunikation
(Machine-to-Machine – M2M)
 Soziale Medien
 Drahtlose Netzwerke
(Wireless sensor and actuator networks –
WSAN)
5 | Internet der Dinge
Wachstumsprognose für Geräte,
die mit dem Internet verbunden sein werden
6 | Internet der Dinge
Ziel und Unterteilung
Was möchte man mit dem „Internet der Dinge erreichen?
RFID
radio-frequency
identification
 Eine Welt voller heterogener Dinge, die eindeutig identifizierbar sind
 Die Abbildung aller physikalischen und virtuellen Dinge
 Die unscheinbare Verschmelzung von Dingen in die InternetInfrastruktur
 Die Möglichkeit, dass Dinge des Alltags miteinander kommunizieren
können
Helligkeitssensoren
Wie könnte man „Internet der Dinge“-Technologien generell
unterteilen?
 Technologien, die Dinge markieren und kommunizieren
 Technologien, die Dinge messen/wahrnehmen und kommunizieren
 Technologien, die Intelligenz in Dinge einbetten und kommunizieren
7 | Internet der Dinge
Eingebettete Systeme
(in einem Modem)
Inhaltsverzeichnis
 „Internet der Dinge“
– Abgrenzung und Zweck der Technologien
– Intelligente Umgebungen („Smart Cities“)
– Allgemeine Produktbeispiele
– Produktbeispiele zum Thema „Gesundheit“
 „Internet der Nano-Dinge“
– Zukunftsperspektiven
8 | Internet der Dinge
Wie können uns intelligente Umgebungen helfen?
Erkennung von Gefahrensituationen
 Sensoren (Überfüllung, Gasgeruch, Rohrbruch, Feuer, Überhitzung, Wetter, Erdbeben, …)
 Sensoren (Vitalitäts-Indikatoren, Sturz-Erkennung, Passivitätserkennung, …)
Entlastung durch automatisierte Industrieanlagen
 Maschinen, die mit Maschinen kommunizieren
 Rentable Einzelfertigungen durch dynamische Fertigungsprozesse
Einsparungen
 Durch gezielte Ressourcenverwendung
Industrielle Revolutionen
1. Mechanisierung mit Wasser- und Dampfkraft
2. Massenfertigung mit Fließbändern und Strom
3. Digitale Revolution durch Elektronik und IT
4. Industrie 4.0 > Deutschlands Hightech-Strategie basierend auf dem „Internet der Dinge“
9 | Internet der Dinge
Was sind Beispiele für intelligente Umgebungen?
Intelligente Maschinen/Gegenstände/Bauten
 Erkennen eigene Abnutzungserscheinungen
 Organisieren Reparaturen autonom
 Passen sich den in der Nähe befindlichen Personen an
 In der Zukunft werden Maschinen/Gebäude gebündelt mit Serviceleistungen verkauft
Smart Cities
 Energieerzeugung nur bei Bedarf
– Windfarmen, Solaranlagen, Biomasse, Kraftwerke, …
– Intelligente Verschiebung überschüssiger Energie
 Intelligenter Verkehr
– Fahrzeuge kommunizieren mit der umliegenden Infrastruktur
– Autonome Verkehrsmittel, Drohnen, Roboter
– Intelligente Parkleitsysteme
10 | Internet der Dinge
Was sind Beispiele für intelligente Umgebungen?
Intelligente Eigenheime („Smart Homes“) mit hohem Automatisierungsgrad
 Rollläden, Raumtemperatur, Alarmanlage, Rasenmäher, Beleuchtung etc.
Umgebungen, die biometrische Analysen einsetzen
 Fingerabdruck, Iris-Scan, Körperteil-Geometrie, Stimme, Gehverhalten etc.
Erkennung von Menschen, Tieren, Robotern, Maschinen, Organismen (…)
 Durch Video- und/oder Audioanalyse
 Durch Sensoranalyse
 Durch Kommunikationsprotokolle
Traditionelle Internet- und Telekommunikationsprotokolle:
WiFi, Bluetooth, Ethernet, 3G, LTE, HTTP, …
Protokolle, die für das Internet der Dinge entwickelt wurden:
ZigBee, Z-Wave, 6LoWPAN, RPL, CoAP, …
11 | Internet der Dinge
Beispiel: Spanisches Konzept einer Smart-City
12 | Internet der Dinge
Inhaltsverzeichnis
 „Internet der Dinge“
– Abgrenzung und Zweck der Technologien
– Intelligente Umgebungen und „Smart Cities“
– Allgemeine Produktbeispiele
– Produktbeispiele zum Thema „Gesundheit“
 „Internet der Nano-Dinge“
– Zukunftsperspektiven
13 | Internet der Dinge
Intelligente Küche
Intelligente Kühlschränke (Beispiel LG)
 Chat mit dem Küchengerät
 Tracking von Produkt-Ablaufzeiten
 Automatische Bestands-Nachbestellung
 Einkauf am Kühlschrank-Display
 Vorschläge vom Kühlschrank, was man kochen
kann
Intelligenter Herd (Beispiel Samsung)
 Vor-Programmierbar
 Intelligentes Kochfeld erhitzt sich nur an den
Stellen, wo Töpfe Stehen
14 | Internet der Dinge
Vernetzte Tiere
Vernetzte Kühe „VelPhone“
 Körpertemperaturanalyse informiert über
bevorstehende Kalbung
 SMS an den Bauern noch bevor die Geburt
beginnt
 Monitoring von Brunstsymptomen
Tracking von Tieren „FindMySheep“
 Kontrolle von Herdentieren
 Applikationen, die Autofahrer warnen
15 | Internet der Dinge
Güter und Waren
Einkaufen
 RFID Tags geben Produktinformation (in Echtzeit)
 Einkaufswagen kommuniziert mit Ihnen
 Navigation zu Produkten
 Warnhinweise (Allergien, Zuckergehalt, Kalorien, …)
 Digitaler Produktvergleich
 Easy Checkout
Produktqualität
 Permanente Qualitätskontrolle durch Sensoren
 Der Marktpreis der Waren ändert sich dynamisch
(z.B. durch Daten von Schocksensoren oder
Temperatursensoren)
 Permanentes Monitoring verderblicher Waren,
medizinischer Waren, Transplantate (etc.)
16 | Internet der Dinge
Pflanzen
Gesunde Innenraumluft durch „Naava Smart“
 Kombination von Natur und Hochtechnologie
 Optimiert die Qualität und die Feuchtigkeit der Raumluft
 Luft wird durch anorganische Wachstumsmedien mit Mikroben
im Wurzelbereich angesaugt und biologisch gereinigt
 Die neutralisierte Luft wird durch leise Ventilatoren im Raum
verteilt
Drahtloses „Flower-Power“ Monitoring System
 Überwachung des „Gesundheits-Zustandes“ Ihrer Pflanze
 Sonnenlicht-Sensor
 Temperatur-Sensor
 Feuchtigkeits-Sensor
 Salzgehalt-Sensor
17 | Internet der Dinge
Inhaltsverzeichnis
 „Internet der Dinge“
– Abgrenzung und Zweck der Technologien
– Intelligente Umgebungen und „Smart Cities“
– Allgemeine Produktbeispiele
– Produktbeispiele zum Thema „Gesundheit“
 „Internet der Nano-Dinge“
– Zukunftsperspektiven
18 | Internet der Dinge
Gangmusterkontrolle und Sensoren
Intelligente „vitaliShoe“ Einlagesohle mit Bewegungssensoren
 Monitoring von Balance- und Sturzrisiko
 Aktivitätskontrolle und Gangkontrolle
 Datenaufzeichnungstool
 Früherkennung von Krankheitsmustern
 Sturzerkennung
Intelligentes Zuhause (und vernetzte Gesundheits-Produkte)
 Sensoren messen Vitalitätszeichen und atypische Bewegungsmuster
 Automatisierte Alarmsysteme informieren Hilfskräfte
 Personen können einen Alarmknopf drücken
 Direkter Video- oder Audiokontakt mit Ärzten
 Mechanische Medikamente-Verteilung und Erinnerung der Patienten
19 | Internet der Dinge
Schrank für die Bestandskontrolle im Gesundheitswesen
SATO PJM RFID Smart Cabinet
 RFID-Technologie zur Echtzeit-Bestandskontrolle
 Vollständige Bestandszählung
 Gesundheitsdienstleister können Hunderte von Artikeln scannen
 Verwaltung von Arzneimitteln (Diamanten, Edelsteinen etc.)
Wearables oder Gesundheitsapps
 Tragbare „Gadgets“ mit verschiedenen Funktionen
 Medizinische Anwendungen, Fitness-Tools, Spiele, LifestyleProdukte, Unterhaltungsprodukte (…)
 Sammlung von Echtzeitdaten für
(Kranken-)Versicherungen, Ärzte, Trainer (…)
 Notfalluhren
20 | Internet der Dinge
RFID-Technologie im Krankenhaus
Dokumentation von Operationen durch technische
Hilfsmittel
 Erfassung und Dokumentation von Instrumenten
(Skalpelle, Scheren, Tupfer, Tücher …)
 Lebenslauf der Instrumente
(Kauf, Verwendung beim Patienten, Entsorgung …)
Intelligente Vernetzung in der Medizin
 Akute Pflege
 Ferndiagnosen
 Autonome Roboter
 Smart Hospital durch Datenerfassung und -verarbeitung
schon vor Einlieferung der Patienten
21 | Internet der Dinge
Fernbetreuung im Eigenheim
Intelligente Vernetzung für Patienten außerhalb des Spitals
 Langzeitpflege (Betreuung im heimischen Umfeld)
 Video-Chat mit medizinischem Fachpersonal
 Sensoren im Eigenheim
 Sensoren am Körper
Digitale Speicherung von Messergebnissen
 Weniger Dokumentation in Papierform
 Automatisierte Weitergabe an Berechtigte
 Patient braucht kein Fachwissen bei der Messung
22 | Internet der Dinge
Inhaltsverzeichnis
 „Internet der Dinge“
– Abgrenzung und Zweck der Technologien
– Intelligente Umgebungen und „Smart Cities“
– Allgemeine Produktbeispiele
– Produktbeispiele zum Thema „Gesundheit“
 „Internet der Nano-Dinge“
– Zukunftsperspektiven
23 | Internet der Dinge
Datenspeicherung im Menschen durch
Biotechnologie und das „Internet der Nano-Dinge“
Ein einziges Gramm „Escherichia coli“-Bakterien kann
theoretisch eine Million Gigabyte an Daten aufnehmen.
Zum Vergleich: Ein Gramm Festplattenmaterial kann
ca. vier Gigabyte aufnehmen
24 | Internet der Dinge
Escherichia coli
Biotechnologie in Verbindung mit dem „Internet der Nano-Dinge“
 Bakterien können Daten über Millionen Jahre speichern >> Bakterien werden Speichermedien
 Daten werden chemisch gespeichert, indem diese in Nukleotide und letztendlich DNA umgeschrieben
werden
Erste Prototypen
 Prototypen beweisen, dass Lesen/Schreiben auf Bakterien funktioniert
 Genetische Codes werden mit Buchstaben (T, C, A, G) dargestellt
 Genome können Musik, Text, Video und andere Inhalte "schreiben"
 Teilt sich ein Bakterium, werden auch die Daten dupliziert
(Führt zu hoher Redundanz, Verfügbarkeit und Backup)
Nano-Maschinen der Zukunft: „Internet der Nano-Dinge“
Anwendungsbeispiel: Problem bei der Chemotherapie
Die Behandlung tötet generell auch krebsfreie Zellen
 Man möchte aber nur vom Krebs betroffene Zellen abtöten
 Nanostrukturen können Wirkstoffe durch den Körper transportieren
 Schwer zugängliche Körperzellen werden durch die Blutbahn erreicht
 Zusätzlich kann molekulare Vital-Information gelesen werden und
über Inter-Body-Netzwerke an andere Netzwerke (z. B. das Internet)
übertragen werden
Wirkstoffe zum Transport
25 | Internet der Dinge
Nano-Maschine
Warum Nano-Maschinen bauen?
Gesundheitspflege der Zukunft
 Kommunikationsweg direkt aus dem Körper
1. via Intra-Body-Kommunikation Netzwerk
LangstreckenÜbertragung
Nukleus
2. über ein Gateway, das
Informationen aus dem Körper bringt
Enzyme
protocols
Zelle
Nukleus
Zelle
3. via smartem
„Internet der Dinge“ Objekt
Microgateway
4. über das Internet
5. zum behandelnden Arzt
Nukleus
Cell
Molekulare Kommunikationsnetzwerke
 Kurzstrecken (z. B. Kalzium-Signale)
 Mittelstrecken (z. B. Bakterien)
 Langstrecken (z. B. Hormone)
26 | Internet der Dinge
KurzstreckenÜbertragung
Nukleus
Zelle
Nukleus
Zelle
Synthetischer
Nanosensor

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