Archiv der Kategorie: EP – IoT

Ingenieure gehen die Hindernisse auf dem Weg zum IoT an

Die Sicherheit der Systeme gegen Angriffe ist ein sehr sensibles Thema. Bei einer Podiumsdiskussion über die Zukunft des IoT tragen alle Teilnehmer sehr ernste Mienen zu Schau, als das Gespräch auf das Thema Sicherheit kommt. Greg Gorman, Director für das Produktmanagement im Bereich IoT bei IBM, gibt sogar zu, ganz bewusst ein altes Auto zu fahren, weil er das Thema Connected Car derzeit noch kritisch sieht: „Mein Auto ist von 1992, und das hat seinen Grund“, erklärt Gorman vor den versammelten Journalisten.

Die Sicherheit von mit dem Internet verbundenen Geräten und Anlagen gegen Angriffe aus dem Netz ist eine große technische Herausforderung; darin sind sich die Diskussionsteilnehmer einig. Paul Didier, Architekt für Industrielösungen beim Netzwerkspezialisten Cisco, erklärt dazu, dass zur Zeit an besseren Sicherheitsmodellen und –protokollen gearbeitet wird. Insbesondere das Komitee für den  ISA99-Standard (jetzt ISA/IEC 62443) zur Sicherheit von Industrieautomatisierungs- und Steuerungssystemen leiste gute Arbeit, sagt Didier.

Ein weiteres Problem ist die Bandbreite der Netzwerke. „Unsere Netze sind nicht für 50 Milliarden angeschlossene Geräte im Jahr 2025 ausgelegt“, sagt Mark Cudak, Principal Research Specialist beim Telekommunikationsausrüster Nokia. Abhilfe sollen die Fortschreibung des LTE-Standards und Funktechniken, die im Millimeterband operieren, bringen.  Künftige 5G-Techniken werden sich durch größere Zuverlässigkeit und geringere Latenzzeiten auszeichnen, davon ist Cudak überzeugt.

Das ist auch bitter nötig, denn viele der im Zusammenhang mit dem Internet der Dinge angedachten Anwendungen brauchen zuverlässigere Netzverbindungen, als sie heute möglich sind. Andrea Goldsmith, Professorin an der renommierten kalifornischen Stanford University, kann sich zum Beispiel Remote-Operationen vorstellen, bei denen Ärzte ihre chirurgischen Instrumente über das Netz fernsteuern. Goldsmith möchte aber nicht das erste Versuchskaninchen sein, das sich für diese Chirurgie hergibt, da die Verbindungen noch nicht verlässlich genug sind. „Wir schaffen es heute noch nicht mal, Youtube zuverlässig zu betreiben“, sagt Goldsmith auf der NIWeek-Bühne in Austin.

Trotz der nach wie vor bestehenden Baustellen zweifelt aber keiner der Diskutanten und Referenten daran, dass diese Schwierigkeiten zu bewältigen sind. Beim Zeitverhalten verteilter Systeme gibt es zum Beispiel Fortschritte, erklärt Jamie Smith, Director für Embedded-Systeme bei National Instruments. Das White-Rabbit-Protokoll, das das Ethernet um Möglichkeiten zur Synchronisation im Sub-Nanosekundenbereich ergänzen soll und an dem unter anderem das Kernforschungszentrum CERN in der Schweiz arbeitet, habe großartige Vorarbeiten geleistet, sagt Smith. Smith hofft, dass sich möglichst viele Elemente des White-Rabbit-Protokolls bald auch im Standard-Ethernet wiederfinden werden.

Den größten Optimismus legt Mickey McManus an den Tag. McManus leitet das Maya-Zukunftslabor beim Konstruktionsspezialisten Autocad. Für ihn ist das Internet der Dinge nur einer der drei Megatrends, die bereits ins Rollen gekommen sind beziehungsweise in Kürze in Bewegung geraten werden. Dazu zählen einerseits die digitalisierte Produktion mit Techniken wie dem 3-D-Druck und andererseits lernende Maschinen.

Die digitale Revolution auf der Produktionsseite führt für McManus dazu, dass praktisch bald jeder in der Lage sein wird, sich Gegenstände des täglichen Lebens zuhause auszudrucken. Jamie Smith von NI pflichtet ihm bei: „Ich freue mich auf den Tag, an dem ich nicht mehr zum Baumarkt gehen muss, wenn ich einen Schraubenzieher brauche, sondern ihn in meiner Garage selber herstellen kann. Das wird noch zu unseren Lebzeiten möglich sein.“

Der Zukunftsforscher McManus geht sogar noch etwas weiter. Trotz aller ungelöster Probleme bietet das Internet der Dinge zusammen mit den beiden anderen Megatrends aus seiner Sicht gewaltige geschäftliche Möglichkeiten. Auch deshalb, weil die Menschheit aus seiner Sicht insgesamt mehr zum Guten neigt als zum Schlechten. „Ich habe Vertrauen in die Menschheit. Wir machen zwar beim ersten Mal alles falsch – das ist die menschliche Natur. Aber wenn man den Menschen die Chance gibt, Dinge zu machen, dann wird man am Ende überrascht sein. Ich jedenfalls habe hohe Erwartungen.“  

Messen ist die Kernkompetenz im Internet der Dinge

Das Internet der Dinge bedeutet letztlich, die Unmenge der Informationen, die die physikalische Welt liefert, zu sammeln, zu filtern, auszuwerten und zu verwalten Letzten Endes geht es im IoT also um das Messen und mithilfe dieser Messdaten bessere und intelligentere Produkte und Systeme zu kreieren.

Ein Schlüssel zu besseren und intelligenteren Systemen liegt in „Big Analog Data“, also der Unmenge von Informationen, die die physikalische Welt liefert, sagte James Truchard, der Mitbegründer und CEO von National Instruments bei seiner Eröffnungsansprache der diesjährigen NIWeek in Austin/Texas. Die Instrumentierung dieser analogen Datenwelt liefere die Grundlage für die nächste industrielle Revolution.

Eric Starkloff, Executive Vice President bei NI, präzisierte: Mithilfe von NI-Werkzeugen seien seit dem Jahr 1986 etwa 22 Exabyte an Engineering-Daten erfasst worden. Das sei die Datenmenge, die anfalle, wenn eine Million Jahre lang Videodaten im HD-Format gestreamt werden. Diese Datenmenge steigt zudem sprunghaft an: Das Kernforschungszentrum CERN in Genf habe, so Starkloff, in den vergangenen 20 Jahren etwa 100 Petabytes an physikalischen Daten erfasst und gespeichert – drei Viertel davon in den letzten drei Jahren.

Diese Datenexplosion wird in den kommenden Jahren ungebremst weitergehen, prognostizierte Starkloff. Der Vice President von NI verglich diese Datenexplosion mit der sogenannten kambrischen Explosion, die vor rund 535 Millionen Jahren zum ersten Mal eine Vielfalt von tierischen Lebensformen hervorbrachte. Ähnlich wie die Revolution im Kambrium das Leben auf der Erde für immer verändert habe, werde die Datenexplosion gewaltige Veränderungen mit sich bringen.

Ein wichtiges Anwendungsfeld des Internets der Dinge sieht NI-Vize Starkloff darin, bestehende Industrieanlagen intelligenter zu machen, um zum Beispiel die Systemzustände von Elektrizitätswerken zu überwachen.

Eine hohe Bedeutung kommt dabei Mess- und Testsystemen zu, die die Entwicklung intelligenter Systeme unterstützen oder die selbst Teil von mit dem Internet verbundenen Systemen sind. Ein aktuelles Messsystem dieser Art stellte NI mit den CompactDAQ-Controllern vor, die mit einem Atom-Prozessor mit Vier Kernen und 1,91 Gigahertz Taktfrequenz ausgestattet sind.

Die Bedeutung dieser Controller unterstrich Bob Koslowitz, der Chef der Medizintechnikfirma Berlin Heart. Berlin Heart stellt Systeme her, die herzkranke Kinder unterstützen, die auf ein spenderherz warten. „Wir können den Übergang zu den neuen CompactDAQ-Controllern gar nicht erwarten, um die Geräte unserer nächsten Produktgeneration testen zu können. Sie werden die Art und Weise verändern, wie Kindern geholfen werden kann, die auf eine Herztransplantation warten“, sagte Koslowitz.

Ein Herzstück bei der Interaktion zwischen der physikalischen und der digitalen Welt stellt aus Sicht von NI die RIO-Architektur dar. Sie kombiniert eine klassische CPU mit einem FPGA-Baustein. Wie wegweisend diese Kombination sei, habe nicht zuletzt die Übernahme des FPGA-Herstellers Altera durch den Chipkönig Intel gezeigt, so NI-Vize Eric Starkloff.

„Diese Architektur wird das Gehirn der kommenden Industriesysteme sein“, sagte Starkloff im Rahmen einer Pressekonferenz, in der er die diesjährigen Produktankündigungen im Rahmen der NIWeek erläuterte. Die Leistungsfähigkeit der RIO-Bausteine zeigte unter anderem eine Rasen-Erntemaschine der amerikanischen Firma Firefly Equipment, die in der Konferenzhalle aufgebaut war.

Die Maschine kann unter einer Vielzahl von Umgebungsbedingungen eingesetzt werden und arbeitet besonders effizient. Diese Vielseitigkeit und Effizienz sei vor allem dem Einsatz der RIO-Module zu verdanken, sagte der Cheftechniker von Firefly Equipment, Steve Aposhian.

Softwareseitig stand der Launch der Entwicklungsumgebung LabView 2015 im Vordergrund. Die aktuelle Version weist zahlreiche Verbesserungen der Ausführungsgeschwindigkeit durch optimierte Compiler auf und bietet zusätzliche Tastenkombinationen für schnelleren Zugriff auf Funktionen der Entwicklungsumgebung und erweiterte Funktionen zur Fehlersuche. Im Vergleich zur Version 2013 wartet die aktuelle Variante mit einer um den Faktor 8,7 schnelleren Ladezeit auf, zudem zeigt sich die Entzwicklungslösung als wesentlich sparsamer beim Verbrauch von Systemressourcen.