Aus dem Unterricht des CAS Blockchain Economy mit Dozent Ali Soy berichtet Christoph Wäger:

Das junge 21. Jahrhundert steht für die vierte industrielle Revolution. Nachdem Erfindungen wie der Buchdruck, Elektrizität, Motoren, Kompressoren und Licht die Produktivität vorangetrieben haben und die Entwicklung von Maschinen mit sich brachte, die autonom Tätigkeiten verrichten können, steht die aktuelle Zeit – diese vierte Revolution – im Zeichen der Digitalisierung.

Industrie 4.0, Distributed Ledger Technology, Blockchain und künstliche Intelligenz sind die Stichworte dazu. Sie schaffen die Basis, dass Maschinen intelligent vernetzt autonom individualisierte Prozesse ausführen können – die konkreten Lösungen heissen Internet of Things IoT und Blockchain of Things.

IoT Internet of Things

Zusammengefasst ist das Internet of Things die Gesamtheit aller physischen oder virtuellen Objekte, die mit Sensorik, Elektronik, Software, Sicherheitsmechanismen und Konnektivität ausgestattet und eindeutig im Internet identifizierbar sind. Durch ihre Ausstattung, Echtzeitdatenverarbeitung und Interoperabilität können fortgeschrittene Dienstleistungen angeboten werden.

IoT Entwicklung

Für Gartner, das weltweit führende Forschungs- und Beratungsunternehmen, hat IoT eine solche Wichtigkeit erreicht, dass es seit zwei Jahren nicht mehr im jährlich publizierten «üblichen» Hype Cycle erfasst wird. Es wurde ein eigener IoT Hype Cycle eingerichtet.

Auch wenn heute die benötigten Voraussetzungen wie Infrastruktur, Rechnerleistung, -speicher und Geschwindigkeit noch mehrheitlich fehlen, eröffnet IoT eine riesige Palette an Möglichkeiten. Um diese Voraussetzungen zu verbessern, wird darum aktuell vor allem in zwei Technologien investiert:

  • Edge Technology für immer mehr Rechnungspower, die wiederum zu einfacheren Prozessen führt, damit die Anwendungen ohne Cloud-Lösung oder Internetanbindung direkt auf den Geräten ausgeführt werden können.
  • 5G für schnellere Übertragung grösserer Datenmengen und Einsparungen in der Netz-Infrastruktur

Zudem wird die Zukunft stark von «Augmented Reality» geprägt sein: Die reale Welt wird mit virtuellen Inhalten angereichert. So werden über IoT Plattformen, als Management Device, Business Application Models usw. Daten gesammelt, die an interessierte Gruppen weitergegeben und mit Hilfe von persönlichen Devices bezogen werden können. Bis wir schlussendlich nur noch das Mobiltelefon irgendwo hin halten müssen und damit die Übertragung sämtlicher definierter Information auslösen können.

Diesen Anwendungen sind keine Grenzen gesetzt. Neue durch IoT ermöglichte Innovation-Triggers transformieren Produkte damit in Services: Statt Heizkessel verkauft man Temperaturen, statt Kompressoren bietet man Luft an.

Und: «Hardware becomes Software»: Die Funktionen von physischen Geräten werden immer mehr von Softwarelösungen übernommen. Wie zum Beispiel die Steuerung des Lichts oder der Sonnenstoren über ein Device anstelle der manuellen Betätigung eines Schalters.

Die Entwicklung der Ausgaben in diese Technologie verdeutlicht ihre wachsende Bedeutung: Es wird erwartet, dass bis 2020 ungefähr 20,4 Millionen «Connected Devices» implementiert werden. Und die Analyse zeigt, dass IoT vor allem den Bereichen Industrie, Banking und High Tech die grössten Chancen ermöglichen wird und erwartet wird, dass in der nahen Zukunft entsprechend auch in diesen Branchen verstärkt investiert wird.

IoT: What is it all about?


…gar nicht so viel anders: Input-Processing-Output: Dinge mit repetitivem Charakter zu messen, zu sammeln, zu analysieren und den interessierten Gruppen in der gewünschten Form zur Verfügung stellen.

IoT wird somit unser tägliches Leben prägen – in Freizeit und Beruf. Diese beispielhafte Auswahl zeigt eindrücklich mögliche Anwendungen auf:

Für die Zukunft wird darum erwartet, dass nur noch für das bezahlt wird, was man konsumiert. Dementsprechend wird sich das Angebot in diese Richtung bewegen.

IoT: Gesunde kritische Einstellung

Trotz aller Euphorie lohnt es sich, gegenüber IoT einen kritischen Ansatz zu beherzigen. Denn die Grundsätze, die geschäftlichen Erfolg ermöglichen, ändern sich damit nicht. Die betriebswirtschaftlich relevanten Überlegungen müssen auch hier angestellt werden: Was bringt eine neue Anwendung? Welche Funktionen (Positionsdaten messen, Umweltdaten aufzeigen) muss sie erfüllen? Welche Ressourcen wie Rechnungsleistung, Energie (Batterieleistung) und Speicher wird benötigt? In welcher Umgebung (heiss/kalt/feucht/trocken, etc.) funktioniert die Anwendung und können wir das ermöglichen?

IoT lässt sich in die vier Layers Device, Connectivity, IoT Plattform, Verwendung/User einteilen. Darin werden sich Spezialisten für die jeweiligen Dienste (Herstellung Sim-Karten, Sensoren, Service Enabler etc.) etablieren. Einen Anbieter der alle Plattformen abdeckt, wird es voraussichtlich nicht geben.

BLOCKCHAIN of THINGS

IoT heute besteht in einzelnen Anwendungssilos, die in sich sehr effizient funktionieren, nicht aber Silo übergreifend. Die Beziehungen zwischen den Geräten funktionieren entweder One-to-One wie zum Beispiel zwischen Auto und Diagnosegerät in der Garage oder One-to-Many über ein zentrales System wie zum Beispiel bei Tesla, wo alle Fahrzeuge permanent mit dem Hersteller vernetzt sind – zum Beispiel für Performance-Prüfungen oder Updates.

IoT – Die Gefahr: Smart Home Madness

IoT – Interoperabilität

Zur ungehinderten Ausbreitung beziehungsweise zur optimalen Nutzung von IoT wird die Interoperabilität entscheidend beitragen – bereits heute wünschen sich das gemäss einer Umfrage von McKinsey 85% der Anwender. Unter Interoperabilität wird der Austausch von Daten zwischen Geräten und Softwareanwendungen unterschiedlicher Hersteller verstanden. Hört sich einfach an, könnte aber zu einer Herkulesaufgabe werden, denn diese sinnvolle Kommunikation bedingt die gleiche Sprache, gleiche Standards und langfristig gleiche Interessen.

Dazu haben die Anwender eine klare Meinung: 83% wünschen sich Interoperabilität…

… jedoch nur 35% wollen, dass andere Firmen dabei auf ihre Daten zugreifen können…
Das Fazit: Interoperabilität wird gewünscht, aber nicht um jeden Preis.

IoT – Distributed oder Many-to-Many (m:n)

Verschiedene Produkte vernetzen sich mit anderen Produkten und beziehen Daten aus externen Quellen. Im Falle des Autos würde das zum Beispiel bedeuten, dass das Fahrzeug mit verschiedenen Produkten, Personen, Organisationen, den Verkehrsampeln, dem Garagentor, der Ladestation, der Hersteller-Firma und weiteren Datenanbietern wie Verkehrs- oder Wetterdaten kommuniziert (Kommunikation m:n). Und für die reibungslose Kommunikation müssten die Geräte idealerweise autonom agieren.

Der Einsatz von DAOs stellt dafür derzeit die einzig potentielle Lösung dar.

Vitalik Buterin von Ethereum setzt dabei voraus, dass DAOs ein Kapital und/oder etwas Wertvolles wie Waren oder Daten besitzen, die sie nutzen, um Aktivitäten anderer DAOs zu honorieren. Das Konzept macht also nur Sinn, wenn immer ein Werttransfer durchgeführt wird: Ware gegen Ware oder gegen Geld oder gegen Dienstleistung.

Doch was sind die Voraussetzungen, um Lösungen mit DAO umzusetzen? Abhängig von der Anwendung müssen eine Anzahl an verschiedene Bedingungen zuerst erfüllt sein: Technologie, Akzeptanz, Kosten, Rechen-, Speicher-, Übertragungsleistung, KI, etc.

Die technische Entwicklung schreitet rasant voran und die Rechenleistung von 5 Billionen Operation pro Sekunde soll sich bis ins Jahr 2025 um den Faktor 2’790’816 auf eindrückliche 13’954’082 Billionen vervielfachen. Es ist darum gut möglich, dass dieser Fortschritt DAO den nötigen Boost liefern und zum entscheidenden Treiber dieses Konzeptes werden kann.

Die Architektur einer Blockchain of Things stellt grundsätzlich die Organisation dar, wenn IoT auf einer Blockchain abbildet wird. Eine Hauptherausforderung dürfte die Speicherung der Vielzahl an Daten werden, denn die kontinuierlich generierten Daten müssen dafür ausgelagert werden.

Zum Vergleich dazu eine klassische IoT-Architektur basierend auf der Plattform MS Azure, bei der die Kommunikation der einzelnen Bereiche deutlich einfacher gestaltet ist.

Ein Vergleich für das Projekt HIS 2.0 verdeutlicht die Unterschiede der beiden Ansätze IoT und Blockchain of Things. Daten werden gewollt öffentlich (permissionless) oder eingeschränkt (permissioned), kostenlos oder -pflichtig zugänglich gemacht und können direkt peer-to-peer zur Verfügung gestellt werden. Die Einbindung eines (Blockchain-)Orakels ermöglicht dabei die unabhängige Bewertung von Ereignissen ohne Verzögerung.

Am Beispiel der Blockchain of Things «Modium.io» erkennt man jedoch auch, dass trotz einer guten Idee und funktionierendem Use Case gar keine Blockchain-Lösung notwendig gewesen wäre. Oder wenn, dann in anderer Form. Zum Case: Modium versieht Medikamentenpakete mit einem mobilen Device, um die Temperatur kontinuierlich zu überwachen. Wie untenstehendes Model jedoch zeigt, wird die Blockchain Technologie statt für die lückenlose Temperaturüberwachung erst im Backend für die Datenspeicherung verwendet.

Damit besteht die Gefahr, dass Daten manipuliert werden können. Exakt das Problem, das mit einer solchen Lösung verhindert werden wollte. Oder in anderen Worten: Es ist nicht alles Blockchain, was glänzt…

Nichts desto trotz: Die Vorteile einer Blockchain of Things

  • Automatische Zahlung
  • Transparenz
  • Unveränderbarkeit
  • Plattform, die Interkommunikation ermöglicht
  • Interoperabilität
  • Privacy
  • Nachvollziehbarkeit: Nutzer kann prüfen, welche Daten aufgezeichnet werden er kann diese freigeben
  • Reduktion des Aufwands der Datenhaltung
  • Mehrwert durch Permissioned Blockchain: Zugriff nur für berechtigte Geräte/ Personen
  • Mehrwert durch Permissionless Blockchain: Beziehen/Anbieten von Dienstleistungen gegen Geldwerte (verschlüsselt, Tokens); Interoperabilität mit anderen Diensten/Geräten
  • Autonomie: Die Gateways wählen verfügbare Konnektivität nach Bedarf und autonom aus
  • Speicherung von Massendaten (z.B. BigchainDB): Beim IoT sind die Datenhaltung und geringe Latenzzeiten bei Speicherung/Abfrage wichtige Eigenschaften => Bitcoin Netzwerke ungeeignet
  • Beispiel Modum => Vertrauen in die Daten!

Resumé


Wenn die technischen Grundbedingungen geschaffen sind, können sich die Prophezeiungen bewahrheiten, dass IoT und BoT das Leben nachhaltig verändern werden. Wie diese Entwicklung genau verläuft, ist aufgrund einer immensen Vielzahl involvierter Player noch nicht abzuschätzen. Es bleibt zu wünschen, dass die Lösungen so offen wie möglich gestaltet werden, damit diese von allen Unternehmen genutzt werden können und nicht von einzelnen grossen Playern wie übermächtigen Konzernen dominiert werden. Denn erst die uneingeschränkte Auswahl durch umfassende Interoperabilität bringt dem User den vollen Nutzen. Trotzdem müssen das Umdenken und die Auseinandersetzung mit dem Thema schon heute beginnen, denn der Zug ist schon bald bereit, den Bahnhof zu verlassen.

Ein herzliches Dankeschön an Ali, für die spannende und zugleich fordernde Veranstaltung.