Eine Einführung in das Internet der Dinge

Einführung

In den letzten Jahren sind Internet of Things (IoT) -Geräte zu einem immer wichtigeren Bestandteil unseres täglichen Lebens geworden. Einige gängige Anwendungen für IoT-Geräte sind:

  • Smart Home (zB Smart Lamps)
  • Wearables (zB Smartwatches)
  • Autonome Fahrzeuge
  • Intelligente Städte
  • Smart Retail

Laut Wikipedia sind IoT-Geräte definiert als:

"Das Internet der Dinge ( Internet of Things, IoT ) ist die Erweiterung der Internetverbindung auf physische Geräte und Alltagsgegenstände. Eingebettet in Elektronik, Internetverbindung und andere Arten von Hardware (wie Sensoren) können diese Geräte über das Internet mit anderen kommunizieren und interagieren und sie können fernüberwacht und gesteuert werden "- Wikipedia [1]

Eine der interessantesten Eigenschaften von IoT-Geräten ist, dass sie große Datenmengen erzeugen können. Dies kann insbesondere in Anwendungen wie künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen verwendet werden.

Die meisten IoT-Geräte können tatsächlich eine Vielzahl von Zeitreihendaten erzeugen, die für die künstliche Intelligenz von großem Interesse sind.

Laut einer von Global Data durchgeführten Studie wird der IoT-Markt bis 2023 voraussichtlich einen neuen Wert von 318 Mrd. USD erreichen (ein stetiger Anstieg im Vergleich zu den Vorjahren).

Diese Prognosen werden durch das gestiegene Interesse von Unternehmen wie Google und Microsoft bestätigt, in IoT-Cloud-Plattformen zu investieren.

Wie funktionieren IoT-Geräte?

Ein IoT-System besteht aus vier Hauptkomponenten:

  1. Sensoren: Ermöglicht den Geräten das Sammeln von Daten aus der Umgebung des Geräts (z. B. Geschwindigkeit, GPS-Koordinaten, Temperatur usw.).
  2. Konnektivität: Die gesammelten Daten werden nacheinander an die Cloud gesendet (entweder über eine WLAN- oder eine Bluetooth-Verbindung).
  3. Datenverarbeitung: Sobald die Daten von der Cloud-Infrastruktur empfangen wurden, können sie verarbeitet werden (z. B. prüfen, ob die empfangenen Daten den Anforderungen entsprechen und den Benutzer nicht benachrichtigen).
  4. Benutzeroberfläche: Sobald die Daten verarbeitet sind, werden die Ergebnisse an den Benutzer und weitergegeben.

Betrachten wir als einfaches Workflow-Beispiel ein Sicherheitssystem in einem Haus.

Unser IoT-Gerät prüft mithilfe eines Computer Vision-Systems ( Sensoren ) , ob sich in unserem Haus Eindringlinge befinden . Die Videoaufnahmen des Hauses werden dann in die Cloud gesendet, um festzustellen, ob Eindringlinge vorhanden sind oder nicht ( Konnektivität ). Nacheinander werden die Daten in der Cloud verarbeitet ( Datenverarbeitung ). Wenn einige Eindringlinge erkannt werden, werden wir benachrichtigt ( Benutzeroberfläche ).

Ein IoT-System kann uns auf viele verschiedene Arten alarmieren (z. B. Telefonanruf / Nachricht oder App-Benachrichtigung), und in einigen Fällen können wir das System selbst fernsteuern (z. B. die Haustüren verriegeln).

Cloud-Plattformen für das Internet der Dinge

Ich werde Ihnen nun einige der interessantesten IoT-Cloud-Plattformen vorstellen, die zur Analyse und Steuerung von IoT-Geräten verwendet werden können.

Google Cloud Internet der Dinge

Google Cloud ist derzeit einer der wichtigsten Anbieter von Cloud-Lösungen auf dem Markt. Einige der von Google Cloud für IoT-Implementierungen angebotenen Pakete sind:

  • Cloud IoT Core: wird verwendet, um die Geräte einzurichten und eine sichere Verbindung zwischen ihnen herzustellen.
  • Cloud Machine Learning Engine: Benutzer können aus den von den IoT-Geräten gesammelten Daten Modelle für maschinelles Lernen erstellen, um die Leistung zu steigern und zu überwachen.
  • Cloud Pub / Sub: Bietet Echtzeitanalysen der IoT-Geräte.

Azure Internet der Dinge

Microsoft Azure ist ein weiterer wirklich wichtiger Cloud-Dienstanbieter. Azure kann sowohl vorab angepasste als auch vollständig anpassbare Lösungen bereitstellen. Auf diese Weise kann Azure sowohl Anfängern als auch Experten für IoT Lösungen anbieten. Microsoft Azure ermöglicht die einfache Skalierung von IoT-Systemen auf Geräte verschiedener Hersteller und bietet Unterstützung für Analyse- und Maschinelle Lerndienste.

Amazon Web Services (AWS)

AWS ist eine der beliebtesten Lösungen für Cloud-basierte Dienste. AWS kann es ermöglichen, IoT-Projekte von Ende zu Ende durchzuführen und die vier folgenden Pakete zu verwenden:

  • AWS IoT Core: ist das Basispaket, mit dem IoT-Geräte eingerichtet werden können. Mit IoT Core können wir verschiedene Geräte integrieren, um über eine gesicherte Verbindung miteinander zu kommunizieren und Daten über Cloud-Speicher auszutauschen.
  • AWS IoT Analytics: wird verwendet, um alle von IoT-Geräten erzeugten Daten zu verarbeiten und zu analysieren. Sobald alle Daten in einem halbstrukturierten Format (z. B. JSON, CSV) gespeichert sind, können sie für maschinelles Lernen verwendet werden (z. B. Überwachung und Optimierung der Interaktion zwischen IoT-Geräten).
  • AWS IoT Device Defender: Dient zum Erstellen und Personalisieren der Sicherheitsmechanismen von IoT-Geräten (z. B. Auswahl der Geräteauthentifizierung und Datenverschlüsselung).
  • AWS IoT Device Management: Ermöglicht die einfache Integration neuer IoT-Geräte in eine Umgebung und die Überwachung / Aktualisierung ihrer Funktionen.

Fazit

Geräte für das Internet der Dinge werden definitiv eine wirklich wichtige Rolle bei zukünftigen technologischen Fortschritten spielen. Obwohl es immer noch die gleichen Probleme gibt, die angegangen werden müssen. In der Tat kann eines der Hauptprobleme bei IoT-Geräten die Cybersicherheit sein.

Da die meisten IoT-Geräte ein Cloud-Center verwenden, um ihre Daten zu speichern und nützliche Informationen aus dem Internet zu sammeln, sind sie anfällig für Hacker-Angriffe (wodurch ein einziger Fehlerpunkt entsteht).

Um dieses Problem zu lösen, könnten entweder die Verschlüsselungsstandards erhöht werden (Verlangsamung der Datenübertragung) oder sicherheitstechnische Techniken der künstlichen Intelligenz wie Differential Privacy und Federated Learning verwendet werden.

Falls ein Hacker auf die Kontrolle eines IoT-Geräts (oder einer ganzen Gruppe) zugreifen kann, sind zwei Hauptrisiken damit verbunden:

  • Der Hacker kann auf vertrauliche Daten der IoT-Gerätebenutzer zugreifen und diese stehlen.
  • Der Hacker kann möglicherweise das Gerät selbst fernsteuern.

Zusätzlich zu den zuvor bereitgestellten Cloud-Diensten können auch die folgenden als gültige Alternative angesehen werden: SAP, Oracle Internet der Dinge, Cisco IoT Cloud Connect, IBM Watson Internet der Dinge usw.

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Titelbild aus diesem Artikel.

Literaturverzeichnis

[1] Wikipedia, Internet der Dinge. Zugriff unter: //en.wikipedia.org/wiki/Internet_of_things

[2] Der globale IoT-Markt soll bis 2023 318 Milliarden US-Dollar erreichen, sagt GlobalData. Michelle Froese, Windpower Engineering & Development. Zugriff unter: //www.windpowerengineering.com/business-news-projects/global-iot-market-to-reach-318-billion-by-2023-says-globaldata/

[3] Anni Junnila, WIE IOT FUNKTIONIERT - ZUSAMMENFASSUNG - TRACKINNO BLOG. Zugriff unter: //trackinno.com/2018/08/09/how-iot-works-part-4-user-interface/how-iot-works-summary-001/

[4] Übersicht über die besten IOT-Plattformen. Tipps zur Auswahl der richtigen Cloud-Lösung im Jahr 2019. Anna Davydova, Edsson. Zugriff unter: //www.edsson.com/de/blog/article?id=iot-platforms