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19. März 2019

Intelligenter, sicherer und effizienter

Designs für smarte IoT-Geräte zu erstellen ist bei weitem keine leichte Aufgabe. Anwender stellen viele Anforderungen an die intelligenten Helfer. So müssen nahezu unsichtbar IoT-Devices immer aktuelle Updates ausführen können, sollten dabei gleichzeitig modern aussehen und natürlich sollte auch die Rechenleistung stimmen, um komplexe Aufgaben schnell erledigen zu können. Hinzu kommen dann noch Sparsamkeit beim Stromverbrauch und vor allem müssen die Daten der Anwender bestens geschützt sein. Einen Ausblick darauf, wie smarte Geräte diesen Anforderungen gerecht werden können, zeigt dieser Beitrag.

Die wertvollen Erkenntnisse der Fitnessuhren erfordern Fähigkeiten, die dem für diese IoT-Geräte typischerweise verfügbaren Energiebudget entgegenstehen. (Bild: ©Andrey Popov/Shutterstock.com)

Es gibt drei Prinzipien der ‚unsichtbaren Intelligenz‘

  1. Wenn ein Ding, das wertvolle Daten besitzt, mit Hilfe von Technologie intelligent gemacht wird, sollten wir damit trotzdem wie gewohnt interagieren können. Betrachten wir zum Beispiel einen Thermostat. Eine intelligente Version würde immer noch erfordern, dass wir das Einstellrad betätigen, aber aufgrund ihrer Intelligenz würde sie allmählich unsere Temperaturvorlieben lernen und entsprechend reagieren.
  2. Wir sollten wir im Alltag nicht allzu viel grundlegende Unterschiede zwischen dem intelligenten Ding und seinem ‚dummen‘ Gegenstück bemerken. Beispiel: ein intelligentes Fenster, bei dem der Blick durch das Fenster etwa durch eine klobige Stromversorgung für den intelligenten Fenstersensor beeinträchtigt würde, ist nicht im Sinne des Erfinders.
  3. Die Daten bzw. die Informationen, die die intelligenten Gegenstände liefern, müssen einen Mehrwert besitzen. Beispiel: Sie bauen ein Haus mit klugen Ziegeln. Diese werden in der Regel mehr kosten als die ´unintelligente‘ Variante. Man muss sich daher fragen, ist die Tatsache, dass der Ziegel eine Textnachricht schicken kann, wenn er vom Haus fällt, die zusätzliche Investition wert? Um zu entscheiden, ob es sinnvoll ist, die unsichtbare Intelligenz um uns herum freizusetzen, müssen wir uns also mit ein paar Schlüsselfragen befassen:
  • Können wir die Rechenleistung anbieten und handhaben, um intelligente Geräte herzustellen, die einen echten Mehrwert bieten
  • Wie können wir alle unsere vernetzten Geräte effizient mit Strom versorgen?
  • Können wir Geräte entwickeln, denen Menschen so weit vertrauen, dass sie sie verwenden?

Werfen wir einen genaueren Blick darauf, wie jeder dieser Bereiche – Intelligenz, Stromversorgung und Sicherheit – die Zukunft des Internet of Things (IoT) gestalten wird.

Den ROI mit dem richtigen Maß an Intelligenz maximieren

Um sicherzustellen, dass unsere IoT-Geräte über das richtige Maß an Intelligenz verfügen, sind drei Prinzipien der unsichtbaren Intelligenz zu berücksichtigen. Zuerst müssen wir darüber nachdenken, wie wir mit intelligenten Geräten interagieren. Einige von uns sind es vielleicht gewohnt, alle paar Jahre ein neues Smartphone zu kaufen, aber wir werden dies nicht mit allen unseren vernetzten Geräten tun wollen. Geräte müssen im Laufe der Zeit einfach, auch unbemerkt, aktualisiert werden können, und sie müssen in der Lage sein, die aktualisierte Firmware zu unterstützen. Zweitens sollte das Erscheinungsbild des Geräts ein Gleichgewicht zwischen anspruchsvollem und fortschrittlichem Aussehen finden, ohne einschüchternd zu wirken. Schließlich sollte das Gerät mit der richtigen Menge an Rechenleistung und Speicher ausgestattet sein – genug, um aus den Daten im Gerät Nutzen zu ziehen und zukünftige Funktionen zu ermöglichen, aber nicht so viel, dass die Gerätekosten erheblich steigen. Geräte wie der Thermostat Nest sind nach diesen drei Prinzipien ausgelegt. Nest ist einfach zu bedienen und liefert nützliche Daten, aktualisiert sich selbst problemlos und sieht aus wie ein moderner Thermostat. Was muss also mit all den derzeitigen ‚dummen‘ Geräten im Feld passieren, damit sie sich der intelligenten Masse anschließen können? IoT-Geräte müssen in der Lage sein, mehrere Algorithmen auszuführen. Das bedeutet, dass der Prozessor in der Lage sein muss, Signalverarbeitung und viele Berechnungen durchzuführen und dass er über einen großen Zwischenspeicher verfügen muss. Einfache Rauchmelder verwenden typischerweise 8-Bit-Mikrocontroller mit einigen Kilobyte Code-Speicher. Bei einer intelligenten, vernetzten Version müsste der 8-Bit-Mikrocontroller mehr Anweisungen ausführen und somit mehr Strom für seine Aufgaben benötigen als ein 32-Bit-Mikrocontroller. Alternativ ist der 32-Bit-Mikrocontroller eine bessere Wahl für die intelligente Version des Rauchmelders, da er auch einen Netzwerk-Stack, ein Betriebssystem zur Verwaltung der Kernelressourcen wie Prozessorbandbreite und Speicherzuweisung, sowie die Absicherung der Daten und Befehle ausführen müsste. Es stehen viele Optionen für den Prozessor zur Verfügung: Mikroprozessoren, 8-Bit- und 16-Bit-Mikrocontroller und 32-Bit-Mikrocontroller. Jeder von ihnen bietet unterschiedliche Vor- und Nachteile in Bezug auf Stromaufnahme versus Performance, Integration verschiedener Peripheriegeräte und Funktionen, unterschiedliche Speichergrößen und mehr. Die Wahl des richtigen Prozessors für das IoT-Design – einer, der auch die zukünftigen Anforderungen des Produkts erfüllt – erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung der wichtigsten Parameter:

  • Rechenleistung
  • Signalverarbeitung und beschleunigte Fließkommaoperationen
  • Speicherkapazität
  • Erweiterbarkeit des Speichers
  • Sicherheitsfunktionen

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Thematik: Allgemein
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