Gastkommentar

Forschung für IoT-Applikationen mit hoher Wertigkeit

| Autor / Redakteur: Harmke De Groot / Franz Graser

Harmke De Groot: Sie ist Senior Director for Perceptive Systems beim belgischen Forschungsinstitut imec und am Holst Centre in Eindhoven.
Harmke De Groot: Sie ist Senior Director for Perceptive Systems beim belgischen Forschungsinstitut imec und am Holst Centre in Eindhoven. (Bild: imec)

Ein Sensor, der in ein Gebäude integriert ist, muss eventuell über 30 Jahre funktionieren. Das braucht smarte Konzepte, die nicht von der Geschwindigkeit der jeweils aktuellen Prozessoren abhängig sind.

Ein Tsunami von vernetzten Systemen rollt derzeit auf uns zu, mit Millionen von Sensoren, die große Datenmengen generieren und fortlaufend Informationen über unsere Lebenswelt sammeln. Wie können wir sicherstellen, dass diese Systeme richtig vernetzt sind und die Applikationen anbieten, die von echtem Wert für die Nutzer sind?

Diese Herausforderung umfasst eine Reihe von technischen Aspekten, für die imec und seine Partner angemessene Lösungen entwickeln. Der wichtigste technische Gesichtspunkt ist, dass alle diese Systeme korrekt und nahtlos miteinander verbunden werden, unabhängig davon, wie unterschiedlich sie sind. Stellen Sie sich vor, Sie müssten hocheffiziente Sensoren mit extrem schnellen und breitbandigen Datenflüssen, komplexe industrielle Infrastrukturen und Datenschutz-sensitive medizinische Geräte miteinander vernetzen. Um das zu schaffen, müssen wir Dutzende von Problemen der Interoperabilität und der Vernetzung überwinden.

Die zweite wichtige Herausforderung besteht darin, eine angemessen hohe Datensicherheit für alle diese Systeme zu etablieren, und dabei den Problemen des Datenschutzes besondere Beachtung zu widmen. Denn niemand möchte allen Anderen Einblick in die von den eigenen Sensoren generierten Daten geben.

Drittens wollen und müssen wir das von unseren Sensoren und Systemen gesammelte Wissen so kombinieren, dass wir damit smarte, intuitive Applikationen erstellen können. Zu oft werden die von Sensoren gelieferten Daten einfach auf einem Display angezeigt und die zugehörige Applikation wartet auf eine passende Eingabe des Benutzers. Künftig wird die Applikation in der Lage sein, ganz autonom, durch intelligente Kombination aller Sensordaten, sich selbst und ihre Umgebung weiter zu entwickeln und zu verbessern.

Wir müssen also unsere angedachten Applikationen zukunftssicher machen. Jede Lösung, die auf roher Prozessorleistung basiert, wird schnell vom Moore'schen Gesetz überholt. Doch ein Sensor, der in ein Gebäude integriert ist, muss eventuell über 30 Jahre hinweg einwandfrei funktionieren. Das braucht smarte Konzepte, speziell im Bereich der Datensicherheit, die nicht von der Geschwindigkeit der jeweils aktuellen Prozessoren abhängig sind.

Aus diesem Grund haben wir 2015 eine Entwicklungsplattform für verteilte IoT-Applikationen entworfen: Eine Plattform, auf der Applikationen in einem frühen Stadium ausprobiert und simuliert werden können. Jeder, der die Plattform nutzt, kann seine eigenen Sensoren und Transmitter daran anschließen. Das ist sehr praktisch, wenn man Konzepte für Netzwerke und Datensicherheit testen will. Oder wenn man simulieren will, was geschieht, wenn man eine Applikation auf 10.000 Sensoren expandiert. Wir verwenden diese Plattform zur Einrichtung von Partner-Konsortien für bestimmte Applikationen, etwa zur Messung der Luftqualität.

Wir haben auch R&D-Aktivitäten im Bereich der Datensicherheit und des Datenschutzes initiiert. So untersuchen wir Lösungen, die Entscheidungen, ob bestimmte Netzwerkteilnehmer Zugriff auf eine Applikation erhalten, vom Standort abhängig machen. Das soll verhindern, dass die smarten Sensoren und Aktuatoren in unseren Fahrzeugen aus der Ferne manipuliert werden können. Im Bereich der sicheren Hardware untersuchen wir, wie man PUF-Lösungen (physical unclonable functions) entwickelt, ohne die dabei eingesetzten ICs größer oder teurer zu machen.

Im vergangenen Jahr haben wir auch unsere Arbeit an hochkomplexen Systembausteinen für die Kommunikation in künftigen IoT-Netzen weiter ausgebaut. Wir entwickeln Low-Power-Sensoren für spezifische Anwendungen, neben einer Reihe von Transmittern, die einen breiten Bereich von Anforderungen für das IoT abdecken, extrem wirtschaftlich arbeiten, sehr flexibel sind und hohe Datenraten ermöglichen.

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