Das Internet der Dinge und der Dienste, welches auch als „Pervasive Computing“ oder „Ubiqitious Computing“ bezeichnet wird, ist das nächste „Buzzword“, das langsam die Medienwelt erobert. Im Internet der Dinge werden Alltagsgegenstände und Prozesse über das Internet miteinander vernetzt. Auf dem Internet der Dinge baut das Internet der Dienste auf. Dieses verfolgt das Ziel reale und virtuelle Dienstleistungen miteinander zu verknüpfen. So entstehen komplexe personalisierte und kontextsensitive Dienstleistungen in einer allgegenwärtig vernetzten Umgebung. Zurzeit ist das Internet der Dinge und der Dienste noch eine vielversprechende Vision, die sich jedoch mit rasanten Schritten der Realität nähert.

Internet der Dinge

„Der Begriff des „Internet der Dinge” ist eine Bezeichnung für eine elektronische Vernetzung von Alltagsgegenständen. Die Voraussetzung dafür ist, dass in möglichst viele Alltagsgegenstände – von Waren im Einzelhandel über Einrichtungsgegenstände bis zu Häusern – Computerprozessoren eingebaut sind, die mit anderen kommunizieren können.“^[1]Technische Grundlagen bilden dafür neben dem Internet Sensortechnologien, RFID, Elektronik und Mikrosystemtechnik sowie ontologiebasierte Steuerungssysteme. Dabei nehmen die Sensoren die Informationen aus der physischen Welt auf und übertragen diese mittels RFID Technologien an andere Objekte sowie dezentrale Steuerungseinheiten. Die Informationen werden von semantischen Wissensmodellen (Ontologien) ausgewertet. Mittels Schlussfolgerungsregeln werden regelabhängige Handlungen ausgeführt. Es entsteht ein Internet intelligenter Dinge, in dem Informationen über beliebige Gegenstände von überall verfügbar sind und die Gegenstände aktiv sowie selbststeuernd an Prozessen teilnehmen können.

Eine wichtige Rolle kommt dabei den RFID-Systemen zu. Ein RFID-System (Radiofrequenz-Identifikation) besteht aus einem RFID-Lesegerät und einem RFID-Etikett (RFID Tag). Zusätzlich können in die RFID-Tags Sensoren eingebaut werden, die die äußeren Einflüsse messen. RFID-Systeme ermöglichen die Lokalisierung und die Identifizierung von Gegenständen sowie die Speicherung und die Übermittlung von Informationen per Funk auf kurzen Distanzen. RFID-Technologien sind schon seit einigen Jahren in vielen Branchen, allen voran in der Logistik und in den Transportsystemen, im Einsatz. Der Einbau von RFID-Tags in alltägliche Gegenstände wird jedoch erst durch die Preisdegression und die zunehmende Miniaturisierung der Komponenten flächendeckend ermöglicht.

Die Idee des Internet der Dinge geht darüber hinaus. Im Internet der Dinge kommunizieren die Gegenstände nicht nur über kurze Distanzen mit den RFID-Lesegeräten, sondern sie sind über das Internet mit vielen anderen Gegenständen und Menschen verbunden und werden über regelbasierte Steuerungssysteme gesteuert. Die semantischen Wissensmodelle (Ontologien) und Schlussfolgerungsmechanismen übernehmen dabei die Koordinationsfunktion. Sie erkennen den Situationskontext, verarbeiten und speichern die Informationen und lösen regelabhängige Handlungen aus. Eine entscheidende Voraussetzung dafür stellt die Entwicklung von Schlussfolgerungsmechanismen dar, die auch in unvollständigen Wissensmodellen funktionieren. Denn die Informationen, die über RFID übermittelt werden, liegen verteilt vor und sind zudem oft unvollständig, z.B. wenn ein Sensor ausfällt. Trotzdem muss die Kommunikation zwischen den vernetzten Objekten gewährleistet sein, um falsche Schlüsse und falsche Entscheidungen zu vermeiden. Um dieser Herausforderung zu begegnen, werden in derzeitigen Forschungsprojekten Methoden zum fallbasierten Schließen und auf Wahrscheinlichkeitsrechnung basierende Methoden für den Einsatz in Ontologien weiterentwickelt. Das fallbasierte Schließen ist vergleichbar mit der menschlichen Problemlösungsweise und geht von der Annahme aus: Ähnliche Probleme besitzen ähnliche Lösungen^[2]. Dabei wird der aktuelle Fall mit den Fällen in der Wissensbasis anhand eines Ähnlichkeitsmaßes verglichen und die Lösungen ähnlicher Probleme werden dann zur Problemlösung herangezogen. Wahrscheinlichkeitsbasierte Schlussfolgerungsmethoden arbeiten unter den Annahmen des unvollständigen bzw. unsicheren Wissens. Um trotzdem rationale Entscheidungen zu ermöglichen, greifen diese Verfahren auf Wahrscheinlichkeitsberechnungen zurück.

Beide Verfahren eignen sich gut für den Einsatz im Internet der Dinge und der Dienste, weil es bei den großen und zum Teil unvollständigen Datenmengen schwierig ist, den kompletten Wissensbereich (Domänenwissen) zu modellieren. Daher ist es effizienter aus bereits verfügbaren Fällen Wissen bei Bedarf abzuleiten oder, wenn das Wissen zur Zeit der Problemlösung nur unvollständig zur Verfügung steht, eine Entscheidung basierend auf Erfahrungswerten zu treffen.^[3] Die Kombination dieser Methoden mit semantisch formalisierten interoperablen Ontologien ermöglicht eine effizientere Entwicklung von leistungsfähigen Systemen und Anwendungen für das Internet der Dinge und der Dienste mit geringerem Zeitaufwand und zu geringeren Kosten als das mit Regelungstechnik, oder derzeitigen Datenverarbeitungsverfahren, möglich wäre.

Internet der Dienste

Das Internet der Dienste basiert auf einer flexiblen Servicearchitektur mit offenen und interoperablen Schnittstellen, in der sich verschiedene digitale und physische Dienstleistungen „nach dem Baukastenprinzip“ automatisiert und situationsabhängig kombinieren lassen. „Diese Virtualisierung der Geschäfts- und Lebenswelt werde Dienste zu „handelbaren, komponierbaren Gütern” machen. „Man wird mit solchen Diensten handeln können und sie zu neuartigen Diensten zusammensetzen – so, wie die Autohersteller Teile von Zulieferern verwenden.“^[4]

Technische Grundlagen bilden dafür neben der semantischen Wissensrepräsentation die RFID- und Sensortechnologien sowie interoperable serviceorientierte Architekturen. Diese ermöglichen eine flexible Kombination unterschiedlicher Softwareagenten und eine gemeinsame Nutzung von Daten und Services. Dafür werden derzeit in Forschungsprojekten Plattformen entwickelt, die Services aus unterschiedlichen Quellen mit Hilfe semantischer Wissensrepräsentation beschreiben und veröffentlichen, so z.B. TEXO und NESSI. Auf diese Plattformen können Unternehmen auf eine serviceorientierte Architektur und kompatible Schnittstellen zugreifen, die es ihnen ermöglichen, die neuen Services nahtlos in ihre bestehenden Softwaresysteme zu integrieren.^[5]Softwareagenten können dann als „Service-Broker“ verschiedene Services zu komplexen Dienstleistungen kombinieren. Dabei berücksichtigen sie die verfügbaren Informationen über den Nutzer sowie seine Nutzungssituation. Als Software-Agent bezeichnet man ein Softwareprogramm, das zu gewissem eigenständigem Verhalten fähig ist. Software-Agenten zeichnen sich dabei nicht nur durch autonome Eigenschaften aus, sondern sie verhalten sich entweder reaktiv und reagieren auf die Umweltreize oder sie agieren proaktiv und interagieren zielgerichtet mit ihrer Umgebung.^[6]Software-Agenten sind auch in der Lage mit anderen Agenten zu kommunizieren. Als Multiagenten-Systeme bezeichnet man hierbei ein System von interagierenden Software-Agenten, die kollektiv spezifisches Wissen, Ziele, Fähigkeiten und Pläne abstimmen, um koordiniert zu handeln oder Probleme zu lösen.^[7]

Auch für die Anwendungen des Internets der Dienste müssen die oben erwähnten Problemstellungen des unvollständigen, unsicheren und verteilten Wissens gelöst werden. Weiterhin werden derzeit Wissensrepräsentationsmethoden entwickelt, um Ontologien für verteilte Softwareagenten-Systeme zu entwickeln sowie webbasierte Dienstleistungen semantisch zu beschreiben.

Einsatzfelder

Die erwarteten Einsatzgebiete des Internet der Dinge und der Dienste sind vielfältig. Die anwendungsorientierte und industrielle Forschung werden zudem weitere Einsatzfelder hervorbringen, die zum jetzigen Zeitpunkt sich gerade erst abzeichnen. Heutige Anwendungsszenarien umfassen folgende Bereiche.^[8]

• - Automatisierung, Monitoring und Robotertechnik,
• - Transport und Logistik,
• - Umwelt- und Gebäudemonitoring,
• - Gesundheit und Medizintechnik,
• - Lebensmittel,
• - Haushaltsgeräte,
• - Medien,
• - Webbasierte Dienstleistungen.

Bevor aus den Anwendungsszenarien, die zum jetzigen Zeitpunkt nur vergleichsweise wage skizziert werden können, Realität werden kann, muss noch eine Reihe von technischen Fragen gelöst werden, um die Grundlagen für die Vernetzung der alltäglichen Gegenstände und den Aufbau einer semantischen Servicearchitektur zu legen. Derzeitige F&E-Aktivitäten umfassen neben der Herstellung von technischer und semantischer Interoperabilität die formale Beschreibung von Webservices, die Weiterentwicklung von regelbasierten Ontologien und Schlussfolgerungsmechanismen für verteilte Systeme sowie die Entwicklung von intelligenten Multiagenten-Systemen und semantischer Service-Oriented-Architecture. Besonders vielversprechend sind die interdisziplinären Forschungsvorhaben in Kombination mit Sprach- und Objekterkennungstechnologien und semantischer Annotation von Objekten, Videosequenzen sowie von „natürlicher Sprache“, Gestik und Emotionen.^[9] Das wird die Computer in die Lage versetzen, nicht nur geschriebene Sprache zu „verstehen“ und zu verarbeiten, sondern sie werden auch lernen zu „sehen“ und zu „hören“.

[1] http://www.bmbf.de/glossar/glossary_item.php?GID=111&N=I&R=12

[2]Vgl. http://www.dfki.de/web/forschung/km/kompetenz/forschung/fallbasiertes-schliesen

[3]Vgl. http://www.dfki.de/web/forschung/km/kompetenz/forschung/fallbasiertes-schliesen

[4]http://www.sap.info/de/experts/research/080828_Internet%20der%20Dienste_DE.html

[5]Vgl. http://www.sap.info/de/experts/research/081008_web-basierte_Dienstleistungsgesellschaft_DE.html

[6]Vgl. www.wikipedia.de. Eintrag: Software Agent

[7]Vgl. www.wikipedia.de. Eintrag:Multi-Agenten-System

[8]http://www.bmbf.de/de/9069.php

[9]Vgl. dazu z.B. den Emotionsradar von Fraunhofer IAIS sowie Projekte ACEMEDIA, IMAGENATION

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Dieser Artikel wurde am Donnerstag, 06. August 2009 um 16:54 erstellt und ist in der Kategorie Allgemein, Internet der Dinge/Dienste, semantic web abgelegt. Antworten zu diesem Artikel können durch den RSS 2.0-Feed verfolgt werden. Es besteht die Möglichkeit auf diesen Artikel zu antworten oder einen Trackback von der eigenen Seite zu senden.