Sensor Explosion und der Aufstieg der IoT

Aktualisiert: 22. Nov 2019



"Hey Google, wie geht es meiner Gesundheit heute Morgen?"


"Einen Moment", sagt Dir dein digitaler Assistent.


Es dauert ca.30 Sekunden, bis die vollständige Diagnose ausgeführt ist, da das System eine Vielzahl von Sensoren einsetzt, die Gigabyte an Daten erfassen.

Intelligente Sensoren in Zahnbürste und Toilette, Wearables in Bett und deiner Kleidung, Implantate im Körper - der mobile Gesundheitsbereich erzeugt eine 360-Grad-Ansicht deines Systems.


"Ihr Mikrobiom sieht gut aus", sagt Google. "Auch der Blutzuckerspiegel ist im Durchschnitt, der Vitaminspiegel ist in Ordnung, aber die Kerntemperatur und der IgE-Spiegel sind leicht erhöht ..."


"Google - was heißt das jetzt im Klartext?"


"Du hast einen Virus."


"Einen Was?"


»Ich habe die letzten 2 Tage analysiert. Es scheint, als hättest du ihn dir am Montag auf Christians Geburtstagsparty geholt. Ich möchte zusätzliche Diagnosen durchführen. Würde es Dir etwas ausmachen, das ... zu benutzen? "


Da das Internet der Dinge immer neue Höhen erreicht, entwickelt Google eine breite Palette interner und externer Sensoren, die vom Blutzucker bis zur Blutchemie alles überwachen.


Die Liste der einst millionenschweren medizinischen Geräte, die dematerialisiert, demokratisiert und delokalisiert werden, d.h. durch tragbare und sogar tragbare Sensoren ersetzt werden, sind unzählig.



Sensoren zur Lebensverbesserung

Sensoren werden nicht nur das Gesundheitswesen und die Diagnostik verändern. Jedes elektronische Gerät, das einen physikalischen, quantitativen Wert (Licht, Beschleunigung, Temperatur, usw.) erfasst und diese Informationen dann an andere Geräte in einem Netzwerk sendet, gilt als Sensor.


Sensoren machen unsere Geräte intelligenter. Aber was noch wichtiger ist, sie verlängern unser Leben um Stunden, Monate, Jahre?


Bedenken Sie, dass Ihr Küchenschrank in weniger als fünf Jahren, wenn der Kaffee ausgeht, einen Mangel erkennt (indem er Sensordaten mit den Kaffee-Trinkgewohnheiten in Beziehung setzt) ​​und mehr bestellt. Ein Blockchain-fähiger Smart-Vertrag wird anschließend eine Bestellung aufgeben und eine Lieferung von Amazon-Drohnen direkt an Ihre Haustür auslösen. Utopie. Nein, erste Installationen laufen schon.


Und natürlich könnte der eigene Haushalts-Butler-Bot diese frisch gemahlenen Bohnen bald von der Lieferbox zum Schrank transportieren und Dir die Mühe ersparen.


Wenn Fortschritte bei der Rechenleistung, der KI und den Netzwerken die breite Masse der digitalen Revolution darstellen, dann ist die heutige Sensor-Innovation der äußere Rand dieser Revolte.


Sensoren bilden den ersten Teil der Informationsverarbeitungs-Pipeline für intelligente Umgebungen von morgen und sind die Datenerfassungsgeräte, die unseren Computern die Informationen liefern, die sie zum Handeln benötigen.



Oura Ring - eine Case Study

Der Oura Ring ist nicht viel mehr als ein glattes schwarzes Band. Dank seiner TK-Sensoren ist er der genaueste Schlaftracker auf dem Markt.


Das Produkt wurde 2014 in einem Infektionslabor in Finnland eingeführt. Der Gesundheitsforscher Petteri Lahtela bemerkte, dass viele der von ihm untersuchten Krankheiten, einschließlich Lyme-Borreliose, Herzerkrankungen und Diabetes, eine merkwürdige Überschneidung aufwiesen: Sie alle wirkten sich negativ auf den Schlaf aus.


Petteri Lahtela begann sich zu fragen, ob all diese Krankheiten Schlaflosigkeit verursachen oder ob es umgekehrt funktionierte. Könnten diese Zustände gelindert oder zumindest verbessert werden, indem der Schlaf fixiert wird?

Um dieses Rätsel zu lösen, entschied er, dass er Daten benötigte, und wandte sich daher den Sensoren zu. Im Jahr 2015 haben wir aufgrund der Fortschritte bei Smartphones die Konvergenz von unglaublich kleinen und leistungsstarken Batterien mit unglaublich kleinen und leistungsstarken Sensoren erlebt.

In der Tat so klein und leistungsstark, dass der Bau einer völlig neuen Art von Schlaf-Tracker möglich sein könnte.


Die Sensoren, die Lahtelas Fantasie erweckten, waren eine neue Generation von Herzfrequenzmessgeräten, insbesondere angesichts der Tatsache, dass Herzfrequenz und Variabilität als hervorragende Indikatoren für die Schlafqualität dienen. Zu der Zeit waren alle diese Tracker auf dem Markt mit Problemen behaftet.


So messen Fitbit und die Apple Watch über einen optischen Sensor den Blutfluss im Handgelenk. Die Arterien des Handgelenks befinden sich jedoch zu weit unter der Oberfläche, um eine perfekte Messung zu ermöglichen, und die Menschen tragen häufig keine Armbanduhren, um zu Bett zu gehen.

Lahtelas Upgrade? Der Oura-Ring.


Ort und Abtastrate sind seine geheimen Waffen. Da sich die Arterien der Finger näher an der Oberfläche befinden als die des Handgelenks, erhält der Oura ein weitaus besseres Bild der Aktion. Während Apple und Garamond den Blutfluss zweimal pro Sekunde messen und Fitbit diesen Wert sogar auf 12-mal pro Sekunde erhöht, erfasst der Oura-Ring die Daten 250-mal pro Sekunde.

In von unabhängigen Labors durchgeführten Studien ist der Ring im Vergleich zu medizinischen Herzfrequenzmessgeräten zu 99 Prozent genau und die Herzfrequenzvariabilität zu 98 Prozent genau.


Vor 20 Jahren hätten Sensoren mit dieser Genauigkeit Millionen gekostet, was Rechenzentren mit angemessener Größe und enorme Kosten für die Überwachung der Verarbeitung erforderlich gemacht hätte.

Heute kostet der Oura ca 300 US-Dollar und sitzt auf Ihrem Finger - ein perfektes Beispiel für das exponentielle Wachstum der Sensoren.



Connected Devices und IoT

Wir befinden uns mitten in einer Sensorrevolution. Im Volksmund heißt dieser Aufstand das „Internet der Dinge“, das riesige, enge Maschennetz miteinander verbundener intelligenter Geräte, das bald die ganze Welt umspannen wird.

Und es lohnt sich, die Entwicklung dieser Revolution zu verfolgen, um zu verstehen, wie weit wir gekommen sind.


1989 verband John Romkey, einer der Erfinder des Übertragungssteuerungsprotokolls (TCP / IP), einen Toaster mit dem Internet und machte ihn zum ersten IoT-Gerät.


Zehn Jahre später sah der Soziologe Neil Gross die Schrift an der Wand und sagte auf den Seiten der Business Week Folgendes voraus: „Im nächsten Jahrhundert wird der Planet Erde eine elektrische Haut tragen. Es wird das Internet als Gerüst nutzen, um seine Empfindungen zu unterstützen und weiterzugeben. […] Diese werden Städte und gefährdete Arten, die Atmosphäre, unsere Schiffe, Autobahnen und LKW-Flotten, unsere Gespräche, unsere Körper - sogar unsere Träume - überwachen. “


Ein Jahrzehnt später im Jahr 2009 bestätigte die Prognose von Gross: Die Anzahl der mit dem Internet verbundenen Geräte überstieg die Anzahl der Menschen auf dem Planeten (12,5 Milliarden Geräte, 6,8 Milliarden Menschen oder 1,84 verbundene Geräte pro Person).


Ein Jahr später sanken die Sensorpreise, vor allem aufgrund der Entwicklung der Smartphones. Bis 2015 summierten sich all diese Fortschritte auf 15 Milliarden verbundene Geräte, wobei die Stanford-Forscher 50 Milliarden bis 2020 prognostizierten.


Da die meisten dieser Geräte mehrere Sensoren enthalten - das durchschnittliche Smartphone hat ungefähr zwanzig - erklärt dies auch, warum 2020 das Debüt der sogenannten "Welt unserer Billionen Sensoren" markiert.


Wir werden auch dort nicht aufhören. Bis 2030 schätzen dieselben Stanford-Forscher 500 Milliarden angeschlossene Geräte. Laut Accenture entspricht dies einer Wirtschaft von 14,2 Billionen US-Dollar.


Hinter diesen Zahlen verbirgt sich genau das, was Gross vorhatte - eine elektrische Haut, die fast jede Empfindung auf dem Planeten registriert.

Betrachten Sie optische Sensoren. Die erste von Kodak-Ingenieur Steven Sasson 1976 gebaute Digitalkamera hatte die Größe eines Toasters, nahm zwölf Schwarzweißbilder auf und kostete über zehntausend Dollar. Heutzutage zeigt die durchschnittliche Kamera, die mit Ihrem Smartphone geliefert wird, eine tausendfache Verbesserung von Gewicht, Kosten und Auflösung.


Und diese Kameras sind überall: in Autos, Drohnen, Telefonen, Satelliten - mit einer unheimlichen Bildauflösung. Bereits jetzt fotografieren Satelliten die Erde bis auf einen halben Meter. Drohnen verkleinern das auf einen Zentimeter. Und die LIDAR-Sensoren auf autonomen Autos sind auf dem richtigen Weg, um nahezu alles zu erfassen: Sie erfassen 1,3 Millionen Datenpunkte pro Sekunde und registrieren Änderungen bis auf die Ebene einzelner Photonen.



Was sind die Auswirkungen dieser Entwicklung

Wir sehen dreif Trends: 1. sinkende Größe, 2. reduzierte Kosten und 3. massive Leistungssteigerungen - und das überall.


Das erste kommerzielle GPS kam 1981 auf den Markt, wog über 25 KG und kostete über 100.000 US-Dollar. Bis 2010 war es auf einen Fünf-Dollar-Chip geschrumpft, der klein genug war, um auf Ihrem Finger zu sitzen.


Die "Trägheitsmesseinheit", die unsere frühen Raketen leitete, war Mitte der 60er Jahre ein 20-Millionen-Dollar-Gerät mit einem Gewicht von 25 KG. Heutzutage erledigen Beschleunigungsmesser und Gyroskop in Ihrem Mobiltelefon die gleiche Aufgabe, kosten jedoch ungefähr 3,50 Euro und wiegen weniger als ein Reiskorn.


Und diese Trends werden sich nur fortsetzen. Wir bewegen uns von der Welt des Mikroskops in die Welt des Nanoskops.


Infolgedessen sehen wir eine Welle intelligenter Kleidung, Schmucksachen und Brillen - der Oura-Ring ist nur ein Beispiel. Bald werden diese Sensoren in unseren inneren Körper wandern. Verily, die Tochtergesellschaft des US-Internetkonzerns Alphabet arbeitet an einem miniaturisierten kontinuierlichen Blutzuckermessgerät, das Diabetikern bei der täglichen Behandlung helfen könnte.


Die Forschung zu Smart Dust, einem Staub-Mote-System, das Daten erfassen, speichern und übertragen kann, schreitet seit Jahren voran. Ein „Mote“ hat heute die Größe eines Apfelsamens. Morgen werden sie auf der Nanoskala durch unseren Blutkreislauf schweben und eine der letzten großen Inkognitaten erforschen - das Innere des menschlichen Körpers.


Wir werden noch viel mehr lernen und nicht nur über den Körper. Über alles. Der Datenaustausch mit diesen Sensoren ist nicht nachvollziehbar. Ein autonomes Auto erzeugt vier Terabyte pro Tag oder tausend Spielfilme mit Informationen. Ein Verkehrsflugzeug: 40 Terabyte. Eine smarte Fabrik: Ein Petabyte. Was bringen uns diese Daten? Viel.


Ärzte müssen sich nicht mehr auf jährliche Untersuchungen verlassen, um den Gesundheitszustand der Patienten zu verfolgen, da sie nun rund um die Uhr einen Schneesturm von quantifizierten Selbstdaten-Streams erhalten.

Die Landwirte kennen jetzt sowohl den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens als auch des Himmels, was eine punktgenaue Bewässerung für gesündere Kulturpflanzen, höhere Erträge und - ein entscheidender Faktor im Zuge des Klimawandels - weitaus weniger Wasserverschwendung ermöglicht.


Im Geschäftsleben war Agilität der größte Vorteil. In Zeiten schnellen Wandels werden geschmeidige und flinke Trümpfe jedes Mal langsamer und schwerer. Die Kenntnis aller verfügbaren Details über die Kunden ist zwar ein anerkanntes Problem der Privatsphäre, bietet Unternehmen jedoch ein unglaubliches Maß an Geschicklichkeit. Dies ist möglicherweise die einzige Möglichkeit, in den sich beschleunigenden Zeiten von morgen im Geschäft zu bleiben.



Letzter Gedanke zum Schluss

Innerhalb eines Jahrzehnts werden wir in einer Welt leben, in der fast alles, was gemessen werden kann, ständig gemessen wird. Es kommt nicht auf Ihr Wissen an, sondern auf die Fragen, die Sie stellen.


Es ist eine Welt radikaler Transparenz, in der Datenschutzbedenken eine ganz neue Bedeutung bekommen.


Vom Rand des Weltraums über den Grund des Ozeans bis zum Inneren Ihres Blutkreislaufs erzeugt die aufstrebende elektrische Haut unserer Welt ein Sensorium von endlos verfügbaren Informationen. Diese "Haut" verfügt über das maschinelle Lernen, das erforderlich ist, um diese Informationen zu verstehen.


Willkommen auf dem hyper-sensoriegen, analysierten Planeten Erde.

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