©Bloomberg/Kontributor/Getty Images

Informatik Wenn Maschinen wirtschaften

Intelligente, vernetzte und autonom handelnde Maschinen werden ­unsere Zukunft revolutionieren. Ganze Fabriken könnten sich vollkommen selbst organisieren – innerhalb einer eigenen Ökonomie

von Dr. Benjamin Leiding

Wir schreiben das Jahr 2045: Kaum jemand besitzt noch ein eigenes Auto. Statt­dessen nutzen die Menschen ein reich­haltiges Angebot von Fahr­zeugen, die niemandem gehören – weder einer Person oder einer Firma noch dem Staat. Sie gehören sich selbst und erwirtschaften selber ihren „Lebens­unterhalt“ – die nächste Batterie­ladung, Reparaturen oder Park­gebühren

Wer von A nach B möchte, stellt per Smartphone-­App den Kontakt mit den Autos her und verhandelt Para­meter wie Abhol­ort, Fahrt­ziel oder Beförderungs­bedingungen. Das Besondere ist: Diese Autos agieren als autonome Service­dienst­leister innerhalb eines neuen „Ökosystems“ intelligenter und hoch­gradig vernetzter Maschinen. Die technische ­Machbarkeit eines solchen Systems ist mittler­weile unumstritten, unklar ist allen­falls, wie lange dessen Verwirklichung noch auf sich warten lässt – 10 Jahre, 15 Jahre oder doch länger?

Mit dem Aufkommen intelligenter und autonom handelnder Maschinen eröffnen sich neue ökonomische Dimensionen, die auch Trans­aktionen und Kollaborationen zwischen Mensch und Maschine, zwischen Maschinen unter­einander und auch ­zwischen Maschinen und Infra­struktur­komponenten wie Lade­stationen oder Verkehrs­ampeln möglich machen. Setzt sich diese Idee durch, wäre ein ganz anderes Wirtschafts­system die Folge. Es würde alle Trans­aktionen, Inter­aktionen und Kollaborationen von autonom handelnden Maschinen mit anderen Maschinen, Menschen oder Infra­struktur­komponenten umfassen. Unser Name dafür: die M2X-Öko­nomie, von „machine to everything“.

Benjamin Leiding
©Ingo Knopf
Benjamin Leiding erforscht, wie intelligente und vernetzte autonome Maschinen in Zukunft eigenständige Wirtschaftssysteme bilden können

Doch wie lässt sich das in der Praxis umsetzen? In einem ersten Schritt entwickelten wir unter Verwendung von Forschungs­ergebnissen des Teams um Alex Norta von der Tallinn University of Technology einen sogenannten Prozess­lebens­zyklus – und zwar für das Beispiel der Nutzung der Fahr­zeuge. Damit können wir nicht nur die Inter­aktionen von Mensch und Maschine abbilden, sondern auch die Batterie­lade­vorgänge, automatische Abrechnungen von Maut- und Park­platz­gebühren und vieles mehr realisieren.

In der Praxis hat die Nutzerin oder der Nutzer zunächst die Wahl zwischen verschiedenen Verträgen – je nachdem, ob er ein Elektro­mofa, einen Pkw oder einen Lkw buchen möchte. Im nächsten Schritt werden die persönlichen Daten abgeglichen sowie Datum, Start- und Zielort der Fahrt definiert. Wie viele Leute fahren mit? Habe ich bestimmte Ansprüche an den Komfort? Und so weiter. Am Ende erfährt die Nutzerin oder der Nutzer den Preis. Nach-dem alle vertraglichen Formalitäten auf digitalem Wege erledigt sind, kann es losgehen. Die Nutzerin oder der Nutzer und das selbst­fahrende Auto treffen sich am vereinbarten Ort.

Dieses System ist natürlich flexibel und macht eine Viel­zahl von Vorschlägen. So kann die Kundin oder der Kunde auch von bereits geplanten Fahrten profitieren – beispiels­weise wenn er umziehen will und ein Möbel­wagen, der von A nach B fährt, noch Platz hat. Auch die gute alte Fahr­gemeinschaft kann so wieder populär werden.

Wird das Fahrzeug am Ende am Zielort wieder abgestellt, erfolgt die automatische Zahlung – so, wie es ja auch heute schon im Car Sharing gang und gäbe ist. Vertrags­verletzungen werden automatisch geprüft und haben je nach Schwere unter­schied­liche Konsequenzen. Ein Beispiel: Wenn ein Nutzer nicht an den vereinbarten Treff­punkt kommt, ist das schwer­wiegender, als wenn ein Fahrzeug nicht ganz sauber ist.

Prinzipiell kann ein solcher Prozess­lebens­zyklus – ­also der Zeitraum vom ersten bis zum letzten ­Kontakt – natürlich viel mehr. Selbst ganze Fabriken könnten sich auf diese Weise selbst verwalten, Angebot und Nach­frage bewerten, Rohstoffe einkaufen, verarbeiten und die Produkte am Ende an die Kundinnen und Kunden aus­liefern. Der Mensch wäre bei alldem unnötig. All diese Prozesse basieren letztlich auf den entsprechenden elektronischen Vertrags­mustern.

Im nächsten Schritt überlegten wir uns, wie ein solches Öko­system beschaffen sein muss. Damit ist die komplexe Infra­struktur gemeint, in der all die Inter­aktionen und Kollaborationen reibungs­los funktionieren müssen. Das stellt uns in der Tat vor große Heraus­forderungen, denn viele technologie­basierte Öko­systeme – besonders in der IT-Welt – setzen heut­zu­tage stark auf sogenannte Lock-in-Effekte. Sie zwingen Nutzerinnen und Nutzer dazu, im eigenen Öko­system zu bleiben, und machen ihnen den Wechsel zur Konkurrenz möglichst schwer. Besitzerinnen und Besitzer eines iPhones, die sich ein auf Android basierendes Smart­phone kaufen wollen, können davon ein Lied singen.

Ein M2X-Ökosystem, in dem es eine Vielzahl verschiedener Hersteller und Service­anbieter mit individuellen technischen Systemen gibt, ist also undenkbar. Wir benötigen vielmehr ein Ökosystem, das auf gemeinsamen Standards beruht und für alle Beteiligten gleicher­maßen offen ist. Das größte Problem dabei dürften die viel­fältigen regulatorischen Hürden sein, die überdies von Land zu Land sehr unter­schiedlich sind. Dass diese Hürden einmal fallen werden, klingt zunächst utopisch – zumal ein solches Ökosystem ja konkurrierende Unternehmen zur Kooperation zwingen würde. Allerdings gibt es auch dafür funktionierende Beispiele – das beste ist das Internet: Es beruht auf globalen Standards, die Inter­operabilität und Kompatibilität von Hardware und Diensten sicher­stellen.

Essenzieller Bestandteil sämtlicher wirtschaftlicher Beziehungen ist – und wird auch in einer zukünftigen M2X-Welt sein – das Vertrauen. Das erscheint trivial, ist aber ziemlich kompliziert. Denn es geht ja nicht um das menschliche Gefühl des Vertrauens, sondern um Sicherheit. So müssen beispiels­weise national unter­schiedliche Rechts­systeme kompatibel mit­einander verknüpft werden. Letztlich brauchen alle „Maschinen“ im System eine Art digitale Identität.

Unser M2X-Ökosystem kommt ohne eine zentrale „staatliche“ Verwaltung aus. Statt­dessen verwaltet jede Nutzerin und jeder Nutzer, egal ob Mensch oder Maschine, ihre oder seine Identität unabhängig und selbst­bestimmt. Selbst­verwaltete Identitäten kommen ohne die bisher übliche Zwangs­anbindung an Accounts von IT-Dienst­leistern aus und erlauben ihren Besitzern, sich mit krypto­grafisch abgesicherten Dokumenten gegen­über beliebigen anderen „Objekten“ zu authentifizieren.

Ein solches Ökosystem würde Wirtschaft und Gesellschaft tief greifend verändern. In vielen Bereichen wird die Automatisierung durch Drohnen, Roboter und andere Maschinen sicherlich manche menschliche Arbeits­kraft ersetzen. Zugleich werden aber auch neue Arbeits­plätze geschaffen – womöglich aber nicht in gleicher Anzahl und Qualifikation.

Angesichts wachsender Probleme etwa infolge des Klima­wandels erlaubt aber gerade ein M2X-Öko­system autonomer Transport­dienst­leister eine viel effizientere Nutzung von Ressourcen. So müsste sich dann niemand mehr ein eigenes Auto kaufen, das ja die meiste Zeit ohnehin unnütz auf dem Park­platz steht und somit eine große Verschwendung an sich darstellt – für seinen Besitzer genauso wie für die Allgemeinheit.

Das Netz der Dinge

Selbstorganisierten Maschinen gehört die ­Zukunft. Die Basis ist das Internet

So neu ist die Geschichte vernetzter Maschinen ja nicht. Seit Jahrzehnten schon übermitteln Telefone ihre Nummern unter­einander, lassen Süßigkeiten­automaten ihre Betreiber wissen, wann sie nach­gefüllt werden wollen, oder senden Wetter­stationen ihre Daten an die meteorologischen Dienste.

Die Zukunft solcher Technologien ist voller Fantasie – im „Internet der Dinge“ (IoT) ist manches schon verwirklicht. Auch wenn sich das Heim, in dem sich die Licht­verhältnisse der Stimmung seiner Bewohnerinnen und Bewohner anpassen und der Kühl­schrank selbst­tätig den Bier­nach­schub bestellt, bisher nicht so rasch durch­setzt, wie die Industrie sich das wünschte.

Grundlage dafür ist die Möglichkeit der mobilen Daten­über­tragung, die wir im Alltag bereits permanent nutzen: Der QR-Code auf einem Plakat lenkt uns ziel­sicher auf die richtige Website, Fitness­arm­­bänder über­tragen die Jogging­­runde an Gleich­gesinnte im Internet und vieles andere mehr. In manchen Städten gibt es bereits intelligente Verkehrs­ampeln, die für Rettungs­fahr­zeuge automatisch auf Grün schalten.

Es ist zweifelsohne nur eine Frage der Zeit, dass das IoT auch zu strukturellen Veränderungen in der Organisation industrieller Prozesse führt. Schon bald sind weltweit rund 20 Milliarden Geräte im IoT vernetzt. Im Jahr 2018 waren es nicht einmal halb so viele.

All die Haushaltsgeräte, selbst­fahrenden Autos und smarten Fitness­­arm­bänder sammeln natürlich auch Unmengen von teils höchst persönlichen Daten über uns. Zudem ist eine Infra­struktur gegen­über Cyber­angriffen umso empfindlicher, je vernetzter sie ist. Es ist fraglich, ob Daten­schutz und -sicherheit mit den immer ­schnelleren Entwicklungen Schritt halten können. Oder ob wir alle uns einfach still­schweigend daran gewöhnen.
— JS

©Quelle: nCipher Security, 2019
Das antworteten 1800 Sicherheits­expertinnen und -experten aus 14 Ländern auf die Frage nach den Risiken im Internet der Dinge
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