All verdens ting blir koblet på internett, som en gang var forbeholdt store datamaskiner med mennesker bak tastaturet.

Alt fra klær til biler får innebygget elektronikk, programvare, sensorer og antenner som gjør dem i stand til å sanse verden omkring seg og kommunisere med hverandre.

Tendensen har blitt døpt Internet of Things (IoT). På norsk kan vi kalle det tingenes internett.

Gjenstander ser, hører og føler

Internet of Things er allerede omkring deg, og du vil merke langt mer til utviklingen i de kommende årene.

Du har kanskje allerede en smartklokke som kan måle posisjon eller puls og sende informasjon til mobiltelefonen. Klær vil snart kunne gjøre det samme. Smarte vinduer kan åpne og lukke seg selv, og du kan skru opp varmen i hjemmet via mobiltelefonen når du er på vei hjem fra en reise.

Bilen kan kommunisere med andre biler og selve veien, slik at den automatisk holder en passende avstand til andre biler, mottar advarsler om trafikkorker og kan finne ledige parkeringsplasser. Smarte byer innebærer også at strømforbruket, vannkvaliteten og luftforurensningen kan måles overalt.

Arbeidsplassen din vil også bli påvirket. Bønder vil kunne overvåke klimaet i drivhus, og de vil hele tiden kunne følge med på hvor kuene gresser. I fabrikker vil maskiner og roboter bli forbundet, slik at de kan arbeide mer effektivt sammen. Produktenes posisjon og omgivelser vil bli overvåket i transportleddet hele veien ut til butikkhyllene.

Enda flere ting, som vi ikke kan forestille oss ennå, vil bli forbundet til internett, i takt med at teknologien blir mer avansert.

– Internet of Things-systemer kommer til å ha stemmestyring, kunne behandle video og håndtere alle former for sensorinput. Med andre ord vil de kunne se, høre og føle. De vil forstå deg på et helt annet nivå enn vi er vant til i dag, sier Sven Karlsson, som er førsteamanuensis ved institutt for matematikk og informatikk ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU).

Han er en av forskerne som i forrige uke møtte eksperter fra bedrifter for å diskutere fremtidens forbundne systemer på konferansen Embedded everywhere i Ingeniørhuset i København.

Et laboratorium i lommen

En av de andre forskerne, Jan Madsen fra DTU, holdt et foredrag om hvordan teknologien fra biokjemiske laboratorier kan bygges i så liten skala at alle kan ha sitt helt eget analyselaboratorium i lommen.

Sensorer kan overvåke kroppen eller naturen omkring oss og kobles til mobiltelefonen – prøver fra blod, spytt eller elver kan bli analysert raskt, uansett hvor man er.

– Det blir mulig å fange opp sykdommer veldig tidlig. Det vil gjøre behandlingen mye enklere, sier Madsen, som er professor og visedirektør ved institutt for matematikk og informatikk.

Han forestiller seg at helsen vil bli overvåket av et system han kaller en digital skytsengel. Systemet vil ikke bare levere data om puls og søvnmønster, som folk må analysere selv, slik vi kjenner det fra dagens smartklokker. «Skytsengelen» vil holde øye med helsen uten vi legger merke til det, og bare advare oss hvis vi viser tegn på sykdom, eller hvis det er noe i luften som kan skape en allergisk reaksjon.

Mange bransjer blir revolusjonert

Helse er bare ett av de områdene som vil utnytte at det blir mulig å samle inn data om nærmest hva som helst, hvor som helst, ifølge Rasmus Larsen. Han er professor og direktør på det samme instituttet.

– Vi har en eksponentiell utvikling i antallet ting som er forbundet til internett. Det resulterer også i en eksponentiell vekst i mengden digitale data. Mange av disse apparatene kan samle opp data og stille dem til rådighet for oss. Det innebærer at vi kan måle og reagere på data på en helt annen måte enn før, sier Larsen.

Utviklingen vil også påvirke undervisningsbransjen og dermed forskernes egen arbeidsplass. Hittil har e-læring ved universiteter bestått av å ta opp videoer av forelesninger og legge dem ut på en hjemmeside. Fremover blir det mye mer avansert.

– Vi kan samle opp data for hver eneste students tastetrykk. Når de løser en oppgave, kan se hvor de leser i læreboken. Hvis de gjør feil, kan vi gripe inn. Vi kan også overvåke hvor raskt de løser de enkelte oppgavene. Dermed kan vi se hvor det er usikkerhet, og det kan vi bruke til å tilrettelegge undervisningen, forteller Larsen.

En del av de elementene brukes allerede i kurs fra Coursera og ulike toppuniversiteter. Private firmaer som Google og Facebook har også begynt å tilby avanserte, interaktive kurs på hjemmesiden Udacity, hvor de konkurrerer direkte med universitetene.

– Digitaliseringen og adgangen til data vil revolusjonere mange bransjer og utfordre mange klassiske forretningsmodeller – også i undervisningsbransjen, sier Larsen.

Forsikringer er et annet forretningsområde som Internet of Things vil kunne snu opp-ned på. Når biler blir koblet til nettet, vil premien på forsikring være avhengig av kjørestil. En livsforsikring kan bli billigere eller dyrere hvis dingsene sladrer til selskapene forteller dem om du røyker eller trener.

Må være ekstremt pålitelig

Alle de forbundne dingsene stiller store krav til de systemene som skal håndtere dem.

Blant annet må nettverket kunne håndtere at det er så mange av dem. Derfor har forskere og mobilindustrien gått i gang med å utvikle neste generasjon av mobilnettverk, 5G.

5G skal kunne sende data frem og tilbake ekstremt raskt, og det skal være ekstremt pålitelig – slik at for eksempel biler skal kommunisere med hverandre mens de bremser eller passerer.

Det stiller også krav til programvaren på dingsene. De skal kommunisere med hverandre etter de samme reglene – kalt protokoller. Disse protokollene må være godt gjennomtenkt, slik at ikke dingsene forstyrrer hverandre.

I Nederland har store auksjonshaller, hvor det blir solgt tulipaner, forsøkt å skape overblikk over plasseringen av 150 handlevogner. Men protokollen var ikke god nok, og nettverket brøt sammen.

– Det er kanskje ikke så farlig med handlevogner, men det samme bør ikke skje med for eksempel bagasjesortering på flyplasser, forteller Kim Guldstrand Larsen, som er professor ved institutt for informatikk ved Aalborg Universitet.

Han forteller at det er en stor utfordring å få alle tingene til å snakke godt sammen. En av kollegene hans har installert sensorer på en fjellside i Sveits for å holde øye med stykker av fjellet som sto i fare for å rase ut. Det viste seg å være vanskelig å skape et alarmsystem som kunne advare beboerne raskt nok. Også i medisinsk utstyr har det vært problemer med protokollene.

– Faren er at ting ikke fungerer helt som de skal, og det har vi sett eksempler på. Når det gjelder sensorer som skal overvåke helsa, må vi ha kontroll på at det virker, sier Larsen.

Skal høste sin egen energi

Noen av apparatene som bruker videosystemer til å «se», vil også kreve kraftige prosessorer.

– Det går ikke å sende all data opp i skyen. Det koster for mye. Vi må forbehandler data i enhetene. Derfor blir de mye mer kraftigere. Det som ble betraktet som superdatamaskiner i går, blir normalen i Internet of Things i morgen, sier Sven Karlsson.

Mange av apparatene får energi fra batterier, og det blir et problem å skifte ut batteriene, som i dag er laget av giftige materialer. En løsning vil være å bygge inn bitte små energi-innhøstere i apparatene.

– Det kan baseres på lys, vibrasjoner, temperaturforskjeller, elektromagnetiske felter og så videre. De disse små apparatene kan bli selvforsynte, slik at vi ikke trenger å skifte dem, sier Jan Madsen.

Sikkerhet og privatliv

Når vi blir omgitt av så mange nye apparater som vil kunne overvåke oss og påvirke oss fysisk, vil vi bli sårbare hvis ondsinnede hackere klarer å skaffe seg adgang til dem. Det er en av de store utfordringene forskerne og industrifolkene diskuterte på konferansen.

– Alle de problemene vi har i dag med å beskytte data på internett, blir enda viktigere i Internet of Things. Hvis ikke man tenker på å få med all sikkerheten fra starten av, blir det veldig problematisk, sier Jan Madsen.

Noen apparater vil kreve større sikkerhet enn andre, og det vil være smart å senke kravene i noen av de mer harmløse tingene fordi kryptering av data krever strøm og tar tid.

Men det prinsippet har noen fallgruver, forklarer Madsen. For når ting er tett forbundet, vil hackere kanskje kunne komme inn via bakveier i de mindre sikre delene. Det prinsippet har hackere brukt ved å skaffe seg adgang til underholdningssystemet i en bil og derfra fått kontroll over bremser og styring.

Dessuten handler ikke sikkerhet bare om å kryptere, understreker han. Hackere kan nemlig gjøre skade ved å blokkere datastrømmen til og fra livsviktige ting. Forskere har for eksempel vist at det er mulig å hacke pacemakere.

Sven Karlsson forventer at det vil bli stilt mange spørsmål til beskyttelsen av privatlivet.

– Internet of Things-enhetene vil være koblet til skyen, og det blir nok ikke mulig å koble dem fra. Kommer vi til å akseptere at Google kan se oss gå rundt der hjemme? spør Karlsson.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.