Smart Home: Wenn das Haus für uns denkt

spektrum.de, 14. März 2014 – Link

Verrät der Stromzähler bald unsere sexuellen Vorlieben? Bestellt der Kühlschrank eigenständig Butter nach? Diese Sorgen und Hoffnungen verknüpfen die meisten Menschen mit dem „Smart Home“, dem intelligenten Haus der Zukunft. Tatsächlich werfen die neuen technischen Möglichkeiten zentrale Fragen auf: Wie fremdbestimmt leben wir im intelligenten Haus? Und sind unsere privaten Daten sicher?

Morgens fragt der Wecker „Geht‘s dir gut?“ und warnt vor dem unregelmäßigen Puls, den die Matratze nachts gemessen hat. Im Bad erinnert unser Spiegel daran, die Medikamente zu schlucken und alarmiert, falls wir die Einnahme verpassen oder mahnt wenn wir zu früh erneut zu den Tabletten greifen. Während die Dusche noch läuft, blubbert in der Küche schon die Kaffeemaschine. Gleichzeitig plant das elektronische Kochbuch auf dem Tablet-Computer das Abendessen, erstellt eine Liste mit den fehlenden Zutaten und verschiebt sie direkt in den Warenkorb eines Online-Supermarktes.

Geht es nach den Forschern des Fraunhofer-Instituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg können wir künftig von unserem Haus durch den Alltag begleitet werden. Sensoren, etwa in Bett und Hausapotheke, machen es möglich. Solche und weitere Systeme werden im „Intelligenten Haus“, kurz InHaus, in Duisburg getestet. Natürlich lassen sich alle Geräte in der Wohnung auch aus der Ferne via Smartphone-App kontrollieren, selbstverständlich können wir so sehen, wer an der Haustür klingelt – vielleicht der Monteur, den die Heizung gerufen hat. Denn Störungen erkennt sie automatisch, sie regelt sich auch selbständig herunter, wenn die Fenster geöffnet werden oder kein Bewohner da ist. Sind wir im Urlaub, simuliert das Haus unsere Anwesenheit durch verschiedene Lichtschaltungen.

Aber wollen wir so leben?

Bei vielen dieser Anwendungen aus dem Fraunhofer InHaus ist noch völlig unklar, ob ein Markt dafür existiert. „Wir probieren vieles aus, manche Dinge kommen aber nicht in der Praxis an“, sagt Hans-Jürgen Schliepkorte, Gruppenleiter Gebäudesysteme am Fraunhofer IMS. Im InHaus leben zeitweise Versuchspersonen, um die Akzeptanz der intelligenten Geräte zu testen. Schnell wurde klar, dass die deutsche Bevölkerung bei manchen Themen skeptisch reagiert. „Akzeptanzprobleme gibt es beispielsweise bei Kameras“, erklärt der Experte. Auch die intuitive Bedienbarkeit sei wichtig, da einige der Systeme – wie der Badezimmerspiegel – speziell für Senioren entwickelt wurden. „Die richtige Medikamenteneinnahme ist ein großes Thema in der Pflege“, sagt Schliepkorte.

Intelligente Haustechnik überwacht Senioren

Überraschenderweise kommen solche Systeme bei Senioren gut an: Eine Studie mit Testpersonen über 60 Jahren habe  „eine große positive Resonanz“ ergeben, so der Fraunhofer-Forscher: „Man sagt ja immer, Ältere seien nicht so technikaffin – das stimmt aber nicht.“ In Zusammenarbeit mit einem Pflegeheim werden einige der Entwicklungen derzeit in einer Duisburger Demenz-WG getestet. Dort schaltet sich der Herd nach einiger Zeit automatisch aus, Bettsensoren überwachen den Schlaf und informieren die Pflegekräfte über Unregelmäßigkeiten und Messfühler an der Tür überprüfen, wann die Bewohner das Haus verlassen. Sollte das nachts sein, bekommt die  Pflegekraft eine Nachricht auf ihr Smartphone und kann überprüfen, ob alles seine Richtigkeit hat. Ist das nicht ziemlich viel Überwachung? „Das ist natürlich eine Gratwanderung“, gibt Schliepkorte zu, „aber die Alternative wäre, die Türe nachts abzuschließen.“ So sind die Bewohner wenigstens nicht eingesperrt.

Wie sinnvoll Systeme sind, die eher dem Komfort dienen, etwa ein selbst bestellender Kühlschrank, steht in den Sternen. „Da muss sich jeder selbst fragen, ob er so etwas wirklich braucht“, sagt Schliepkorte. Andererseits sei es oft schwierig, eine Nachfrage rechtzeitig zu erkennen: „Bei Mobiltelefonen oder Tablet-Computern war zunächst auch nicht absehbar, dass die jemals so populär werden.“ Relevant für das Fraunhofer IMS ist aber die Marktfähigkeit, schließlich finanziert die Industrie die Forschung – und die Firmen möchten ihre Investitionen auch wieder einspielen. Hier punkten eher Lösungen für den Massenmarkt, doch dafür sind viele Smart-Home-Anwendungen noch zu teuer. „Da kommt man relativ schnell wieder in Bodennähe“, bedauert Mikroelektronik-Experte Schliepkorte.

Andere Forscher ärgern sich darüber, dass ausgerechnet der selbst bestellende Kühlschrank das Image des Smart-Homes in der Öffentlichkeit prägt. „Das geistert immer wieder durch die Medien“, kritisiert Hartmut Schmeck, Leiter des Instituts für Angewandte Informatik am Karlsruhe Institut für Technologie KIT. Auch auf dem Campus des KIT ist ein Smart Home aufgebaut. Dort werden intelligente Systeme rund um das Thema Smart Grid getestet. Der Kühlschrank „weiß“, wann Strom günstig ist – beispielsweise weil gerade die Sonne scheint – und welche anderen Haushaltsgeräte demnächst wie viel Energie verbrauchen werden. Dementsprechend plant er seine Kühlfrequenz, ohne eine bestimmte, vom Bewohner vorgegebene Maximaltemperatur zu überschreiten.

Wie viel Fremdbestimmung vertragen wir in Zukunft?

Für einen Kühlschrank, der selbstständig für Nachschub sorgt, fehlt indes die nötige Infrastruktur. Viele Versuche, Lebensmittel über das Internet anzubieten, sind bislang gescheitert. Bei wem sollte der Kühlschrank die Waren bestellen? Und wo soll die Butter gelagert werden, wenn die Bewohner bei der Lieferung nicht Zuhause sind? Zudem ist die Frage, wie viel Fremdbestimmung die Menschen der Zukunft in ihren cleveren Häusern vertragen. Vielleicht wollen sie ja selbst entscheiden, was sie einkaufen – und wann. „Völlig vorbei an den Nutzerwünschen“ sei auch die von den Energiekonzernen immer wieder angeführte Waschmaschine, die dann wäscht, wenn der Strom günstig ist, sagt Arne Feldmeier, Geschäftsführer der iEXERGY GmbH, einer Ausgründung der Fachhochschule Münster, die sich mit Smart-Home-Anwendungen beschäftigt: „Der Wert eines Smart-Homes entsteht über eine intelligente Verknüpfung der Geräte“, betont er – und nicht über die bloße Steuerung per App oder gar über Bevormundung: „Wenn die Leute waschen wollen, dann möchten sie nicht auf den Wind von der Nordsee warten.“

Das sieht Informatiker Schmeck ein wenig anders: „Natürlich sollen Bewohner von Smart-Homes ihre Vorstellungen vom Leben umsetzen können“, sagt er. Aber ein bisschen Flexibilität ist wichtig für das Stromnetz der Zukunft. Deshalb informieren die Versuchspersonen im Smart Home des KIT ihre Haushaltsgeräte darüber, wann sie von der Arbeit kommen und gewaschene Wäsche oder gespültes Geschirr vorfinden wollen. Die Geräte koordinieren sich untereinander und kennen aufgrund eines speziellen Stromzählers mögliche Energieengpässe und aktuelle Strompreise. Parkt das Elektroauto der Bewohner vor der Tür, dann dient der Akku als zusätzlicher Stromspeicher. Dafür hat das KIT  gemeinsam mit Opel ein  E-Fahrzeug entwickelt, dessen Batterie auch entladen werden kann. Natürlich weiß der Wagen, wann sein Besitzer wieder losfahren möchte und wie weit die Batterie dann durchhalten muss, um sie zum optimalen Zeitpunkt zu laden. „Wir wollen den Nutzer nicht dirigieren, aber wenn er eine bestimmte Beweglichkeit hat, wollen wir die nutzen“, betont Schmeck.

Das Karlsruher Smart Home spart zusätzlich Energie, indem sich etwa die Heizung ausschaltet, wenn die Fenster geöffnet werden. Über eine Handy-App kann der Bewohner jederzeit die Energieflüsse in seinem Haus kontrollieren – auch das schafft ein Bewusstsein fürs Stromsparen, wie Studien mit Testpersonen ergaben. Dennoch ist der finanzielle Anreiz zu gering, hat Schmeck festgestellt. „So viel kostet Strom einfach nicht.“ Deshalb muss ein Smart Home auch Freude machen und spielerische Aspekte haben.

Hersteller haben oft kein Interesse an Datenschutz

Das bestätigt auch Energiemanagement-Experte Feldmeier: „Solche Produkte verkaufen sich über den Spaß.“ Sei es die Lichtsteuerung, die bei Ankunft sofort das passende Ambiente zaubert – von romantisch-kuschelig bis zur Festbeleuchtung – oder der Lichtschalter, der die Geburtstage der Bewohner kennt und an diesen Tagen beim ersten Betätigen „Happy Birthday“ spielt. Aber gerade beim Verknüpfen verschiedener Geräte gibt es ein Problem, warnt Feldmeier: „Smart-Home-Anwendungen sind häufig nicht auf Kundenwünsche ausgerichtet, sondern auf die Bedürfnisse der Hersteller.“ Das führt dazu, dass es keinen verbindlichen Standard gibt, den alle Hersteller unterstützen: Verschiedene Systeme sind untereinander nicht kompatibel, Sensoren und Geräte können ihre Daten nicht austauschen. Der Kunde kann nicht zwischen den Herstellern wechseln, ohne die gesamte Hausautomatisierung auszutauschen. Zudem stehe die Sicherheit der Kundendaten nicht an erster Stelle bei den herstellerspezifischen Lösungen.

Deshalb sei es wichtig, dass Hersteller offene Protokolle verwenden, die zumindest Experten überprüfen können, sagt Sebastian Schinzel, Informatik-Professor mit dem Schwerpunkt Sicherheit an der FH Münster: „Die Hersteller entwerfen in der Regel Verschlüsselungsprotokolle, die leicht zu knacken sind“, moniert er. Während das im Heimbereich – abgesehen von der Privatsphäre – vor allem ärgerlich ist, wenn Fremde die Lichtsteuerung durcheinander bringen oder die Heizung hochschalten, bestehe bei Industrieanlagen sogar Gefahr für Leib und Leben.

Immer wieder haben Informatiker in der Vergangenheit Sicherheitslücken entdeckt und diese öffentlich gemacht. Der bekannteste Fall hat beinahe die ganze Branche in Verruf gebracht: Ulrich Greveler, Informatikprofessor an der Hochschule Rhein-Waal, erinnert sich noch gut daran, wie er das Smart Home in Misskredit brachte. Vor knapp drei Jahren hatte der Forscher gemeinsam mit Kollegen von der Fachhochschule Münster herausgefunden, dass anhand der Daten eines intelligenten Stromzählers auf den Film geschlossen werden kann, den der Verbraucher gerade im Fernsehen ansieht. „Smart Meter verraten Fernsehprogramm“: diese Schlagzeile ging darauf durch alle Medien.

Die Forscher hatten lediglich die Daten, die ein Stromzähler des Aachener Energieberatungsunternehmens Discovergy alle zwei Sekunden vom Privathaushalt an das Rechenzentrum des Anbieters schickte, abgefangen und algorithmisch ausgewertet. Die Zahlen abzufangen war einfach – sie wurden damals unverschlüsselt übertragen. Anhand des sekundengenauen Stromverbrauchs lassen sich nicht nur einzelne Haushaltsgeräte identifizieren, da sie einen charakteristischen Verbrauch haben, sondern sogar die Sendung, die gerade im Fernsehen läuft, da helle und dunkle Szenen einen unterschiedlichen Strombedarf haben. „Der Aufschrei war spürbar“, sagt Greveler heute: Während manche Hersteller den Wissenschaftlern vorwarfen, den Markt kaputt zu machen, ließen sich andere bestätigen, dass ihre Art der Datenerfassung unbedenklich sei. „Wir haben einen Nerv getroffen und die Leute wachgerüttelt“, sagt Greveler – mit Erfolg: der betroffene Hersteller stopfte die Sicherheitslücke, die Öffentlichkeit ist sensibilisiert für die  Gefahren des intelligenten Hauses.

Stromkonzerne wollen Daten – nicht Stromsparen

Dennoch zweifeln die Forscher daran, ob die Stromkonzerne der richtige Anbieter für Smart Meter sind. „Sie wollen schließlich Strom verkaufen und nicht sparen“, sagt Peter Glösekötter, Professor für Eingebettete Systeme an der FH Münster. Mit den intelligenten Stromzähler verfolgten diese unter Umständen ein ganz anderes Interesse: „Sie wollen die Verbrauchsdaten und das Nutzerverhalten ihrer Kunden.“ Einen Beleg dafür sieht Sicherheitsexperte Schinzel auch darin, dass Google jüngst die Firma Nest für mehrere Milliarden Dollar kaufte – ein kleines Unternehmen, das gerade erst seit zwei Jahren auf dem Markt ist und lediglich zwei Produkte vertreibt: Unter anderem einen intelligenten Rauchmelder mit Kamera. Dieser erkennt beispielsweise, wie viele Personen sich wie lange im Schlafzimmer aufgehalten haben – und schickt diese Daten an Google. „Bei Orwell kommt die Überwachung vom Staat – jetzt kaufen sich die Leute den Spion selbst“, kommentiert Schinzel.

Trotzdem ist das Prinzip Smart Home auf dem Vormarsch: Eine aktuelle Marktvolumen-Studie der Wirtschaftsprüfungsgesellschaft Deloitte prognostiziert für 2017 acht Millionen Haushalte mit intelligenter Haustechnik. Heute sind es etwa 750.000. Gemäß der Capgemini Consulting Studie „Smart Home – Zukunftschancen verschiedener Industrien“ sind knapp 20 Millionen deutsche Haushalte offen für die neue Technologie.

„Absehbar ist in jedem Lichtschalter ein kleine Computer drin“, sagt auch Ulrich Greveler. Es gibt also kein Zurück. Zudem findet er es falsch, aufgrund der Überwachungsmöglichkeiten auf die Annehmlichkeiten cleverer Haustechnik zu verzichten. Denn der Bürger muss im Smart-Home nicht zum gläsernen Bewohner werden oder fürchten, dass sich Diebe sein Netz hacken und die Türen öffnen – wenn Anbieter künftig die Privatsphäre in den Vordergrund stellen. „Die Informatik ist seit langem weit genug, um solche Systeme sicher zu machen“, sagt Greveler: „Was man mit dem NSA-Skandal verbindet sind altbekannte Einfallstore.“ Doch gerade bei neuen Technologien seien Nachlässigkeiten typisch: „Early Movers haben oft kein Interesse an Sicherheit, sie wollen den Markt erobern.“ Und Sicherheit kostet Zeit in der Entwicklung.

Schlecht gesicherter Stromzähler kann Homosexualität verraten

Für die Energiewende sei es zudem nicht nötig, den Stromverbrauch eines Hauses sekundengenau zu messen. Es genügen größere Abstände und ganze Straßenzüge als Referenz. Aber selbst wenn der Bewohner eine genaue Messung wünscht, um immer über seinen Stromverbrauch informiert zu sein, dürften diese Daten nicht gespeichert werden. Sie könnten mit einem automatischen Löschdatum versehen werden, schlägt Greveler vor. Dieses Bewusstsein sei bei Anbietern noch nicht gereift. „Wieso soll der Ingenieur sich auch auf einmal mit dem Löschen von Daten beschäftigen?“ Denn sobald Daten das Haus verlassen und zentral zusammengefasst werden, ist eine algorithmische Auswertung möglich: „Man kann sehen, wann Sie Zuhause sind, welchen Lebensstil sie führen, welche medizinischen Geräte Sie nutzen und ob Sie beispielsweise  homosexuell sind“, warnt Greveler – letzteres lässt sich unter anderem aus den konsumierten DVDs schließen.

KIT-Forscher Schmeck setzt darüber hinaus auf die Selbstbestimmung des Bewohners: Möchte dieser seine Daten in höherer Auflösung haben, um beispielsweise sein Verbrauchsverhalten genauer zu analysieren, sollte er das selbst an- und wieder abschalten können. Für den Stromkonzern braucht es keine sekündliche Messung. „Der Verbraucher muss wissen, welche Daten übertragen werden.“ Wer sich entscheidet, lieber weniger Daten über den Äther zu schicken, soll das tun können und mögliche Funktionseinschränkungen bewusst in Kauf nehmen. Sobald Daten das Haus verlassen, gebe es keine hundertprozentige Sicherheit, gibt Schmeck zu:  „Aber Sie fahren ja auch nicht im Panzerwagen zum Kiosk.“

Und für einen Anwendungsfall hat Überwachung auch Vorteile, findet Greveler: Wenn Senioren länger in den eigenen vier Wänden leben wollen. Denn wenn das Haus weiß, dass normalerweise um 6 Uhr das Licht eingeschalten und um 6.30 Uhr die Toilettenspülung betätigt wird, kann es Alarm schlagen, wenn das einmal nicht geschieht. „Intelligente Systeme erkennen schon heute solche Notfälle sehr zuverlässig.“ Dann bekommt die Nachbarin oder Tochter einen Anruf und kann nach dem Rechten sehen.

Ob dann auch irgendwann der Kühlschrank errät, welche Vorräte der Bewohner gerne aufgefüllt hätte, oder der Backofen das Rezept auf der Backmischung selbst liest und umsetzt – das steht in den Sternen. Vielleicht wollen wir das ja auch lieber weiterhin selbst machen.

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