Blockchain, IoT und KI — eine perfekte Kombination

Einleitung

Blockchain-Technologie, Internet of Things (IoT) und Künstliche Intelligenz (KI) sind bemerkenswerte Innovationen, die Geschäftsprozesse verbessern, neue Geschäftsmodelle hervorbringen und ganze Branchen transformieren werden:

Abbildung 1: Konvergenz der Technologien

Datenverwaltung

Standardisierung von Daten

IoT-Geräte, wie Sensoren, Maschinen, oder Autos, sammeln eine große Menge an Daten. Diese Daten werden oft in einer zentralen Datenbank gespeichert. Normalerweise fehlt es diesen Daten an Standardisierung, da unterschiedliche Altsysteme zur Sammlung und Speicherung von Daten verwendet werden. Die Blockchain-Technologie könnte die Standardisierung von Daten unterstützen, indem eine dezentrale, harmonisierte und digitale Plattform für IoT-Daten geschaffen wird, welche für mehrere Parteien zugänglich ist. Auf Blockchain-Systemen werden die Daten aufgrund der Verwendung von Hash-Funktionen in einem einheitlich Datenformat gespeichert. Eine solche Vereinheitlichung würde zu einem hohen Grad an Standardisierung der Daten führen. Darüber hinaus würde die Größe der gespeicherten Daten stark reduziert werden, da Hash-Funktionen die erhaltenen Informationen in einen Output mit einer bestimmten Länge transformieren. Folglich könnte die Datenverwaltung durch eine stärkere Standardisierung der Daten optimiert werden.

Datenschutz und Datensicherheit

In Blockchain-Systemen ermöglicht die zugrundeliegende Kryptographie ein hohes Maß an Privatsphäre. Bei den meisten Blockchains, z.B. den von Bitcoin oder Ethereum verwendeten Blockchains, werden Transaktionen pseudonymisiert durchgeführt. Es können jedoch auch völlig anonyme Transaktionen ermöglicht werden. Dies ist beispielsweise bei Monero oder Zcash der Fall. Die Architektur von Blockchain-Systemen, mit der Option der Public-/Private-Key-Kryptographie, ermöglicht zudem eine vollständige Verschlüsselung der gespeicherten und zu übertragenen Daten, so dass, falls gewünscht, nur das Gerät selbst die eigenen Daten lesen und schreiben kann.

Skalierbarkeit

Eine wesentliche Einschränkung des IoT ist die Verwaltung der riesigen Menge an gesammelten Daten. Um die Skalierbarkeit zu verbessern, kann der Einsatz von Blockchain-Technologie und KI vorteilhaft sein. Die Gegner der Blockchain-Technologie argumentieren, dass Blockchain-Systeme per se nicht skalierbar sind, weil Konsensverfahren wie der Proof-of-Work Algorithmus sehr energieaufwändig sind. Es gibt jedoch alternative Konsens-Mechanismen wie Proof-of-Stake oder Proof-of-Authority, welche deutlich energieeffizienter und skalierbarer sind. Natürlich werden und müssen Konsens-Mechanismen weiter optimiert werden — um ein höheres Maß an Skalierbarkeit auf einer Blockchain zu erreichen, kann KI hilfreich sein. Liu et al. (2019) weisen auf die Möglichkeit der Verwendung eines Leistungsoptimierungsrahmens für Blockchain-IoT-Systeme hin. Dieses System könnte auf maschinellem Lernen basieren. Die Autoren schlagen einen “DRL-basierten Algorithmus zur dynamischen Auswahl/Anpassung der Blockproduzenten, des Konsens-Algorithmus, der Blockgröße und des Blockintervalls vor, um die Leistung zu verbessern”.

Authentifizierung über eine Blockchain-basierte Identität

Darüber hinaus kann die Blockchain-Technologie zum Zweck der Authentifizierung eingesetzt werden. Die Blockchain-Technologie ist in der Lage, das Vertrauen in Netzwerkteilnehmern zu erhöhen, indem sie die Identität von IoT-Geräten verwaltet. Im Allgemeinen bezieht sich das Identitätsmanagement typischerweise auf Individuen und Unternehmen, kann sich aber auch auf IoT-Geräte und -Maschinen beziehen. Blockchain-basierte Identitäten stellen sicher, dass die Teilnehmer an Transaktionen eine digitale Identität erhalten, die auf ihrer tatsächlichen “echten” physischen Identität basiert: bei Individuen auf dem Personalausweis und bei Unternehmen auf dem Handelsregistereintrag. Auf der Grundlage solcher Identitäten können Transaktionen zwischen Einzelpersonen und Unternehmen — z.B. Carsharing — aber auch zwischen Einzelpersonen und Maschinen — z.B. Personenbeförderung eines autonomen Autos — oder zwischen zwei Maschinen — z.B. autonomes Auto bezahlt das Parken — effizient mit geringen Transaktionskosten und hoher Transaktionsgeschwindigkeit durchgeführt und verarbeitet werden.

Automatisierung durch Smart Contracts

Ein weiterer Bereich, der von der gemeinsamen Anwendung von Blockchain, IoT und KI stark profitiert, ist die Automatisierung von Geschäftsprozessen. Smart Contracts haben ein enormes Potenzial Effizienzgewinne in verschiedenen Sektoren zu erzielen. Smart Contracts werden jedoch derzeit in der Industrie nicht in großem Umfang eingesetzt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Smart Contracts üblicherweise Krypto-Assets erfordern. Unternehmen sind jedoch in der Regel aufgrund regulatorischer und ökonomischer Gründe aktuell zurückhaltend bei der Verwendung von Krypto-Assets. Der Hauptnachteil von Krypto-Assets sind die immensen Preisschwankungen. Wenn ein Smart Contract auf solchen Krypto-Assets basiert, ist die empfangende Partei aufgrund des volatilen Preises einem hohen Wechselkursrisiko ausgesetzt. Selbst wenn z.B. Stable Coins ein hohes Maß an Preisstabilität aufweisen, werden sie aufgrund folgender Aspekte von der Mehrheit der Industrieunternehmen nicht angenommen: Erstens sind Stable Coins derzeit nicht reguliert, daher schrecken risikoscheue Unternehmen vor der Verwendung solcher unregulierten Vermögenswerte zurück. Zweitens laufen IT- und Buchhaltungssysteme der Unternehmen nicht auf Krypto-Assets, sondern auf Fiat-Währungen wie den Euro oder den US-Dollar. Die Umrechnung von Stable Coins in Fiat-Währungen zum Zweck der Buchhaltung ist eine operative Belastung, da sie sowohl personelle als auch finanzielle Ressourcen fordert.

Der Blockchain-Euro

Es gibt nur eine Möglichkeit, wie das Potenzial von Smart Contracts voll ausgeschöpft werden kann: Eine auf einer Blockchain basierende Fiat-Währung ist notwendig, die durch den Smart Contract fließt. Nur ein Blockchain-basierter Euro würde auf Euro notierte Smart Contracts ermöglichen, sodass IoT-Geräte eigenständige Dienste wie Pay-per-Use, Leasing und Factoring anbieten könnten. Durch einen digitalen, Blockchain-basierten Euro könnten neue Geschäftsmodelle Realität werden: Vollautomatische Geräte, die — unter Einbeziehung von KI — eigens Entscheidungen treffen, und “wirtschaftlich überleben”, indem sie eine Blockchain für Finanztransaktionen nutzen und dabei gleichzeitig eine Profit-Center-Logik auf Geräteebene implementieren. Mit einer solchen digitalen, Blockchain-basierten Währung könnten Mikrozahlungen für IoT-Geräte einfach und kostengünstig abgewickelt werden. Alle Transaktionen, die auf die Blockchain-basierte Währung notiert sind, würden direkt in die interne Buchhaltung und die IT-Systeme übernommen werden und müssten nicht umgerechnet werden. Ein weiterer Vorteil wäre, dass ein solcher Blockchain-basierter Euro den geltenden Vorschriften entsprechen würde. Erste Startups wie CashOnLedger und Monerium haben solche Währungen bereits im Jahr 2019 entwickelt. Sie verwenden E-Geld-Lizenzen für die Tokenisierung von Fiat-Währungen. Im Gegensatz zu Krypto-Vermögenswerten und insbesondere zu Stable Coins müssen Unternehmen, die solche Zahlungslösungen fordern, keine regulatorische Unsicherheit befürchten, da alle Akteure im Rahmen der bestehenden Regulierung handeln.

Digitale Zentralbankwährungen

Wie bereits beschrieben, wird ein Blockchain-basierter Euro derzeit von Banken und E-Geld-Instituten ausgegeben. Jedoch könnte auch die Zentralbank eine solche digitale Währung einführen. In der Literatur wird diese als “Central Bank Digital Currency (CBDC)” bezeichnet. Laut einer aktuellen Studie der Bank für Internationalen Zahlungsausgleich (Boar, Holden, Wadsworth, 2020) analysieren derzeit mehr als 70 Zentralbanken weltweit die Einführung einer eigenen CBDC. Bisher hat jedoch noch keine Zentralbank eine solche Währung eingeführt. Die Europäische Zentralbank (EZB) hat jedoch das Projekt “EUROchain” angekündigt, bei dem es sich um einen CBDC-Prototyp handeln wird, der auf der Grundlage der Corda DLT entwickelt wurde.

Monetarisierung von IoT-Geräten durch Tokenisierung

Neben der Verbesserung des Datenmanagements, unterstützt durch die Authentifizierung von Netzwerkteilnehmern und der Automatisierung von Geschäftsprozessen, kann die Blockchain-Technologie neue Geschäftsmodelle für die Monetarisierung von IoT-Geräten eröffnen. Die Blockchain-Technologie ermöglicht die Dematerialisierung von Vermögenswerten (“Tokenisierung”).

Abbildung 2: Beispiele für die Konvergenz von Blockchain, IoT und KI

Optimierung einer Blockchain-Infrastruktur durch KI

Die signifikante Verbesserung der Transparenz und Datensicherheit zwischen Geschäftspartnern/Netzwerkteilnehmern durch die Blockchain-Technologie führt nicht nur zu einer Vereinfachung und Automatisierung der Abwicklung schon bisher möglicher Geschäftsmodelle, sondern lässt diese auch auf einer größeren Skala mit mehreren Teilnehmern effizient funktionieren und die zugrundeliegenden Verträge flexibler als bisher gestalten.

Fazit

Blockchain, IoT und KI sind Innovationen, die enorme Vorteile für Sicherheit, Transparenz, Unveränderbarkeit, Datenschutz und die Automatisierung von Geschäftsprozessen bieten. Die Auswirkungen dieser Innovationen sind jedoch noch größer, wenn Blockchain, IoT und KI kombiniert werden. Wir argumentieren, dass diese Innovationen in Zukunft konvergieren und die Digitalisierung der Industrie vorantreiben werden. Dieser Zusammenschluss wird die Qualität des Datenmanagements durch einen höheren Grad an Standardisierung, Datenschutz und Datensicherheit steigern. Darüber hinaus werden neue Geschäftsmodelle ermöglicht, sodass autonome Agenten (z.B. Sensoren, Autos, Maschinen, Kameras und andere IoT-Geräte) als eigenständige Profit-Center eingerichtet werden können, die selbständige Geld senden und empfangen. Führungskräfte sollten sich mit diesen Technologien auseinandersetzen, um Effizienzgewinne zu erzielen. Die Blockchain-Technologie, kombiniert mit IoT und KI, wird den Weg in ein neues Zeitalter der Digitalisierung ebnen.

Referenzen

Boar, C., Holden, H., Wadsworth, A. (2020): Impending arrival — a sequel to the survey on central bank digital currency, BIS Paper №107.

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Unsere beiden Bücher: das erste über Blockchain und Gesellschaft und das zweite über Blockkette und Finanzen

Autoren

Riccarda Joas ist Absolventin der Frankfurt School. Sie hat ihren Master of Finance mit einer Abschlussarbeit über die Schnittstellen zwischen Blockchain und dem Industriellen IoT/AI abgeschlossen. In ihrer beruflichen Laufbahn als Beraterin konzentriert sie sich auf Investoren und Private Equity Firmen, mit weiterhin bestehendem tiefen Interesse an KI, Blockchain und Industrie 4.0-Themen. Sie können sie per E-Mail (riccarda.joas@gmail.com) oder LinkedIn (www.linkedin.com/in/riccardajoas) kontaktieren.

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Professor | Lecturer | Author | Investor | Frankfurt School Blockchain Center

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Philipp Sandner

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