zoeken binnen de website

Blockchain en smart grids

iBestuur academie, mastercourse smart cities - Ben van Lier

door: Ben van Lier | 28 september 2016

In zijn weblog over de ‘Fourth Industrial Revolution’ stelt Reidel1: “The true wonder of the fourth industrial revolution won’t be the data produced; it will be intelligent machines’ capacity to analyze those data and communicate their findings within a network of similarly intelligent machines. Then, each connected machine will act, altering its processes to be more efficient and communicating those changes back to its network”.

In dit proces van het voorbereiden en uitvoeren van informatietransacties tussen gedistribueerd opererende machines ziet Reidel een rol voor de blockchain. Die kan naar zijn mening zorgen voor onderling vertrouwen tussen de bij de informatietransacties betrokken machines en hun stakeholders.

De gedachte van intelligente machines verbonden in netwerken die onderling zelfstandig informatietransacties kunnen uitvoeren, vormt tegelijkertijd de kern van ontwikkelingen als het (industrieel) Internet of Things. In deze ontwikkelingen worden gedistribueerd opererende en autonome systemen steeds meer in netwerken verbonden en zijn zij in staat onderling data en informatie uit te wisselen en te delen. De onderlinge communicatie en interactie stelt autonome en intelligente systemen in staat tot zelforganisatie in tijdelijke coalities die in een specifieke context een bepaald doel willen realiseren.

Smart Grids

Het Duitse Siemens oriënteert zich op te ontwikkelen mogelijkheden van blockchain voor industriële toepassingen. In een onlangs gepubliceerde factsheet2 afkomstig van de recent opgerichte Siemens-unit ‘Next47’ stellen zij onder andere: “implementation of blockchain in devices is an interesting but as yet fully untested area”. Volgens Siemens bieden blockchain-toepassingen mogelijkheden voor: “secure direct interaction between autonomously operating machines”. Zij wijzen daarbij op mogelijkheden voor het verhandelen van energie tussen consumenten en producenten van energie. Het handelen in energie vindt grotendeels plaats in de vorm van informatietransacties tussen producerende systemen zoals zonnepanelen, windturbines of energiecentrales en gebruiksapparatuur in huizen of gebouwen zoals wasmachines, verlichting of koel- en verwarmingsinstallaties in gebouwen. De uit te voeren informatietransacties voor het leveren of ontvangen van energie zijn de facto informatietransacties tussen gedistribueerd functionerende systemen die uiteindelijk vertaald worden in een waarde.

Jimenez3 stelt over deze ontwikkelingen in de energiemarkt: “This along with the latest innovations in smart metering devices, reduction in prices of renewable energy and storage systems are leading towards growth in a decentralized energy market place” (2016). Naar de mening van Jimenez is een blockchain in staat een belangrijke rol te spelen bij het ontwikkelen van lokale marktplaatsen voor producenten en consumenten door: “distributed ledgers mechanism combined with the modern communication technologies”. Naar zijn mening zal wanneer bij de ontwikkeling van smart grids wordt uitgegaan van een combinatie van het internet of things en blockchain: “energy networks will become more robust with the inclusion of internet of things and blockchain platforms, as every node and asset in the smart grid will be helping to keep the grid stable”. Een smart grid met daarin een heterogeniteit aan gedistribueerd opererende autonome systemen die onderling informatietransacties uitvoeren is vergelijkbaar met de ontwikkeling van het internet of things of het Industrial internet of things. Ook in deze concepten gaat men ervan uit dat steeds meer gedistribueerde en autonoom opererende systemen op lokaal niveau besluiten nemen over uit te voeren informatietransacties.

Blockchain

Ook Goldman Sachsiv4 stelt dat: “combining blockchain with the Internet of Things could enable the negotiation of distributed power transactions” (2016:29). Volgens de investeringsbank is het denkbaar dat systemen van producenten op lokaal niveau onderhandelen met toepassingen van consumenten over het gebruik en de prijs van energie. Naar hun mening zou de blockchain het mogelijk kunnen maken dat informatietransacties tussen systemen van producenten en consumenten, die niet vanzelfsprekend van elkaars bestaan op de hoogte zijn, betrouwbaar en veilig worden uitgevoerd. Een blockchain aan informatietransacties zorgt dan voor een fout-tolerante omgeving waarbinnen het uitwisselen en delen van berichten tussen onbekende en gedistribueerd opererende systemen betrouwbaar en veilig plaatsvindt.
In de Industrial Internet Reference Architecture5 wordt fault tolerance omschreven als een voorwaarde voor communicatie tussen dergelijke systemen: “redundant connectivity endpoints are properly managed, and appropriate failover mechanisms are in place when an endpoint or a connection is lost” (2015:75). Op basis van een fout-tolerant communicatiesysteem kunnen gedistribueerde systemen onderling bepalen hoe en met welk ander systeem, of groepen van systemen, informatietransacties kunnen of moeten worden uitgevoerd. De besluitvorming over de uitvoering van de informatietransactie tussen gedistribueerde en autonome systemen vindt plaats op basis van gecoördineerde voting procedures. Door overeenstemming te bereiken, kunnen de deelnemende systemen gezamenlijk besluiten over een uit te voeren informatietransactie. Gegevens die van belang zijn geweest bij de besluitvorming worden door elk systeem afzonderlijk in een eigen ledger vastgelegd.

Het geheel van op deze wijze vastgelegde besluiten noemen we in blockchaintermen een blok. Dit gedistribueerd vastgelegde blok vormt de basis voor deelname aan een volgende stemmingsronde waardoor een chain van met elkaar samenhangende data en informatieblokken ontstaat. Voor IBM6 betekent deze verschuiving van centrale sturing door producenten naar decentrale besluitvorming door autonome en gedistribueerd opererende systemen een fundamentele verandering: “By shifting the power in the network from the center to the edges, devices gain greater autonomy and can become points of transaction and economic value creation for owners and users” (2015:1). Door het bereiken van consensus over transacties tussen autonome en intelligente systemen kunnen deze systemen een eigenstandige rol spelen in het economisch verkeer. IBM stelt over dit laatste: “By transforming every device into a point of transaction and economic value creation for owners and users, the IoT will create new real time digital economies and new sources of value. We call this transformation the ‘Economy of Things’ (2015:12)”

Zelforganisatie

Onderzoek naar de mogelijkheden van (tijdelijke) vormen van zelforganisatie door systemen op basis van het uitwisselen en delen van informatie, is begonnen bij onderzoek door Rosh Ashby7. In 1962 stelde hij: “A system is self-organizing in the sense that it changes from parts separated to parts joined” (1962:266). Het onderling verbinden van systemen in netwerken, het uitwisselen en delen van data en informatie en het kunnen toekennen van betekenis of waarde aan de ontvangen data en informatie maakt dat gedistribueerd opererende systemen niet alleen meer autonoom maar ook slimmer worden en zichzelf kunnen organiseren.
Dressler8 (2006) stelt daarover: “The Interconnected devices have to form a network in an ad-hoc manner i.e. spontaneously, have to maintain the network state and coordinate the information exchange. The grade of interactivity greatly influences the possible solutions for controlling i.e. organizing the network”. Ontwikkelingen als het (industrieel) internet of things, smart grids en mobile healthcare kenmerken zich door het verbinden van gedistribueerd opererende autonome systemen in netwerken die met behulp van algoritmes, software en data communiceren en zo steeds slimmer worden. Een blockchain is vanuit zijn historie ook gebaseerd op algoritmes, software en data die gedistribueerde en autonome systemen in staat stellen op lokaal niveau zelfstandig en in consensus besluiten te nemen, ook onder moeilijke omstandigheden.
De gedachte dat beide ontwikkelingen gecombineerd kunnen worden en ons als mens kunnen helpen in het verkrijgen van vertrouwen in namens ons door onderling verbonden systemen uitgevoerde informatietransacties is een meer dan interessante gedachte. Daarvoor is het echter wel noodzakelijk dat los van economische en andere maatschappelijke mogelijkheden meer nadruk wordt gelegd op onderzoek naar de noodzakelijke algoritmes, software en data die besluitvorming door deze gedistribueerde en autonome systemen mogelijk moet maken.

1 Reidel D. (2016) Will Blockchain drive the fourth Industrial Revolution? Readwrite.com http://readwrite.com/2016/05/09/blockhain-new-ir/

2 Siemens (2016) Blockchain applications Fact sheet for innovation fields. Chained data blocks as a new solution for digital transactions. http://www.siemens.com/content/dam/internet/siemens-com/innovation/innovation/pdfs/next47-fact-sheet-blockchain-e.pdf

3 Jimenez J. (2016) Blockchain for smart grids can create a decentralized energy marketplace. TOPFUNDED july 19, 2016. http://www.topfunded.com/blockchain/blockchain-for-smart-grids-can-create-a-decentralized-energy-marketplace/

4 Blockchain. Putting Theory into Practice (2016) Goldman Sachs investment Research. Profiles in innovation, May 24, 2016

5 Industrial Internet Reference Architecture (2015) Industrial Internet Consortium. tech-arch.tr.001 2015-06-04, Version 1.7

6 IBM Institute of Business Value (2015) Empowering the Edge. Practical Insights on a Decentralized Internet of Things. Executive report Electronics industry

7 Ashby R.W. (1962) Principles of the Self-Organizing system. In: Principles of Self-Organization: Transactions of the University of Illinois Symposium. H. von Foerster and G.W. Zopf jr. (eds) Perganomen press, UK, pp. 255-278. Republished in E:CO vol 6, nos 1-2 pp. 102-126

8 Dressler F. (2006) Self-Organization in Ad-Hoc Networks: Overview and Classification. Technical Report . University of Erlangen, Dept. of Computer Science 7.

tags:

Reactieformulier

De met een * gemarkeerde velden zijn verplicht. U ziet eerst een voorbeeld en daarna kunt u uw bijdrage definitief plaatsen. Uw e-mailadres wordt niet op de site getoond. Reacties zonder achternaam worden verwijderd. Anoniem reageren alleen in uitzonderlijke gevallen in overleg met de redactie. U kunt bij de vormgeving van uw reactie gebruik maken van textile en er is beperkt gebruik van html mogelijk.