alles Smart

Alles Smart – Fluch oder Segen?
phoenix.online - ARD und ZDF

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
Bosy-online-ABC

Der Begriff "Smart"^• ist heutzutage voll im Trend. Wer nicht auf diesen Zug aufspringt, der wird schnell als altmodisch hingestellt. Vieles, was auf den Markt kommt, wird als "Smart" bezeichnet. Ob die Werbestrategen der Hersteller wirklich wissen, was hinter dem Begriff steht, kann oft bezweifelt werden.
^•aufgeweckt, diplomatisch, erfahren, geschickt, gewandt, gewählt, geübt, kultiviert, raffiniert, routiniert, sicher, taktisch, weitläufig, weltgewandt, weltmännisch, wendig
Was davon auf das jeweilige System und Produkt wirklich zutrifft, scheint oft egal zu sein.

Hauptsache, es ist smart.

So wie es aussieht, wird der Begriff "KI - Künstliche Intelligenz" das Smarte ablösen. Wichtig ist in diesem Zusammenhang ist, dass alles, was Smart werden soll, auch auf die fachlich richtigen Hintergründe trifft. Das Setzen einer App ist nur ein kleiner Teil, damit es wirklich Smart wird.

Es muss nicht immer High Tech sein, mit der Low Tech sind oft viele Hausbewohner besser aufgestellt.

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Smart Metering - intelligente Verbrauchserfassung

• 2-Wege Datenübertragung mit Zählern
• Automatische Abwicklung von Messungen
• Automatische Verarbeitung, Transfer, Management und Verwendung von Messdaten
• Lieferung aussagkräftiger und zeitnaher Verbrauchsdaten an die Versorger und ihre Systeme und an den Energieverbraucher
• Unterstützung von Diensten, die die Energieeffizienz des Energieverbrauchs verbessern
• Unterstützung von Diensten, die die Energieeffizienz des Energiesystems verbessern (Erzeugung, Übertragung, Verteilung und Endnutzung)

So werden sich beispielsweise Aufgaben und Arbeitsabläufe des Handwerkers verändern. Er wird von intelligenten Geräten bei Reparaturbedarf direkt informiert, arbeitet Hand in Hand mit Baurobotern und kooperiert mit IT-Fachleuten. Die Digitalisierung verändert die Spielregeln der Branchen, eröffnet aber auch neue Möglichkeiten: Wer sie nutzen will, sollte jetzt damit beginnen, sich auf den Wandel einzustellen.

Smart Home 2030: Sechs Thesen, wie die Digitalisierung das Bauen und Wohnen verändert

1. Statt Hardware bestimmt die Software
Computer-Programme definieren, wie wir Wohnungen steuern, überwachen, organisieren und wie die Anbieter planen, bauen und ausstatten: Die Art und Weise, wie all diese Prozesse und Dienstleistungen funktionieren, ist softwaregetrieben. Während es bereits seit längerem automatisierte Infrastrukturen für Beleuchtung, Belüftung oder Heizung gibt, kommen nun immer mehr digitale Dienstleistungen hinzu. Sie werden für Mieter wie Eigentümer erschwinglicher und einfacher zu installieren und zu bedienen. Denn statt komplexen Nachrüstungen braucht es für digitale Plug-and-play-Geräte nur noch einen Internetanschluss. In der Folge wird die Vernetzung im und rund ums Haus zum Standard. Und auch wie Wohnungen geplant und gebaut werden, verändert sich. Digitale Planungstools, virtuelle 3-D-Modelle, Bauroboter: Statt Beton bestimmt 2030 die Software das Bauen.

2. Tradition trifft auf Convenience – das digitale Wohnen wird gemütlicher
Unsere Wohnung wird 2030 wie ein Smartphone funktionieren, aber trotzdem kein Science-Fiction-Haushalt sein. Denn je digitaler unsere Welt, desto stärker keimt als Gegentrend die Sehnsucht nach dem «Realen» und «Authentischen» auf. Viele technologische Innovationen finden deshalb unaufdringlich und im Hintergrund statt. Trotz Vernetzung bleibt das Zuhause gemütlich.

3. Mehr Transparenz bedeutet mehr Sicherheit – und neue Abhängigkeiten
Digitales Wohnen erzeugt enorme Datenmengen. Bewohner werden transparent und machen sich angreifbarer. Das digitale Ökosystem schafft neue, kaum durchschaubare Abhängigkeiten – doch zugleich auch mehr Sicherheit: BewohnerInnen können ihr Zuhause jederzeit und von überall her kontrollieren. Das smarte Haus merkt, wenn mit seinen Bewohnern etwas nicht stimmt: ein großer Mehrwert gerade in unserer alternden Gesellschaft.

4. Wohnen wird nachhaltiger und preiswerter
Infrastruktur, Geräte und Ressourcenverbrauch lassen sich im Smart Home von morgen effizienter steuern. Intelligente Haussteuerung wird deshalb von Politikern (Stichwort: Energiewende) und Konsumenten (Nachhaltigkeit) gefordert.

5. Rundum-Komfort wird wichtiger als die Immobilie
Immobilien lassen sich übermorgen intelligenter bewirtschaften als bislang, zum Nutzen von Mieter und Vermieter. Auch der Einkauf wird zunehmend automatisiert und vereinfacht; intelligente Kaffeemaschinen beispielsweise ersetzen die Kapseln bei Bedarf gleich selbst. Je mehr Dienstleistungen rund ums Haus übers Netz abgewickelt werden, desto attraktiver wird das intelligente Heim für die Nutzer. Vernetzte Komfort-Services rund ums Objekt werden in Entscheidungsprozessen von Bauherren und Mietern einst ebenso eine wichtige Rolle spielen wie die Immobilie selber.

6. Vernetzung ist der Schlüssel zum Erfolg
Ob Strom-, Kommunikations- oder Inneneinrichtungsunternehmen – Anbieter können gemeinsam smartere Services und Produkte anbieten als alleine. Indem sich die verschiedenen Branchen miteinander und über ihre Grenzen hinaus mit Software-Playern vernetzen, entsteht Innovation. Diese Vernetzung muss für den/die EndnutzerInnen unsichtbar sein: Wir wollen nicht unzählige Apps, sondern nur eine zentrale Alleskönner-Plattform. Schon heute rivalisieren zahlreiche Anbieter aller Branchen um diese Schnittstelle zur Kundschaft, bis jetzt hat sich aber keine Plattform durchgesetzt.
Quelle: GDI Gottlieb Duttweiler Institute, KNX CH

Smart Home - Sicherheit
Die Informationstechnik (IT - Informations- und Datenverarbeitung) von Gebäudefunktionen (Smart Home) ist ein ideales Ziel von Angreifern, die sich dort einhacken und neben dem Ausspähen von Daten ein Botnet* einrichten können. Der Hacker agiert passiv und zapft Informationen an. Sicherheitsexperten weisen darauf hin, dass Gebäudefunktionen in Eigenheimen nicht sorglos, also ohne ausreichenden Schutz, mit dem Internet verbunden werden sollen.
Die Hacker sind in der Lage, aktiv in die Systeme einzugreifen. In vielen Fällen sind die Systeme nicht sicher und lassen sich nur mit großem Aufwand erneuern. Zur Zeit wird an einer Software gearbeitet, die Hackerangriffe abwehrt, bevor sie die Gebäude erreichen. Die Angriffe durch Botnets auf Smart Homes sind real. So können z. B. über das Internet gesteuerte Rollläden, Heizungen oder Schließsysteme für derartige Attacken genutzt werden. Der Hacker hat es dabei nicht wie bisher auf die Computer abgesehen, sondern auf diejenigen Komponenten der Gebäudeautomation, die Häuser mit dem Internet verbinden. Wichtig ist, dass die Antiviren-Software und eine Software-Firewall immer auf dem neuesten Stand gehalten werden.
*Botnet (Bots - robots) Angreifer infiltrieren mehrere Rechner, ohne das die Eigentümer es merken, schließen diese zu Netzen (nets) zusammen und missbrauchen sie dann für Computerattacken (Datendiebstahl, Spam, Proxy Standby, Click Fraud, Rogue AV, DDoS-Angriff).

Viele Nutzer von Fernsteuerungen über ein eigene Netz und per Smartphone können sich nicht vorstellen, welche Manipulationen vorgenommen werden können. Es sind Millionen von WLAN-Router installiert, die überhaupt nicht oder nur über Standardpasswörter gesichert sind. Hier steht die private Smart-Home-Technik den Hackern angelweit offen. Viele Smart Home-Systeme haben keine Verschlüsselungen. Hier können die Angreifer alle Vorgänge protokollieren (Heizung, Strom, Licht, Bewegungsmelder, Kamera, Alarmanlage). Dadurch wissen sie z. B., wann die Bewohner das Haus verlassen und können die vernetzte Alarmanlage stromlos schalten, um das Haus auszuräumen.

Sicherheitsrisiko Smart Home - Die Hacker kommen durch den Kühlschrank

Low Tech / Light Tech / High Tech
Diese Begriffe befassen sich mit dem Einzug der Informationstechnologie im Bauwesen. Dabei geht es um Konzepte des nachhaltigen Bauens und den existierenden Möglichkeiten der Gebäudeoptimierung, die mit Informations-, Kommunikations- und Gebäudeautomatisations-Systemen verknüpft sind. Sie befassen sich mit den Richtungen, welche bei zukünftigen Planungsaufgaben angewendet werden können.

Low Tech - Light Tech
Low Tech steht für, Gebäude einfach zu gestalten und so weit wie möglich direkt mit den natürlichen Ressourcen der jeweiligen Umgebung zu betreiben. Der Grundsatz ist die Nachhaltigkeit. Light Tech weist zusätzlich darauf hin, daß es notwendig ist, nicht nur recyclingfähige Baustoffe einzusetzen, sondern vielmehr Bauten so zu entwickeln, daß sie möglichst ressourcensparend geplant sind. Dabei wird bei den grundlegenden Funktionen (z. B. Heizen, Kühlen, Lüften, Belichten und Beschatten) ein möglichst geringer Technikeinsatz (wenig Elektronik, wenigier "Smart Home") angestrebt.
Bei dem Material liegt der Schwerpunkt auf dem Einsatz natürlich vorkommender Baumaterialen und Baustoffe. Diese sollen einerseits einen minimalen Verbrauch an grauer Energie und ein Maximum an Up-/Recyclingfähigkeit aufweisen. Außerdem ist ein bewusster und ökonomischer Umgang mit Material anzustreben und spezifische Materialeigenschaften zur Technikvermeidung zu nutzen und bei den Systeme ist ein suffizienter Umgang anzustreben.
Hier ist eine Veränderung des menschlichen Lebensstils, Ressourcen einzusparen, notwendig. Die Grundlage der Suffizienz sind nicht die technischen Neuerungen, sondern das Verhalten der Menschen. Besondere Baustandards oder eine lange Nutzungsdauer sind Beispiele, die von einem suffizienten Umgang mit vorhandener Ressourcen ausgehen. Diese suffiziente, robuste und kosteneffiziente Bauweise bezieht sich auf einen reduzierten Technikanteil über den gesamten Lebenszyklus (Herstellung – Betrieb – Rückbau)

Mit einfachen Worten, bei der Low-Tech geht es um eine
• einfache Herstellung
• einfache Funktion
• einfache Bedienung
• einfache Wartung
• lange Lebensdauer bzw. Nutzungsdauer der Bauteile.

Es geht also um das bewusste Verzichten einer komplizierten umfangreichen Technik und das Nutzen einfacher Wirkprinzipien. Diese Art zu bauen könnte ein Beitrag sein, die immer mehr steigenden Baukosten zu senken.
Ein typisches Beispiel für die Low-Tech-Anwendung ist der Verzicht einer Einzelraumregelung (ERR) bei einer Fußbodenheizung. Dabei ist die Regelung der Heizkreise durch Stellantriebe nicht notwendig, weil der Selbstregeleffekt genutzt wird. Der Verzicht muss aber bei dem Bauamt beantragt werden (Befreiung von der EnEV), da die EnEV eine ERR vorschreibt.
Low-Tech ist eine Konstruktionsphilosophie, die den Gegenpol zur High-Tech bildet.

Low Tech - High Effect! Eine Übersicht über nachhaltige Low-tech Gebäude: realisierte Beispiele, innovative Ansätze, Prinzipien und systemische Lösungswege
Low Tech - "weniger Technik durch mehr Architektur"
Das energieeffiziente Low-Tech-Haus

Nachhaltigkeit
"Nachhaltigkeit" - ist das ein Modewort oder eine Notwendigkeit?
Nachhaltigkeitsmodelle befassen sich mit der Ökologie (Erhaltung der Naturfunktionen, Kreislaufgerechtigkeit), der Ökonomie (Sicherung angemessener Bedürfnisbefriedigung, Beschäftigung) und dem Sozialen (Gerechtigkeit innerhalb der jetzt lebenden Generation und den zukünfigen Generationen).
Um eine Nachhaltigkeit zu erreichen, bauen die Strategien auf Effizienz (Ressourcenproduktivität [sparsame Nutzung von Materie und Energie]), Konsistenz (naturverträgliche Technologien, nutzen Stoffe und Leistungen der Ökosysteme ohne sie zu zerstören) und Suffizienz (Grundgedanke > eine Veränderung des menschlichen Lebensstils, um Ressourcen einzusparen. Hierbei geht es nicht nur um Verzicht, sondern auch für alle ein gutes Leben zu ermöglichen und durch einen klugen Umgang mit Ressourcen* für kommende Generationen eine gute Lebensgrundlage zu erhalten) auf. Hierbei werden aber nicht alle Bereiche der Nachhaltigkeit abgedeckt. Die soziale Faktoren (z. B. Geschlechtergerechtigkeit) oder die soziale Sicherheit werden nicht beachtet.
Um eine hohe Nachhaltigkeit zu erreichen müssen alle drei Prinzipien gemeinsam angewendet werden, denn nur wenn naturverträgliche, technische Neuerungen auf eine Veränderung des Lebensstils treffen und diesen begünstigen kann das Ziel erreicht werden.
* natürlich vorhandener Bestand von etwas, was für einen bestimmten Zweck, besonders zur Ernährung der Menschen und zur wirtschaftlichen Produktion, (ständig) benötigt wird. Quelle: Duden

High Tech
High Tech steht dafür, dass der Einfluß der künftigen Informations- und Kommunikationssysteme sich zunehmend auch im Bauen niederschlagen wird. Mit "Smart Home" (intelligentes Haus) wird die ganze Bandbreite der Gebäudeautomation in privaten Wohngebäuden zusammengefasst und mit " Smart Building" (Digitalsierte Gebäude, Intelligente Gebäude) wird die Automation und zentrale Bedienung der technischen Ausstattung von Zweckgebäuden (z. B. Mehrfamilienhäuser, Bürogebäuden, Einkaufszentren, Fertigungshallen, Flughäfen) realisiert. Hier geht es um die Sicherheit des Gebäudes (Brandmeldetechnik, Feuerlöscheinrichtung, dynamische Fluchtwegeplanung), die energetische Optimierung des Gebäudebetriebs und Service.
Auch die Fernwirktechnik, die Hausautomation und die Gebäudeleittechnik gehören in den Bereich der High Tech.

Mit dem Smart Grid (intelligentes Stromnetz) kann mit einer speziellen Software eine "Lastverschiebung" vorgenommen werden. Hiermit können elektrische Verbraucher (Lasten) in Gebäuden so gesteuert werden, dass sie dann über Smart Meter einschalten, wenn Photovoltaik-Module und Windkraftanlagen Strom im Überfluss erzeugen. Dadurch kann der Strom zu den Zeiten durch besondere Stromtarifes günstig angeboten werden. Umgekehrt wird der Strom bei Dunkelheit oder Windstille besonders teuer und es sinnvoll wird, elektrischen Geräte abzuschalten. Grundlage dieser Technologie ist auch das Smart Metering.

SG Ready Label für Wärmepumpen

SG Ready (Smart Grid Ready) steht für “Bereit für ein intelligentes Stromnetz”. Damit lassen sich Wärmepumpen, die mit dem Label versehen sind, mit einem intelligenten Stromnetz oder aber Smart Grid interagieren. Die Kennzeichnung solcher Wärmepumpen-Modelle erfolgt seit dem Jahr 2012 und wurde maßgeblich vom Bundesverband Wärmepumpe (BWP) und führenden Wärmepumpenherstellern vorangetrieben. Maßgeblich für die Einführung des Labels waren dabei zwei Entwicklungen. Der schnelle Ausbau der erneuerbaren Energien sowie die zunehmende Sektorenkopplung.

.Wärmepumpen sind lastvariable Verbraucher. Sie können durch aktive Hinzuschaltung Strom, der nicht in das lokale Netz gespeist werden kann, in Form von thermischer Energie speichern und diese zur Wärmebedarfsdeckung (Heizung und Trinkwassererwärmung) verwenden. Außerdem können sie auch gezielt abgeschaltet werden, um Verbrauchsspitzen abzumildern. Das Lastmanagement mit Wärmepumpen ist erprobt und energieeffizient, schafft eine Zusammenarbeit zwischen Strom- und Wärmesektor, verringert die Importabhängigkeit und trägt zum Klimaschutz bei.

Seit 1. Januar 2023 schreibt die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) vor, dass Wärmepumpen über Schnittstellen verfügen müssen, über die sie automatisiert netzdienlich aktiviert und betrieben werden können. Hier wurde der Standard "SG Ready"(Smart Grid Ready) oder "VHPready" (Virtual Heat and Power Ready [Bereit für virtuelle Wärme und Strom]) geschaffen.

Anforderungen an das SG READY LABEL

Heizungswärmepumpen müssen über einen Regler verfügen, der vier Betriebszustände abdeckt:

• Betriebszustand 1 (1 Schaltzustand, bei Klemmenlösung: 1:0):
  Dieser Betriebszustand ist abwärtskompatibel zur häufig zu festen Uhrzeiten geschalteten EVU-Sperre und umfasst maximal 2 Stunden "harte" Sperrzeit.
• Betriebszustand 2 (1 Schaltzustand, bei Klemmenlösungen: 0:0):
  In dieser Schaltung läuft die Wärmepumpe im energieeffizienten Normalbetrieb mit anteiliger Wärmespeicher-Füllung für die  maximal zweistündige EVU-Sperre.
• Betriebszustand 3 (1 Schaltzustand, bei Klemmenlösung 0:1):
  In diesem Betriebszustand läuft die Wärmepumpe innerhalb des Reglers im verstärkten Betrieb für Raumheizung und Warmwasserbereitung. Es handelt sich dabei nicht um einen definitiven Anlaufbefehl, sondern um eine Einschaltempfehlung entsprechend der heutigen Anhebung.
• Betriebszustand 4 (1 Schaltzustand, bei Klemmenlösung 1:1):
  Hierbei handelt es sich um einen definitiven Anlaufbefehl, insofern dieser im Rahmen der Regeleinstellungen möglich ist.
  Für diesen Betriebszustand müssen für verschiedene Tarif- und Nutzungsmodelle verschiedene Regelungsmodelle am Regler einstellbar sein:
  Variante 1: Die Wärmepumpe (Verdichter) wird aktiv eingeschaltet.
  Variante 2: Die Wärmepumpe (Verdichter und elektrische Zusatzheizungen) wird aktiv eingeschaltet, optional: höhere Temperatur in den Wärmespeichern.

Optional kann die Raumtemperatur als Führungsgröße für die Regelung der Systemtemperaturen (Vor- bzw. Rücklauftemperatur) herangezogen werden. Eine Sperrung der Wärmepumpe durch einen Raumthermostaten in Abhängigkeit von der Raumtemperatur ist nicht ausreichend.

Warmwasserwärmepumpen müssen über einen Regler verfügen, welches mittels einer automatischen Ansteuerung eine Erhöhung der Warmwasser-Solltemperatur zum Zweck der thermischen Speicherung ermöglicht.

Schnittstellen-kompatible Systemkomponenten

Ein Hersteller kann für alle Systemkomponenten das SG Ready-Label beantragen, die folgende Voraussetzungen erfüllen:

• Sie müssen über eine Logik zur Ansteuerung von Wärmepumpen verfügen, die zwei oder mehrere der unter 2.1 definierten Betriebszustände für Wärmepumpen nutzt.
• Es müssen Unterlagen für die Modelle bzw. Baureihen vorhanden sein, die beschreiben, wie die Systemkomponenten einzustellen sind, um SG Ready fähige Wärmepumpen anzusteuern. Diese sind den Antragsunterlagen mit beizufügen.
• Die Regelfunktionen sind so einstellbar, dass sie die folgenden Mindestanforderungen erfüllen:
  a) Sobald das Signal für die Sperre der Wärmepumpe (Betriebszustand 1) über den digitalen Eingang gesetzt wird, bleibt das Signal für mindestens 10 Minuten aktiv. Nach dem Abfall des Signals darf dieses frühestens nach 10 Minuten wieder aktiviert werden.
  b) Eine vollständige Sperre der Wärmepumpe (Betriebszustand 1) darf maximal 2 Stunden anliegen.
  c) Eine vollständige Sperre der Wärmepumpe (Betriebszustand 1) darf maximal 3 Mal pro Tag geschaltet werden.
  d) Sobald das Signal für Anlaufempfehlung / Anlaufbefehl der Wärmepumpe (Betriebszustand 3/4) über den digitalen Eingang gesetzt wird, bleibt das Signal für mindestens 10 Minuten aktiv. Nach dem Abfall des Signals darf dieses frühestens nach 10 Minuten wieder aktiviert werden.
  Quelle: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V

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Systemverbund mit SG Ready
Quelle: cci Dialog GmbH

Für den Systemverbund aus Photovoltaik-Anlage und Wärmepumpe hat sich in der Praxis eine simple Relaissteuerung etabliert: Der PV-Wechselrichter signalisiert der Wärmepumpe über einen geschlossenen Relaiskontakt, dass ein "Überschuss" an selbsterzeugtem Solarstrom existiert. Die Einspareffekte durch die PV-Stromnutzung sind relativ gering. Auf Grund des fehlenden Stromspeichers haben Angebot und Bedarf eine geringe Schnittmenge.

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Energiemanagementsystem
Quelle: cci Dialog GmbH

Die Effektivität der PV-Stromnutzung verbessert sich, wenn ein Batteriespeicher hinzugefügt wird. Allerdings ist zur Energieeffizienzoptimierung unter Ausnutzung der gegenwärtigen technischen Möglichkeiten zwischen Wechselrichter und Wärmepumpenregler ein intelligenter Regelalgorithmus erforderlich. Eine solche Softwarekomponente lässt sich als integraler Bestandteil kostenoptimiert direkt im Wechselrichter oder in der Wärmepumpe realisieren.

So hilft SG Ready bei der Wärmewende
Klaus-Dieter Walter, cci Dialog GmbH

VHPready

VHPready (Virtual Heat and Power Ready [Bereit für virtuelle Wärme und Strom]) ist ein offener Industriestandard für die Steuerung und den Zusammenschluss von dezentralen Strom- und Wärmeerzeugungsanlagen, Verbrauchern und Energiespeichern zu Virtuellen Kraftwerken und Anwendungen im Smart Grid.
Der Kommunikationsstandard VHPready 4.0 entwickelt sich zum Schlüssel für die Vernetzung im Smart Grid und bildet die Grundlage für eine schnelle, kostengünstige und zuverlässige Kommunikation zwischen den Leitwarten der Betreiber virtueller Kraftwerke und dezentralen technischen Einheiten. Dieser Standard steht interessierten Anlagen-, Kraftwerks- und Netzbetreibern sowie Herstellern frei zur Verfügung.

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VHPready 4.0-konforme Lösungen für die standardisierte Anlagenintegration
in ein Virtuelles Kraftwerk bzw. in das Smart Grid.
.Quelle: SSV Software Systems GmbH

VHPready 4.0: Der Standard für virtuelle Kraftwerke
SSV Software Systems GmbH
Multi-Schnittstellenumsetzer - Anbindung dezentraler Anlagen an virtuelle Kraftwerke
Christine Twesten, Alfred Kuhse GmbH

Künstliche Intelligenz

Die Künstliche Intelligenz (KI [engl. AI - artificial intelligence]) ist ein Teilgebiet der Informatik, das sich mit dem maschinellen Lernen und der Automatisierung intelligenten Verhaltens befasst. Hier besteht aber erst einmal die Frage, was ist unter "Intelligenz" zu verstehen. Diese Technik wird schon in vielen Bereichen unseres Lebens eingesetzt, ohne dass wir es merken bzw. wissen.

>>>> Hier ausführlicher <<<<