”Esineiden internet mullistaa maailmaa yhtä paljon kuin sähkön ja tietokoneiden tulo” – Ensin pitää ratkaista tyhjenevien akkujen ongelma

Esineiden internet säästää aikaa ja rahaa, ja luo uutta yritystoimintaa. Se on myös yksi hallituksen kärkihankkeista, joka voisi joidenkin arvioiden mukaan tuoda lähes 50 000 uutta työpaikkaa Suomeen. Ensin pitää vain ratkaista muutama ongelma. Yksi niistä on energiatehokkuus.

internet
Lähikuva laturinjohdosta ja Iphone-puhelimesta.
Yle

Liian nopeasti tilttaavasta älypuhelimen akusta on tullut nopeasti yksi arkisimpia sadattelun aiheita. Nyt sitä pohtii myös joukko maailman huippuasiantuntijoita, sillä ongelma on tullut ryminällä koko tietokonemaailmaan.

Nykyiset prosessorit tietokoneissa, puhelimissa, autoissa ja lukemattomissa muissa laitteissa eivät enää pysty siihen, mitä niiltä odotetaan. Laitteiden toiminnot vievät niin paljon energiaa, ettei niitä pyöritä pian mikään akku.

Energia on yksi uuden sukupolven prosessoreiden kehittäjien päähuolenaiheista.

Jan Rabaye, professori, Berkeleyn yliopisto

– Kymmenen vuotta sitten energia ei ollut mikään ongelma, vielä vuonna 2000 emme olleet siitä lainkaan huolissamme. Nyt se on yksi uuden sukupolven prosessoreiden kehittäjien päähuolenaiheista, esimerkiksi [maailman suurimmalle mikropiirien valmistajalle] Intelille, sanoo professori Jan Rabaye kalifornialaisesta Berkeleyn yliopistosta.

Mobiililaitteiden energiaongelmalla on myös suurempi mittakaava. Sen ratkaiseminen on ratkaisevassa roolissa esineiden internetin kehittämisessä.

Esineiden yhdistäminen internetiin merkitsee suurta määrää pieniä antureita ja sensoreita, joita kiinnitetään erilaisiin paikkoihin keräämään tietoa ja lähettämään sitä verkkoon. Ne eivät toimi nykyisenkaltaisilla akuilla tarpeeksi pitkään, vaan energian keräämiseen ja laitteiden tehokkuuteen on kehitettävä uusia keinoja.

Etäluettava sähkömittari on esineiden internetin pioneereja – pian myös terveyskeskuksessa voi käydä etänä

Esineiden internet (Internet of Things eli IoT) on kryptisestä nimestään huolimatta jo täällä. Yleisin tunnettu sovellus on etäluettava sähkömittari, joka lähettää tiedon kulutuksesta suoraan sähköyhtiöön. Myös nykyiset laskurit, joilla lasketaan liikenteen määrää teillä ja välitetään tieto suoraan valvomoon, ovat IoT-laitteita.

On sanottu, että esineiden internet mullistaa maailmaa yhtä paljon kuin sähkön ja tietokoneiden tulo teollisuuteen ja kotitalouksiin.

Heikki Ailisto, tutkimusprofessori, VTT

Teollisuudessa edelläkävijöitä ovat metsäkoneet, joista lähtee suoraan tieto sahoille siitä, millaista puuta kone katkoo. Suomalainen yritys Enevo taas kehitti järjestelmän, jossa jäteastioihin kiinnitettävät anturit ilmoittavat roska-autoille, pitääkö astia tyhjentää vai ei.

– Roska-auto ei hae tyhjää astiaa turhaan eikä astia myöskään pursu yli äyräiden. Säästetään polttoainekuluja, työaikaa ja samalla asiakkaan saama palvelu paranee. Sivutuotteena tulee ekologinen hyötyä, tutkimusprofessori Heikki Ailisto VTT:ltä.

Hän johtaa tutkimusprojektia, jossa kehitetään esineiden internetiä.

– On sanottu, että esineiden internet mullistaa maailmaa yhtä paljon kuin sähkön ja tietokoneiden tulo. Sähkö mahdollisti sen, että eri koneita voidaan käyttää, ja kun tuli sähkövalo, työaikaa voitiin jatkaa. Nyt pystytään mittaamaan reaaliajassa erilaisia asioita koneista ja laitteista, vaikkapa maantieteiden ja energian käytöstä, ja tiedon perusteella voidaan tehdä päätöksiä.

Suurimmat mullistukset ovat silti vielä tulossa, sillä energian lisäksi täytyy ratkoa vino pino käytettävyyteen, tietoturvaan sekä tiedon omistajuuteen liittyviä kysymyksiä, Ailisto sanoo.

Lähes 50 000 uutta työpaikkaa Suomeen?

Jos teollinen internet lyö läpi, sen povataan kasvattavan koko maailman bruttokansantuotetta jopa 25 prosenttia kymmenessä vuodessa.

Suomessa Sipilän hallitus on nimennyt teollisen internetin kärkihankkeeksi paljon puhutun digitalisaation oheen. Sen työllisyysvaikutusten arvioidaan olevan jopa 48 000 työpaikkaa vuoteen 2023, arvioivat Aalto-yliopisto, VTT ja Elinkeinoelämän tutkimuskeskus viime keväänä julkaistussa tutkimuksessaan.

Näytteen tiedot lähtisivät sairaanhoitajalle, jonka tietokone hälyttäisi vain, jos veriarvot vaativat jatkohoitoa.

Heikki Ailisto, tutkimusprofessori, VTT

– Se tarkottaa, että vallataan markkinoita ja luodaan uusia tapoja tehdä liiketoimintaa. Että suomalaiset pystyisivät olemaan joillakin toimialoilla, esimerkiksi terveydenhuollon teknologiassa, metsä- tai meriteollisuudessa edelläkävijöitä.

Nyt hallitukselta odotetaan enää konkretiaa, Heikki Ailisto sanoo.

– Toivon, että tehtäisiin selkeitä toimenpiteitä, ehkä julkista rahaa yritysten tuotekehitykseen.

Yksi uusi esineiden internetiä hyödyntävä keksintö odottaa VTT:llä jo pilotointia, kertoo Ailisto. Se on järjestelmä, jonka avulla ihminen voisi välttyä turhilta terveyskeskuskäynneiltä mittaamalla veriarvonsa vaikkapa ostoskeskuksessa sijaitsevassa pisteessä.

– Näytteen tiedot lähtisivät sairaanhoitajalle, jonka tietokone hälyttäisi vain, jos veriarvot vaativat jatkohoitoa. Tällainen järjestelmä voisi olla käytössä jo muutaman vuoden päästä.

Energia valuu hukkaan ja tekniset innovaatiot saavuttamattomiin

Tietokoneiden energiahukka alkaa olla myös taloudellinen ja ekologinen kysymys. Esimerkiksi Googlen datakeskukset vievät energiaa jo pienen tehtaan verran. Niitä rakennetaan jokien varsiin, että hukkalämpö saadaan jäähdytettyä.

Esineiden internet tulee räjäyttämään tietoliikenteen. Kaikkeen siihen tulee kulumaan paljon energiaa.

Lauri Koskinen, dosentti, Turun yliopisto

– Tietoa siirretään internetissä koko ajan enemmän. Esineiden internet tulee räjäyttämään tietoliikenteen. Kaikkeen siihen tulee kulumaan paljon energiaa, dosentti Lauri Koskinen Turun yliopistosta sanoo.

Tiettyjä innovaatioita ei myöskään koskaan nähdä, jos tehokkuutta ei paranneta.

– Tällaisia ovat ihmistyyppiset ongelmat. Puheen- ja kuvantunnistus ovat esimerkisi sellaisia, joihin tietokoneiden tehokkuus ei vielä täysin riitä, Koskinen sanoo.

Ratkaisu aivoista ja puhelimesta, jota ei tarvitse ladata

Energian käytön tehostamiseen kehitetään ratkaisua kovaa vauhtia. Se onkin oikeastaan jo löytynyt, sanoo professori Jan Rabaye. Tietokoneiden prosessorit toimivat nyt tavalla, joka hukkaa energiaa turhaan. Ne pitäisi rakentaa kokonaan uudestaan – jäljittelemällä ihmisen aivoja.

Aivot ovat noin sata kertaa tehokkaampi laskentatietokone kuin yksikään supertietokone.

Aivot eivät tee ykkösiä ja nollia, kuten tietokoneet. Niillä ei ole prosessoreita ja muistia eri paikoissa, vaan ne on yhdistetty.

Jan Rabaye, professori, Berkeleyn yliopisto

– Aivot käsittelevät tietoa eri tavalla. Aivot eivät tee ykkösiä ja nollia, kuten tietokoneet. Niillä ei ole prosessoreita ja muistia eri paikoissa, vaan ne on yhdistetty. Aivot laskevat ja tallentavat tietoa samassa paikassa, Rabaye sanoo.

Tietokoneissa taas tieto tallennetaan kauas varsinaisesta laskennasta. Energiasyöppö on juuri se, eli tiedonsiirto eri paikkojen välillä.

Aivoja jäljittelevä ratkaisu on 3D-laite, joka yhdistää tietokoneen laskennan ja muistin samaan paikkaan. Laitetta tutkitaan parhaillaan Berkeleyn yliopistossa.

Entä saadaanko pian puhelin, jota ei tarvitse ladata lainkaan? Rabaye nauraa, mutta vastaa myöntävästi. Lauri Koskinen on epäilevämpi.

– Voi olla, että ihmiset haluavat katsoa niin paljon kissavideoita, että tämä on hyvin vaikea tieteellinen haaste, hän toteaa.