Lehti 4-1992 (Äly lähestyy prosessia)

Pääteemana äly lähestyy prosessia

Äly lähestyy prosessia
Viime vuosina on säätötekniikassa paljon puhuttu "älykkäistä" järjestelmistä. Parhaiten se näkyy nykyajan autoissa. Niissä on lukkiutumattomat jarrut, elektroninen sytytysjärjestelmä, keskuslukitus ja monta muuta miellyttävää piirrettä. Mikroprosessoreita alkaa olla jo kymmeniä eri puolilla autoa. On pakko nähdä auton ohjausjärjestelmä hyvin samanlaisena kuin prosessiautomaatiossa hajautettu automaatiojärjestelmä. Niinpä eräs luonteva ympäristö kenttäväyläajatuksille on ollut juuri auto.

Mutta mitä "äly" tässä oikein on? Se on sitä, että laitteet eivät ole enää pelkästään passiivisia, analogisia laitteita, vaan mikroprosessoria käyttäen niihin on saatu liitettyä erilaisia toimintoja itsevalvonnasta alkeellisempaan signaalinkäsittelyyn. Kaikkea ei tarvitse enää tehdä keskitetysti, vaan vasta ylätason järjestelmässä.

Tutkijoille älykkäät järjestelmät ovat olleet tutkimuksen kohteena jo 50-60-luvulta lähtien. Adaptiivinen säätö, säätöjen älykäs viritys ja tai asiantuntijajärjestelmäpiirteet ovat 80-luvun lopussa ja 90-luvulla muuntuneet jo tuotteiksi tai osaksi niitä. Autotuning-piirre PID-säätimessä on varsin älykäs toimenpide.

Mihinkä ollaan menossa? Äly nivoutuu nykypuheissa paljolti sumeaan logiikkaan, neuraaliverkkoihin ja tietämystekniikkaan. Ne vaikuttavat uusilta, hienoilta käsitteiltä ja menetelmiltä, erityisesti sanomalehdistä luettuna. Mikrosirulla olevan neuraaliverkon älykkyys lähestyy jo torakan älykkyyttä, kirjoitettiin BIT-lehdessä jo pari vuotta sitten. Aika kova älykkyys, kun elukka on evoluutiossa pärjännyt miljoonia vuosia! Miten kuitenkin on mahdollista, että kastemadon älykkyys pitää sen hengissä ja hyvinvoivana luonnossa, kun tietokoneessa edes sen tason älykkyys on vaikeasti saavutettavissa?

"Älykäs" kone brittiläisen matemaatikon Turingin mukaan on kone, joka pystyy hämäämään meitä seinän takana vastauksillaan niin hyvin, että emme erota sitä ihmisestä. Ensimmäinen kilpailu tietokoneilla, joiden tietämysalueena oli Shakespearen kirjallisuus pidettin viime syksynä. Vain pieni kieliopillinen kömmähdys paljasti kilpailun voittaneen tietokoneen vain viidelle asiantuntijoille kymmenestä.

Neuraaliverkkojen kerrotaan muistuttavan aivojen toimintaa: ne oppivat, päättelevät ja pystyvät yleistämään eli muodostamaan tietyistä alkutiedoista uusia johtopäätöksiä. Älkää uskoko kaikkea mitä kirjoitetaan! Neuraaliverkot, kuten myös Fuzzy-logiikka, ovat kuitenkin levittäneet eteemme uuden maailman. Kun siihen on tutustuttu tarkemmin, niin ei se säädön asiantuntijoille niin kovin outo ole. Se on läheistä sukua adaptiiviselle säädölle. Eikä neuraaliverkkoja automaatiosovelluksissa vielä tarvitse panna mikrosirulle. Eniten niiden sovelluksia on vikadiagnostiikassa, säädössä toistaiseksi vähemmän. Japanilaiset ja muutamat amerikkalaiset yritykset, esim. Dupont, ovat pisimmällä sovelluksissa. Luokittelu on luonnollinen toiminto, jonka neuraaliverkot kykenevät tekemään. Sen käyttäminen lähellä prosessia, esim. lähettimissä ennakoimassa vikatilanteita on selkeä lähitulevaisuuden sovellus. Säätäjinä neuraaliverkot ovat vielä koskemattomampi alue. Tampereella neuraaliverkkosäädin toimii laboratoriotasolla luotettavasti ja robustisti. Sillä on ilmeisiä mahdollisuuksia säätää vaativampia, epälineaarisia prosesseja. Tässä vaiheessa on tutkijan vielä vaikea tieteellisesti osoittaa, että neuraaliverkot olisivat ainoa tulevaisuuden vaihtoehto säätäjinä tai että ne olisivat muihin verrattuina ylivoimaisia. Otetaan siis järki käteen eikä jätetä älyä, tutkitaan rajoituksia ja käyttöalueita. Neuraaliverkkosäädin voi olla se ainoa oikea, tulokset ovat toistaiseksi erittäin lupaavia, mutta vielä ei ole aika vannoa vain sen nimiin. Pidetään sitä yhtenä työkaluna pakissa muiden joukossa.

Professori Heikki Koivo
Tampereen Teknillinen korkeakoulu

Professori Heikki Koivo ja TkL Hannu Koivisto, Tampereen teknillinen korkeakoulu
Neutraaliverkkosäädin ratkaisu vaikeiden prsessien säätöön?

TERMINATOR-2 elokuvassa Arnold Schwarzeneggerin tuhoajahahmo kertoo, että hänen tietokoneensa on neuraaliverkkosuodatin eli oppiva tietokone. Hänen päävastustajansa, edistyksellisempi tuhoaja sarjaa T- 1000, on tehty nestemäisestä metallista, joka mukautuu ympäristöönsä muuttuen välillä sulaksi metalliksi. Siis täydellisen itseorganisoituva järjestelmä!

DI Timo Kuusisto, Valmet Automation Oy
Kuulumisia kenttäväylän standardoinnista

Kansainvälisen kenttäväylästandardin laatimistyö jatkuu vilkkaana ja määrätietoisena. Monessa asiassa kyse on määrittelyjen viimeistelemisestä ja osien yhteensopivuuden tarkistamisesta. Kahdeksanosaisen standardijulkaisun tärkeimmät osat ovat tulossa lausuntokierroksille ja äänestyksiin vuosien 1992 ja 1993 aikana.

Markku Rintala, Valmet Automation Oy
Sumea säätö automaatiojärjestelmässä
L.A. Zadeh esitti vuonna -65 sumeiden joukkojen teorian. Vuosien saatossa teoria on syventynyt ja sille on löytynyt useita sovelluskohteita. Yksi tällainen on sumea säätö, joka tuntuu olevan muotiasia neuraaliverkkojen ohella säätötekniikan tutkimuksessa.

Tuotepäällikkö Martti Hakonen, Oy Valmet-Rosemount Ab
HART- protokolla 90-luvun "kenttäväylä"

Yhä useammat uudet kenttälaitteet ovat ns. älykkäitä. Älykkyys on alusta saakka ollut laitteen käytettävyyttä parantava tekijä. Kuitenkin tärkein osa kokonaisuutta on kenttälaitteiden tietojen automaattinen päivittyminen ja helppo saatavuus. HART-protokollan noustua defacto-standardiksi voidaan kenttälaitteet liittää suoraan automaation laadussapitojärjestelmään. Myös muut valmistajasidonnaisuuden aiheuttamat ongelmat poistuvat.

Toimitusjohtaja Pekka Ketonen, Vaisala Oy
Juhlaesitelmä AEL 70 vuotta – juhlatilaisuudessa

Korkeaa teknologiaa Suomesta globaalisille markkinoille
Suomi tarvitsee lisää globaalisia menestyjiä

Timo Roune, Oy Honeywell Ab
Ahlstrom Automation ja Honeywell
Kesän kuumin automaatiouutinen oli maailman johtavan automaatioalan yrityksen, Honeywellin ilmoitus Ahlstrom Automationin liiketoimintojen ostosta. Automaatioala on jo jonkun aikaa ollut uudelleenjärjestelyjen alaisena yritysostojen sulautumisten ja liittoutumien kautta. Herää kuitenkin kysymys, mikä sai juuri Ahlstrom Automationin ja Honeywellin yhteen.