Teksti Jukka Nortio
Kuvat Jukka Nortio, Istockphoto

Automaatioväylä tapasi kaksi teknologiakehityksen näkijää. He kertovat, miten automaation, biologian, robotiikan, tekoälyn ja tietoliikenteen kehitys vaikuttavat meidän jokaisen arkeen.

Tulevaisuudentutkija ja tietokirjailija Elina Hiltunen on silmin nähden helpottunut. Yhdestoista kirja näkee parin viikon päästä päivänvalon ja seuraava on jo vireillä, mutta ei vielä kiihkeimmässä vaiheessa. On siis oiva tilaisuus katsoa rauhassa tulevaan.
”Tehokkuuden parantamien on tulevaisuudessakin iso asia. Se koskee sekä energia- ja materiaalitehokkuutta että turhan työn karsimista. Teknologia, ja erityisesti älykkyyden lisääminen erilaisiin ratkaisuihin, auttaa kaikissa näissä tehtävissä.”
Hiltusen visioissa ei ole yksi putki vaan hän näkee useita, ja jopa ristiriitaisia, kehityslinjoja. Yksi niistä on teknologiapositiivinen automaation ja robotiikan edistymistä korostava linja, jonka mukaan teknologia auttaa ihmisiä arjessa ja muuttaa työelämää hyvään suuntaan.
Robotiikkaa on nyt liikenteessä, muun muassa automaattilauttoina Norjan vuonoissa ja henkilöautoissa ihmisestä riippumattomia päätöksiä tekevinä toimintoina kuten pysäköintiavuste. Robotit toimivat kaivoksissa ja ensi talvena Suomen teillä nähdään todennäköisesti ensimmäiset automaattisesti ohjautuvien rekkakolonnien (platooning) laajamittaiset testiajot.

Kehityksen vastavoimat nousevat
Vastakkainen näkökulma korostaa sitä, miten materiaalit ja energia ehtyvät ja miten tämä rajoittaa kehittyneen teknologian käyttöönottoa. Käykö niin, ettei automaatioon ja roboteihin riitä raaka-aineita ja energiaa. Samaan skeptiseen teknologianäkemykseen liittyy Hiltusen mukaan kysymys siitä, miten lisääntyvät kyberuhat vaikuttavat tulevaisuudessa automaation ja robotisaation nykyistä laajempaan käyttöön. Käykö niin, että ihmistyötä käytetään joissakin tehtävissä enemmän kuin tänä päivänä?
Kun robotit ja automaatio ovat osa arkea yli 400 kilometriä tunnissa kulkevissa junissa tai etäkäyttöisissä leikkausroboteissa, voimmeko luottaa tietoturvaan, kun haavoittuvien tietojärjestelmien varassa on ihmishenkiä?
”Kyberrikollisuus kasvavaa koko ajan. Se on kannattavaa, sitä voi ostaa pimeästä netistä ja usein siitä ei jää kiinni. Kun kaikki laitteet liitetään nettiin, niiden sataprosenttista turvallisuutta on lähes mahdotonta hallita”, Hiltunen sanoo.
Samalla kun teknologia kehittyy huimasti, meillä on huutava pula uuden teknologian sovellusosaajista. Robottien toimintaa, tekoälyn mahdollisuuksia ja automaation logiikkaa pitää ymmärtää yhä useammissa ammateissa rakennustyömailta sairaaloiden hoitohuoneisiin.

Robottiohjelmointi perustaidoksi
Osaamishaaste liittyy pitkälti siihen, että teknologian kehittämiseen tarvitaan kykyä ymmärtää erilaisten käyttäjäryhmien tarpeita. Tämä koskee erityisesti ihmisen ja robotiikan välisen kommunikaation ja psykologian ymmärtämistä. Yhä suurempi osa edistyneen teknologian käyttäjistä on muita kuin korkeakoulutettuja länsimaissa asuvia, nuoria miehiä.
”Ford on käyttänyt tuotekehityksessään vanhuuspukua, jonka tutkijat pukevat päälleen ymmärtääkseen, miten eri tavalla vanha ihminen liikkuu ja toimii nuoreen verrattuna.”
Robottien yleistymien näkyy arjessa yhä enemmän siinä, että teemme työssä ja vapaa-ajalla yhteistyötä robottien kanssa. Robotit ovat fyysisten laitteiden lisäksi järjestelmien uumeniin upotettuja ohjelmistorobotteja, koneoppimista ja tekoälyä, jotka kaikki ohjaavat, ehdottavat ja äärimmilleen vietynä tekevät päätöksiä meidän puolestamme.
Ihanteellisessa tulevaisuudessa käyttäjä pystyy helposti muokkaamaan sekä ohjelmistorobottien että fyysisten robottien toimintaa erilaisiin työtehtäviin. Tämä edellyttää, että robottien käyttöliittymä on suunniteltu käyttäjille, ei koodaajille.
”Kyseessä on samanlainen ilmiö kuin nettisivuissa: ennen piti osta koodata html:ää. Nyt on monenlaisia alustoja, joilla kuka tahansa voi helposti luoda näyttävät sivut.”

Aivosolut osaksi automaatiota
Kun kysyn Hiltuselta, mikä on tulevaisuuden kiinnostavin teknologia, hän innostuu silmin nähden.
”Wetware eli biologia on iso tulevaisuuden juttu.  Sen avulla voidaan tuottaa esimerkiksi uudenlaisia tietoteknisiä ratkaisuja, kuten tallentaa tietoa DNA:han. Synteettisessä biologiassa yhdistetään insinööritieteet ja biologia ja sen avulla voidaan esimerkiksi luoda organismeja, joita luonnossa ei ole.”
Aivan kaukaista tulevaisuutta biologian ja tietotekniikan yhdistäminen ei ole, sillä Readingin yliopiston tutkija Kevin Warwick on jo luonut minirobotin, jonka liikeitä ohjaa elektroniikkaan yhdistetyt rotan aivosolut.

Sopeutuvat ihmisaivot
Teknologiakehitys vaatii ihmiseltä yhä nopeampaa sopeutumiskykyä. Ongelmana ovat meidän hitaasti muuttuvat kivikautiset aivot.
Ihmisen sopeutumiskyky on kuitenkin erittäin hyvä. Mobiiliviestintä ja hektinen some-maailma ovat muuttaneet kommunikaatiota, mutta aivot ovat mukautuneet siihen.
”On hienoa nähdä, miten nuoret kykenevät samanaikaisesti kommunikoimaan nopeasti. Samalla he syventyvät lukemaan kirjoja ja omaksumaan pitkiä tekstejä.”
Ihminen on oppinut luottamaan teknologiaan kuten 120 kilometriä tunnissa kulkevan peltilaatikon, auton, turvallisuuteen. Näin siitä huolimatta, että auton kulkua määrää yhä enemmän antureiden, kameroiden ja tulevaisuudessa myös nopean nettiyhteyden päässä oleva informaatio. Tätä dataa pureskelee koneoppimiseen perustuva analytiikkaohjelmisto, joka syöttää ohjausdatan automaattiselle vakionopeudensäätimelle ja kaistavahdille sekä automaattiohjaukselle.
”Kun ensimmäisen kerran otin kädet irti 120 kilometriä tunnissa kulkevan automaattisesti ohjautuvan auton ratista, minua pelotti nähdä, kääntyykö se mutkassa. Mitä enemmän olen sillä ajanut, sitä enemmän luotan tekniikkaan.”

Neljäs vallankumous
Nokian kampusalueella Espoon Karapellossa on erityinen päivä, kun henkilökunta juhlii pääkonttorin siirtymistä yrityksen 1990-luvun teknologiakehityksen juurille.
Täällä pitää majaa Nokia Bell Labs ja sen tutkimusjohtaja Lauri Oksanen. Hän katsoo tulevia kehityskaari sekä teknologian tarjoamien mahdollisuuksin että teknologiakäyttäjien tarpeiden näkökulmasta.
”Elämme neljättä teollista vallankumousta, joka koskee teollisuuden lisäksi kaikkia toimialoja kuten terveydenhuoltoa ja liikennettä. Sitä ajaa eteenpäin se, että kaikki laitteet saadaan kiinni digitaaliseen maailmaan. Tällöin niistä voidaan sekä kerätä tietoa että useimpia voidaan myös ohjata.”
Pilvilaskenta on ollut Oksasen mukaan menestystarina ja toinen iso teknologiatrendi. Hajautettu pilvi on pilvilaskennan uusin vaihe, jolloin pilviteknologia palvelee paremmin kriittisiä toimintoja kuten tehdasautomaatiota. Sen nopeus ja luotettavuus ovat paremmat kuin julkisen pilven. Se näkyy ohjelmistolle samalla tavalla kuin iso pilvi, kuten AWS.
”Muun muassa teleoperaattorit ovat kiinnostuneita rakentamaan hajautettuja pilvipalveluita asiakkailleen.”

Koneoppiminen ei pärjää ihmiselle
Koneoppiminen on Oksasen listalla kolmas iso teknologimurrosta eteenpäin vievä tekijä. Se mahdollistaa yhä suurempien tietomäärien käsittelyn monella sovelluksella yhtä aikaa ja automaattisesti.
”Isojen tietomassojen käsittelyn ongelmana on ollut se, ettei meillä ole riittävästi osaavia asiantuntijoita, jotka pystyvät kirjoittamaan algoritmeja ja analysoimaan tietomassoja.”
”Neuroverkkoihin perustuva koneoppiminen kykenee muodostamaan sille syötetystä datasta malleja ja analysoimaan niitä ja löytämään datassa olevien muuttujien välisiä yhteyksiä. Koneoppiminen on siis sitä, että kone oppii datasta.”
Koneoppimisen nykyinen kehitys ei ole helppo tie tulevaisuuteen. Koneoppimisen kierrosluvut nousevat datamassojen paineessa, mikä syö valtavan määrän prosessoritehoja. Tämä nostaa energiakulutusta ja estää koneoppimisen rajattoman skaalautumisen.
”Koneet ovat paljon ihmistä huonompia oppimaan varsinkin, kun huomioidaan energiankulutus. Siinä on dekadien ero.”
Edes kvanttitietokone ei välttämättä ratkaisisi tätä ongelmaa, sillä niille on toistaiseksi tarjolla vain niukasti algoritmeja, Tunnetuimmat ovat Shorin ja Groverin algoritmit salakirjoituksen murtamiseen ja hakujen optimointiin. Molemmat ovat Bell Labsin tutkimusten tulosta.
Oksanen ei usko, että kyberuhat hidastavat teknologiakehitystä ja uusien innovaatioiden käyttöönottoa.
”Tietomurtoja ja palveluestohyökkäyksiä tulee jatkossakin, mutta niihin pystytään vastaamaan ja riskit voidaan hallita. Koneoppimisella pystytään analysoimaan tietoliikennettä ja havaitsemaan pienetkin poikkeamat. Nopeat tietoverkot auttavat tässä, kun voimme samalla analysoida sekä päätelaiteiden toimintaa että verkossa tapahtuvaa liikennettä. Nämä tiedot yhdistämällä voidaan jäljittää ja rajoittaa hyökkäyksiä.”
Teolliset ympäristöt ovat Oksasen mukaan tällä hetkellä kriittisin alue, missä tarvitaan koulutusta, miten tietoturvariskejä voidaan arvioida ja kyberuhkia torjua ennakolta.

Tuottavuusloikka tulossa
Oksasen visiossa teknologian kysyntä lisää erityisesti tarve liittää teollisia laitteita tietoverkoilla tietojenkäsittelyyn. Hyvä esimerkki on satamien järjestelmät ja logistiikka, jossa reaaliaikainen koneiden välinen kommunikaatio ja data-analytiikka lisäävät tuottavuutta. Niiden on määrä avata tie uudelle vallankumoukselle.
”Tietojenkäsittelyyn perustunut kolmas teollinen vallankumous jäi tulematta, kun katsotaan tuottavuuden paranemista valtioiden tasolla. Tuottavuuden kasvu hiipui 1950-luvulta alkaen, kun tietojenkäsittelyn kaikki osa-alueet eivät olleet käytössä. Vasta nyt tietojenkäsittely skaalautuu ja datan automaattinen käyttö mahdollistavat tuottavuuden nousun.”
Tietotekniikkaan perustuvalla tuottavuuden nousulla taklataan isojen yhteiskunnallisten ongelmien, kuten väestön vanhenemisen, ikärakenteen vääristymisen ja työllisten suhteellisen määrän pienenemisen, seurauksia. Oksanen uskoo, että tuottavuutta voidaan kasvattaa rajattomasti, jolloin varallisuutta tuotetaan jatkuvasti enemmän, jolloin syntyy enemmän jaettavaa koulutukseen, teiden rakentamiseen ja terveydenhuoltoon. Teknologia ja tuottavuus siis lisäävät hyvinvointia.
Nokia Bell Labsin mallinnuksen mukaan tuottavuuden hyödyt alkavat näkyä isosti vuoden 2025 jälkeen, kun laiteiden liitettävyys, hajautettu pilvilaskenta sekä koneoppimien ovat levinneet laajalti tuotantoketjun eri osiin.
”Saavutamme teknologioiden skaalausedut, kun ne ovat kokonaisten verkostojen sisällä, eivätkä vain yksittäisen toimijan tekemistä. Pidemmällä tähtäimellä erityisesti liitettävyys ja reaaliaikainen vaste ajavat teknologista kehitystä eteenpäin.”
Pienempi vasteaika on monilla teollisuuden aloilla kriittinen, mutta ei yksin siellä.
”Terveydenhuollossa voidaan seurata reaaliaikaisesti ihmisen terveydentilaa, jolloin voimme tarjota hänelle nopeasti parantavia toimenpiteitä.”
Tällainen palvelu voi olla esimerkiksi diabeetikon reaaliaikainen sokeritason seurantalaite, joka antaa automaattisesti hoitosuositukset. Se on myös reaaliaikaisesti yhteydessä sairaalaan siltä varalta, jos potilas tarvitsee kriittisessä tilanteessa akuuttihoitoa.

Nousevia teknologioita

• 5G nostaa tietoliikenteen nopeuden, lyhentää viiveitä, siinä on luotettavampi radioyhteys ja se on suunniteltu päivitettäväksi.
• Cobot on fyysinen robotti, joka on tehty työskentelemään ihmisen kanssa yhdessä.
• Jaetut tietoverkot mahdollistavat sen, että verkon päälle rakennetaan virtuaalisia verkkoja. Teleoperaattori voi jakaa 5g-verkosta sähkölaitokselle oman verkon sen haluamilla ominaisuuksilla.
• Kvanttitietokone nostaa laskentatehon ja -nopeuden uudelle tasolle. Ongelmana ovat häiriöherkkyys, erittäin alhaisten lämpötilojen hallinta, kubittien (laskentayksikkö) epävakaus ja harvat sovellukset.
• Laitteiden ja järjestelmien välinen kommunikaatio sekä niistä saatavan tiedon kerääminen ja analysointi koneälyllä nostavat tuotannon tehokkuutta kaikilla toimialoilla.
• Optisen tietoliikenteen kehitys mahdollistaa tietoliikenteen nopeuden jatkuvan kasvun. Laitteet, kuten vahvistimet, ovat tällä hetkellä pullonkauloja.
• Terahertsin radiotaajuudet, joiden kantamat ovat muutamia metrejä. Tällä hetkellä tutkitaan käyttötarpeita.
• Wetware eli biologian nousu. Tähän liittyy esimerkiksi synteettinen biologia ja biologian ja elektroniikan liitto, jolla voidaan luoda laitteita, jossa tietotekniikka on osa elävää organismia.