7. Älykäs ICT
7.2 Globaalit näkymät ja ICT-alan megatrendit
Pilvipalvelut 7.2.1
2010-luvulle on ominaista, että yksittäinen käyttäjä omistaa useita tietoteknisiä laitteita pöytäkoneista älytabletteihin ja -puhelimiin. Tämä kehitys on luonut uudenlaisia tarpeita tiedonhallinnan palveluille. Tietoon pitää päästä käsiksi usean tyyppisillä laitteilla, erilaisista paikoista ja mihin aikaan tahansa. Pilvipalvelut ovat luotu täyttämään nämä tarpeet. Pilvipalveluiden käyttö alentaa muita tietoteknisiä kustannuksia tarjoten tallennustilaa, laskentapalveluja ja sovelluksia verkon välityksellä. Tiedostojen versionhallinta ja synkronointi helpottuvat yhden ja joka puolelta saavutettavan pilven ansiosta. Pilvipalvelut ovat verrattavissa perinteiseen yrityksen IT-tukeen. Nyt vain kyseinen palvelu hankitaan verkkokaupasta.
Collect Communicate Crunch
Pilvipalveluiden ketteryys toimiikin tärkeimpänä syynä niihin siirryttäessä. (Cloud Expo 2014) (IBM 2014)
Nykytietotekniikassa on ominaista, että:
-
dataa syntyy jatkuvasti suuria määriä-
tietoa käytetään usealla eri tavalla-
käyttäjiä on useita-
dataa käytetään useasta eri paikasta (Cloud Expo 2014).Pilvipalvelujen etuja ovat:
-
tieto on käytettävissä tarvittaessa, ei vie turhaa tallennustilaa-
nopeasti skaalattavissa käyttäjän tarpeiden mukaan-
jaetut resurssipoolit helpottavat työryhmien yhdessä työskentelyä-
saavutettavuus: Tieto on saatavilla kaikkialla ja kaikilla laitteilla-
joustavuus: Palveluista maksetaan käytön mukaan-
pilvi hoitaa varmuuskopioinnit (Cloud Expo 2014).Yritysten IT-osasto muuttuu vääjäämättömästi pilvipalveluiden lisääntyessä.
Perinteinen IT-tuki muuttaa muotoaan ja osittain ulkoistuu. Luottamus palvelun tarjoajan ja asiakkaan välillä on avainasemassa. Nykypäivän liiketoiminnassa menestyminen on kiinni palveluiden nopeudesta, käyttöönoton helppoudesta ja riippumattomuudesta. Kaikki fokus kannattaa laittaa business-ongelmaan ja vapauttaa kehittäjät kehittämään sisältöjä, ei pystyttämään infraa. (Cloud Expo 2014)
Suuntaus onkin menossa kohti keskitettyjä datanhallintakeskuksia (Data Centers). Jatkossa yritysten/organisaatioiden ei tarvitse eikä kannata (kustannustehokkuus) ylläpitää datanhallintaa itsellään vaan pilvipalveluiden hyvän ketteryyden takia kannattaa siirtyä niiden käyttöön ja ulkoistaa omat On Premise -käytännöt. Tämä datanhallinnan ulkoistaminen toimii esim. jo kuluttajapalveluissa kuten Netflixissä ja Spotifyssa, joissa data virtaa palvelimilta.
(Cloud Expo 2014.)
Pilvipalvelujen yleistyminen tulee arvioiden mukaan kiihdyttämään ICT-alan innovaatioita laskemalla yritysten ja kehittäjien kynnystä kehittää uusia sovelluksia ja hyödyntämistapoja. Suuret toimijat kuten Amazon, Google, Apple ja Facebook tulevat vaikuttamaan myös business to business markkinoille. Yhdessä tekemisen ja yhteistyön tekemisen mahdollisuudet tulevat lisääntymään pilvipalveluiden kehittyessä (Cloud Expo 2014). Pilvipalveluiden markkinoiden kasvuvauhti on yli 30 % vuodessa. Ennusteen mukaan markkinat saavuttavat 270 miljardia dollaria vuonna 2020 (Market Research Media Ltd 2014).
Big Data 7.2.2
Tietoteknisten laitteiden määrän kasvaessa myös digitaalisten jälkien määrä kasvaa jatkuvasti. Fokus onkin siirtymässä vahvasti datan hallintaan ja analysointiin. Big Data tarkoittaa hyvin suuren ja eri lähteistä kootun tiedon keräämistä, hallintaa,
jakamista, etsimistä, analysoimista, esittämistä ja hyödyntämistä. Erilaista dataa syntyy esim. sensoreiden, laitteiden, koneiden ja infrastruktuurin myötä. Tämä tieto on usein hyvin monimuotoista ja erilaisissa formaateissa. Big Datan haasteet mutta toisaalta myös mahdollisuudet ovat tämän tietotulvan hyväksikäytössä.
Big Datasta voidaan luoda ennusteita tai presentaatioita. Tietoa voidaan hyödyntää yritysten liiketoiminnan ja toimintamallien kehittämisessä. Toiminta tehostuu yrityksen kaikilla tasoilla. Big Data eroaa avoimesta datasta eli Open Datasta sillä, että Big Data sisältää julkisen datan lisäksi organisaation omistamaa muille suljettua dataa (Cloud Expo 2014, SmartCitiesCouncil 2013).
Big Datan perusperiaatteita ovat
- isojen tietomäärien kerääminen, hallinta ja analysointi - oleellisen, hyödyllisen tiedon poiminta epäoleellisesta - merkittävän tiedon tuottaminen yrityksille.
Big Dataa voidaan kuvata neljällä V:llä (kuva 34).
Kuva 34. Big Datan neljä V:tä (IBM 2014).
Internetiin kytkeytyvien järjestelmien eli Internet of Thingsin myötä Big Datan määrä kasvaa jatkuvasti. Ominaista datalle on, että sitä on hyvin eri formaateissa, jolloin datan hallintateknologiat tulevat tärkeään rooliin. Big Data -teknologiat ovatkin menossa ketterämpään suuntaan vähän kuin pakon sanelemana, sillä datamäärän lisääntyessä sen käytettävyys alkaa kärsiä. Tarvitaan uusia ja ketteriä menetelmiä datan käsittelyyn. (Cloud Expo 2014) ICT-konsulttiyritys Gartnerin arvioiden mukaan 4,4 miljoonaa työpaikkaa tullaan perustamaan Big Dataan liittyen vuoteen 2015 mennessä.
Velocity Satojatuhansia merkintöjä/logeja
sekunnissa
Variety eri muotoista dataa eri lähteistä
Volume miljardeja rivejä
dataa syntyy jatkuvasti
Veracity Datan todenmukaisuus
Internet of Things 7.2.3
Internet of Things (suomeksi esineiden internet tai teollinen internet) edustaa kehitystä, jossa esineet kykenevät kommunikoimaan toisten objektien kanssa.
Esimerkiksi tulevaisuudessa sairaalat pystyvät monitoroimaan sydämentahdistimia etäyhteydellä, tehtaat löytävät vikoja tuotantolinjoilta automaattisesti ja hotellit voivat säätää automaattisesti huoneen lämpötilaa ja valaistusta asiakkaan mieltymysten mukaisesti.
Sulautettujen järjestelmien kehittyminen aikaisempaa pienemmiksi ja halvemmiksi on mahdollistanut niiden leviämiseen kaikkialle. ICT-alan suurimpia trendejä on erilaisten objektien kytkeytyminen verkkoon. Termit Internet of Things ja Internet of Everything kuvaavat juuri asioiden, esineiden, olioiden ja laitteiden kytkeytymistä verkkoon. Aikaisemmin verkkoyhteyksien käyttö on rajoittunut ihmiseen, jatkossa yhä useammat laitteet, koneet ja järjestelmät toimivat itsenäisesti verkossa ja osaavat vaihtaa toiminnan kannalta oleellista tietoa muiden verkon jäsenten kesken. Teknologiakehitys johtaa vähitellen Internet of Things -termin muuttumisen muotoon Internet of Everything sisältäen ”kaiken”
kytkeytymisen verkkoon (Cloud Expo 2014).
Älylaitteiden määrän räjähdysmäinen kasvu tuo Internet of Thingsin uudeksi mahdollisuudeksi arktisen älykkään elinympäristön tarkkailussa. Verkossa olevien laitteiden, esineiden ja olioiden määrän ennustetaan nousevan jopa 50 miljardiin vuoteen 2020 mennessä. Internet of Things voidaankin nähdä mahdollisuutena Big Data – ratkaisujen tiedonlähteenä.
Älykkään elinympäristön näkökulmasta Internet of Thingsiin kytkeydytään usealta eri sektorilta: Älykäs energia, älykäs rakentaminen, älykäs liikkuminen, älykäs kaupunkisuunnittelu, älykäs politiikka ja älykäs liiketoiminta (Cisco 2014).
ICT-megatrendien tiekartta 7.2.4
Digitaalisten teknologioiden yhdistyminen luo huimat mahdollisuudet kuluttaja-/käyttäjäkokemusten parantamiseksi. Seurauksena yritysten liikevaihto ja kannattavuus paranevat (Cattaneo 2014). ICT-alan teknologioiden kehitysennuste on esitetty kuvassa 35.
Kuva 35. ICT-teknologian tiekartta (Cattaneo 2014).
7.3 Avainteknologiat
Sensorit, tiedonkerääminen, ja mittausmenetelmät 7.3.1
Ihminen on kautta historian kerännyt ympäriltään tietoa eri keinoin ymmärtääkseen ja kehittääkseen ympäristöään ja elinolosuhteitaan paremmaksi. Tietotekniikan avulla tietoa ympäristöstä voidaan kerätä varsin monipuolisesti. Ihmisten, eläinten, koneiden, rakennusten, tilojen ja laitteiden tarkkailu sensoreilla ja dataa keräämällä mahdollistaa paljon laajemman ympäristömme ymmärryksen kuin pelkkä ”hetkessä tarkkailu” ihmisaistein.
Sensorit ovatkin kriittinen osa mitä tahansa älykästä järjestelmää. Älykkäässä ympäristössä sensoreilla muunnetaan fysikaalisia parametreja sähköiseksi ja tietoa käytetään hyväksi järjestelmien automatisoinnissa tai ilmiöiden ymmärtämisessä.
Sensoreilla voidaan mitata esimerkiksi valoa, painetta, lämpötilaa, kosteutta, värähtelyä ja kaasupitoisuuksia. Myös sensoreiden fyysiset mitat ovat pienentyneet ja muodot muuttuneet niiden kehittyessä. Muun muassa printattavat ja liimattavat sensorit ovatkin yleistyneet viime aikoina. Ominaista moderneille sensoreille on, että yksittäinen sensori voi mitata useita eri suureita, esimerkiksi lämpötilaa, kosteutta ja kaasupitoisuutta (MDPI 2012).
Älylaitteiden määrän lisääntyminen avaa uudenlaisia tiedonkeräämisen mahdollisuuksia. Älylaitteet pitävät sisällään useita eri sensoreita kuten gyroskoopit, GPS:t, kiihtyvyysanturit ja kompassit. Suuren käyttäjämäärän kautta tätä ”mobiilidataa” syntyy joka puolella. Älykkäät järjestelmät voivatkin tulevaisuudessa hyödyntää myös tätä liikkuvaa dataa.
Ympäristön havainnointi voidaan jakaa kahteen osaan. Rakennettua ympäristöä kuten rakennukset, tiet ja pihat voidaan havainnoida paikalleen asennetuilla sensoreilla ja havainnointia voidaan lisätä ja laajentaamobiilihavainnoinnin avulla.
Internet of Thingsin yleistymisen myötä (vuonna 2020 arviolta 50 miljardia laitetta verkossa) mitattua tietoa ja lokitietoa on saatavilla joka puolella. Mobiililaitteet
2014
IoT & Cloud & Big Data
yhdistettynä langattomiin tiedonsiirtomenetelmiin tuovat käyttäjälle ajasta ja paikasta riippumattomia joustavia mahdollisuuksia tehdä työtä. Mobiililaitteiden käyttö yhdessä pilvipalveluiden kanssa tehostaa työntekoa datan helpolla saatavuudella ja versioiden synkronoinnilla.
Tiedonsiirto, kommunikointi ja verkot 7.3.2
Tiedonsiirron kannalta älykäs ICT-sovellus on riippuvainen ennen kaikkea verkon kattavuudesta ja nopeudesta. Sulautettujen järjestelmien, pilvipalveluiden ja videoyhteyksien lisääntyessä tarvitaan yhä nopeampia yhteyksiä ja verkkotekniikoita. Julkiseen infrastruktuuriin kuuluu tulevaisuudessa tietoliikenneyhteyksien tarjoaminen älykään elinympäristön mahdollistamiseksi.
Tämän avulla kaupungin palvelut eri sektoreilta (logistiikka, jakelu, rahoitusala, energia jne…) voivat liittyä verkkoon toteuttamaan yhteissovelluksia ja luomaan tehokkaampia, paremmin aluetta palvelevia ratkaisuja, mahdollistaen turvallisemman ja mukavamman elinympäristön (Hitachi 2014).
Älylaitteiden ja sensoreiden suuri määrä ohjaa erityisesti langattomien teknologioiden käyttöön. Kaapelin vetäminen jokaisesta sensorista olisi äärettömän kallista, käytännössä mahdotonta. Vähän tehoa kuluttavat, langattomat kommunikointiteknologiat, jotka soveltuvat suurelle laitemäärälle ovat tarpeen.
Soveltuvat verkkoteknologiat täytyykin valita paikan ja tarvittavan kantaman mukaan (MDPI 2012).
- Home Area Neworks (HAN)
o lyhyen kantaman langattomat standardit kuten Wi-Fi ja ZigBee tai Ethernet o tyypillisesti älykkään kodin/toimiston komponentit ja osajärjestelmät
kytkeytyvät HAN:in kautta - Wide Area Networks
o tiedonsiirtoverkko, joka peittää laajoja maantieteellisiä alueita > kaupungit - Field Area Networks (FAN)
o käytetään tyypillisesti älykkäässä verkossa kytkemään asiakkaat alueelliseen verkkoon.
Datan käsittely, tallennus, analysointi, visualisointi, ennusteet 7.3.3
Älylaitteiden ja sensorien tuottaman tiedon keräämisen ja siirtämisen jälkeen dataa ”pureskellaan” uudenlaisen hyödyn saamiseksi. Data voidaan ensin joko tallentaa tietokantoihin myöhempää käyttöä varten tai hyödyntää saman tien.
Analysointivaiheessa dataa hyödyntävästä sovelluksesta tulee vasta varsinaisesti
“älykäs”, sillä analysoinnissa tehdään johtopäätöksiä sensoreiden ja lokien tuottamasta datasta.
Big Datan kehityssuuntaus on menossa oleellisimman tiedon nopeampaan hyödyntämiseen eli dataa analysoidaan toisinaan jo ennen tietokantoihin siirtämistä.
Data-analyysin perusteella voidaan luoda ennusteita, kehittää olemassa olevia järjestelmiä ja luoda visualisointeja sekä presentaatioita. Myös Big Datan
käsittelymenetelmiä kehitetään nopeammaksi ja reaaliaikaisemmaksi. Tämä mahdollistaa mm. uudenlaisen markkinoinnin seuraamalla potentiaalisten asiakkaiden käyttäytymistä lähes reaaliaikaisesti ja reagoimalla siihen.
Tehokas datan hallinta- ja analysointiosaaminen luo uusia sovellusmahdollisuuksia monella alalla. Sovelluksilla voidaan mm. tehostaa yritysten prosesseja, mahdollistaa enemmän automaatiojärjestelmiä, ennustaa tuotantojärjestelmien tulevia tiloja, seurata terveyttä reaaliaikaisesti, muuttaa ostokokemuksia personoiduilla tarjouksilla, helpottaa liikenneruuhkia, ennustaa rikosten paikkatietoja ja pienentää kiinteistöjen energiankulutusta.
Soveltamismahdollisuudet ovat melko rajattomat.
7.4 Arktinen Smart ICT
Arktisen alueen näkökulmasta älykkäiden ICT-ratkaisujen kehittäminen on ensitilassa riippuvainen verkkoyhteyksin kehittämisestä. Vasta sen jälkeen mahdollistuvat muut digitaaliset palvelut. Norjalaisten kehitteillä oleva projekti tähtää laajakaista yhteyksien toteuttamiseen arktiselle alueelle. Laajakaistayhteys hyödyttäisi mm. öljy- ja kaasuteollisuutta, etsintä- ja pelastustoimintaa ja logistiikan hallintaa. Norjan nykytilassa verkkoyhteydet toimivat hyvin vielä 75° pohjoista leveyttä tuntumassa. Pohjoisempana verkkojärjestelmät ovat kuitenkin vielä liian epävakaita ja pystyvät siirtämään tarpeisiin nähden liian vähän dataa. Norjalaisten Arktinen laajakaista – projekti laajentaisi verkon peittoa arktisille merialueille satelliittien avulla. Järjestelmä tulisi käyttöön 2018–2020 aikana (Lewis 2013).
Seuraavassa on esitetty mahdollisia Smart ICT- sovelluksia:
Kiinteistöt ja energia
Pienennetään arktisessa ympäristössä sijaitsevien kiinteistöjen ylläpito- ja käyttökuluja älykkäillä järjestelmillä, jotka monitoroivat ja säätävät taloteknisiä järjestelmiä vaihtuvien olosuhteiden mukaan. Ts. käytetään energiaa järkevämmin.
Tiedonkerääminen useista kohteista ja kiinteistöistä mahdollistaa parhaiten toimivien taloteknisten järjestelmien ja tuotteiden löytämisen Big Data -analytiikan avulla, jolloin kiinteistöjen energiasäästöjä voidaan optimoida hallitusti. Useiden kohteiden energianhallinnan avulla saavutetaan huomattavia säästöjä ja asuinmukavuutta erityisesti kylmissä ja vaihtelevissa olosuhteissa.
Ratkaisuissa toteutuvat älykkään ICT-ratkaisujen periaate (Collect-Communicate-Crunch). Lämpötila-, kosteus-, energiankulutus-, laitemerkki-yms. -tiedot kerätään kiinteistöistä ja lähetetään tietokantaan tallennusta, analysointia ja säätöä varten.
Logistiikka
ICT:n avulla voidaan hallita logistiikkaa ja lähetyksiä paremmin älykkäillä järjestelmillä, jotka viestivät tilannetietoja ja auttavat suunniteltaessa
logistiikkareittejä ja -aikatauluja.
Mittaus- ja sensoriratkaisut integroituna tieinfraan mahdollistavat parempien olosuhde- ja kelitietojen välityksen tienkäyttäjille lisäten turvallisuutta ja sujuvuutta.
Taajamissa vähennetään ruuhkia älykkäillä järjestelmillä ja lisätään julkisten käyttöä. Matkustusmukavuutta parannetaan uusilla palveluilla.
Pitkillä maantiepätkillä parannetaan palvelujen saavutettavuutta sähköisillä palveluilla (ruokapaikkojen ja bensa-asemien löytyminen yms.)
Työn tekeminen
Robotiikka – Miehittämättömät alukset Arktisella tuovat ratkaisuja työturvallisuuden ja tehokkuuden parantamiseen.
Tietoverkkojen kattavuuden lisääntyessä etätyö ja työn tekeminen mistä vain ja minne päin maailmaa vaan mahdollistuu. Arktinen alue voi kytkeytyä muualle maailmaan verkon yli ja esim. tuotantoa voidaan operoida mistä vain.