Onko esineiden internet oikeasti palveluiden internet?

Internet of Things -käsite eli esineiden internet syntyi 1990-luvun loppupuolella aikanaan lähinnä RFID-tekniikan kehityksen myötä. RFID mahdollisti ”kommunikoinnin” tavaroiden kanssa. Bluetoothin yleistyminen matkapuhelimissa mahdollisti vielä monipuolisemman kommunikointivälineen tuotteiden ja tavaroiden kanssa. VTT on ollut erittäin merkittävässä roolissa tässä kehityksessä, jopa niin että esim. tuolloisen Mittaustekniikan tutkimusalueen strategiassa Internet of Things mainittiin jo 90-luvulla. Tässä blogissa tutkimusprofessori Heikki Seppä pohtii, onko esineiden internetissä kuitenkin enemmän kyse palveluiden internetistä.

Yli kahdenkymmenen vuoden tauon jälkeen Internet of Things on jälleen muotisana. Vaikka nimellä sinällään ei ole merkitystä, IoT-fraasi on mielestäni harhaanjohtava ja vanhentunut. Enää ei ole kysymys esineiden ja tavaroiden internetistä vaan paljosta muusta. Aikanaan ei ollut halpoja antureita, edullisia langattomia tiedonsiirtomenetelmiä ja useissa tapauksissa tehonkulutus esti sovellutusten kehittämisen. Nämä esteet ovat nyt pääosin poistuneet.

Mitä palveluinternet tarkoittaa?

Nykyinen edullinen anturitekniikka, langattomat radiot ja internetin ulottuminen joka paikkaan mahdollistavat palvelujen tarjoamisen asiakkaalle esim. pilvipalvelua hyödyntäen. Tekniikasta puhumisen sijaan meidän pitäisi keskittyä suuriin ongelmiin ja miettiä, miten jo olemassa olevaa teknologiaa voitaisiin hyödyntää näiden ongelmien ratkomiseen. Kuvassa 1 olen jakanut sovellusalueet kuuteen osaan: rakennukset (Internet of Buildings), ympäristö (Io Environments), infrastruktuuri (Io Infrastucture), hyvinvointi (Io Wellbeing) ja terveydenhoito (Io Healthcare), teollisuus (Industrial Internet), kulkuneuvot (Io Vechiles) ja tavarat (Io Things).

Aiheet voidaan jakaa tietysti osiin myös muilla tavoin. Kaikista näistä voidaan käyttää käsitettä Service via Internet tai Internet of Services. Tämä tarkoittaa sitä, että antureita, tietoliikennettä, algoritmeja, tekoälyä ja internetiä hyödyntäen asiakkaalle tuotetaan palveluita. Vaikka pääosin teknologiat ovat olemassa, ongelmia tietysti vielä on. Esimerkiksi palveluntarjoajan pitäisi varmistaa, että anturit toimivat kaikissa tilanteessa ja joissakin tapauksissa jopa monta kymmentä vuotta. Antureiden tulee luonnostaan olla myös hyvin edullisia, jolloin mittausepätarkkuudesta joudutaan tinkimään. Useissa tapauksissa voimme kuitenkin tehdä järjestelyn, jossa anturit tarkistetaan automaattisesti säännöllisin välein. Ehkä suurin huoli liittyy tietoturvallisuuteen. Ongelmia varmaan ilmenee, mutta niiden kanssa tullaan kyllä toimeen.

Usein liiketoiminnan synnyttäminen ei kaadu teknologiaan, vaan toimialojen konservatiivisuuteen. Esimerkiksi sähköyhtiöt eivät aluksi innostuneet etäluettavista sähkömittareista, koska vanhojen mittareiden vaihto uusiin aiheuttaa merkittäviä kustannuksia. Ne innostuivat asiasta vasta kun ymmärsivät, että etäluettavia mittareita voidaan käyttää sähköverkon hallintaan.

Palveluiden internet

Vasemman puoleisessa kuvassa Services via Internet on jaettu kuuteen osaan. Jokaisessa on omat erityispiirteensä, joten on selkeää ajatella niitä omina kokonaisuuksinaan. Tässä ajattelussa IoT on vain pieni osa tätä kokonaisuutta. Oikean puoleisessa kuvassa on kuvattu modulaarinen kiinteistöautomaation idea.

Kiinteistöautomaatio

Kiinteistöautomaatiossa on hyvin vakiintuneet toimintamallit ja käytännössä urakoitsija eikä asukas päättää teknologioista. Tarve IoS-tyyppisiin ratkaisuihin on kuitenkin näillä aloilla täysin ilmeinen. Jos kiinteistön lämmitys ja ilmastointi hoidetaan huoneistokohtaisesti, energiankulutus voi alentua jopa puoleen. Samalla voidaan huolehtia siitä, että ilmanlaatu on hyvä, sekä pitää huoneiston alipaine sopivana kosteusvaurioiden välttämiseksi. Rakenteisiin voidaan lisäksi laittaa kosteusantureita valvomaan mahdollisia vuotoja. Suomessa on jo useita yrityksiä, jotka tarjoavat etäluettavia vesimittareita, älykkäitä kilowattituntimittareita, rakenteiden kosteusantureita ja näiden mittareiden pohjalle tehtyjä palveluita. Lisäksi on yrityksiä, jotka ohjaavat lämmitystä huonekohtaisesti pilvipalvelun avulla, sekä yritys, joka kehittää ns. älyventtiiliä ilmastoinnin optimoimiseksi. Jokainen näistä palveluista on erillinen, ja tietoliikenne on järjestetty joko IoT-radion (esim. SigFox) tai paikallisen kiinteistökohtaisen langattoman verkon avulla, joka on kytketty internetiin.

Valitettavasti kiinteistön omistajan kannalta tilanne on hankala, koska hänen kannaltaan olisi mielekästä ostaa palvelut moduloituna kuten alla olevassa kuvassa on havainnollistettu. Jos erillisten järjestelmien anturitiedot yhdistettäisiin, voitaisiin kehittää uusia palveluita. Lisäksi esim. ilmastoinnin ohjauksen, lämmityksen ja energian varastoinnin ohjaus yhteisen serverin kautta tuottaisi merkittäviä säästöjä. Palveluun voitaisiin lisätä turvapalvelu, savuhälytys, avainten hallinta jne. SvI-konseptin hyödyntäminen erillisesti tuottaa jatkossa yhä useammin ”konflikteja”, mikä purkautuu joko uusina järjestelmätason yrityksinä, yritysostojen kautta tai jonkinlaisen yritysten välisen yhteistyön kautta. Tässä kokonaisuudessa jokainen yritys keskittyy omaan osa-alueeseensa sekä laitteiden että ohjausjärjestelmien osalta, mutta kokonaisuudesta vastaa erillinen yritys. Tässä mallissa hyödynnettäisiin toisaalta pieniä ja tehokkaita yrityksiä, mutta kokonaisuus olisi kuluttajan kannalta erillisiin järjestelmiin verrattuna huomattavasti helppokäyttöisempi.

Kiinteistöissä SvI korostuu vielä entisestään, koska yhä suurempi osa teollisuudesta ja kuluttajista tulee hyödyntämään sähköpörssiä. Tämä edellyttää automaatiota, jonka avulla kiinteistön energiakustannukset minimoidaan huomioiden sähkön hinnan vaihtelu. Hajautettu energiantuotanto on kasvamassa, mutta ongelma on se, että tarjonta ei välttämättä vastaa kysyntää. Tuulisina ja aurinkoisina päivinä kulutus ei vastaa tarjontaa. Energiayhtiöt eivät myöskään ole kiinnostuneita sijoittamaan varavoimalaitoksiin energian tuotannon tasaamiseksi. Eräs ratkaisu on ns. ”load control”, jossa verkkoyhtiö voi asiakaan niin salliessa kytkeä pois osan asiakkaan kuormista. Nykyaikaiset etäluettavat sähkömittarit on tehty niin, että niiden kautta kuormien kytkeminen pois ja päälle on mahdollista

Kehitys tulee johtamaan siihen, että kiinteistöjen energiakustannusten minimointi ei ole matemaattisesti helppoa. Jatkossa tarvitaan algoritmeja, jotka huomioivat sekä säätilan että pörssikurssien vaihtelut ja päättelevät näiden tulosten perusteella kustannustehokkaimman ratkaisun. Vaikka tämä kuulostaa yksinkertaiselta, sitä se ei ole. Jos kuluttajalla on omaa energiantuotantoa sekä energian varastointikapasiteettia ja samaan aikaan hän hyödyntää pörssikurssin vaihtelua ja vieläpä sallii kuormien automaattista ohjausta, optimointi ei ole helppoa. Hyvä esimerkkinä voitaisiin käyttää energian varastointia akkuihin. Niitä ei kannata ladata ja purkaa jatkuvasti, koska niiden käyttöikä pienenee. Tämä tarkoittaa sitä, että kustannusfunktioon pitäisi sisällyttää akkujen investointikustannukset ja niiden käyttöikä. Kuluttajan järjestelmä pitää integroida myös valtakunnalliseen ohjausjärjestelmään, mikä vielä monimutkaistaa tilannetta.

Puhdas vesi

Vesiyhtiöt ovat ainakin Suomessa kuntien omistamia ja monopoliasemassa, ja esim. putkistojen vuodoista aiheutuvat kustannukset voidaan aina siirtää kuluttajan maksettavaksi. Vettä hukataan maailmassa kesimäärin 30–40 % pelkästään putkistossa olevien vuotojen takia. Vuodot aiheuttavat myös suurta vahinkoa rakennuksille ja tiestölle. Jos verkosto varustetaan etäluettavilla virtaus- ja paineantureilla, voimme matemaattisella algoritmilla paikantaa vuodot lähes reaaliaikaisesti. Etäluettaviin vesimittareihin siirtymisessä ei ole kysymys niinkään veden kulutuksen reaaliaikaisesta seurannasta, vaan putkiston kunnon valvonnasta samoin kuin sähköverkoissa.

Terveydenhoito

Nykyään on tarjolla sykevöitä, askelmittareita jne., joiden avulla asiakas voi seurata esim. liikkumistaan ja kalorien kulutusta. Vaikka nämä tuotteet ovat joissakin tapauksissa aidosti hyödyllisiä kuluttajalle, on kysymys kuitenkin pääosin harrastelusta. Saman tyyppisiä laitteita voidaan kuitenkin käyttää kotihoidossa. Potilas voidaan kotiuttaa esim. leikkauksen jälkeen mahdollisimman nopeasti ja näin voidaan säästää kustannuksia. Henkilö voi myös mitata itsenäisesti verenpainetta, lämpötilaa, insuliinitasoa, sydämen rytmiä ja variaatioita jne. Asiakas voi lähettää nämä tiedot lääkärille ja kommunikoida hänen kanssaan internetin välityksellä.

Voimme myös rakentaa hoitomallin, jossa masentuneet potilaat meditoivat matkapuhelimessa olevan sovelluksen ohjaamana ja hoitava psykoterapeutti saa tietoa potilaan pulssista, liikkumisesta, aivosignaalista jne. Tämän tiedon avulla psykoterapeutti näkee potilaan toipumisen ja voi keskustella tuloksista internetin välityksellä. Voimme myös hyödyntää antureita tuottamaan potilaalle tietoa aivojen toiminnasta, ja näin hän pystyy syventämään meditaatioprosessia. Nyt on jo kokeellista tietoa sitä, että tällainen hoitomuoto on selvästi tehokkaampi masennuksen hoidossa kuin perinteiset hoitomuodot.

Liiketoimintamallien muutos

Aikanaan Steve Jobs integroi laitteet (tietokone, puhelin, tabletti jne.) ja palvelut (muusikin ja elokuvien jakelu, pelit jne.) yhdeksi palvelukokonaisuudeksi. Eli lähtökohtaisesti laitevalmistaja otti koko arvoketjun haltuunsa. Näin tulee tapahtumaan nyt myös mittaus- ja anturitekniikassa. Esim. sähkömittarin ja/tai vesimittarin valmistaja onkin palveluntarjoaja esim. verkon hallinnassa, vuotojen paikantamisessa, mittareiden vikaantumisen ennakoinnissa jne. Tämä tarkoittaa sitä, että vahvoilla ovat ne yritykset, jotka a) tuntevat asiakkaan tarpeet ja ongelmat, b) aihepiirin liittyvät fysikaaliset tai kemialliset ilmiöt, c) pystyvät kehittämään edullisia integroituja anturikokonaisuuksia, d) kehittämään algoritmeja ja f) asiakkaalle räätälöityjä palveluita. Tätä voisi kutsua lateraaliseksi integroinniksi, mutta tässä onnistuminen edellyttää kokonaisvaltaista ajattelua ja joka osa-alueen riittävää ymmärrystä. Valitettavasti tiede ja tutkimus on jakautunut kapeisiin osa-alueisiin ja monet yritykset ovat fokusoineet vain yhteen asiakas -tai tuoteryhmään.

Yhteenveto

Uudessa SvO-maailmassa voittajia ovat laajakatseiset osaaja ja nopealiikkeiset yritykset, jotka tarttuvat tilaisuuteen nopeasti. Tällaisessa maailmassa uuden palvelun ja liiketoiminnan synnyttäminen ei onnistu kolme–viisi vuotta kestävissä Tekes- tai EU-hankkeissa. Tutkimusmaailman ja rahoittajien täytyy löytää uusia välineitä ja tapoja auttaa yrityksiä alkuun ja kasvuun, muuten Suomelle käy huonosti. Olemme kovaa vauhtia siirtymässä teknologiavetoisesta maailmasta palveluvetoiseen yhteiskuntaan, ja muutokseen pitää yritysten ja tutkimusmaailman sopeutua. Tämä ei tietysti ole ristiriidassa tieteellisen tutkimuksen kanssa, jota pitää tehdä pitkäjänteisesti ilman että tutkimukseen liitetään sovelluspainetta.

Digitaalisuus, robotisaatio, Services via Internet, keinoäly jne. tulevat vaikuttamaan yhteiskuntaan todella merkittävästi, jopa niin paljon että voimme puhua neljännestä teollisesta vallankumouksesta. Olemme vasta nyt siirtymässä teollisesta yhteiskunnasta palveluyhteiskuntaan.

Oman käsitykseni mukaan tutkimuslaitokset, yliopistot tai tieteen ja teknologian rahoittajat eivät ole vielä kunnolla sisäistäneet tämän muutoksen merkitystä. Vieläkin rahoitetaan IoT-tyyppisiä hankkeita (antureita ruokatavaroihin, energian harvestointia) ja teknologialähtöistä tutkimusta, vaikka todelliset ongelmat SvI:ssä ovat liiketoimintamalleissa, kokonaisuuksien hallinnassa, algoritmeissa jne. En tarkoita tällä sitä, etteikö uusia teknologioita pidä etsiä ja tutkia, mutta kysymys on ainoastaan tutkimus- ja kehitystoiminnan suuntaamisesta.

Onneksi Suomessa on jo useita yrityksiä, vielä pääosin pieniä, jotka ovat tarttuneet uusiin internetin tarjoamiin liiketoimintamahdollisuuksiin. Ne joutuvat kuitenkin kamppailemaan perinteisiä yrityksiä vastaan, jotka usein myyvät suljettuja järjestelmiä. Esimerkiksi suurten kiinteistöjen rakentaminen ja niihin liittyvä automaatio ovat muutaman suuren yrityksen hallinnassa, eivätkä ne tietysti pidä siitä, että uudet yritykset tunkeutuvat niiden tontille. Monet asiakkaat ovat hyvin konservatiivisia, ja kestää aikansa ennen kuin he ymmärtävät, mitä hyötyjä SvI-konsepti voi tarjota. Tilanne tulee muuttumaan nopeasti, ja toivottavasti me tutkijat pystymme tukemaan suomalaista teollisuutta tässä kehityksessä.

Heikki Seppä VTT

Heikki Seppä
tutkimusprofessori