vallankumoukset ja leimahduspisteet

Merkitseekö litium-ioniakut syrjäyttävä paristotekniikka sähköautojen läpimurtoa?

Tohtori John Goodenoughin tutkijatiimi on kehittänyt Texasin yliopistossa uuden edullisen, kevyn ja turvallisen akkutekniikan, joka saattaa lopullisesti mullistaa autoteollisuuden ja siirtää polttomoottorin historiaan. Goodenough on aiemmin keksinyt litium-ioni -akkuratkaisun, jota nykyisin käytetään kaikissa älypuhelimissa ja useimmissa sähköautoissa.

Uuden paristoratkaisun syntyyn on vaikuttanut merkittävästi etenkin portugalilaisen professori Maria Helena Bragan tutkimustyö. Uusi paristo kiinteän aineen fysiikkaan perustuva räjähtämätön, paljon latauksia kestävä ja energiatiheydeltään kolme - kymmenen kertaa litium-ioni -akkuja tehokkaampi. Pariston valmistuksessa käytetään lasia elektrolyytteinä ja alkalimetallisia aineita anodeina. Tämä ei ole mahdollista perinteisissä paristoissa. Alkalimetallisena anodina voidaan käyttää litiumia, natriumia jakaliumia.

Parempien akkujen kehittämiseksi maailmalla on käynnissä kova kilpajuoksu. Sandia Labsin fyysikko Farid El Gabaly tutkimassa litium-rauta-fosfaatti pariston näytettä. Lisää aiheesta  https://goo.gl/VGthgK

Parempien akkujen kehittämiseksi maailmalla on käynnissä kova kilpajuoksu. Sandia Labsin fyysikko Farid El Gabaly tutkimassa litium-rauta-fosfaatti pariston näytettä. Lisää aiheesta https://goo.gl/VGthgK

Natrium ja kalium ovat pariston aineena edullinen ratkaisu, sillä ne kuuluvat maapallon yleisimmin esiintyviin alkuaineisiin - tosin yhdisteinä. Natriumia löytyy tunnetusti joka kodista esimerkiksi maustehyllyltä ruokasuolapurkista (NaCl). Litium taas on aika harvinainen ja jatkuvasti kallistunut paristomateriaali johtuen sen kovasta kysynnästä elektroniikkateollisuudessa.

Uusien akkujen materiaalitekniset ratkaisut ovat optimaaliset myös kylmissä olosuhteissa. Akut toimivat hyvin vielä -20 asteessa. Kehittäjien mukaan uusi akku on ensimmäinen kiinteän olomuodon akku, joka toimii alle 60 celsius-asteessa. 

Uuden pariston tieteellinen perusta on kuvattu kansainvälisesti arvostetussa englantilaisessatiedelehdessä "Energy & Environmental Science" tämän vuoden ensimmäisessä numerossa, joka julkaistiin 9 joulukuuta 2016.

Keksintö saa tiedeyhteisöltä kritiikkiä, valmistuksessa isoja haasteita

Jotkut tutkijat ovat epäilleet, että uusi paristo ei kerta kaikkiaan voi toimia ja että tutkijaryhmän selostus uudesta tekniikasta ei selitä riittävästi, miten ratkaisu toimii. Jotkin tutkijat ovat jopa epäilleet keksintöä termodynamiikan lakien vastaiseksi ja rinnastaneet sen aikoinaan paljon kohua herättäneeseen kylmäfuusiokeksintöön. Näin esimerkiksi Dalhousie yliopiston johtava tutkija Jeff Dahn, joka tekee tutkimusyhteistyötä Teslan kanssa.

John Bannister Goodenough, 94, on iässä, jossa useimmat ovat jo vuosia aiemmin vetäytyneet viettämään rauhallisia eläkepäiviä. Hän jatkaa kuitenkin aktiivista tutkijantyötään. Edellisen merkittävän keksintönsä hän teki 57-vuotiaana vuonna 1980, jolloin hän keksi nykyisten litium-ioni akkujen hermojärjestelmän eli kobolttioksidikatodin. Nykyisin tuo tekniikka on levinnyt kaikkialle maailmaan ja kuuluu jokaisen litiumioni-akun tärkeimpiin osiin. Nämä akut taas kuuluvat lähes kaikkiin kannettaviin elektronisiin laitteisiin älypuhelimiin, kameroihin, tablet-tietokoneisiin, GPS-navigaattoreihin ja luonnollisesti sähköautoihin.

Texasin yliopiston tutkijaryhmä ja yliopisto itse uskovat kovasti uuden keksinnön toimivuuteen. Pariston teknologiaa lisensioidaan sen valmistuksesta kiinnostuneille yrityksille ja Goodenough itse arvelee uusien paristojen tulevan markkinoille jopa jo kahden vuoden kuluttua eli vuonna 2019.

Joidenkin asiantuntijoiden mukaan isoksi kompastuskiveksi saattaa muodostua valmistustekniikka, jos kaikki muu akussa toimisikin. Laajan mittakaavan taloudellisesti kannattavaa valmistustekniikkaa näin radikaalille kiinteän olomuodon akulle ei ole saatavissa vielä moneen vuoteen, puhutaan jopa 15 vuodesta.

Tuolloin lasipohjaiset akut saattavat lisäksi joutua kovaan kilpaan muoviakkujen kanssa, joiden valmistus on mahdollisesti helpompaa teollisessa mittakaavassa.

Jos nyt kävisi niin, että kaikki ei uuden Teksasissa kehitetyn akkutekniikan osalta menekään putkeen, tai menee täysin harhaan, on akkutekniikassa joka tapauksessa tällä hetkellä tapahtumassa paljon.  Aurinkosähkön ja tuulienergian yleistyminen ja uudet kestävät energiaratkaisut ajavat kehittämään erilaisia uusia varastointiratkaisuja. Teslan hankkeet ovat näistä tunnetuimpia, mutta monet muut suuryhtiöt kuten Mercedes-Benz ovat myös lähteneet tähän akkukilpailuun mukaan, kuten vuosi sitten raportoin.

Startup-yhtiö, Massaschusettsissa toimiva Ionic Materials julkisti tammikuussa kiinteän olomuodon polymeeriakun, jossa on paljon samoja hyviä ominaisuuksia kuin Goodenoughin ryhmän kehittämässä ratkaisussa. Myös Ionicin muovipohjaisen pariston sanotaan toimivan huoneen lämpötilassa.

Goodenough on ollut mukana myös muissa tietotekniikan suuriin askeleihin kuuluneissa kehityshankkeissa. Hän aloitti uransa 1950-luvun alussa MIT:n Lincoln laboratoriossa, jossa kehitettiin tietokoneiden ensimmäiset RAM- eli työmuistit.

Onko yritykselläsi painavaa kerrottavaa ja aika uudistaa yrityksesi verkkosivut? Näyttävän ja informatiivisen web-ratkaisun saat Hypermedia Oy:stä, kysy lisää!

Nanoselluloosa korvaa muovipussit ja -kassit ja avaa uusia liiketoimintamalleja


Teknologian tutkimuskeskus VTT on kehittänyt biopohjaisen itsestään seisovan pussin, joka on kevyt ja tekniseltä suorituskyvyltään erinomainen. Se soveltuu esimerkiksi pähkinöiden ja perunalastujen pakkaamiseen. Pussin hapen, rasvan ja mineraaliöljyjen läpäisyn estävät ominaisuudet on saatu aikaan lisäämällä paperipohjalle erilaisia biopohjaisia päällysteitä. Pusseissa hyödynnetään VTT:n patentoimaa HefCel-teknologiaa.

"Kolmasosa elintarvikkeista päätyy jätteeksi. Tiiviit pakkaukset ovat merkittävä keino vähentää ruokahävikkiä. Uusi innovaatiomme tarjoaa pakkausteollisuudelle ympäristöystävällisen vaihtoehdon", sanoo VTT:n erikoistutkija Jari Vartiainen.

VTT:n HefCel-teknologia (High-Consistency Enzymatic Fibrillation of Cellulose) on edullinen nanoselluloosan tuotantomenetelmä, jolla saadaan nanoselluloosaan kymmenkertainen kuiva-ainepitoisuus. Nanoselluloosan on osoitettu olevan erittäin lupaava ja käyttökelpoinen materiaali lukuisiin tulevaisuuden teknisiin sovelluksiin. Nanoselluloosakalvojen ja ‑päällysteiden erinomaiset hapen, rasvan ja mineraaliöljyjen läpäisyn estävät ominaisuudet johtuvat niiden tiiviistä rakenteesta.

HefCel-teknologiassa hyödynnetään teollisia entsyymejä, joilla selluloosa muokataan nanokokoisiksi fibrilleiksi ilman runsaasti energiaa kuluttavia prosessivaiheita. Tuloksena saadaan nanoselluloosaa, jonka kuiva-ainepitoisuus on 15–25 prosenttia, kun perinteisillä nanoselluloosan tuotantomenetelmillä pitoisuus on 1–3 prosenttia.

Itsestään seisova pussi on nopeimmin kasvava pakkaustyyppi, jonka käytön on ennustettu kasvavan vuosina 2015–2020 keskimäärin 6,5 prosenttia vuodessa. Pakkausmarkkinoita hallitsevat edelleen fossiilipohjaiset muovikalvot. Ympäristöystävällisten uusien materiaalien kehittäminen on kuitenkin entistä tärkeämpää.

VTT:llä on runsaasti kokemusta useista biopohjaisista raaka-aineista ja niiden sovellustekniikoista biopohjaisten päällysteiden, kalvojen ja myös monikerroksisten rakenteiden tuotannossa sekä laboratorio- että pilot-mittakaavassa. VTT:n käytössä on laaja valikoima pilotointivälineitä tuotekehitykseen ja prosessien optimointiin sekä sovelluskohteiden testaamiseen ja demonstrointiin.

Biohajoava materiaali ei vahingoita luontoa

Nanoselluloosa on biopohjainen ja ympäristöystävällinen nanomateriaali, joka koostuu rihma- tai sauvamaisista selluloosaosista. Osat ovat kooltaan alle 100 nanometriä eli metrin miljardisosaa.

Nanoselluloosasta voidaan tehdä biopohjaista ja biohajoavaa filmiä, jossa on kuitenkin muovin hyvät ominaisuudet. Tällaista filmiä voidaan käyttää membraani-kalvoina tai painettavan elektroniikan komponenttien pohjamateriaalina.
Nanoselluloosaa voi pitää Suomelle uutena nanomateriaalina, joka parantaa meidän teollista kilpailukykyämme. Materiaalia on saatavilla jo kaupallisesti, mutta sen sovellukset ja uudet liiketoimintamallit antavat vielä odottaa itseään.

Uutta nanomateriaalia käytetään komposiittimateriaalien vahvistusaineena ja osamateriaalina lääketieteellisissä sovelluksissa. Sen hyödyntämistä on tutkittu myös tulostettavan elektroniikan osissa.

Tieteellisen tiedon määrä kaksinkertaistuu joka yhdeksäs vuosi

Elämme suurten lukujen maailmassa, joiden yhteisvaikutus elämäämme on ollut ja tulee olemaan vieläkin rajumpi kuin mihin olemme tottuneet. Halusimme sitä tai emme.

Muutama esimerkki.

Internetin kasvuvauhti on ollut huima vuodesta 1991 lähtien, jolloin maailmassa oli yksi web-palvelin. Maaliskuussa 2016 maailmassa oli ensimmäistä kertaa yli miljardi aktiivista verkkosivustoa. Tästä määrästä tosin 75 prosenttia on "pysäköityjä" sivustoja tai täysin koneellisesti päivittyviä. Sivustojen määrä on hurja kun huomioi, että internetin käyttäjiä oli vuonna 2015 3,2 miljardia.

Samaan aikaan kun digitalisaatio etenee räjähdysmäisellä vauhdilla, on myös perustana oleva tieteellisen tiedon tuotanto vallankumouksellisessa kasvuvauhdissa. Nature.com blogin raportissa Lutz Bornman Münchenin Max Blanck -instituutista ja Ruediger Mutz ETH Zürich teknillisestä yliopistosta ovat tutkimuksessaan laskeneet tieteellisen tiedon määrän historiallista kasvuvauhtia.

Tutkimustiedon määrä, siis tieteellisten julkaisujen luku, näyttäisi kasvavan vuosittain 8 - 9 prosenttia ja kaksinkertaistuvan karkeasti ottaen aina yhdeksän vuoden välein. Kasvu on jatkunut logaritmisena aina 1650-luvulta lähtien. Vuodesta 1950 vuoteen 2000 tiedemiesten ja -naisten määrä kymmenkertaistui 10 miljoonasta yli 100 miljoonaan.

Patenttihakemukset kuvaavat ainakin osin teknisen kehityksen vauhtia. Hiemankaan pidemmällä tarkasteluvälillä on pakko todeta senkin olevan melkoista. Vuonna 2014 maailmassa jätettiin 2,7 miljoonaa patenttihakemusta, vuosikasvun ollessa edellisvuodesta 4,5 %. Vuodesta 2000 patenttihakemusten määrä on karkeasti ottaen kaksinkertaistunut.

Datan määrä kasvaa tunnetusti vielä edellä kuvattuja lukuja nopeammin digitaalisten laitteiden ja verkkojen määrän sekä kapasiteetin rajun kasvun johdosta (esim. Mooren laki). Edellä kuvattujen lukujen kasvun takana on kuitenkin todellinen muutosvoima: koulutus ja inhimillisen osaamisen ja innovaatioiden valtaisa kasvu.

On edelleen miljardi- tai biljoonaluokan kysymys, minkälainen maailma ja maailmankuva meille syntyy kun niin moni perustavaa laatua oleva kehitystrendi muistuttaa eksponentiaalisesta muutoksesta joko ylöspäin tai alaspäin. Kaikki kasvu kun ei ole lisääntymistä tai räjähtävää kasvua, myös supistuvat kehityspolut voivat olla nopeita.

Alaspäin osoittavia kehityssuuntia ovat esimerkiksi perheisiin syntyvien lasten määrän nopea aleneminen maailmanlaajuisesti ja lajien kuoleminen sukupuuttoon.

Myös Suomessa hyvin ajankohtainen kysymys on esimerkiksi tekoälyn ja robotiikan vaikutus työllisyyteen. Yhdysvalloissa professori Ed Hess laskee, että teknologian uusin kehitys hävittää jopa 47 prosenttia nykyisistä työpaikoista seuraavien 10 - 15 vuoden aikana. Laskelmat perustuvat Englannin pankin pääekonomistin Andrew G Haldanen arvioon. Esimerkiksi USA:ssa tämä merkitsee 80 miljoonan työpaikan katoamista. Tuota tilannetta tuskin pystytään maassa ratkaisemaan tullimuureilla tai muilla kaupan esteillä kuten herra Trump on esittänyt.

Kuten edellä kuvatuista tutkimuksen ja patentoinnin luvuista näkyy, kykymme uudistua, tutkia ja selvittää asioita ovat myös ainutlaatuista luokkaa - ehkä sieltä löytyvät parhaat mallit gigaluokan ongelmiemme ratkaisuun?

Kolme perusvoimaa kiihdyttää liiketoiminnan radikaalia muutosta

Tektoninen muutos tarkoittaa jättiläismäistä muutosta, joita esimerkiksi geologiset voimat aiheuttavat maankuoressa. Thomas L. Friedman väittää uudessa kirjassaan "Thank You for Being Late" maailmamme olevan kolmen yhä kiihtyvän muutosvoiman kourissa. Nämä kolme muutosvoimaa vaikuttavat työpaikkoihimme, politiikkaamme, kansainväliseen poliittiseen järjestelmään, etiikkaan ja eri yhteisöihin.

Planeettamme suurimmat muutosvoimat ovat hänen mukaansa:
  • Mooren laki (teknologia)
  • Markkinat (globalisaatio, "palloistuminen")
  • Äiti Luonto (ilmaston muutos ja lajien kuoleminen sukupuuttoon)
 Nämä kolme tekijää kiihdyttävät voimaansa samanaikaisesti. Otetaan esimerkkinä Mooren laki, joka ennustaa, miten tietokoneiden sirujen kapasiteetti karkeasti ottaen kaksinkertaistuu parin vuoden välein. Maailmankaupan kasvu ja digitaalisen tiedonvälityksen vallankumous ovat toisen maailmansodan jälkeen mullistaneet täysin kansainvälisen työnjaon - ja tehneet meistä vauraampia kuin koskaan. Toisaalta energian ja elintarvikkeiden tuotannon, kulutuksen ja liikenteen toimintaehdot ovat valtavissa muutospaineissa elinympäristömme eli "Äiti Luonnon" köyhtyessä ja planeetan lämpötilan noustessa.

Friedmanin mukaan meillä on paitsi lukemattomia uhkakuvia näiden muutosvoimien paineessa, myös paljon mahdollisuuksia. Pysähtyminen ei ole mahdollista mutta voimme ottaa uuden suunnan järkevämpiin tulevaisuuden kuviin ja pistää toimeksi.

Paluuta menneeseen hitaamman kehityksen aikaan ei ole. Kerran menetetyt työpaikat eivät palaa, kadonneet ammatit ovat kadonneita ammatteja. Nämä toteamukset ovat trivialiteetteja, mutta toivekuvia, joihin moni haluaa uskoa - ainakin jos katselemme mitä viime vuonna tapahtui Iso-Britanniassa ja USA:n vaaleissa.

Älykkäät kaupungit, älykkäät sähköverkot ja kestävä joukkoliikenne ovat
keskeisiä vihreän talouden osia. Kuva: Yadid Levy – norden.org
Ympäristömme muuttuessa yhä nopeammin, maailman on siirryttävä vihreään talouteen. Tämä on valtava mahdollisuus, joka on otettu käyttövoimaksi niin Saksan "energiakäännöksessä" (die Energiwende) kuin Kiinan valtaisissa panostuksissa aurinkoenergiaan. Kiinasta on tullut esimerkiksi maailman suurin aurinkopaneelien tuottaja, vaikka Saksa onkin ykkönen aurinkosähkön tuotannossa.

Sitran arvion mukaan kiertotalouden mahdollisuudet ovat Suomessa 1,5 - 2,5 miljardin euron suuruusluokkaa vuoteen 2030 mennessä. Merkittävä osa maamme 6 miljardin euron vuosittaisesta fossiilisten polttoaineiden nettotuonnista on mahdollista kääntää uusiutuviin energialähteisiin. Maailman luonnonsäätiön WWF:n laatiman raportin mukaan kestävän kehityksen mukaisella taloudella Eurooppaan pystytään luomaan 20 miljoonaa uutta työpaikkaa 2020 mennessä. Tehostamalla raaka-aineprosesseja EU:n yritykset pystyvät säästämään 270 - 310 miljardia euroa vuodessa - ja samalla oman elinympäristömme kuormitus vähenee.

Globalisaation kohdalla avoimet viennistä elävät kansantaloudet kuten Pohjoismaat, Saksa ja Benelux-alue ovat tähän asti olleet nettovoittajia. Nyt USA:n uusi hallitus on painamassa jarrua ja yrittää peruuttaa koko globalisaation noin karkeasti tiivistäen. Uuden hallinnon maailmankuvassa mikään kansainvälisen järjestelmän asia tai tekijä ei liity toisiinsa, on vain lista tarkistettavia asioita tai muuri rakennettavaksi. On vaikea nähdä, miten hyvinvointimme paranee jos kansainvälinen kauppa siirtyy hitaan kasvun moodiin tai jopa supistuu.

Kolmaskin tekijä on vuorovaikutuksessa sekä globalisaation että ympäristön muutoksen kanssa. Tietotekniikan uusimmassa aallossa tekoäly, sen ohjaama robotiikka ja muu automaatio sekoittavat kansainvälisen talouden ja liiketoiminnan pakkaa entisestään. Saattaa olla, että meillä on edessä pitkä tie ratkoa mistä otetaan uudet työpaikat tässä murroksessa. Varmaa on, että uusia vaativia työtehtäviä syntyy teknologian muuttuessa, mutta syntyykö niitä riittävästi on useamman miljardin euron kysymys.

Koneista tulee nyt yhä tiiviimpää tahtia paremmin aistivia - ja jopa jollakin tasolla älykkäämpiä kuin mitä monet nykyisin ihmisiä tarvitsevat työtehtävät vaativat. Laajakaistaisen tiedonsiirron avulla monet välimatkojen aiheuttamat suojat ja esteet katoavat. Robottia voi ohjata (silloin kun sitä tarvitsee ohjelmoida uudelleen) sujuvasti monesti jo satojen - tuhansien kilometrien päästä. Asiantuntija voi myös liikkua etärobotin avulla tuhansien kilometrien päässä toimistosta ja korjata vaikka hissiä robottikädellä. Esimerkin tällaisesta ratkaisusta tarjoaa vaikkapa Double Roboticsin kehittämä laite.

Jos toisaalta maailmassa ollaan pistämässä uusia rajoja kaupalle, pystytään älykkäällä 0-sarjatuotannolla uusin työstökonein moni tuote pystytään tekemään korkealaatuisesti lähimmässä pikkupajassa nykyisten jättitehtaiden sijasta.

Uuden liiketoiminnan kehittämiselle mahdollisuudet eivät koskaan ole olleet näin suuret. Poliittisen ja taloudellisen päätöksenteon riskit ovat myös nyt ennen näkemättömät. Kaikki muuttuu. Lisäksi kaikki muuttuu nopeammin kuin koskaan - ja samanaikaisesti. Otetaan kuppi kahvia ja mietitään hetki...

Kohti innovatiivisempaa maataloutta

Miten ruokimme maailman tulevaisuudessa? Onko meillä tarvittava teknologia olemassa, tarvitaanko paljon uusia innovaatioita? Eniten tarvitsemme uudenlaista asennetta ja innovatiivisia toimintamalleja. Amerikan maantieteellinen seura esittelee teemasivustossaan selkokielisesti, minkälaisia haasteita ja vaihtoehtoja meillä on edessämme lähivuosina. Tässä kuuluisan maatalouden ja kestävän kehityksen tutkijan, tri Jonathan Foleyn laatiman esityksen keskeisiä havaintoja:

Maatalous tuottaa enemmän kasvihuonekaasuja, etenkin metaania, kuin kaikki henkilö- ja kuorma-automme, junamme ja lentokoneemme yhteensä. Maatalous kuluttaa myös makean veden varastoistamme eniten, saastuttaa vesistöjä ja uhkaa planeetan elimistön monimuotoisuutta eli biodiversiteettiä. Miten pystymme kaksinkertaistamaan elintarvikkeiden tuotannon samalla kun alennamme viljelyn aiheuttamaa kuormaa ympäristöllemme?

Vuonna 2050 meitä on kaksi miljardia enemmän kuin tänään. Tuolloin maapallon väkiluku nousee yhdeksään miljardiin ihmiseen. Samaan aikaan kehittyvien maiden elintaso nouse ja vaurastuvan väestön ruokavalio suosii enemmän karjatalouden tuotteita. Lihan, maidon ja munien tuottamiseksi taas tarvitaan enemmän soijaa maissia. Samalla veden ja energiankulutus kasvaa.

Maatalouden mekanisointi, keinokastelu, lannoitteet ja lajien geneettinen jalostus vastaavat kasvavaan kysyntään. Siihen pystytään osin vastaamaan myös kehittämällä luomuviljelyä.

Foleyn suosittelemat askeleet kohti kestävää maataloutta. Meillä on olemassa keinot ratkaista elintarvikehuollon isot haasteet. Näillä toimilla pystytään hänen mukaansa enemmän kuin kaksinkertaistamaan käytettävissä olevien elintarvikkeiden määrä:
  1. Jäädytetään maatalouden ekologinen jalanjälki
  2. Kasvatetaan enemmän elintarvikkeita niillä tiloilla, jotka meillä on
  3. Käytetään nykyisiä voimavaroja tehokkaammin
  4. Muutetaan ihmisten ruokavaliota
  5. Vähennetään tuhlausta
Innovaatiot ja uusi ajattelu ovat tarpeen, jotta edellä kuvatut toimenpiteet muuttuvat todellisuudeksi. Kehittyneissä maissa yksi parhaista tavoista tehostaa elintarvikehuoltoa on lopettaa ruuan haaskaaminen.

Käytännössä tehokkaita toimia:
  • Tarjotaan ihmisille pienempiä annoksia, 
  • käytetään keittiössä hyväksi tähteeksi jääneet elintarvikkeet sekä 
  • pienennetään kaupan ja ravintoloiden kautta kulkevan ruoan hävikkiä.  
Esimerkiksi Suomessa ruokakaupat hävittävät vuodessa syömäkelpoista ruokaa jopa 14 kiloa suomalaista kohti vuosittain. Tietotekniikallakin voisi olla tässä uusia mahdollisuuksia.

Esimerkiksi kun kaupan ostokuitissa on jo paljon päivämääräinformaatiota, niin miksi älypuhelimessa ei voisi olla automaattista kalenteria, jolla pystyy seuraamaan ostettujen elintarvikkeiden "ikääntymistä" ja lähestyvää viimeistä käyttöpäivää?

Litteät linssit mullistavat optiikan älypuhelimista kaukoputkiin

Olemme tähän mennessä tottuneet ajatukseen että linssi on kaarevapintainen optinen kappale. Kappaleen kaksi pintaa ovat koveria tai kuperia, tosin toinen pinnoista voi olla tasainen.

Jo aivan lähitulevaisuudessa linssi voi olla myös täysin litteä. Vuonna 2013 esitteli Brittiläisen Kolumbian yliopiston insinööri ja yhdysvaltalainen tutkijaryhmä keinon valmistaa optisia linssejä suihkeen avulla. Nyt kesäkuun alussa Harvardin yliopiston tutkijaryhmä julkaisi Science-lehdessä menetelmänsä, jolla pystytään tekemään litteitä linssejä, joiden taitto-ominaisuuksia voidaan muuttaa sähköisesti.

Linssin perustana on nanokokoisten metalliantennien muodostama matriisirakenne, joka pystyy taittamaan valoa kaksiulotteisena pintana. Metallinen nanorakenne on titaanidioksidia (TiO), joka on edullinen ja yleisesti sekä teollisuudessa että kuluttajatuotteissa hyödynnetty kemikaali. Titaanidioksidia valmistetaan myös Suomessa Porissa ja sitä käytetään mitä erilaisimmissa tuotteissa kuten maaleissa, hammastahnoissa, papereissa ja muoveissa.

Perinteiset kameralinssit voidaan korvata uusilla litteillä linsseillä,
jotka ovat paperia ohuempia. Kuva: André Karwath
Tekniikan avulla on mahdollista rakentaa uudenlaisia pienikokoisia optisia mikroskooppeja, valovoimaisia linssejä älypuhelinten kameroihin, tavallisiin digikameroihin tai niiden avulla voidaan rakentaa radikaalisti keveämpiä virtuaalinäkölaitteita. Tutkijat uskovat, että uutta tekniikkaa voidaan hyödyntää jopa ohuiden ja silmään hyvin mukautuvien muovisten piilolinssien valmistuksessa.

Linssit voivat olla halkaisijaltaan hyvin pieniä tai sitten jättikokoisia, mikä myös lisää uuden tekniikan arvoa. Hinnaltaan ne jäävät murto-osaan nykyisten linssien hinnoista jo lähivuosina. Avaruustutkimus saa käyttöönsä hyvin tehokkaita ja äärimmäisen keveitä linssejä joita voidaan käyttää avaruuteen lähetettävissä kaukoputkissa ja luotaimissa.

Keksintö tuo myös muita etuja. Linsseistä saadaan erittäin kevyitä, sillä niistä pystytään tekemään paperia ohuempia samalla kun niiden muodostaman kuvan terävyys on parempi kuin nykyisten kaupallisten linssien.

Uudet linssit voidaan tehdä samankaltaisella litografia-menetelmällä, kuin millä nykyisin valmistetaan tietokoneiden muistisirut ja keskusyksiköt. Tekniikan ansiosta esimerkiksi nykyisin tarpeellinen linssin hionta jää työvaiheena pois.

Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences lehdistötiedote ja kuvia uudesta linssitekniikasta

Taidatko tämän selvemmin asiaa esittää? Maapallo lämpenee nopeasti

 http://www.climate-lab-book.ac.uk/2016/spiralling-global-temperatures/

Tieteestä tiedottaminen on haastava tiedonvälityksen laji. Jotkut tiedemiehet osaavat kertoa asian niin, että lähes kuka tahansa pystyy ymmärtämään asian. Tässä aikasarja, jonka ymmärtämisen ei pitäisi olla vaikeaa - ja jonka pitäisi mennä varsinkin päättäjien tietoisuuteen. Aihetta olisi myös todelliseen toimintaan.

Kuvan animoitu grafiikka (gif) kertoo aikakautemme tärkeimmän uutisen. Maapallo on ihmisen toimesta lämpenemässä hurjaa vauhtia. Kaavio on julkaistu sen tekijän Readingin yliopiston ilmastotieteilijä Ed Hawkinsin luvalla. Aika energiatekniikan virheiden korjaamiseksi on käymässä vähiin.

Uudet akut lisäävät hajautetun aurinkosähkön tuotantoa ja laskevat energian hintaa

Aurinkosähkön aika alkoi maaliskuussa 1958. Tuolloin USA:n
ensimmäinen tekokuu, 1,5 kg painoinen Vanguard I ammuttiin
avaruuteen 0,1 watin aurinkokennoilla varustettuna. Satelliitti
on edelleen kiertoradallaan.

Ilman kehittynyttä akkutekniikkaa nykyinen älypuhelinten aikakausi olisi jäänyt toteutumatta. Monet meistä muistavat vielä, minkälaisia raahattavia kapistuksia ensimmäiset matkapuhelimet olivat. Akkutekniikan kehitys tulee muokkaamaan yhteiskuntaa myös laajemmin. Hybridi- ja sähköautoista kohistaan, niiden kauppa käy tosin vielä verkkaisesti.

Saksassa käytetään käsitettä Energiewende, energiakäännös. Liittotasavalta on siirtymässä energian tuotannossa uusiutuviin voimanlähteisiin ja myös energian jakeluverkoissa tulee isoja muutoksia. Meillä on Suomessa tähän asti puhuttu enimmäkseen tuulivoimasta ja biomassasta uusiutuvan energian lähteenä. No, varsinkin monet kesäasujat ovat havainneet kyllä, että aurinkopaneelit saattavat mökillä tuoda jo aika edullista mukavuutta lisää. Aurinkopaneelien hinnat ovat olleet jatkuvassa laskussa.

Uusiutuvan energian puolella akkutekniikan kehitys on aurinko- ja tuulienergian kohdalla seuraava iso kumous, jonka voi olettaa aika nopealla aikataululla muuttavan yrityksissä ja kotitalouksissa monia asioita. Deutsche Bankin analyytikon Vishal Shahin arvion mukaan aurinkopaneelijärjestelmien hinnat tulevat puolittumaan seuraavien viiden vuoden aikana .

Tekniikka on kehittynyt niin nopeasti sekä paneeleissa että niihin kiinnitetyssä tekniikassa, että monissa maissa aurinkosähkö on jo ilman julkisia tukitoimia 30 - 40 prosenttia edullisempaa kuin muut vähittäissähkön muodot. Yhteiskunnallisesti ja yksityistaloudellisesti kehityksen rinnalla oleellista on uuden akkutekniikan kehitys, jotta sähköä saataisiin myös silloin, kun aurinko ei paista ja tuulta ei ole tarpeeksi.

Noin vuosi sitten amerikkalaisen Teslan julkistama uusi kuluttajille kehittämä litium-ioniakku aurinkosähkön tallentamiseen herätti kansainvälisesti laajaa huomiota. Kuluneen vuoden aikana Tesla on saanut vastaansa kaksi merkittävää saksalaista kilpailijaa. Ensimmäisenä haasteen ehti esittää Dresdenissä päämajaansa pitävä Solarwatt "MyReserve" -ratkaisullaan ja pian tuli perässä Mercedes Benz omalla kotitalouksille suunnatulla akkumallistolla. Uusi mallisto on skaalautuva ratkaisu, jolla omien aurinkosähköpaneelien virtaa pystyy varastoimaan jopa 20 kWh:ta.

Tuollaisella puskurilla pyörittää jo kohtuullisen montaa sähkölaitetta vaikka vuorokauden - kaksi. Esimerkiksi ruuan säilytyksessä tyypillinen energian kulutus kotitalouksissa on 2 - 4 kWh:n luokkaa vuorokaudessa. Sähkölämmityksen ja käyttöveden lämmittämiseen tuo virtamäärä ei koko vuorokaudeksi riitä, mutta melkein kaikki muut sähköntarpeet sitten jo hoituvat tuosta akkuratkaisusta.

Mercedes-Benz on tullut aurinkosähkön kuluttajamarkkinoille
omalla tehokkaalla litiumioniakulla. 
Pienin Mersun "akuista" aurinkosähköjärjestelmään maksaa Saksassa noin 5000 euroa ja 20 kWh:n paristoratkaisun saa kaupasta noin 20.000 eurolla. Markkinoilta löytyy toki edullisempia akkuratkaisuja, mutta uudet litium-ioni akut tuovat uuden teholuokan aurinkosähkön mukavaan hyödyntämiseen.

Meillä aurinkosähköllä lienee jatkossa menestymisen mahdollisuuksia varsinkin eteläisessä Suomessa, jossa vuotuinen kokonaissäteilyn määrä on lähes samaa suuruusluokkaa kuin Pohjois-Saksassa. Meillä paras aika on kesällä, ja olemattominta sähkön kertyminen on joulukuusta tammikuun loppuun, jolloin aurinkoa ei juuri näy tai se on matalalla horisontissa. Aurinkosähkön yleistymistä tulee Suomessakin vauhdittamaan älykkään sähköverkon kehittyminen, jolloin kotitaloudet pystyvät helposti paitsi varastoimaan sähköä, myös tarjoamaan sitä myyntiin. Mercedes Benzin ratkaisumallissa yksi osa internetin avulla ohjattavaa sähköverkkoa on luonnollisesti oman sähkö- tai hybridiauton akun lataus nopeasti talon litiumioniakun avulla.

Kaiken internet, teollinen internet, M2M - mikä erottaa nämä kolme käsitettä?

Käsitesekamelskat ovat kaikille tuttuja. Neljäs teollinen vallankumous on porteillamme. Näin on lausuttu teollisen internetin merkityksestä. Suomessa puhutaan samassa hengenvedossa usein digitalisaatiosta.

Tietoverkoista siirryttiin 1990-luvun alussa verkkojen verkkoon eli internetiin. Nyt kaikki liitetään kaikkeen - noin pelkistetysti kuvaten. Mikä suhde eri käsitteillä oikein on toisiinsa?

Tässä lyhyt tiivistelmä isosta asiasta:

  • The Internet of Everything (IoE), "kaiken internet" on Ciscon luoma yleiskäsite. Sen alle kuuluvat loogisesti kaikki muut internetin käsiteversiot kuten teollinen internet. Suomessa puhutaan digitalisaatiosta, ja se on konseptina monessa suhteessa lähellä IoE-käsitettä, koska digitalisaatiolla tarkoitetaan prosessien digitalisoinnista - ja useimmissa tapauksissa IoE on alusta, jota digitalisaatiossa tarvitaan.
  •  IoE rakentuu neljästä pääelementistä, jotka ovat toisiinsa kiinni netin kautta:
    • ihmisistä
    • esineistä
    • datasta
    • prosesseista
  • The Internet of Things (IoT) tarkoittaa internetin laajentumista laitteisiin ja koneisiin, joita ohjataan, mitataan ja joilla kerätään tietoa internetin läpi. Suomenkielinen vastine on esineiden internet, josta käytetään myös synonyymiä asioiden internet. Esineiden internetin sijaan Suomessa käytetään käsitteestä rinnakkaisilmaisuna myös käsitettä "teollinen internet".
    • Teollinen internet on ymmärrettävissä yrityskäyttöön suunnattujen esineiden internetin ratkaisujen IoT-termiksi. Kuluttajapuolella on jo nyt huomattava määrä IoT-ratkaisuja ja termi teollinen internet ei ainakaan blogin kirjoittajan korvissa kuulosta näissä sovelluksissa hyvältä kuvaustavalta. 
  • Koneiden ja sensoreiden keskinäisessä internet-kanssakäymisessä käytetään ilmaisua M2M eli Machine to Machine -käsitettä. M2M on ymmärrettävissä IoT:n alakäsitteeksi.

Digitaalinen energiavallankumous

Ihmiskunnan historia on jatkuvaa vallankumousta. Neoliittinen vallankumous, teollinen vallankumous, Amerikan vallankumous, Ranskan vallankumous, mikroelektroniikan ja robotiikan vallankumous, bioteknologian vallankumous... Lista on pitkä ja kasvaa uusilla nimikkeillä varmaan hamaan tulevaisuuteen.

Uusiutuva digitaalisesti ohjattu energiateknologia näyttää olevan yksi vahva ehdokas vallankumouksellisten muutosten aiheuttajien listaan. Konsulttitoimisto McKinsey & Company ennusti 1980-luvulla, että matkapuhelinten markkina jäisi noin 900.000 myytyyn puhelimeen seuraavien 20 vuoden aikana. Matkapuhelinten akut olivat pienitehoisia, puhelimet olivat isoja ja puhelinverkot kattavuudeltaan repaleisia.

Ennuste meni pieleen, kuten hyvin tiedämme. Tänään maailmassa on noin 2.600.000.000 matka- tai älypuhelinliittymää ja vuonna 2020 puhelinten määrä ylittää väestön määrän nousten noin 9,2 miljardiin. 

Uusiutuva energia kohtaa tänä päivänä samanlaisia asenteita ja arvioita, kuin ensimmäiset matkapuhelimet 1980-luvulla. Kuitenkin esimerkiksi aurinkoenergian tehot ovat kasvaneet jatkuvasti. Viimeisten 30 vuoden aikana aurinkoenergian teho on kaksinkertaistunut kahden vuoden välein - ja hinta on tullut samaan aikaan alaspäin. Kehitys on ollut vauhdikasta myös tuuli-, aalto-, bio- ja geotermisen energiateknologian alueilla.

Futuristi Ray Kurzweilin arvion mukaan edulliset uusiutuvan energian muodot tulevatkin tuottamaan 20 vuoden sisällä enemmän energiaa kuin mitä maailma tarvitsee. 

Energiatuotannon muuttuvaan yhtälöön liittyy samaan aikaan älykkäiden jakeluverkkojen, gridien, kehitys. Älykkäissä verkoissa energiaa tuotetaan, varastoidaan ja kulutetaan hajautetusti, hyvin hajautetusti yhä edullisemman tietotekniikan avulla. Minkälaisia ongelmia pystytään ratkaisemaan puhtaalla huippuedullisella energialla ja älykkäillä jakeluverkoilla? Riittävästi puhdasta vettä ja ilmaa, vähemmän konflikteja kun resursseja on enemmän. Myös yrityksille jää energiakulujen sijaan enemmän rahaa tuotekehitykseen ja muuhun toimintaan. Kasvihuoneilmiön hillintään saadaan aivan uutta tehoa, jos tuo kehittyvän teknologian käyrä jatkaa ennustetulla tavallaan.

Selvää on, että eri kansakuntien geopoliittinen tila ja keskinäiset suhteet tulevat muuttumaan oleellisesti nykyisestä, jos tämä ennuste edes osin toteutuu. 

Ehkä maailman ja oman tulevaisuutemme näkymä on sittenkin huomattavasti valoisampi kuin mitä me synkistelyyn taipuvaiset suomalaiset uskomme? Hätkähdyttävää on, että olemme jääneet kansainvälisesti energiataloudessamme tästä kehityksestä jälkeen. Näin olemme itse ajamassa itseämme suohon, jos energiatuotannon paradigman mullistukseen ei reagoida ajoissa, eli nyt.

Sitaatti energiaremontti2015.fi sivulta:
"Lappeenrannan teknillisen yliopiston (LUT) johtaman tutkimuksen mukaan kaikki Suomessa tarvittava energia voidaan tuottaa uusiutuvalla energialla, kuten tuulivoimalla, auringolla ja bioenergialla. Seuraavien 35 vuoden aikana öljystä, hiilestä, maakaasusta, turpeesta ja ydinvoimasta voidaan luopua täysin – jos vain halutaan."

Googlen tutkasiru mullistaa digilaitteiden ohjauksen

Project Soli julkistettiin Googlen I/O 2015 kehittäjäpäivillä äsken. Hakujätti esitteli koko joukon radikaaleja innovaatioita, joista Soli-tutkasiru saattaa olla merkittävin. Siru on sekä liiketunnistin että liikeohjain. Se on sormenpään kokoinen ja mahdollistaa täysin uudenlaisen digitaalisten laitteiden ohjauksen.

Soli-ohjattava laite perustuu käden lähettyvillä olevaan laitteeseen upotettuun tutkasiruun, joka pystyy tunnistamaan käden ja sormien liikkeet. Jos vaikkapa siirrät etusormeasi oikealle Soli-anturin läheisyydessä pystyt lisäämään vaikkapa television äänenvoimakkuutta koskettamatta fyysisesti mihinkään laitteeseen, kuten kaukosäätimen näppäimistöön. Lähellä olevan tutkatekniikan etuna on tarkkuus, laite havaitsee pienetkin liikkeet läheisyydessään.

Digitaalilaitteiden pienentyessä ja monimutkaistuessa laitteita voi jatkossa ohjata virtuaalisesti. Laitteet, jotka ovat vaatineet liikkuvia osia tai langallisen ohjaimen, saadaan nyt ohjattua tekemällä erilaisia liikkeitä sormilla: naputtamalla, hieromalla sormia yhteen ja niin edelleen.

Video kertoo enemmän kuin tuhat sanaa, ohessa Googlen tuottama video Project Solista (YouTube) asiasta: 


Mashable-verkkolehden artikkeli aiheesta: http://mashable.com/2015/05/30/google-project-soli-analysis/

Tutkatekniikassa on tultu melkoinen matka sormenpään kokoisista siruista. Toisen maailmansodan alussa käyttöönotettu tutka oli laite, joka mullisti ilmasodankäynnin ja auttoi Iso-Britanniaa voittamaan taistelun Britanniasta kesällä - syksyllä 1940.

Esineiden ja asioiden internet odottaa 5G-verkkojen tuloa


Teollinen internet ja 5G-verkot olivat vahvasti esillä CeBIT-messuilla.
Internet of Things, IoT, esineiden ja asioiden internet on keskustelun, "kohinan" ja tuotekehityksen kohteena hurjassa nousussa. Jos ja kun miljardit laitteet ja tuotteet saadaan kytkettyä samaan verkkoon, tarvitaan hurjasti lisää verkkokapasiteettia ja valtaisa määrä langattomia laitteita, joilla liitynnät pystytään tekemään taloudellisesti. Tässä tulossa oleva 5G-tekniikka näyttelee merkittävää osaa.

CeBIT 2015:ssä Vodafone oli yksi yritys, joka rummutti uuden huippunopean 10 Gbit/s 5G-verkon tuloa. Nykyisissä 4G verkoissa on päästy Suomessa 100 megatavun nopeuksiin.

Uusi 5G-verkko lupaa tosiaikaista internetiä, joka mahdollistaa esimerkiksi itsestään ohjautuvat autot. Nopeuden lisäksi 5G-verkon latenssi eli kansanomaisesti viive yhden datapaketin lähettämisestä sen paluuseen on huomattavan lyhyt. Esimerkiksi ADSL-verkossa latenssi on tyypillisesti 8 millisekuntia kun 5G-mobiiliverkossa se jää yhteen millisekuntiin.

Teräväpiirtoisen 8 gigatavun elokuvan lataaminen vie 5G-verkossa kuusi sekuntia, kun se 4G verkossa vie seitsemän minuuttia ja 3G-verkossa yli tunnin. Uudessa verkkoarkkitehtuurissa jopa ultra high definition -videon pitäisi pystyä siirtymään reaaliaikaisesti.

Joitakin vuosia 5G-verkkojen tuloon vielä menee. Kiinalainen Huawei testaa 5G-verkkoa Münchenissä, mutta asiantuntijat arvelevat uuden verkkostandardin yleistyvän vuoden 2020 jälkeen. 

Huawei on tämän vuoden alkupuolella esitellyt 4.5G-ratkaisun, joka tulee markkinoille vuoden 2016 aikana. Siinä on jo joukko uuden 5G-verkon ominaisuuksia kuten enemmän samanaikaisia yhteyksiä ja lyhyemmät latenssiajat kuin nykyisissä 4G-verkoissa. Latenssiaikojen pitäisi pudota nykyisestä 50 millisekunnista noin 10 millisekunnin kehykseen. Uusi LTE-M standardi vauhdittaa osaltaan IoT:n yleistymistä kun yhdessä tukiaseman solussa pystytään rakentamaan yhteys jopa 100.000:een internet-laitteeseen - kun se nykyisissä 4G-soluissa onnistuu vain tuhanteen laitteeseen.

Suomella on tunnetusti monta rautaa tulessa 5G-puolella, vaikka se ei Hannoverissa erityisesti näkynytkään. VTT ja Oulun yliopisto rakentavat Suomen ensimmäistä 5G-testiverkkoa Tekesin 5thGear teknologiaohjelmassa. Konsortiossa ovat mukana Oulun yliopiston Centre for Wireless Communications CWC, Anite Finland, Elektrobit, Eltel Networks, EXFO, Haltian, Indalgo, MediaTek, Nokia, Oulun kaupunki, Pehutec, Pulse Finland Oy, Sarokal Test Systems, Viestintävirasto ja Yleisradio.


Saksa haluaa nousta digitaalitalouden jättiläiseksi

Liittokansleri Angela Merkel vauhditti huhtikuussa nais-
opiskelijoiden kiinnostusta ICT-opintoihin Berliinissä.
Kuva: Initiative D21 / Girls'Day-Auftaktveranstaltung

Tietoyhteiskunnan ja digitaalitalouden kehto saattaa hyvinkin olla Kalifornian Piilaaksossa, mutta maantieteellisesti meitä paljon lähempänä on valtio, joka on myös erittäin vahva digitalisaation edelläkävijä. Saksan teknologiateollisuus on maan tärkein selkäranka autotehtaineen ja konevalmistajineen. Sitten tuleekin jo ICT. Tämä näkyi maaliskuussa pidettyjen CeBIT-messujen yhteydessä. Tietotekniikka-alan opiskelijoita riitti alan suurimmilla ammattimessuilla.

ICT työllistää Saksassa lähes miljoona ammattilaista. Tietotekniikkaa, mukaan lukien erilaiset elektroniset laitteet - joihin yleensä kaikkiin sisältyy "älyä", maa vie vuodessa yli 30 miljardilla eurolla. Vertailun vuoksi, Suomi vei alan tekniikkaa viime vuonna 2014 noin 3,8 miljardilla eurolla. Saksan ICT-markkinoiden kokonaisvolyymi oli 151,9 miljardia euroa vuonna 2012.

CeBIT 2015 veti jälleen puoleensa runsaasti myös
IT-alan opiskelijoita.
CeBIT 2015 messuilla näkyi selvästi, mistä Saksa hakee lisää talouskasvua. Teollinen internet eli saksalaisittain Internet 4.0 nähdään kasvuveturina ja muutosvoimana. Nuorisoa halutaan ohjata alalle lisää. Tietotekniikan ja tekniikan ammattilaisista onkin pulaa jo tänään. Saksassa on tällä hetkellä 100.000 avointa työpaikkaa insinööreille ja IT ammattilaisten vajaus on 41.000 henkeä.

Ammattilaisia myös kyllä tosissaan koulutetaan lisää. Viime vuonna maan korkeakouluihin otettiin puoli miljoonaa uutta opiskelijaa, näistä 34.000 aloitti tietotekniikan opintojen parissa.

Saksan IT-markkinoilla toimivat ja työllistävät kaikki isot globaalit toimijat kuten Microsoft, Intel tai vaikkapa Ericsson, onhan Saksa ja sen 81 miljoonaa asukasta hyvin merkittävä markkina-alue jo itsessään. Merkittäviä saksalaisia ohjelmistotaloja ovat esimerkiksi maailman ERP-ohjelmistojen ykkönen SAP AG ja toinen talousohjelmistojen jätti Software AG. Laitepuolella on jättejä kuten Siemens, Miele ja Bosch.

Saksan teollisuus on tunnettu vahvasta perheyrittäjyydestä ja "Mittelstand" yrityksistä. Tämä pätee hyvin myös ICT-alaan, pienempiä mutta taloudellisesti vahvoja yrityksiä on paljon, joka ehkä käy hyvin ilmi saksalaisesta BITKOM:n eli alan teollisuuden omasta jäsenluettelosta.

Ei liene vallan väärin otaksua, että Saksan liittotasavalta, joka muutenkin on keskeisiä kauppakumppaneitamme, on ICT-puolella jatkossa yhä tärkeämpi markkina-alue ja yhteistyökumppani. Maa on sen verran keskeinen, että saksankielen taitoa kannattaisi Suomessa edistää pontevammin myös ICT-alalla.

Anturitekniikka vauhdittaa Internet 4.0:aa


Koneiden aistien kehitys on yksi perusvaatimus, jolla Internet 4.0:sta - siis teollisesta internetistä tulee arkitodellisuutta. CeBIT 2015 messuilla uutta anturitekniikkaa ja sen kehittyneitä liitoksia Internetiin oli esillä runsaasti.

Mielenkiintoisen esimerkin tarjosi esimerkiksi yllä oleva Claasin Axion 830 traktori, joka optisilla antureilla mittaa pellossa olevan typen tarpeen ja täsmälannoittaa mitatun kohteen saman ajon aikana optimaalisella lannoitemäärällä.  Traktori kommunikoi ajon aikana paikka- ja tehtävätietoja muun muassa Claasin satelliittipohjaisen telemetriasysteemin "Claas Telematics" avulla. Kyseessä ei ole mikään futurologinen ratkaisu, vaikkakin uusinta tekniikkaa. Traktorissa käytetty anturiratkaisu "Crop Sensor Isaria" on jo vuoden päivät ollut myynnissä myös Suomessa.

Telemetria tarkoittaa tekniikkaa, jolla laitetietoja lähetetään matkan päästä esimerkiksi radiolähettimillä. Teollisessa internetissä tämä telemetrian hyödyntäminen on yksi avainteknologioista ja selittää hyvin, miksi kaikki mobiililaitteiden valmistajat kuten Samsung, LG, Huawei ja muut valmistajat ovat valtavan kiinnostuneita asiasta. Langattomien telemetrisiä yhteyksiä hoitavien mobiililaitteiden tarve tullaan asioiden internetissä - joka on synonyymi teolliselle internetille - laskemaan jatkossa miljardeissa laiteyksiköissä.

Anturitekniikan kehitys on myös osa älypuhelinten tuomaa tietojenkäsittelyn hajautusta. Kuten tunnettua älypuhelin on paljon enemmän kuin puhelin. Sen myötä meistä useimmalla on jo tietokone, lukuisa määrä ympäristöä seuraavia antureita ja internet-yhteys taskussa.

Aivan tavallisessa älypuhelimessa on valtava määrä "aistielimiä" pienessä tilassa ja lähes olemattomalla virrankulutuksella. Missään älypuhelimassa ei liene ihan jokaista näistä anturista, mutta esimerkiksi näitä sensoreita eri valmistajien älypuhelimiin on kätketty:
  • kiihtyvyysanturi
  • gyroskooppi
  • magnetometri
  • läheisyysanturi (proximity)
  • valoanturi
  • ilmapuntari
  • lämpömittari
  • kosteusmittari
  • pulssimittari
  • sormenjälkitunnistin
  • säteilyanturi
  • mikrofoni
  • kamera
Antureita on yhä taloudellisempaa tuottaa, koska niistä useimpia pystyään valmistamaan painotekniikalla isoja määriä. Suomessa esimerkiksi VTT:lla on kattavaa alan osaamista. Jopa kokonainen laboratorio saadaan yhdeksi siruksi. Painotekniikalla pystytään tuottamaan isoalaisia tuntoantureita, jotka voidaan kytkeä osaksi vaikka seiniä ja lattioita.

Akkujen kehitys luo tilaa uusille vallankumouksellisille tuotteille

Niin arkinen asia kuin akut näyttää olevan lähellä muutospistettä, jolloin akkutekniikan kohdalla puhutaan  uuden "häiritsevän" eli disruptiivisen teknologian tulosta markkinoille. Uudet ratkaisut kuten litiumioniakut mahdollistavat entistä pienikokoisempia ja edullisempia tapoja varastoida ja käyttää sähkölaitteita ilman johtoja. Uudesta akkutekniikasta hyötyvät tietoliikenne, tietotekniikka, kuljetustekniikka ja uusiutuvan energiatuotannon jakelu ja varastointi.

Maailman tehokkain sähkömoottoripyörä.
Tämän vuoden CeBIT-messuilla uuden akkutekniikan mahdollisuudet näkyivät kymmenillä eri osastoilla eri teknisten ratkaisujen ja visioiden muodossa. Esimerkkinä oheisessa kuvassa oleva Brammon valmistama sähköllä kulkeva moottoripyörä Empulse R. Kyseessä on sähköllä kulkevista pyöristä nopein lajissaan. Huippunopeus 177 km/h ja ajomatkaa yhdellä latauksella 110 km.

Moottoripyörän litiumioniakut vastaavat teholtaan 20 tavanomaista auton lyijyakkua. Akkuihin varastoidaan sähköä saman verran kuin 1706 kappaleeseen iPhone 5 puhelimen akkuja. 

Uusilla akuilla ja niiden älykkäällä ohjauksella pienet laitteet kuten älypuhelimet pysyvät virrassa entistä pidempään. Myös niiden lataustekniikka kehittyy vaivattomammaksi. Langattomat latausratkaisut ovat tulleet  myös tavallisten kuluttajien ulottuville. Esimerkiksi IKEA:n tuotevalikoimassa on jo koko joukko tarkoitukseen sopivia langattomia latureita.

Tulossa on myös entistä nopeammin latautuvia akkuja, joissa akkujen anodeissa käytetty grafiitti korvataan titaanidioksidilla valmistetuilla nanoputkilla. Myös muita vastaavia nanoteknologiaan perustuvia on patentoitu ja päästy tilanteeseen, jolla litiumioniakun lataus 90 prosenttisesti vie aikaa kaksi minuuttia.

Hintaa Brammon moottoripyörillä ja Teslan sähköautoilla on vielä kohtuullisen paljon, mutta kuten lähes kaiken tekniikan kohdalla, myös akuissa hintasuunta on alaspäin. Laboratorioissa on lisäksi runsaasti uutta perusteknologiaa joka valmistustekniikan kehittämisen rinnalla auttaa painamaan hintoja akuissa alas ja tehoja ylös. Lähivuosina, Fraunhofer instituutin asiantuntija-arvioiden mukaan uusien litiumrikkiakkujen ennakoidaan tulevan ehkä noin kuuden - kymmenen vuoden sisällä yleiseen myyntiin. Niiden teho on noin neljä kertaa parempi kuin litiumioniakkujen. Lisäksi rikki on raaka-aineena lähes ilmaista yleisyytensä vuoksi, mikä lupaa paljon.

Uudet energiateknologiat kuten aurinko- ja tuulivoima ovat tähän asti olleet ongelmallisia säätövoiman tarpeensa vuoksi. Kun tuuli pysähtyy tai aurinko laskee, pysähtyy energian tuotanto. Uudella akkutekniikalla tätä puhdasta energiaa pystytään pian varastoimaan taloudellisesti niin yksityisissä kotitalouksissa kuin voimalaitoksissa ja jakeluverkoissa. Tesla, joka paitsi valmistaa sähköautoja, valmistaa myös litiumioniakkuja ja on luvannut tuoda markkinoille kilpailukykyisen ratkaisun, jolla omia aurinkokennoja käyttävä kotitalous pääsee lähes omavaraisuuteen sähkön suhteen kun käytössä on aurinkosähkön varastointi.

Teslan toimitusjohtajan Powerwall-akkujulkistus sai hiljan paljon julkisuutta Yhdysvalloissa, mutta näyttää siltä, että amerikkalaiset saavat kovan kilpailijan Saksasta. Saksalainen miljardööri Stefan Quandt on luvannut julkistaa kesäkuussa Intersolar Europe messuilla kilpailevan MyReserve-akkuratkaisun, joka on vielä Teslan ratkaisua edullisempi ja nopeammin saatavilla oleva uusi litiumioniakku.


3D tulostaminen siirtyy Terminaattori-aikaan

Unohtakaa kaikki mitä tiedätte tai luulette 3D-tulostamisesta. Perinteinen (kuulostaa hassulta termiltä) 3D-tulostaminen vie tapauksesta riippuen tunteja, jopa päiviä. Nyt julkisuuteen tullut amerikkalainen yritys Carbon3D tekee muoviosien tulostamisesta 25 - 100 kertaa nopeampaa kilpaileviin menetelmiin verrattuna.

Terminator 2 elokuvassa robottigangsteri syntyy metalliliemestä. Carbon CLIP-teknologialla (Continuous Liquid Interface Production) tämä onnistuu kaupallisesti jo ensi vuonna. Paitsi huippunopeaa 3D tulostamista, CLIP-teknologia mahdollistaa sileiden valupintojen tulostuksen. Tämä on iso ero nykyisiin kerros kerrokselta syntyviin enemmän tai vähemmän sahalaitaisiin 3D objekteihin.

Yrityksen verkkosivu on osoitteessa carbon3d.com.

Washington Postin raportti yrityksen kehittämästä - voinee rehellisesti kutsua vallankumouksellisesta teknologiasta: 


CLIP-teknologia on myös tieteellinen läpimurto. Science-lehti, joka on maailman arvostetuimpia tiedelehtiä, on juuri julkaissut tekniikasta sen kehittäjien artikkelin

Teknologia lupaa paljon 3D tulostamiseen tapauksissa, jolloin muoviosat (monolithic polymeric parts), joiden koko jää muutamasta millistä muutamaan kymmeneen senttimetriin ovat sitä, mitä haetaan. Nykyisin 3D-tekniikalla pystytään tuottamaan ja halutaan myös metallitulosteita, betonitulosteita, jopa 3D-tulosteita suklaasta - näihin CLIP-teknologia ei kaiketi sovellu. 

Pohjois-Karoliinassa 2013 perustettu yritys toimii nykyisin Piilaaksossa ja sen takana ovat raskaan sarjan riskirahoittajat Sequoia ja Silver Lake. Tässä on disruptiivinen teknologia, joka saattaa monessa kohden aidosti muuttaa kilpailun pelisääntöjä usealla eri toimialalla ja ihmisten arkipäivässä. 

Miksi pilvipalvelut ovat yhtä tärkeä muutostekijä kuin sähkövalaistuksen tulo?

Laadin tällä viikolla johdantoesityksen tietohallinnon roolin muutoksen haasteista Satakunnan kauppakamarin järjestämään tilaisuuteen.  Haasteen muodostavat kaksi rinnakkain kulkevaa tekijää, tietämysyhteiskunnan synty ja pilvilaskenta, pilvipalvelut.

Yllättävästä henkilökohtaisesta esteestä johtuen esitys jäi pitämättä, mutta laitoin esityksen "kalvot" blogiin heti kun pystyin. Perustelen tässä ja parissa alla näkyvässä kirjoituksessani näitä dioja: http://guutiset.blogspot.fi/2013/05/ratkaiseeko-yrityksen-menestyksen.html

Peter Drucker
Perusteesini tilaisuuden avauspuheenvuoroon, jossa pääpuhujana oli FL Heikki Sinervo, nojasi liikkeenjohtotieteen suurnimen
Peter Druckerin ajatuksiin tietämysyhteiskunnasta, Knowledge Societystä. 

Tietotekniikan ammattilaisen näkökulmasta asian tekee kiinnostavaksi ja haastavaksi yhä yleistyvä käsitys, että pilvipalvelut ovat se avaintekijä, joka kiihdyttää maailman muutosta tietämysyhteiskunnaksi. Tässä olen täysin samaa mieltä kuin tutkija Florian Ramseger, joka voitti 2010 artikkelillaan "The Silver Lining of the Cloud" Peter Drucker Challenge -kirjoituskilpailun.

Pilvipalveluiden aiheuttamaa taloudellista, teknologista ja sosiaalista muutosta kuvasi osuvasti ensimmäisen kerran Nicholas Carr artikkelissaan "The End of Corporate Computing", joka ilmestyi keväällä 2005 MIT Sloan Management Reviewssä. Uudet tietotekniikan tekniikat: virtualisointi, pilvilaskenta ja web-palvelut ovat yhdessä yhtä vallankumouksellinen muutostekijä kuin sähkövalon ja keskitetyn sähköntuotannon verkkojen synty. Hyvästi PC.

Druckerin termi on minusta yleensäkin onnistuneempi kuin Suomessa laajalle levinnyt termi tietoyhteiskunta. Ei siinä varsinaisesti ole mitään vikaa, mutta termillä katsomme jo maailmaa peruutuspeilistä. Tietoyhteiskunta on ehkä kuvaavin vaiheelle, jossa olemme, mutta mitä vahvimmin ja todennäköisimmin olemme matkalla Druckerin kuvaamaan tietämysyhteiskuntaan. Tästä aiheesta on Mika Naumanen kirjoittanut jo kymmenen vuotta sitten Tilastokeskuksen Tietoajassa. Hyvä terminologinen selvennys asiaan löytyy Wikipediasta, kun tutustuu artikkeliin tietämyksen siirrosta (knowledge transfer).

Mitä tekemistä tällä kaikella pohdiskelulla on arjen tietohallinnon kannalta? Kyse on siitä, että tietohallinto ja yrityksen johto mieltävät tietohallinnon roolin uudessa nopeasti muuttuvassa tilanteessa toivottavasti oikealla tavalla. Tiedon hallinta on välttämätön tehtävä, mutta vasta tietämyksen kehittämisellä ja tiedon hallinnan hyödyntämisellä tuossa kehitystyössä organisaatiolla alkaa olla mahdollisuuksia menestyä liiketoiminnassa. Näistä teeseistä lisää alla olevassa aiemmassa blogikirjoituksessani, joka myös toivottavasti selventää johdantopuheenvuoroni dioja.

Yksi jännittävimmistä seikoista pilvipalveluiden kehityksessä on se mahdollisuus, jolla pilvilaskenta antaa suuryhtiötasoiset tietotekniikan välineet myös pääomaköyhän aloittavan pienyrityksen käyttöön. Kun ajantasalla olevaa tietoa on Googlen ja muiden ratkaisujen avulla haettavissa silmänräpäyksessä on tietämyksestä, luovuudesta ja teknisestä innovatiivisuudesta tullut avaintekijä. Nuo kaikki edellä mainitut tekijät: tietämys, luovuus ja tekninen innovatiivisuus ovat Druckerin Tietämysyhteiskunnan peruspilareita.

Peter Druckerin ajattelusta on kiinnostavalla tavalla kirjoittanut viime aikoina myös professori Arto Lahti omassa blogissaan.



Internetin dataliikenne kalpenee uuden teleskoopin rinnalla



Internetin liikennemäärä vuonna 2011 oli 27483 petatavua. Luku on Cisco Systemsin laskema arvio, johon liittyy useita epävarmuustekijöitä johtuen internetin verkkorakenteesta. Kasvu on ollut kuitenkin rajua, kuten olen yrittänyt yllä olevassa kaaviossa havainnollistaa. [Tein kaavion maksuttomassa infogr.am -pilvipalvelussa: suosittelen!]

Petatavu on iso luku, se saadaan kun miljoona kerrotaan miljardi kertaa. Petatavu on 1015 tavua = 1.000.000.000.000.000 tavua.


Dataa kulkee muuallakin kuin internetissä. IBM on toimittamassa mikropalvelimia kansainväliseen radioteleskooppihankkeeseen, jossa tullaan liikuttamaan kymmenen kertaa enemmän dataa kuin planeettamme internet-liikenteessä nyt liikkuuu. Uuden "Neliökilometrin antenni" eli the Square Kilometre Array (SKA) teleskoopin rakentaminen alkaa 2017 ja se tullaan toteuttamaan hajautetusti kahteen maanosaan Afrikkaan ja Australiaan.

Kolmetuhatta toisiinsa kytkettyä antennia muodostavat uuden teleskoopin silmän, jolla kosmosta tutkitaan. SKA tulee olemaan maailman suurin radioteleskooppi ja sen pitäisi löytää tarkempia vastauksia, miten galaxit ovat kehittyneet alkuräjähdyksen jälkeen, miten painovoima toimii ja onko elämää löydettävissä kaikkeudesta.

Teleskoopin pitäisi olla tutkijoiden käytössä vuonna 2024 - silloin Internetin liikenne lienee kyllä reilusti moninkertaista kuin mitä antennin dataliikenteen määrä tulee olemaan.

Ciscon arvion mukaan jo vuoden 2016 lopussa maailmanlaajuinen IP-liikenne ylittää 1,3 zettatavun (1021) rajan. Internet-videosiirron kasvu haukkaa tuolloin koko IP-liikenteestä 55 prosenttia, web-sivut ja dataliikenne 23 prosentia ja tiedostojen jakaminen 21 prosenttia.

Lisää aiheesta: http://www.skatelescope.org/ ja
http://www.dome-exascale.nl/node/36

Sata Google-hakua vastaa yhden paidan silitystä

Lentoliikenteen energiankulutusta pidetään kerskailevana ja haaskaavana. Lentoliikenne käyttää neljä prosenttia kaikesta energiasta. Mutta tiesitkö, että tietotekniikka ja internet kuluttaa aivan yhtä paljon? Suihkukoneen moottorin ääni on ehkä vakuuttavampi kuin miljardien sormien näppäimistöillä aiheuttama voimalaitosten kuormitus, mutta energiaa kuluu...

Tietotekniikan energiankulutusta ovat viime vuosina lisänneet tietokoneiden lisäksi matka- ja älypuhelinten voimakas yleistyminen. Joka viides hakukonekyselykin tehdään nykyisin jo älypuhelimella. Mobiililaitteiden määrä ohitti viime vuonna 2012 ensimmäisen kerran maailman väkiluvun eli niitä oli yli 10 miljardia, näistä osa koneiden väliseen langattomaan liikenteeseen tarkoitettuja laitteita.

Kun olet tehnyt sata Google-hakua, olet kuluttanut saman verran sähköä kuin mitä tarvitaan paidan silittämiseen. Tämä on luonnollisesti likiarvo, riippuen silittäjän ripeydestä, paidasta ja käytetystä silitysraudasta. Uudempien rautojen tehonkulutus on 600 wattia, vanhempien jopa 1000 W.

Googlen tietokonekeskukset, joita on 13 eri puolilla maailmaa, tarvitsevat New York Timesin mukaan 260 - 300 miljoonaa wattia sähköä. Sama määrä riittäisi 200.000 omakotitalon tarpeisiin. Maailman kokonaisenergian kulutuksesta Googlen osuus on noin 0,013 prosenttia. Googlen tietokonekeskukset ovat kuitenkin energiatehokkaita, sillä kaikkien tietokonekeskusten osuus maailman energiankulutuksesta onkin yhteensä 1,3 prosenttia. Maailman pilvipalveluiden pyörittämiseen tarvitaan noin 30 ydinvoimalaitoksen koko tehoa vastaava sähköntuotantokapasiteetti!

Keskimääräiseen Google-kyselyyn kuluu 0,0003 kWh energiaa, jolla pystyisi valaisemaan vanhanaikaisen 60 watin hehkulampun 17 sekunniksi. Yksi Google-kysely tuottaa karkeasti 0,2 gramman hiilidioksidipäästöt.

YouTube, yksi Googlen palveluista, on varsin energiatehokas DVD-levyihin verrattuna. Yhden DVD-levyn valmistukseen kuluvalla energiamäärällä voi Googlen mukaan katsella YouTube-videoita kolme vuorokautta.

Google kuluttaa energiaa paljon, mutta yhtiön aiheuttama ympäristökuormitus on energian osalta "vihreä". Yhtiö tuottaa sähköä tuulella ja aurinkovoimalla ja lopun edestä ostaa päästöoikeuksia, jotka edistävät puhtaan energian tuotantoa. Voimaloiden jäähdyttäminen vie paljon energiaa, mikä oli yksi hyvä syy Googlella tulla Haminaan Suomenlahden vilpoisten vesien ääreen, merivedellä jäähdytys hoituu tehokkaasti.

http://techland.time.com/2011/09/09/6-things-youd-never-guess-about-googles-energy-use/
http://techcrunch.com/2012/02/14/the-number-of-mobile-devices-will-exceed-worlds-population-by-2012-other-shocking-figures/
http://www.nytimes.com/2012/09/23/technology/data-centers-waste-vast-amounts-of-energy-belying-industry-image.html?pagewanted=all&_r=0


Tohtorifirma




Googlesta tulee useimmille mieleen varmaankin hakukone, sitten mahdollisesti Gmail ja mainonta. Kaikkiaan yrityksen kulttuuri taitaa kuitenkin olla lähempänä tiedeyhteisöä kuin mitä meistä useimmat ajattelevat. Yrityksen perustajat, Venäjällä syntynyt Sergey Brin ja Larry Page loivat uuden tyyppisen hakukoneen suorittaessaan väitoskirjaopintojaan Stanfordin yliopistossa. Yrityksen tieteellinen volyymi onkin kohtuullisen iso, satoja tieteellisiä julkaisuja vuodessa. Tuotekehitykseen Google käyttää 15 prosenttia liikevaihdostaan, mikä tarkoittaa 3,7 miljardin dollarin t&k-budjettia 2012.

Tässä listaa yrityksen tutkimuskohteista ja julkaisumääristä: http://research.google.com/pubs/papers.html

Video on poimittu YouTuben Google Tech Talks -kanavalta. Googlen tutkijat julkistivat keväällä 2012 uuden lineaarisen kirjaskannerin, joka ei vahingoita kirjoja.