Tänaseid õpilasi ümbritseb tulevikus asjade internet


Avaldaja:Madli Leikop28. Oktoober 2014

Teie keedukann sai külge viiruse ja külmkapp edastas teile krediitkaardi andmed. Ulme? Praegu jah, aga TTÜ vanemteaduri Jürgo-Sören Predeni sõnul siiski reaalne tulevik. Sest proaktiivsed süsteemid arenevad maailmas tohutu kiirusega.

Jürgo-Sören Preden on Tallinna Tehnikaülikooli vanemteadur, proaktiivtehnoloogiate teaduslabori juht. „Tegelen nii teadus- kui õppetööga. Annan tudengitele ainet "Proaktiivtehnoloogiad", kevadel lisandub küberfüüsikaliste süsteemide kursus, mis on õppekavas esimest korda. Annan ka ainet "IKT logistikas ja tarneahela juhtimises". Juhin oma väikest teadusgruppi,“ rääkis ta oma tööst.

IMG_2429.JPG

Jürgo-Sören Preden. Foto: Madli Leikop. 

Septembri lõpus, kui Tallinnas oli koos üle saja õpetaja kõikjalt Euroopast eTwinningu rahvusvahelisel koolitusel õppimas, esines neile ka Jürgo-Sören Preden. Teema oli ja on intrigeeriv – asjade internet, kuidas arupuru võib muuta meie tulevikku. Jutt käib tegelikult proaktiivsete tehnoloogiate rakendustest.

Jürgo-Sören Preden, mis on proaktiivtehnoloogia?

Kui vaatame arvutite arengut läbi aegade, siis alguses olid algoritmilised süsteemid, kus inimene andis arvutile mingi ülesande ja arvuti andis vastuse tagasi. Ingliskeelne sõna computer tulebki siit – varem olid inimesed, kes tegid arvutusi paberil, ja nende nimi oligi computer: toatäied inimesi, kes lahendasid erinevaid arvutusülesandeid. Seda oli vaja efektiivsemaks muuta, nii tehtigi tehismasinad, elektronarvutid. Need realiseerisid puhtalt algoritmilisi arvutusi: oli mingi valem, masinale söödeti andmed sisse, saadi vastus.

Eelmise sajandi keskpaigas loodi esimesed reaktiivsed arvutid, mis juhtisid mingit süsteemi, näiteks tootmises tootmisliini. Need arvutid pidid reageerima keskkonna muutustele, näiteks kui tänapäevases jogurti tootmisprotsessis PH-tase kuskil tünnis muutub, siis arvuti reageerib sellele ning lisab automaatselt vajaliku koguse vastavat ainet. See on reaktiivne süsteem.

Proaktiivsed süsteemid on sellised, mis suudavad ennustada, mis keskkonnas juhtuda võiks, käituda vastavalt oma sihifunktsioonile. Näide natuke küll ulmevallast – kohvitass ja südamestimulaator. Ütleme, et inimesel on südamestimulaator. See räägib (ülekantud tähenduses, mitte inimkeeli) inimese kohvitassiga, mis omakorda räägib kohvimasinaga, mis omakorda räägib arstiga. Kõik inimesele nähtamatult ja kõik selleks, et teada saada, kui kanget kohvi tohib täna hommikul teha. Iva on selles, et inimene mitte ei ütle seadmetele, et nad nii ja nii kange kohvi teeksid, vaid masinad ise saavad aru ja tegutsevad. Inimene annab arvutisüsteemile mingi üldise juhise. Näiteks tulen koju ja ütlen: „Jahe on.“ Arvutisüsteem saab aru, mida ta tegema peab. Või näiteks tulen jooksmast ja ma tahangi, et maja oleks jahedam, siis maja arvutisüsteem juba teab, mida tuleb teha, ta aimab ette minu soove ilma et ma peaksin täpselt ütlema, mida teha.

Need on näited proaktiivsetest süsteemidest: iseteadlikud, saavad aru, mis keskkonnas toimub, neil on ülesanne, mida nad täitma peavad. Lähtuvalt sellest, kuidas keskkond ja arvutisüsteem ise muutuvad, tegutsevad sellele vastavalt ka süsteemid.

Kui kohvitassi lugu on praegu veel ulme, siis meil ju on tegelikkusest näiteid tuua proaktiivsetest süsteemidest? Või neid alles õpitakse looma?

Osaliselt neid on ja osaliselt alles õpitakse looma. Keerukamad küberfüüsikalised süsteemid peavad olema proaktiivsed süsteemid. Küberfüüsikaline süsteem on see, kus on päris maailm, päris asjad, päris keskkonnatingimused, ja kübermaailm (need on arvutid) omavahel kokku pandud. Arvutid suhtlevad füüsilise maailmaga, suhtlevad omavahel, püüavad maailma mõjutada. Võtame näiteks keerukamad lennukid, need peavad olema teatud määral proaktiivsed. Konks on selles, et proaktiivsete süsteemide käitumist on peaaegu võimatu ette ennustada. Kuna me ei tea, mis tulevik tuua võib, ei tea me ka väga täpselt, mis olekusse süsteem mingil ajahetkel võib sattuda.

Kas see läheb sinna valdkonda, et maja hakkab käituma nagu heaks arvab ja muutub elanikele ohtlikuks?

Seda millegipärast kõik kardavad. See on üks teema, millega siin laboris tegeleme: kuidas piirata proaktiivse süsteemi tegevust meie poolt lubatud vahemikuga.

Kui süsteemi loome, anname ette vahemiku, kus see peaks olema, ja süsteem ei tohi sellest välja minna. Süsteemi käitumise kirjelduses võib olla palju erinevaid abstraktsioonitasemeid. Kui räägime toa temperatuurist, võime anda ette vahemiku 19 kuni 22 kraadi, aga võime anda ette ka lihtsalt „mitte rohkem kui sellele inimesele meeldib“. Parameetrid võivad olla väga erinevad, mille abil süsteemile juhiseid antakse.

Mina seda hirmu ei jaga, et masinad võtavad midagi üle. Sest meie loome need masinad, ja ilmselgelt ei taha me luua süsteeme, mis kontrolli alt välja lähevad. Süsteemidega koos loome ka kontrollmehhanismid, mis võimaldavad piirata olekute hulka, kus see süsteem saab olla. Aga nagu tänapäeva auto võib mingil hetkel käituda meile sobimatult, võib seda ka suvaline muu süsteem teha, küsimus on, kui palju süsteemi looja tahab/saab ette näha ja kui palju raha meil on süsteemi loomise eest maksta. On selge, et turvalise süsteemi loomine nõuab palju raha ja palju tööd.

Oletame, et gümnaasiumiõpilane satub proaktiivsest tehnoloogiast vaimustusse ja tahab tulevikus tegeleda just selliste süsteemide loomisega. Mida ta peab selleks kõige paremini oskama – matemaatikat, füüsikat, keemiat, programmeerimist?

Jaa. Vaat seda kõike peabki oskama. Olen ise hariduse poolest süsteemiinsener. Mis eristab süsteemitehnikat puhtast infotehnoloogiast, ongi see, et me peame aru saama nii füüsilisest maailmast kui arvutite maailmast, arvutisüsteemidest. Kust need inimesed on tulnud, kes täna siin laboris proaktiivseid süsteeme katsetavad? Oleme osa automaatikainsituudist ja enamik meie labori inimesi on süsteemiinsenerid, kes peavad paratamatult aru saama füüsikalistest protsessidest, et neid mõistlikult juhtida.

Kuidas kogu see keeruline asi on seotud eTwinninguga?

Mina olen veendunud, et maailm liigubki asjade interneti poole. Küberfüüsikalised tajumatud arvutisüsteemid saavad tulevikus olema meie ümber keskkonnas. Ma arvan, et see muutus tuleb palju suurem kui oli see, mis internet meile kaasa tõi paarkümmend aastat tagasi. Asjade internet muudab meie maailma palju rohkem, kui internet on meie maailma muutnud. Noored peavad olema selleks valmis, ja valmisoleku annab neile haridus. Neil peaks olema mingigi arusaam, kuidas need süsteemid töötavad. Piltlikult öeldes kui uks ei avane, siis ei hakka nad ust kaikaga laht peksma, vaid saadakse aru, et selle taga on arvutisüsteem; võib-olla midagi, mis me enne tegime, mõjutab ukse avanemist.

Loomulikult kaasnevad hea baasharidusega ka karjäärivõimalused. Hinnatakse, et aastaks 2020 on selle valdkonna äriline maht kusagil 9 triljoni dollari kandis. Proaktiivsed süsteemid on perspektiivikas ja väga põnev valdkond.

Õige.jpg

eTwinningul esinemas. September 2014. Foto: Marko Puusaar. 

Me oleme hädas sellega, et koolides pole piisavalt kaasaegseid arvuteidki. Kuidas õpetajad reageerisid sellele, mida te rääkisite?

Õpetajad reageerisid väga hästi. Investeering, mis on vajalik selleks, et nende kontseptsioonidega mängima hakata, ei ole üldse suur. Sardarvutid, mille peal neid asju saab katsetada ja läbi mängida, ei maksa palju - paarikümne euro eest saab lihtsa sardarvuti, millega saab esimesi katsetusi teha.

Sardarvutid on arvutid, millel puuduvad klassikalised kasutajaliidesed nagu suur ekraan ja hiir/klaviatuur, need on arvutid, mis on igapäevaste masinate osa ja millega suhtleme võib-olla mõne tulukese ja paari nupu abil. Sardarvutid on näiteks kaasaegses pesumasinas või külmkapis.

See on väga hea tunne, kui suudad tüki rauda elama panna, kui suudad raua panna tegema, mida sul vaja on. Veel ägedam, kui suudame arvutid enda ümber keskkonas panna tegema seda, mida meil vaja on. See on loomine, aga me ei loo pilti või heli, vaid süsteemi.

Kas need miljonid äpid, mida tehakse ja välja mõeldakse, on väike eelmaitse sellest, mis meid ees ootab?

Teatud määral. Äppide näol püütakse teha asju, mida varem ei ole tehtud. Ja püütakse teha teistmoodi. Selles suhtes on see eelmaitse. Tehnoloogiliselt on äpp midagi väga muud.

Üks kontseptsioon, mida me laboris arendame on tajumatu arvutuse (või siis asjade interneti) funktsionaalsuse paigutamine eraldi moodulisse, mille võib siis suvalise väikese arvuti külge panna, muutes selle arvuti asjade internti osaks See võimaldab ükskõik kellel teha asjade interneti või tajumatu arvutuse rakenduse nagu tema seda näeb, teadmata midagi kommunikatsiooniprotokollidest või sellest, kuidas kommunikatsiooni kanalit moodustada või elus hoida. Piisab sellest, kui öelda rakenduse tasemel, mis tüüpi andmeid, kust kohast vaja on ja kui vanad need andmed võivad olla, näiteks saame öelda, et "vaja on temperatuuri elutoast, mis on mõõdetud vähem kui viis minutit tagasi" (mitte "kontrolleri 0xA45BD analoogsisendi 4 väärtust", mida peaksime ütlema klassikalisi vahendeid kasutades). Me töötame selle kallal, et anda maailmale töövahendid, mis võimaldab lihtsalt ja kiiresti asjade interneti rakendusi teha ja see on väga põnev, nii töövahendite tegemine kui nende kasutamine. Oktoobrikuu lõpuks saab meil valmis riistvara ja tarkvara prototüüp, mida hakkame kohe ka asjade interneti projektide tegemisel kasutama, et näidata, kui lihtne on neid rakendusi teha.

Missuguseks hindate noorte huvi tehnoloogiaainete vastu?

Raske öelda, sest TTÜsse tulevadki huvilised. Kui ühiskonda laiemalt vaadata, siis tehnoloogiavärk nõuab ikkagi kõva ettevalmistust. Et midagi saavutada, on väga palju vaja tööd teha. Tänapäeva inimeste keskendumisvõime on suhteliselt vilets, ootused tulemustele on samas kõrged, väga kiiresti ja vähese vaevaga tahetakse midagi saada.

Tehnoloogiavaldkonnas see ei toimi, siin on vaja pühendumist ja keskendumist. Võib-olla tänu sellele tehnoloogiahuvi üldiselt ei ole kuigi suur. See, et pead üksinda kuskil ruumis istuma ja päevi arvuti taga vaeva nägema, sest see on osa tööst, ei sobi kõigile, pole midagi teha.

Loodame siiski, et tehnoloogia areng, töövahendite lihtsamaks muutumine, uued põnevad rakendused ning loomulikult väga head karjääriperspektiivid muudavad seda olukorda positiivsemaks.

Küsimustele vastas TTÜ vanemteaduri Jürgo-Sören Preden.

Samal teemal:

 

 

Haridus- ja Noorteamet