Skip to header Skip to main navigation Hyppää pääsisältöön Skip to footer

Main navigation

  • Etusivu
  • Aihealueet
    • Avaruus
    • Tiede
    • Tekniikka
    • Luonto ja ympäristö
    • Terveys ja lääketiede
    • Ihmiset
    • Taide
    • Paikkoja
    • Arvioita
  • Videot ja podcastit
  • Uusimmat jutut listana
  • Jutturuletti
  • Tiedekiinnostavuuskartta
Tiedetuubi

Läpimurto robotiikassa (ja totaalinen epäonnistuminen)

Jari Mäkinen

Kalifornian yliopiston Berkeleyn kampuksella on toiminnassa robotti, jonka me kaikki varmaankin haluaisimme kotiin: laitteen nimi on BRETT, eli Berkeleyn robotti tylsien toimien tekemistä varten (Berkeley Robot for the Elimination of Tedious Tasks), ja nimi kertoo kaiken siitä mihin tutkijat ovat sen toivottavasti pystyvän.

Suuri osa kotitalouksien tylsistä toimista on kuitenkin aika monimutkaisia ja ne vaativat varsin paljon älykkyyttä. Kyse on aika usein eräänlaisesta palikkatestistä: pitää löytää samankaltaisia esineitä ja tehdä niille jotain, ja toistaa samaa monta kertaa, paitsi hyvin harvoin esineet ovat aian samanlaisia ja tarkasti ennalta määritetyillä paikoillaan.

Koska kaikkia arkisen elämän tehtäviä ei kerta kaikkiaan voi opettaa robotille ennalta, onkin hankkeen tärkein päämäärä kehittää robotille kyky yrittää ja oppia erehdyksistään. Algoritmien suunnittelijoiden kannalta kyse on oikeastaan siitä, että robotti käsketään yrittämään jotain asiaa uudelleen ja uudelleen hieman eri tavoilla, kunnes tehtävä onnistuu.

Eräs tällainen esimerkki on palasista koostuvan lelun kokoaminen.  Robotti voi ensin kuvata osia eri puolilta ja hahmottaa millaisista osista on kyse. Tekoälyn avulla se pohtii erilaisia tapoja liittää osia toisiinsa ja siirtyy sitten koettamaan näitä.

Berkeleyn tutkijaryhmä kertoi tänään Seattlessa pidettävässä robotiikan ja automaation konferenssissa saavuttaneensa tässä läpimurron. BRETT onnistuu tekemään sille uusia tehtäviä itsenäisesti yrityksen ja erehdyksen metodilla; robotti laitettiin esimerkiksi ripustamaan vaatteita henkareissa tangolle  ilman, että sille on kerrottu tietoja ympäristöstään tai tangon sekä ripustimien sijainneista. 

Periaatteessa siis BRETT voidaan laittaa vain huoneeseen ja kertoa sille, että “laita vaatteet roikkumaan”. Kun ajatellaan tulevaisuuden kotirobotteja, on tämä erittäin tärkeä askel eteenpäin. Niiden täytyy pystyä itse keksimään miten asiat tehdään, hahmottamaan paikkansa tilassa ja määrittämään käsivarsiensa liikeradat tilassa. Ja muodostamaan sitten tehtäväsarjan, jonka muistamalla ja muokkaamalla robotti pystyy suoriutumaan vastaavanlaisista tehtävistä hieman eri tilanteissa.

Testeissä BRETT laitettiin tekemään myös muita temppuja, kuten laittamaan pyykkiä pinoihin. Siinä se epäonnistui totaalisesti, eikä se kyennyt oppimaan lainkaan miten homma hoituu. Robotin sähköaivoille ja koneaisteille on ylivoimaista määrittää missä vaatekappaleiden ja esimerkiksi pyyhkeiden rajat menevät ja miten ne saa taiteltua nätisti pinoihin.

Tehtävä muuttuu vielä vaikeammaksi, jos pyykissä on sekaisin aivan erilaisia vaatekappaleita tai jos kappaleet ovat osittain sekaisin – jos vaikkapa sukka on joutunut pesukoneessa paidan sisään.

Pyykin lajittelu ja asettelu on erittäin älykästä toimintaa, mikä kannattaa pitää mielessä seuraava kerran kun harmittelet pyykkikasan äärellä homman tylsyyttä.

Tai kuten tutkijaryhmän vetäjä Pieter Abbeel toteaa: “kaikkein vaikeimpia tehtäviä roboteille opetettavaksi ovat juuri tällaiset yksinkertaiset asiat, joita alle kymmenvuotiaan oppivat.”

Vaarallisin osuus edessä: sähkölentokone lähtee ylittämään Tyyntä valtamerta

Jari Mäkinen
Päivitys 25.5. klo 18:05. Lentoa on lykätty toistaiseksi sääennusteen muututtua epäsuotuisaksi.

Aurinkovoimalla ympäri maailman lentävä Solar Impulse -lentokone on ollut jo lähes kuukauden maassa, odottamassa Kiinan Nankingissä sopivia olosuhteita matkan kenties vaarallisimmalle lennolle: kuusi vuorokautta kestävälle yksinlennolle Kiinasta Havaijille.

Solar Impulse on erittäin kevyt (vain katumaasturin luokkaa), suurikokoinen (siipien kärkiväli on pitempi kuin Boeing 747 Jumbo-Jetillä) ja periaatteessa alitehoinen, yksipaikkainen lentokone, joten lennosta tulee haastava. 

Lennon aikana kone käyttää ainoastaan akuissaan olevaa ja aurinkokennojen tuottamaa sähkövirtaa. Jos kaikki sujuu hyvin, ei koneella ole mitään ongelmia, sillä sen akkujen kapasiteetti, moottorien teho ja aurinkopaneelien sähköntuotto on laskettu enemmän kuin tarkasti; teknisesti kone pystyy lentämään vaikka viikkokausia, kunhan se saa päivisin auringonvaloa.

Sen sijaan yllättävä pilvisyys voi vaarantaa lennon onnistumisen.  Suurempi ongelma on kuitenkin tuuli. Kone lentää luonnostaan hitaasti, joten myötätuulessakin 8172 kilometriä pitkä lento kestää vähintään viisi vuorokautta.

Siksi suurin ongelma on lentäjä. Maailmanympärilennolla pilotteina ovat Bertrand Piccard ja André Borschberg, jotka ovat vuorotelleet kuudella aikaisemmalla etapilla. Nyt puikkoihin astuu Borschberg, jotta Piccard, lentäjistä kuuluisampi, pääsee lentämään puolestaan koneen Havaijilta Yhdysvaltain mannermaalle.

Kumpikin on harjoitellut pitkää yksinlentoa varten huolellisesti ja simuloinut lentoa jo ennalta. He ovat opetelleet itsesuggestion avulla ottamaan pieniä torkkuja silloin tällöin, jotta pitkiä, yhtäjaksoisia nukkuma-aikoja ei tarvita. Koneessa on yksinkertainen autopilotti, mutta sitä ei voi jättää lentämään liikennelentokoneen tapaan pitkäksi aikaa itsekseen ilmanvalvontaa. Niinpä lentoprofiili on suunniteltu sellaiseksi, että pilotti pysyy koko ajan aktiivisena. 

Öisin kone lentää korkeammalla, missä lentäminen vaatii vähemmän energiaa. Päivällä kone laskeutuu alemmaksi ja koettaa maksimoida lentoajan päivänpaisteessa alueilla, missä ei ole edes ohutta yläpilveä. Aamuisin kone tarvitsee mahdollisimman nopeasti virtaa aurinkopaneeleista, sillä pimeässä ja kylmässä lentäminen syö akkujen varaustasoa nopeasti.

Mahdollinen turbulenssi, pilvialueet ja tuulivyöhykkeet tekevät lentämisestä muutenkin aktiivista, ja saattavat johtaa lentosuunnitelman muuttamiseen lennon aikana. Ne kaikki voivat tehdä myös nokkaunien ottamisesta hankalaa.

Koneen ohjaamo on myös hyvin askeettinen: sillä on kylmä ja sitä ei ole paineistettu, joten pilotilla on päällään erikoispuku.

Lennolla on siis monia riskitekijöitä, minkä vuoksi koneella lähdetään matkaan vasta kun olosuhteet ovat sopivat. Nähtävästi tänään illalla näin on, ja suunnitelman mukaan Borschberg lähtee lentoon klo 22 Suomen aikaa. Koneen akut ovat lähtiessä täyteen ladattuina ja hän lipuu ensimmäisen yön aikana Kiinan mantereelta jo meren päälle. 

Jos kaikki sujuu hyvin, hän laskeutuu Havaijille lauantaina – mutta sään ennustaminen viiden päivän päähän on lievästi epävarmaa, joten lennosta tulee _oikeasti_ kiinnostava.

Alla on Tiedetuubin ennen maailmanympärilentoa Solar Impulsesta tekemä video:

Avaruusyhtiö, jolla on jalat tukevasti Maassa

Jari Mäkinen

Aikanaan Espoossa majaansa pitävä Space Systems Finland kertoi olevansa Suomen suurin pelkästään avaruusalalla toimiva yritys. Nyt tilanne on toinen, sillä vaikka yhtiö on edelleen tukevasti avaruudessa, on sen toimintojen pääosa aivan maanpäällisissä toimissa. 

Näillä kahdella on kuitenkin yhteys: nykyisin melkein kaikissa laitteissa pölynimureista kansainväliseen avaruusasemaan on tietokoneita, ja niiden toimintaa ohjaavat tietokoneohjelmat. Kriittisissä laitteissa, joiden tulee toimia varmasti, luotettavasti ja turvallisesti, pitää käyttää aivan yhtä varmoja, luotettavia ja turvallisia ohjelmia.

Nämä ohjelmat ovat olleet SSF:n erikoisalaa alusta alkaen.

Syntyi Mars-munasta

Space Systems Finlandin juuret ovat vuodessa 1989, jolloin Seppo Korpela perusti sen tekemään ohjelmistoja tuolloin Suomessa kehitteillä oleviin tieteellisiin avaruuslaitteisiin. Mittatilauksena tiettyyn tarkoitukseen tehdyt laitteet vaativat yhtä lailla räätälöidyt ohjelmistot. 

Suomi oli neuvottelemassa liittymisestä Euroopan avaruusjärjestöön ja tekemässä mittalaitteita neuvostoliittolaisiin Mars-luotaimiin, joten kysyntää avaruuskoodille oli hyvin.

Näiden hankkeiden joukossa oli monta toteutumatonta ideaa, kuten Marsiin lähetettäväksi suunniteltu sääasema MetEgg. Nämä kuitenkin auttoivat kehittämään tietotaitoa, jota tarvittiin myöhemmin merkittävissä ja vastuunalaisissa tilauksissa ESAsta. 

SSF teki ohelmia esimerkiksi Herschel-ja Planck-avaruusobservatorioihin sekä Maan gravitaatiokenttää mitanneeseen GOCE-satelliittiin. GOCEn päätietokone hyrräsi kokonaan SSF:n ohjelman varassa, ja se  Nyt rakennettava Galileo-paikannussatelliittijärjestelmä luottaa myös espoolaiskoodiin.

Kehitteillä olevat uuden sukupolven Meteosat-sääsatelliitit ja Merkuriukseen ensi vuonna laukaistava BepiColombo pitävät sisällään myös SSF:n ohjelmistoja, joten yhtiö on edelleen nimensä veroinen avaruusyritys.

Avaruutta Maan päällä

Satelliitteja, luotaimia sekä niiden yksittäisiä osia testataan tiiviisti ennen laukaisua, ja näissä testeissä tarvitaan myös ohjelmistoja. Samoin tutkimuslaitteista saatavien tietojen käsittelyä varten tarvitaan omat ohjelmansa. Nämä muodostavat usein jopa suuremman ja taloudellisesti kiinnostavamman osan hankkeesta kuin itse avaruusaluksen mukana lentävän koodin tekeminen.

SSF on tehnyt paljon tällaisia ohjelmistoja, ja eräs yhtiön kunnianhimoisimmista parhaillaan työn alla olevista hankkeista liittyy näihin. Kyseessä on edistyksellinen paikannussatelliittien signaalia simuloiva laitteisto, jonka avulla voidaan paitsi testata satelliittipaikannuslaitteita, niin myös koetella niitä erilaisissa keinotekoisissa häiriötilanteissa. 

Yhtiössä on myös kehitetty tekniikkaa, jolla GPS- tai Galileo-vastaanottimet saataisiin toimimaan sisätiloissa ja muissa katvepaikoissa, minne taivaalta tulevat signaalit eivät pääse.

Avaruustyyliin tehdyt ohjelmistot löysivät varsin pian tiensä myös erilaisiin, Maan päällä oleviin kriittisiin systeemeihin. Tällaisia ovat esimerkiksi ydinvoimaloiden tietokoneiden ohjelmistot, joiden pitää toimia varmasti.

Turvakriittisten ohjelmistojen tekeminen on hyvin erilaista verrattuna tavallisen ohjelmistotalon toimintaan, sillä koodi tehdään hyvin luotettavaksi ja yksinkertaiseksi, erittäin huolellisesti ja pikkutarkasti raportoiden. Yhtä koodiriviä kohden saattaa olla yli 50 rivillistä kommentteja ja huomioita, sillä jokainen muutos koodiin kirjataan ylös.

SSF on kasvanut ulos avaruudesta

Viime vuosina Space Systems Finland on kasvanut voimakkaasti ja yhtiö on vuodesta 2010 Veera Sylviuksen johdolla laajentanut toimintaansa reippaasti muillekin kuin avaruuteen tai siihen liittyville aloille.

Työntekijöitä SSF:lla on tällä hetkellä yli 50 ja liikevaihto tulee olemaan vuonna 2015 noin 5,8 miljoonaa euroa. Nykyisellään hieman yli puolet liikevaihdosta tulee avaruustoiminnasta. Yhtiö etsiikin jatkuvasti työntekijöitä – kun Suomesta niitä ei löydä tarpeeksi, on yhtiö palkannut väkeä yhä enemmän ulkomailta.

Tuoreimpia työllistäjiä ovat muun muassa raskaiden työkoneiden ohjelmistot sekä lääketieteelliset laitteet.

Esimerkiksi leikkaussaleissa käytettävät laitteet ja sädehoidossa käytettävät hiukkastykit tarvitsevat myös erittäin luotettavia tietokoneohjelmistoja, sillä potilaan henki on niiden varassa.

SSF:n jännittävin lääketieteellinen kehitysprojekti liittyy tällä haavaa analyysilaitteeseen, joka pystyy seulomaan verinäytteestä erilaisista sairauksista kertovia merkkiaineita. Yhtiö on hankkeessa strateginen partneri, sillä ohjelmisto-osaaminen sekä sen jatkuva kehittäminen on olennainen osa koko laitetta.  Tällä on suora yhteys satelliiteissa käytettävien tieteellisten instrumenttien signaalikäsittelyyn ja niistä saatuun osaamiseen.

Jo nyt avaruuskoodarit auttavat myös aivan tavallisia ihmisiä, sillä SSF on mukana tekemässä hätäkelloa (kuva alla), jonka avulla vaikkapa ikäihmiset voivat saada yhteyden nopeasti hätäkeskukseen tai lääkäriin. Laitteessa on nappi, jonka avulla voi tehdä hälytyksen, mutta laite itse tunnistaa myös esimerkiksi kaatumisen.

Tämä juttu on julkaistu ensin spaceinfo.fi -sivustolla ja Tekes on maksanut kirjoituspalkkion tekstin tuottamisesta.

Eläköön roska!

Anonyymi

Jätteiden ja tähteiden käyttö energiantuotannossa ja biopolttoaineiden raaka-aineina on voimakkaassa kasvussa. Fossiiliset polttoaineet korvataan enenevissä määrin uusiutuvilla ja Suomi on eturintamassa ottamassa näihin liittyviä teknologioita käyttöönsä.

Yli puolet Suomen nykyisestä biotaloudesta perustuu metsiin, mutta yhä tärkeämpi osa sitä on jätteiden ja teollisten sivuvirtojen hyödyntäminen eli ns. kiertotalous. Kiertotaloudessa jätteitä ei synny tai jos syntyy, ne käytetään raaka-aineina uusien tuotteitten valmistukseen. 

"Kaikki kierrätykseen kelpaamaton kannattaa hyödyntää energiana", sanoo Fortumin lämpödivisioonaan johtaja Jouni Haikarainen.

Jätteen osuus lämmöntuotannossa Euroopassa on kasvussa, samoin biopolttoaineiden kysyntä. Siihen suuntaan mekin kehitämme toimintaamme."

Fortum on jätteen energiahyötykäytössä pohjoismaiden johtavia yrityksiä. Yhtiö avasi viime vuonna peräti neljä sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitosta Itämeren alueella. Ruotsin Högdalenin voimalan se otti käyttöön jo 1970-luvulla.

"Jäte on energiayhtiön kannalta mielenkiintoinen polttoaine. Jätteenpoltto on hänen mukaansa yleistä Keski-Euroopassa, mutta siitä syntyvää lämpöä ei siellä vielä hyödynnetä tehokkaasti."

Tähteistä biopolttoaineita

Fortumin lisäksi myös Neste Oil kuuluu Suomen näkyviin biotalouden vetureihin. Puoliksi valtion omistuksessa olevan yhtiön menestystuote on NExBTL-biodiesel.

Tähteiden osuus Neste Oilin biopolttoaineiden raaka-aineissa on jatkuvassa kasvussa. Vuoden 2014 alkupuolella niiden osuus nousi jo 62 prosenttiin. Loppuosa raaka-aineesta on raakapalmuöljyä.

"Kuusi vuotta sitten meillä oli vain yksi raaka-aine: kasviöljyt eli käytännössä palmuöljy", kertoo yhtiön öljytuotteet-liiketoiminnan vastaava johtaja Matti Lehmus.

"Nyt meillä on jo 10 erilaista raaka-ainetta ja tulevaisuudessa tavoitteena on lisätä niiden määrää sekä löytää täysin uusia raaka-ainemahdollisuuksia."

Neste Oilin NExBTL-biodieselin raaka-ainevalikoima tänään:

  • Elintarviketeollisuuden eläinrasvajäte
  • Kalanjalostuksen rasvajäte
  • Kasviöljyjen jätevirrat
  • Tekninen maissiöljy
  • Mäntyöljypiki
  • Raakapalmuöljy
  • Camelinaöljy
  • Jatrophaöljy
  • Soijaöljy
  • Rypsiöljy

Hänen mukaansa uusin mielenkiintoinen lisä raaka-ainevalikoimaan ovat kalateollisuuden rasvajätteet ja mäntyöljypiki. Seuraava uusi raaka-aine voisi olla käytetyt paistorasvat, joiden mahdollisuuksia tutkitaan yhtiössä parhaillaan.

"Tulevaisuudessa myös maa- ja metsätalouden tähdevirrat, kuten olki ja harvennushakkuista saatu puu, ovat mielenkiintoisia potentiaalisia raaka-aineita."

Uusien raaka-aineiden käyttöönotto on silti aina merkittävä teknologinen haaste. Alkuun oli hänen mukaansa myös vaikeaa löytää uusia hyödynnettäviä sivuvirtoja, jotka täyttäisivät tiukat laatuvaatimukset.

Yhtiö kerää raaka-aineet toistaiseksi monista lähteistä ja merkittäviltä osin ulkomailta, mutta Lehmus uskoo, että tulevaisuudessa myös kotimaisten raaka-aineiden osuus voi nousta, kun teknologiakehityksen etenee.

Aalto-yliopisto on esimerkiksi kehittänyt yhteistyössä Neste Oilin kanssa prosessia, jossa hiilihydraatit muutetaan mikrobien avulla öljyksi. Tähteitä ja jätteitä raaka-aineenaan hyödyntävästä prosessista voitaisiin Suomessa kehittää suuren mittaluokan teollinen prosessi.

Taustalla pitkäjänteinen kehitystyö

Jätteiden ja tähteiden käytön lisääminen on Lehmuksen mukaan vaatinut pitkäjänteistä kehitystyötä. Haasteet ovat olleet moninaisia, mutta nyt yhtiö voi hänen mielestään olla ylpeä saavutuksistaan.

NExBTLn takana olevat innovaatiot ovat hänen mukaansa pääasiassa kehitetty talon sisällä.  

"Yhtiö on erittäin tutkimusorientoitunut. 5000 työntekijästä peräti 1200 tekee töitä tutkimuksen tai laitesuunnittelun parissa", Lehmus kertoo.

Myös muita haasteita on ollut. Lehmuksen mukaan esimerkiksi raaka-aineiden maailmanlaajuisen hankintaverkoston kehittäminen on vienyt  aikaa, sillä monella raaka-aineella ei ole ollut keräilylogistiikkaa lainkaan. 

Hänen mukaansa jätteiden ja tähteiden eräkoot ovat olleet pieniä ja niiden laatutaso on vaihdellut. Tuotantoteknologiasta pitäisikin hänen mielestään kehittää mahdollisimman joustavaa, etteivät pienet laatupoikkeamat vaikuta lopputuotteeseen. 

"Uusien esikäsittelymenetelmien kehittäminen raaka-aineille, samoin kuin polttoaineiden laadunvarmistuksen merkitys ovat nousussa", pohtii Lehmus.

Puu taipuu moneksi

Myös perinteikäs metsäyhtiö UPM on lähtenyt miettimään, mitä kaikkea puupohjaisista raaka-aineista voi tehdä.  Yhtiön Biopolttoaineet-liiketoiminnan myynti-ja markkinointijohtajan Sari Mannosen mukaan tukkipuusta valmistetaan edelleen paljon sahatavaraa ja vaneria.

Yli jääneistä kuorista ja tähteistä voi kuitenkin valmistaa esimerkiksi biopolttoaineita tai niitä voi hyödyntää energiantuotannossa. Uuteaineista syntyy uusiutuvaa dieseliä ja ligniinistä ja fibrilleistä muita uusia tuotteita.

Biopolttoaineet ovat hänen mukaansa uusi merkittävä askel kohti biotaloutta. Yhtiö on avaamassa kesän aikana Lappeenrantaan biojalostamoa, jossa raakamäntyöljystä valmistetaan toisen sukupolven biopolttoaineita.

Yhtiön tuote on UPM BioVerno, joka laskee yhtiön mukaan autoilun kasvihuonekaasupäästöjä jopa 80 prosenttia fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna. Tuote vastaa käyttöominaisuuksiltaan perinteisiä öljypohjaisia polttoaineita ja soveltuu nykyautoihin ja jakeluasemille.

Teollisen mittakaavan investointi on ensimmäinen laatuaan maailmassa. Valmis laitos työllistää suoraan lähes 50 henkilöä ja välillisesti noin 150.

Laitoksen avajaisia varjostaa kuitenkin kahden suuren taistelu: Neste Oil ja UPM ovat ajautuneet patenttiriitaan, jota ratkotaan parhaillaan oikeudessa. 

Neste Oilin mukaan UPM on loukannut yhtiön 1990-luvulta peräisin olevaa patenttia, joka koskee keskitisleen valmistamista kasviöljyistä. UPM katsoo, ettei se loukkaa Neste Oilin patenttia, vaan käyttää omaa patentoitua innovaatiotaan.

UPM Lappeenrannan biojalostamo avattiin viime kesänä.


Uusiutuvasta energiasta kumpuaa menestystarinoita

Kansainvälisen energiajärjestön IEA:n hiljattain julkaistun arvioinnin mukaan Suomi on pitkään ollut maailmanlaajuisesti edelläkävijä sähkön ja lämmön yhteistuotannossa (CHP) sekä kaukolämmössä ja kaukojäähdytyksessä (DHC).

Uusiutuvan energian käyttö sähkön ja lämmön yhteistuotannossa kokonaisuudessaan on Suomessa kansallinen menestystarina. Kymmenen vuoden ajan uusiutuvista puuperäisistä lähteistä tuotettu sähkö CHP-tuotannossa on ollut tasaisesti yli 45 prosenttia.

Fortumin viime vuonna avaamat neljä uutta sähkön- ja lämmön yhteistuotantolaitosta sijaitsevat Klaipedassa Liettuassa (otsikkokuvassa), Suomen Järvenpäässä, Jelgavassa Latviassa ja Bristassa Ruotsissa.

Laitokset tuovat alueelle 86 megawattia uutta uusiutuvaa energiaa hyödyntävää sähköntuotantokapasiteettia ja 243 megawattia lämmöntuotantokapasiteettia. Määrä vastaa noin 50 000 kotitalouden lämmön kulutusta ja noin 80 000 talouden sähkön kulutusta vuodessa.

UPM:n Biofore-konseptiauto esittelee biomateriaalien innovatiivista käyttöä autoteollisuudessa. Auton keulan maski, sivuhelmat ja ovipaneelit sekä osa sisustaa on valmistettu biokomposiitista.


Suomen teolliset symbioosit kootaan tietokantaan

Teollisessa symbioosissa useampi yritys hyödyntää tehokkaasti yhdessä raaka-aineita, teknologiaa, palveluita tai energiaa. Symbioosien tavoitteena on luonnonvarojen säästäminen. Toisen jäte on toisen raaka-aine.

Sitra on nyt koonnut suomalaisyritysten teolliset symbioosit tietokantaan, joka löytyy osoitteesta teollisetsymbioosit.fi.

Palvelu näyttää Sitran johtavan asiantuntijan Jyri Arposen mukaan hyvin, millaisia symbiooseja on jo olemassa ja mikä on niiden työllisyys- ja kustannusvaikutus. Tietokanta on hänen mielestään hyvä työkalu myös päättäjille ja se kannustaa yrityksiä yhteistyöhön yli toimialarajojen.

Fakta: Kiertotalous helpottaisi nuorisotyöttömyyttä


Joka kuudes työtön nuori Euroopassa löytäisi kierrätykseen ja jätehuoltoon liittyvän työpaikan, jos EU ohjaisi yhteiskuntaa kunnianhimoisesti kohti resurssitehokkuutta, toteaa Euroopan ympäristövirasto EEB:n jätepolitiikasta vastaava viranomainen Piotr Barczak Uusiouutisissa.

Viraston tuoreen raportin (”Advancing Resource Efficiency in Europe”) mukaan EU:hun syntyy 750 000 uutta työpaikkaa kymmenessä vuodessa ja 860 000 työpaikkaa 15 vuodessa, jos EU ottaa käyttöön kaavailemansa keinot jätteen synnyn ehkäisylle ja kierrätyksen lisäämiselle.

"Tietokantaan on kerätty jo noin 120  suomalaisyrityksen tiedot, mutta tavoitteena on laajentaa järjestelmää koko Euroopan laajuiseksi ja saada siitä myös interaktiivinen."

Hänen mukaansa muun muassa EU-komissio on ollut kiinnostunut sen laajentamisesta. Hyvään alkuun saadun järjestelmän ylläpito ja kehittäminen on nyt siirtymässä Motiva Oy:lle.

Tietokannasta löytyy mielenkiintoisia esimerkkejä suomalaisyritysten symbiooseista. Esimerkiksi HOK Elanto säästää jätehuoltokustannuksissa, kun Sita Suomi Oy kerää sen myymälöistä yli jääneen vanhentuneen leivän ja toimittaa sen St1 Biofuels Oy:lle. 

St1:n biopolttoainelaitoksella Vantaalla leivästä valmistetaan etanolia ja sivutuotteena rehua. Etanoli viedään Vantaalta eteenpäin väkevöintilaitokselle, jossa siitä erotetaan jäljelle jäänyt vesi. Tämän jälkeen etanoli sekoitetaan polttoaineeksi ja toimitetaan jakeluasemille.

Sita puolestaan hakee leivät biopolttoainetta käyttävällä autolla, jota se saa St1:n asemilta, mikä tarkoittaa sitä, että jakeluauto käytännössä kulkee itse keräämällään leivällä.

Suuria teollisten symbioosien hyödyntämismahdollisuuksia liittyy esimerkiksi fosforin kiertoon tähtääviin kokonaisratkaisuihin, joiden parissa muun muassa Outotec tekee töitä. BioA-konseptin alla suomalaisyritykset  suunnittelevat biojalostamoa, jolla voitaisiin tuottaa energiaa ja samalla palauttaa jätteiden sisältämä typpi ja fosfori takaisin käyttöön.

Venäjän oma mikroprosessori

Jari Mäkinen

Kiertelin viime syyskuussa Moskovan tiedepiirejä ja eräs vierailukohteista oli Moskovan valtionyliopiston kampuksella sijainnut Lomonosov-supertietokone. Upea laite, mistä venäläiset isännät olivat syystäkin ylpeitä. 

Tosin venäläisen T-Platform -yhtiön koneen tekemisessä käyttämät prosessorit ovat läntistä tekoa: koneen aivoina on yli 12000 kappaletta Intelin Xeon X5570 ja X5670 -sirua sekä NVIDIA X2070 -grafiikkaprosessoreita. Pian nämäkin voidaan (ainakin periaatteessa) korvata venäläisillä tuotteilla, sillä itänaapurin kokenut prosessorintekijä Moscow Center of SPARC Technologies (MCST) -yhtiö ilmoitti perjantaina alkavansa valmistamaan itse suunnittelemiaan ja kehittämiään Xeonia vastaavia mikroprosessoreita käyttäviä tietokoneita ja klusterikomponentteja. 

Prosessori on nimeltään Elbrus-4C ja yhtiön tiedotteen mukaan (linkki venäjäksi) kyseessä on tehokkain Venäjällä tehty prosessori. Se vastaa teholtaan Intelin Core i3- ja Core i5 -suorittimia, ja sitä voidaan käyttää niin yksittäisissä tietokoneissa, servereissä ja Lomonosovin kaltaisissa tietokoneklustereissa.

Elbrus ARM-401Yhtiö julkisti samalla oman prosessoria käyttävän mikrotietokoneen, Elbrus ARM-401:n. Toistaiseksi konetta ei myydä yksityishenkilöille, vaan se on tarkoitettu ennen kaikkea viranomaisten, hallinnon, tutkimuslaitosten ja yritysten käyttöön.

Elbrus-4C:ssä on neljä ydintä ja sen viivaleveys on 65 nanometriä. Se on siis tässä suhteessa huomattavasti läntisiä jäljessä, sillä nykyiset esimerkiksi Intelin valmistamat prosessorit ovat 14 nanometrin arkkitehtuuria. Niissä on siis paljon tiiviimmässä komponentteja.

MCST sai prosessorinsa suunnittelun valmiiksi jo vuosi sitten keväällä ja prosessorin massatuotanto alkoi syksyllä 2014. 

Vaikka prosessorin ja sitä käyttävien laitteiden tekemisen voi nähdä osana kehitystä, missä Venäjällä halutaan kehittää “länsimaista” riippumatonta tekniikkaa, on se myös samalla looginen kehitys MCST:n tekemässä työssä; yhtiön juuret ulottuvat Neuvostoliiton ajalle ja sen tekemä työ oli sen verran hyvää, että Intel palkkasi 500 sen työntekijää Moskovan toimipisteeseensä vuonna 2004. 

Elbrus-4C on saamassa jo myös seuraajan. Elbrus-8C:ssä on kahdeksan ydintä, sen viivaleveys on 28 nm ja normaali kellotaajuus 3,3 GHz. Kehitystyö aloitettiin viime vuonna ja se edennee tuotantoon vielä tänä vuonna – olettaen, että Venäjälle saadaan näin tarkkaan tekemiseen tarvittavat tuotantolinjat.

Kuva: Lomonosov-supertietokone.

Airbus aloittaa sähkölentokoneiden tuotannon

Jari Mäkinen

Eurooppalainen ilmailujätti Airbus on päättänyt aloittaa sähkölentokoneiden tuotannon. Kyseessä on vuonna 2011 esitellyn, kaksipaikkaisen konseptikoneen E-Fanin paranneltu tuotantoversio, joita on tulossa kaksi eri kokoista: kaksipaikkainen E-fan 2.0 ja nelipaikkainen E-Fan 4.0.

E-Fan on kahdella sähkömoottorin pyörittämällä puhallinpotkurilla  varustettu kone, joka perustuu tekniikkaan, jota Airbus on tutkinut jo vuosien ajan erilaisin koekonein. Kyseessä olisi ensimmäinen tuotantoon tuleva, normaaliin yleis- ja koulukonekäyttöön tuleva sähkölentokone. 

Ensimmäisenä vuonna 2018 tuotantoon tulevan kaksipaikkaisen version siipien kärkiväli on yhdeksän metriä, massa noin 550 kiloa ja matkalentonopeus 160 km/h. Koneen olennaisin ero (sähkökäyttöisyyden lisäksi) on sen hiljaisuus: se päästää lentäessään vain pientä potkurihurinaa sekä aerodynaamista suhinaa.

Koneen litiumioniakut sijaitsevat siivissä ja niistä riittää virtaa ensi vaiheessa 45 minuutin lentoon. Kone ei siis sovellu pitkänmatkanlentoon, mutta sen sijaan esimerkiksi lyhyitä lentoja tekeväksi koulukoneeksi erinomaisesti. Akkutekniikan kehittyessä toki lentoaika ja -matka luonnollisesti paranevat.

E-Fan -testikone Farnborough'n ilmailynäyttelyssä vuonna 2014.

Airbus on luonnollisesti tunnetumpi liikennelentokoneiden tekijänä, mutta sen Airbus-nimen ominut emoyhtiö EADS sekä sen edeltäjät ovat valmistaneet jo pitkään pienkoneita. Tuotannon keskus on ollut Tarbes Pyreneiden juurella Lounais-Ranskassa, missä on valmistettu mm. Socata TB-sarjan koneita (kuten Trinidad- ja Tobago-pienkoneita) sekä TBM-tyyppisiä potkuriturbiinilla varustettuja liikematkustus- ja yhteyskoneita.  

Nyttemmin näiden koneiden valmistus on siirretty toisille yhtiöille, eikä Airbus itse aio myöskään valmistaa uusia sähkökoneita. Niitä varten perustetaan VoltAir SAS -niminen yritys, jonka sijaintipaikka ilmoitettiin pitkän salailun jälkeen perjantaina. 

Seitsemän kaupunkia Ranskassa kilpaili uudesta lentokonetehtaasta, näiden joukossa ilmailuperinteinen Tarbes ja E-Fan -hankkeen keskuksena ollut Bordeaux. Valinta osui Paun pikkukaupunkiin, joka sijaitsee tosin aivan Tarbesin vieressä. Tarkalleen ottaen valittu paikka on Paun kaupungin lentoasema Uzein, jonne aletaan rakentaa pinta-alaltaan 1500 neliömetriä olevaa tehdasta piakkoin.

Airbusille hanke on myös tapa hankkia lisää käytännön kokemusta sähkölentokoneista ja niiden rakentamisesta, sillä yhtiö on jo hahmotellut erilaisia versioita sähkökäyttöisistä matkustajakoneista. Pitkänmatkanlennoille sähköstä ei ole vielä pitkään aikaan pääasialliseksi voimanlähteeksi, mutta lyhyille ja keskipitkille matkoille se voisi olla varteenotettava vaihtoehto jo vuosikymmenen kuluessa.

Kenties A320-perheen koneet korvataan esimerkiksi alla olevan koneen kaltaisella lentolaitteella… 

Rakettimiehen mullistava kotiakku

Jari Mäkinen

Tämä näyttää suuntaa, joka pelottaa varmasti sähköyhtiöitä: joka kotiin asennettava akku, josta riittää voimaa pitkäksi aikaa ja jota voi ladata vaikkapa aurinkopaneeleilla. 

Kodit eivät olisi enää verkkovirran päässä, vaan ne olisivat vapaita.

Sähköautovalmistaja Tesla ja sen perustaja sekä johtaja Elon Musk julkisivat perjantaina Los Angelesissa Tesla Powerwall -akun, koteihin ja pienyrityksiin tarkoitetun seinään asennettavan litiumioniakun, sekä sen isomman version, Tesla Powerpackin, mikä kykenee säilömään enemmän virtaa. 

Itse autofirma ei kuitenkaan ala valmistaa näitä, vaan niitä varten perustetaan oma yritys: Tesla Energy. Voi olla, että siitä tulee pian emoaan suurempi ja tärkeämpi firma.

Joissain artikkeleissa julkistettujen akkujen on manattu jo olevan ydinvoimaloiden ja muiden suurten, keskitettyjen voimalaitosten lopun alku, mutta tämä on hieman liioittelua. Kyse on kuitenkin merkittävästä askeleesta kohti uudenlaista energia-aikaa. 

Uusiutuvien energialähteiden käytön suurin kompastuskivi tähän mennessä on ollut se, että sähkövirran tallentaminen myöhemmin käytettäväksi on ollut kallista ja hankalaa. Esimerkiksi aurinkopaneelit tuottavat sähköä päivällä, jolloin kulutus kotitalouksissa on vähäisintä. Hyvällä puhurilla tuulivoimaa tulee enemmän kuin olisi tarpeen, mutta tyynellä tuotanto on paljon vähäisempää.

Mikäli tätä vaihtelua voitaisiin tasata mahdollisimman lähellä paikkaa, missä sähköä käytetään – kuten kodeissa – olisi esimerkiksi aurinkovoima huomattavasti houkuttelevampi vaihtoehto. Pulaahan päivänpaisteesta ei ole, ja paneelit tuottavat virtaa myös pilvisinä päivinä, tosin luonnollisesti kirkkaita kesäpäiviä vähemmän.

Kaksi erikokoista seinäakkua

Teslan Powerwall-akkusysteemi perustuu nestejäähdytteiseen, seinään asennettavaan litiumioniakkuun, joita voi käyttää joko yksin tai liittää sarjaan yhdeksän kappaletta. Akun voi kytkeä joko aurinkopaneeleihin, tuulivoimalaan tai muuhun generaattoriin, jolloin se voi toimia itsenäisenä voimajärjestelmänä, tai liittää verkkovirtaan, jolloin se voisi toimia esimerkiksi varmuusjärjestelmänä sähkökatkosten varalta.

Akkuja on kahdentehoisia, 7 kWh:n ja 10 kWh:n versioita. Yhdysvalloissa, missä ne tulevat myyntiin nyt kesällä, hintana on 3000 ja 3500 dollaria.

Kooltaan akut ovat vajaan metrin leveitä ja 1,2 metriä korkeita. Paksuus on noin 18 cm. Massa on noin sata kiloa ja ne voi asentaa niin sisälle kuin uloskin. Yhtiö lupaa laitteelle 93% hyötysuhteen ja antaa sille kymmenen vuoden takuun.

Pienyrityksille ja hieman suurempaan käyttöön tarjottava Powerpack varastoi 100 kWh:n edestä sähköä ja niitäkin voi liittää yhteen. 

Vallankumouksellinen? Kyllä ja ei.

Kuten kuka tahansa kännyköiden ja muiden akkukäyttöisten laitteiden käyttäjä tietää, akkujen teho pienenee ajan myötä ja ne pitää aikanaan vaihtaa. Nykyiset litiumioniakut ovat tässä parempia kuin aiemmat akkutyypit, mutta silti akkutekniikassa on vielä paljon toivomisen varaa.

Aika näyttää, millainen Teslan akkujen luotettavuus, varauskyvyn kehitys pitkällä tähtäimellä ja käyttökustannukset tulevat olemaan, joskin Teslan autonakkujen kokemusten perusteella suurin osa perusongelmista on nyt ratkaistu.

Kyseessä onkin ensimmäinen tämänkaltainen tuote, ja sen seuraavista versioista ja eittämättä mukaan tulevista kilpailijoista tulee luonnollisesti parempia. Nyt tekniikka on kuitenkin sillä tasolla, että kotiakkujärjestelmän tekeminen on kannattavaa ja tarpeeksi kätevää.

Suurin hyöty laitteistoista saadaan Kalifornian kaltaisissa paikoissa, missä päivänpaistetta on paljon ja suurin osa kodeista on erillistaloja. Siellä akun ja aurinkopaneelin avulla kotitalous voisi olla omavarainen. Sen sijaan esimerkiksi Suomessa, missä on talvisin kylmää ja pimeää, ei ilman verkkovirtaa tule vielä toimeen – ainakaan jos lämmityskin toimii sähköllä. Kesämökit ovat toinen asia: jo nykytekniikalla niistä saa sähköisen mukavia ilman verkkovirtaa.

Kun ajatellaan sähkönkäyttöä laajemmin, niin suurin osa virrasta menee muualle kuin koteihin: teollisuus, yritykset, julkiset tilat, liikenne ja niin edelleen käyttävät myös paljon. Niihin ei akuista ole toistaiseksi paljoa apua, vaikkakin esimerkiksi katuvalaistusta voitaisiin jo nyt - myös Suomessa - korvata itsenäisesti sähköä keräävin ja varastoivin lampuin.

Sitä mukaa kun akkutekniikka paranee, muuttuu myös  suurkäytetäyttäjien tilanne; suunta on kaikkialla kohti paikallisempaa sähkön tuotantoa ja varastointia. Päätöstä Suomessakin uudesta ydinvoimalasta kannattaisi tehdä tässä valossa. Teknisesti mikään ei estä jatkamasta sähköntuotantojärjestelmän tekemistä vanhaan, totuttuun tapaan, mutta kun uusi aika ei ole vain ovella, vaan jo täällä, niin kannattaako se?

Hiilineutraalia dieseliä?

Jari Mäkinen

Tämä kuulostaa liian hyvältä ollakseen totta: saksalaisinsinöörit ovat keksineet tavan tehdä dieselpolttoainetta ilman hiilidioksidista.

Autovalmistaja Audin tiedotteen mukaan Dresdenissä oleva koelaitos tuottaa parhaillaan dieseliä vedestä ja hiilidioksidista käyttäen voimanlähteenään uusiutuvia energianlähteitä. Koska Saksan opetus- ja tutkimusasioista vastaavaa ministeriä Johanna Wankaa kyytivä virka-auto käyttää tätä nyt polttoaineenaan, näyttää tekniikka todella toimivan.

Yhtiö kutsuu polttoainetta "e-dieseliksi" ja sen valmistamisesta vastaa dresdeniläinen cleantech-yhtiö Sunfire, jonka koelaitos tuottaa parhaillaan 160 litraa synteettistä polttoainetta vuorokaudessa. Pohjana sen tekemisessä on eräänlainen keinotekoinen raakaöljy, jota yhtiöt nimittävät "blue crudeksi", siniseksi raakaöljyksi.

Ensimmäisessä vaiheessa vedestä tehdään elektrolyysin avulla vetyä ja happea, periaatteessa samaan tapaan kuin koulussa kemiantunneilla sähkövirran avulla. Koelaitoksessa käytettävä sähkö on tiedotteen mukaan peräisin tuulivoimaloista, aurinkopaneeleista tai vesivoimaloista, mutta luonnollisesti prosessin kannalta mikä tahansa sähkövirta käy.

Vety sekoitetaan ilmasta otetusta hiilidioksidista tuotetun hiilimonoksidin kanssa. Vety ja hiilimonoksidi reagoivat korkeassa lämpötilassa ja suuressa paineessa siten, että tuloksena on pitkäketjuisia hiilivetyketjuja, jotka muodostavat perusmönjän, keinotekoisen raakaöljyn. Sitä voidaan sen jälkeen tislata lähes samaan tapaan kuin normaalia raakaöljyä.

Ministeri tankkaa ekodieseliä virka-Audiinsa.

Sunfiren mukaan synteettisen polttoaineen palo-ominaisuudet ovat perinteistä dieseliä paremmat ja sitä käyttävä moottori tuottaa vähemmän pakokaasuja sekä on hiljaisempi. Polttoaineen energiatehokkuus on 70%.

E-dieseliä voidaan myös sekoittaa "normaaliin" dieselpolttoaineeseen samaan tapaan kuin bensiiniä lantrataan etanolilla.

Hyvien tiestitulosten jälkeen Audi ja Sunfire aikovat rakentaa erityisesti tätä polttoainetta tuottamaan uuden, suuremman laitoksen. Laskelmien mukaan polttoaineen myyntihinnaksi tulisi 1 – 1,5 euroa, mikä nykyisilläkin perinteisen polttoaineen hinnoilla olisi kilpailukykyistä.

Tarkemmin tekniikasta kerrotaan alla olevalla Sunfiren tuottamalla videolla:

Japanin ennätysnopea juna: 603 km/h

Jari Mäkinen

Japanilainen magneettilevitaatiojuna teki tänään junien nopeuden maailmanennätyksen kiitämällä 603 kilometrin tuntinopeudella koeradallaan Fuji-vuoren luona Tokion lounaispuolella.

L0-niminen koejuna kuljetti mukanaan 49 Keski-Japanin rautatieyhtiön työntekijää, jotka kuvailivat kyytiä tasaiseksi ja mukavaksi. Matkustajien mukaan matkanteko muuttui sitä sulavammaksi, mitä nopeammin juna kulki.

Ennätysnopeutta juna spurttasi vain 1,8 kilometrin verran, johon se käytti 11 sekuntia. Muulloin juna kulki rauhallisempaa, noin 550 km/h:n nopeutta. Viime viikolla junalla uskallettiin ajaa jo 590 kilometriä tunnissa, mutta koska tähtäimessä oli yli 600 km/h:n vauhti, siitä ei tiedotettu laajemmin.

Samalla junalla tehtiin myös edellinen junien nopeusennätyksen vuonna 2003. Silloin sen nopeus oli 581 km/h.


Juna, joka leijuu

Ennätysjuna käyttää maglev-tekniikkaa, eli se leijuu ilmassa noin 10 cm:n korkeudessa voimakkaiden magneettien varassa. Magneeteilla paitsi pidetään juna ilmassa, niin  myös ohjataan sitä pysymään radallaan sekä kiihdytetään eteenpäin. Koska juna ei kosketa maata, se voi kulkea lentokonemaisella nopeudella.

Tekniikka on hankalaa ja kallista, koska se vaatii erityisesti rakennetun, magneeteilla varustetun radan. Magneettien hallinta on tarkkaa ja junassa pitää olla alla myös pyörät siltä varalta, että magneettien noste lakkaa ja se putoaa alas kiskolleen.

Maglev-junia on rakennettu koemielessä eri puolille maailmaa. Ensimmäinen julkisessa käytössä ollut sellainen otettiin käyttöön Iso-Britanniassa, Birminghamin lentoaseman ja rautatieaseman välillä vuonna 1984. Rata oli vain 600 metriä pitkä ja se suljettiin vuonna 1995, koska se oli jatkuvasti rikki.

Tunnetuin nyt käytössä oleva maglev-juna kulkee Shanghaissa lentoaseman ja kaupungin keskustan väliä. Vuodesta 2004 alkaen liikennöinyt juna saavuttaa 431 km/h:n nopeuden 30 kilometriä pitkällä radallaan, jonka se taittaa seitsemässä minuutissa. Saksalaiseen tekniikkaan perustuva juna on kulkenut koemielessä 501 km/h.

Jos Birminghamin junalla oli suuria vaikeuksia, on Shanghain maglev-linjalla luotettavuus 99,97%

Japanilla suuret suunnitelmat

Japani on käyttänyt perinteisiä suurnopeusjunia jo vuodesta 1964 alkaen, kun kuuluisa Tokaido Shinkansen alkoi liikennöidä Tokion ja Osakan välillä. 

Sen jälkeen erikoisradoilla kulkevien Shinkansenien nopeutta on voitu nostaa aina 320 kilometriin tunnissa, mutta tätä nopeampaa menoa ei perinteisesti raiteilla juuri voi rutiininomaisesti ajaa. Koemielessä on ajettu nopeamminkin ja tällaisten perinteisten suurnopeusjunien ennätystä pitää hallussaan ranskalainen TGV (3. huhtikuuta 2007, 574,8 km/h)

Koska maa haaveilee vieläkin nopeammasta kyydistä, on siellä kehitetty magneettilevitaation perustuvia junia jo 1970-luvulta alkaen. Silloin Miyazakin prefektuuriin maan eteläosaan rakennettiin seitsemän kilometriä pitkänkoerata, jolla tekniikkaa testattiin. Rataa pidennettiin sittemmin ja kaikkiaan yli 200 000 paikallista asukasta pääsi koittamaan kyytiä yli 500 km/h:n nopeudella, ennen kuin rata suljettiin yleisöltä. 

Nyt tehty ennätys ajettiin radalla, josta tulee myöhemmin osa uutta Chuo Shinkansen -linjaa. Sen tarkoituksena on yhdistää Tokio, Nagoya ja Osaka maglev-vauhdilla. 

Nyt käytössä oleva Shinkansen N700 Kioton asemalla. Kuten näkyy, se kulkee perinteiseen tapaan raiteilla.

Suunnitelman mukaan junat lähtevät Tokion Shinagawa-asemalta ja pysähtyvät Sagamiharassa, Kanagawassa, Kofussa, Yamanashissa ja Nakatsugawassa ennen saapumistaan Nagoyan asemalle. 286 kilometrin matkaan kuluisi vain 40 minuuttia ja junan on tarkoitus kulkea tyypillisesti 505 km/h:n maksiminopeutta.

Lähes 90% radasta on tarkoitus rakentaa maan alle tai tunneleihin. Osin tästä syystä radan rakentaminen maksaa hyvin paljon: noin 93 miljardia euroa.

Kyytiin radalla koko pituudeltaan pääsee näillä näkymin vuonna 2027, mutta jo vuoden 2020 Tokion kesäolympialaisten aikaan junalla on tarkoitus kyytiä turisteja (ja toki muitakin) lyhyemmällä matkalla. Vuoteen 2045 rataa on aikomus pidentää Osakaan saakka, jolloin 410 kilometriä Tokion ja Osakan välillä taittuu tunnissa ja seitsemässä minuutissa. Nyt siihen kuluu Shinkansenilla noin kaksi ja puoli tuntia.

Japanin aikomuksena on myydä junatekniikkaansa myös ulkomaille, ja ensimmäisenä tarjouksia tehdään Yhdysvaltoihin. Siellä New Yorkin ja Washington D.C.:n välille suunnitellaan suurnopeusjunaa, ja voi olla, että siitä tehdään saman tien maglev-tekniikkaan perustuva. Japani on tarjoutunut kustantamaan hanketta osittain ja maan pääministeri Shinzo Abe mainostanee junahanketta myöhemmin tässä kuussa Yhdysvaltain-matkallaan.

Tässä on metsän jokainen puu

Toimitus

Kun metsäntutkijat ja kartoittajat kiertelevät maastossa, he saavat raittiin ulkoilman lisäksi paljon tarkkaa tietoa metsistä, niiden puista ja koko kasvustosta. 

Mutta hekään eivät pääse yhtä tarkkaan tietoon kuin Tampereen teknillisen yliopiston 3D-kartoittajat. Heidän tekniikallaan pystytään luomaan kolmiulotteinen malli metsän jokaisesta yksittäisestä puusta. Entistä tarkempi tieto siitä, millaisia puita Suomen metsissä kasvaa, helpottaa metsänhoidon suunnittelua ja parantaa metsäteollisuuden kustannustehokkuutta.


Suomessa metsät ovat merkittävä luonnonvara, ja ne kasvavat yli 100 miljoonaa kuutiota vuodessa. Jos me tiedämme tarkasti millaista puuta metsissämme kasvaa, voimme tehostaa metsänhoitoa ja tehdä tarkempaan tietoon perustuvia päätöksiä puuvarojen käytöstä.

TTY:n matematiikan laitoksella on kehitetty uusi metsien 3D-mallinnusmenetelmä. Sen avulla pystytään nopeasti tuottamaan valtava määrä yksityiskohtaista, metsänomistajille ja metsäteollisuudelle rahan arvoista tietoa metsän jokaisesta yksittäisestä puusta. 

Tarkka, kolmiulotteinen malli jokaisesta puusta

Puiden mallinnuksessa käytetään hyväksi laserskannauksella kerättyä dataa. Metsässä tuhannet puut laserkeilataan kymmenistä eri paikoista kameran kaltaisella laitteella, jonka pyörivä peili heijastaa lasersäteitä. Jokaisesta puusta kertyy miljoonia pikseleitä mittauspistedataa, joista muodostuva pistepilvi käsitellään digitaalisesti. Ensimmäistä kertaa pistepilvestä voidaan nyt tehdä kolmiulotteinen rakennemalli jokaiselle puulle. Se kertoo tarkasti millaista puumateriaalia metsässä on, ja mihin tarkoitukseen sitä voi käyttää.

"Kyseessä on ensimmäinen operatiivisesti tehokas, teollisessa mittakaavassa toimiva 3D-mallinnus", kertoo professori Mikko Kaasalainen matematiikan laitoksen inversio-ongelmien tutkimusryhmästä. 

"Kukaan muu maailmassa ei pysty tekemään mallinnusta kokonaisesta metsästä tässä mittakaavassa. Parista hehtaarista metsää voidaan tuottaa mallinnus saman päivän aikana."

"Datan analyysi ja siitä saatu informaatio on tässä menetelmässä viety aivan uudelle tasolle. Metsän omistajat, viranomaiset ja kansalaisjärjestöt voivat jatkossa hyödyntää puiden mittaustuloksia myös hiilijalanjäljen laskemisessa."

"Tämä on ainoa tapa, jolla hiilijalanjälki voidaan laskea tarkasti", Kaasalainen sanoo.

Vaahtera, joka on mallinnettu TTY:n matematiikan laitoksen inversio-ongelmien tutkimusryhmässä kehitetyllä uudella 3D-mallinnusmenetelmällä. Menetelmän on kehittänyt yliopistotutkija Pasi Raumonen.Uusi 3D-mallinnusmenetelmä on herättänyt paljon kiinnostusta suomalaisten metsäalan toimijoiden ja yritysten keskuudessa.

Kaasalaisen tutkimusryhmä on kehittämässä myös 4D-mallia, jonka avulla voi ennustaa miten metsä kasvaa. Sen avulla voisi katsoa mitä tapahtuu, jos metsästä hakattaisiin pois tietty määrä puita.

Big dataa kerätään metsistä

TTY on mukana kehittämässä kansallista metsäalan infrastruktuuria Forest Big Data -hankkeessa. Siinä tehostetaan menetelmiä, joilla hankitaan ja käsitellään tietoa Suomen metsien puustosta ja niiden kasvuolosuhteista.

Professori Risto Ritala TTY:n systeemitekniikan laitokselta on mukana Forest Big Data -hankkeessa. Siinä kehitetään menetelmiä, joilla saadaan tarkempaa tietoa Suomen metsien puista ja niiden kasvuolosuhteista. 

"Hankkeessa luodaan perustaa uudelle ja kattavalle metsävarojen tietojärjestelmälle, jolla saataisiin entistä tarkempaa ja ajantasaisempaa tietoa metsäomaisuuden hallintaa, puukauppaa, puun korjausta ja kuljetusta, metsänhoitotyötä ja metsäntutkimusta varten", toteaa Ritala.

"Tietoa Suomen metsistä kerätään jo nyt sekä satelliittikuvauksella että lentokoneilla, jotka mittaavat puustoa skannaamalla sitä laserkeilauksella ilmasta käsin. Metsävaratietoa voisi myös kerätä älykkäillä metsätyökoneilla istutetun metsän ensiharvennuksen yhteydessä. Näin saataisiin tietoa puustosta 16 x 16 metrin kokoisen ruudukon tarkkuudella."

TTY:n tehtävänä Forest Big Data -hankkeessa on kehittää menetelmiä, joilla yhdistetään ja ajantasaistetaan metsien laserkuvausdataa, metsäkoneiden tuottamaa dataa sekä Metsäntutkimuslaitoksen laajoissa alueellisissa tietokannoissa olevaa dataa.

Tämä TTY:n tiedotuksessa Leena Koskenlaakson kirjoitama juttu on julkaistu TTY:n Rajapinta-lehdessä 1/2015.

Sivutus

  • Edellinen sivu ‹‹
  • Sivu 30
  • Seuraava sivu ››
Tilaa aihepiirin Tekniikka RSS-syöte

AIHEALUEET

Avaruus ja ilmailu
Tiede ja tekniikka
Luonto ja ympäristö
Lääketiede ja terveys
Ihmiset ja paikat
Kirjat, elokuvat ja taide

ERIKOISTA

Tiedekiinnostavuuskartta
Jutturuletti
Suorana labrasta
eTuubi
Videot

TIEDETUUBI

Tiedetuubin esittely
Toimitus
Tiedetuubi ja tekoäly
Yhteistyökumppanit
Mediakortti
Information in English

Copyright © 2012-2026 Tiedetuubi - All rights reserved