Suomen Akatemia Luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta Kulttuurin ja yhteiskunnan tutkimuksen toimikunta Terveyden tutkimuksen toimikunta 5.3.2002 Proaktiivinen tietotekniikka (PROACT) Esipuhe Suomen Akatemian hallitus päätti 6.11.2001 luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunnan esityksestä käynnistää vuonna 2002 kolmivuotisen tutkimusohjelman "Proaktiivinen tietotekniikka" ja varata sen käyttöön 5,7 milj. euroa (33,891 milj. mk). Kokouksessaan 11.12.2001 hallitus nimitti tutkimusohjelman ohjelmaryhmän. Ohjelmaryhmän puheenjohtajana toimii professori Kari-Jouko Räihä (Suomen Akatemian luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta), varapuheenjohtajana tutkimusprofessori Elina Hemminki (terveyden tutkimuksen toimikunta) ja jäseninä professori Markku Kivikoski (luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta), professori Erno Lehtinen (kulttuurin ja yhteiskunnan tutkimuksen toimikunta), dosentti Kaisa Nyberg (luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta), dosentti Ulla Ruotsalainen (luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta) sekä asiantuntijoina teknologia-asiantuntija Marko Heikkinen (Tekes), Pauli Kuosmanen (Elisa Communications) ja Marko Turpeinen (Alma Media). Ohjelmaryhmän työskentelyyn osallistuvat lisäksi Suomen Akatemiasta tiedesihteerit Pentti Pulkkinen (luonnontieteiden ja tekniikan tutkimus), Päivi Messo-Lindén (kulttuurin ja yhteiskunnan tutkimus) ja Anna Mattila (terveyden tutkimus). Tutkimusohjelman hakujuliste ilmestyy maaliskuussa 2002, ja on luettavissa Akatemian verkkosivuilta www.aka.fi. 1. Tutkimusohjelman perustelut Tieto- ja viestintätekniikan peruskomponenttien mikroprosessorien, muistisirujen, integroitujen antureiden, muistilaitteiden ja langattoman tiedonsiirron jatkuva kehitys on mahdollistanut yhä pienempien, kevyempien ja nopeampien järjestelmien toteutuksen miniatyyrikoossa. Tietoteknisten järjestelmien käyttö ei enää tapahdu vain suurten palvelinkoneiden, työpöytäkoneiden ja sylikoneiden kautta. Mikroprosessorit tunkeutuvat osaksi kaikkia arkisia toimintoja: ne ovat piilossa mitä erilaisimpien käyttöesineiden sisällä ja niitä voidaan kantaa myös mukana yhtä luontevasti kuin vaatteita, koruja tai kelloa. Jo tällä hetkellä 98 prosenttia mikroprosessoreista on käytössä muualla kuin tavanomaisissa pöytätietokoneissa. Yhden ihmissukupolven aikana tietokone on pienentynyt suuren huoneen kokoisesta, kilowatteja syövästä epäluotettavasta järjestelmästä kämmenelle mahtuvaksi, miljoona kertaa nopeammaksi arkipäiväiseksi laitteeksi. Tietoteknisten elementtien räjähdysmäistä levittäytymistä voidaan verrata viime vuosisadalla tapahtuneeseen sähkömoottorien käyttöönottoon, mutta sen vaikutukset voivat olla paljon laajemmat ja syvällisemmät. Uusien mahdollisuuksien ohella kaikkialle levittäytyvä tietotekniikka luo vaikeasti hallittavia teknisiä, turvallisuuteen liittyviä, sosiaalisia, lainsäädännöllisiä, poliittisia ja taloudellisia haasteita. Proaktiivisessa tietotekniikassa etsitään keinoja käyttää laite- ja ohjelmistotekniikan antamia mahdollisuuksia uusien ihmisten elämää helpottavien sovellusten laatimiseen. Proaktiivisissa sovelluksissa järjestelmä sopeutuu ja mukautuu käyttäjän liikkeisiin ja toimiin ilman, että tietokonelaitteistoa tarvitsee käyttäjän toimesta jatkuvasti ohjata. Tekniikka voi sisältyä älykkääseen ympäristöön, joka esimerkiksi tunnistaa liikkeitä tai vaikkapa vaimentaa aktiivisesti melua. Se voi kulkea mukana vaatteissa tai sisältyä vanhusten ja vammaisten apuvälineisiin. Keskeisiä piirteitä ovat tekniikan hajautuminen pieniin laitteisiin ja 1
ympäristöön ja sen valvottavuus. Suuntaus voidaan nähdä seuraavana kehitysaskeleena nykyisestä käyttäjäkeskeisestä tietotekniikasta, jonka perustana on aktiivinen vuorovaikutus ihmisen ja koneen välillä. Termejä ubiquitous computing ja pervasive computing käytetään alueista, joiden voidaan katsoa kuuluvan proaktiiviseen tietotekniikkaan. Proaktiivisen tietotekniikan alueelle on syntynyt useita ulkomaisia tutkimusohjelmia, ja kasvava osa tietoteknisestä tutkimusrahoituksesta kohdistuu proaktiiviseen tietotekniikkaan liittyviin kysymyksiin. Tunnettuja yhdysvaltalaisia hankkeita ovat mm. Oxygen (MIT), Aura (CMU) ja Endeavour (Berkeley). EU:n IST-ohjelman eri osissa proaktiivisen tietotekniikan ongelmat nousevat esiin usein (mm. aloite Life-like Perception Systems sekä toimintalinja Monitilaiset ja monianturiset dialogitekniikat ). Myös merkittävät tietotekniikka-alan yritykset (IBM, Microsoft, Sony) ovat suunnanneet tutkimus- ja tuotekehityspanostaan proaktiivisen tietotekniikan alueelle. Proaktiivisen tietotekniikan taustalla on laite- ja ohjelmistotekniikan kehittyminen, johon on keskeisesti vaikuttanut yritysten tuotekehityspanos. Perustutkimuksen ja tuotekehityksen kiinteällä vuorovaikutuksella voidaan toisaalta myös saattaa tutkimustulokset laajaan käyttöön. Suomi on tunnettu tietoyhteiskunnan kehityksen kärkimaana erinomaisen infrastruktuurinsa, laajan tietokoneiden ja matkaviestinten käytön sekä ennakkoluulottomien asenteiden ansiosta. Suomella on erinomaiset lähtökohdat toimia suunnannäyttäjänä myös proaktiivisen tietotekniikan alueella, mutta tämä edellyttää tutkimuksen määrätietoista suuntaamista tälle alueelle. 2. Esimerkkejä proaktiivisesta tietotekniikasta Proaktiivista tietotekniikkaa voidaan luonnehtia vertaamalla sitä perinteiseen työpöytäympäristössä tapahtuvaan tietojenkäsittelyyn. Toimistosovellukset Proaktiivinen tietotekniikka Käyttäjän kontrolli Suora ohjaus Epäsuora (sensorien ja kytkinten välityksellä) Vuorovaikutustapa Symbolit, valikot jne. Rikkaampi: puhe, eleet, liike Mitä käyttäjälle lähetetään Sovellukset Rikasta sisältöä: ääntä, kuvaa, jne. Informaatiosovellukset: ihminen ja datan lähde Symbolista tietoa: ohjaussignaaleja, tapahtumia Arkipäivän tarpeet Arkkitehtuuri Asiakas-palvelin Päätelaitteiden välinen Seuraavat esimerkit pyrkivät luonnehtimaan proaktiivista tietotekniikkaa konkreettisella tasolla. Esimerkit ovat osin jo toteutettuja, osin visioita ja suunnitelmia, mutta kaikki perustuvat jo tällä hetkellä käytettävissä olevaan teknologiaan. (1) Mukana seuraavat sovellukset. Cambridgen yliopiston liepeillä toimivissa tutkimuslaboratorioissa on jo vuosikymmenen ajan kehitetty älykkäitä tunnistimia (tags), joiden avulla voidaan seurata henkilön liikkeitä toimistotiloissa. Ne perustuivat aiemmin infrapunalähettimiin ja vastaanottimiin, mutta on sittemmin korvattu ultraäänilähettimillä, jotka mahdollistavat tarkemman paikannuksen. Tämän tiedon perusteella järjestelmä muodostaa henkilöiden ja esineiden (esim. kopiokoneiden ja tietokoneiden) välille alueita. Kun henkilön alue leikkaa laitteen aluetta, tästä henkilöstä tulee laitteen omistaja olkoon laite sitten työasema, digitaalikamera, nauhuri tai kopiokone jos laitteen alueella ei ole muita henkilöitä. Käyttäjien ei 2
tarvitse koskaan kirjautua järjestelmään, tulostin tulostaa luottamukselliset paperit vain kun käyttäjä on sen vieressä, minkä tahansa työaseman työpöytä näyttää omalta tutulta työpöydältä, puhelut ohjautuvat siihen puhelimeen jonka vieressä käyttäjä on, jne. (2) Verkotettu tavaratalo. Tavaratalon hyllyille on sijoitettu sensoreita, jotka pitävät silmällä hyllyille sijoitettujen tuotteiden lukumääriä. Liikkeeseen tuleva asiakas syöttää järjestelmälle ostoslistansa, jonka sisältöä verrataan liikkeen tavaravalikoimaan. Sensoriverkko takaa, että tieto tavaran saatavuudesta on ajan tasalla. Sensoriverkon avulla asiakas saa myös tietoa tuotteista, niiden ominaisuuksista ja hinnoista, sekä mahdollisista vaihtoehtoisista tuotteista liikkuessaan tuotteen lähistöllä. Verkko voi myös ohjata liikkumista ja tuotteen löytämistä myymälässä. (3) Älykäs toimisto. Muutama vuosi sitten Xerox PARCin tutkijat varustivat kaikki laboratorionsa esineet (muistiot, kirjat, laitteet jne.) älytarroilla. Sopivalla lukijalla varustetun kämmentietokoneen avulla oli saatavissa näihin esineisiin liittyviä lisätietoa tai lisäpalveluja. Jos lukijan vei esim. vierailuluennosta kertovan esitteen lähelle, tietokoneeseen lataantui tietoa esitelmän ajasta, paikasta, esitelmöijästä, ja esityksen tiivistelmä. Ajan saattoi siirtää suoraan varaukseksi tietokoneen kalenteriin yksinkertaisesti pitämällä laitetta lähellä esitteessä olevaa aikamäärettä. Jos näytöllä oli englanninkielinen dokumentti avattuna ja laitteen vei lähelle ranskankielen sanakirjaa, dokumentti käännettiin automaattisesti ranskaksi. Näiden lisäksi löytyy useampia esimerkkejä muista sovellusalueista kuten terveydenhuollosta, sekä väestön ikääntymisestä ja vanhusten huollosta. Tärkeän osan muodostavat myös oikeustieteelliset aspektit. 3. Tutkimusohjelman tavoitteet Proaktiivinen tietotekniikka edellyttää monenlaisia teknisiä askeleita: tarvitaan uusia antureita, sähkönsyöttötapoja, tiedonsiirtomenetelmiä, verkkotekniikoita, ohjelmistoarkkitehtuureja, käyttöliittymämenetelmiä jne. Proaktiivisen tietotekniikan tutkimusohjelman tavoitteena on alueen tutkimuksen voimakas edistäminen. Puhtaasti tietoteknisiin ratkaisuihin pyrkivän tutkimuksen lisäksi tavoitteena on yhdistää tutkimus sellaiseen esim. psykologian, yhteiskuntatieteelliseen ja oikeustieteelliseen tutkimukseen, jotka voivat olla perustelemassa ja suuntaamassa kehitystä. Tietoteknisiä sovelluksia voidaan yleisesti kehittää monin eri tavoin. Niiden lähtökohtana voi olla (1) perustutkimus ja kokonaan uudet innovaatiot; (2) olemassa olevien tekniikoiden ja sovellusten evoluutio (parannukset ja yhdistelmät); (3) markkinoiden odotuksiin vastaava kehitystyö; (4) markkinoita luova ja valtaava kehitystyö; sekä (5) sosiaalisista ja humaanisista lähtökohdista nouseva tavoitteellinen kehitystyö. Proaktiivisen tietotekniikan erityispiirre on, että tutkimuksen nykytila mahdollistaa vielä kaikki nämä etenemistavat. Erityisen tärkeää on monitieteisen perustutkimuksen avulla pyrkiä huolehtimaan siitä, että kehitys johtaisi toivottuun suuntaan. Sen tulisi helpottaa jokapäiväistä elämää eikä lisätä eriarvoisuutta tai kansalaisten kahtiajakoa. Tekniikan levittäytyessä ympäristöön sen tulisi olla kaikkien käytettävissä ja ymmärrettävissä. Tutkimusohjelman yhtenä tavoitteena on myös säilyttää suomalaisen tietotekniikan tutkimuksen nykyinen kansainvälisesti hyvä asema infrastruktuurin ja sitä myötä tutkimusongelmien muuttuessa. Suomi on perusteknologioiden tutkimuksessa ja kehittämisessä maailman kärkeä. Tutkimusohjelma myötävaikuttaa tämän aseman säilymiseen myös tulevaisuudessa, kun teknologioita yhdistellään ja käytetään toteutusta radikaalisti poikkeavalla tavalla. Tutkimusohjelman teeman kannalta kansainvälistä yhteistyötä on luonnollisestikin tärkeätä. 3
4. Tutkimusohjelman sisältö Proaktiivisen tietotekniikan alue on laaja, ja tutkimusohjelman sisältöä voidaan jäsentää eri näkökulmista. Seuraavassa esitellään kaksi jaottelua, jotka ovat vain esimerkkejä mahdollisista tarkastelutavoista. Yksi tapa on tarkastella sitä, minkä vuoksi proaktiivista tietotekniikkaa ja sen edellyttämää teknologiaa kehitetään. Tällöin voidaan erottaa ainakin seuraavat näkökulmat. 1. Ihmisten tarpeisiin ja ominaisuuksiin mukautuva teknologia teknologian käytön helppo opittavuus joustavuus ja helppo tavoitettavuus poikkeuksellisissakin tilanteissa ihmisten erilaisuuden huomioonottava teknologia inhimillisten tai ihmisen ja teknologian vuorovaikutuksesta aiheutuvien virheiden ja vaarojen ennalta ehkäisy 2. Ihmisen kykyjä avartava ja kehittävä teknologia (jos asiantuntijoiden kehittämä teknologia piiloutuu arkipäivän ympäristöihin näkymättömäksi mutta ihmisten toimintaa ohjaavaksi ja kontrolloivaksi välineeksi, se voi johtaa yleistyvään avuttomuuskokemukseen) uusia kokemuksia ja oppimisen haasteita synnyttävä ympäristö progressiivista ongelmanratkaisua ja adaptaatiota tukevat välineet ratkaisut, jotka tukevat teknologian älyllistä hallittavuutta 3. Yhteiskunnallisia ja kollektiivisia toimintoja tukeva teknologia näkökulma organisaatioissa, verkostoissa ja prosesseissa hallintoprosessit valvontaprosessit liiketoimintaprosessit dokumentointi ja arkistointi Toinen tapa jäsentää tutkimusohjelman sisältöä on jakaa tarkasteltavat tutkimuskysymykset pienempiin osiin, joiden ratkaiseminen on edellytys proaktiivisen tietotekniikan toiminnalle. Tällöin on löydettävissä mm. seuraavat tutkimusalueet. Tavoitteena kuitenkin on, että useimmissa hankkeissa ei tutkita pelkästään näitä perusteknologioiden ongelmia, vaan erityisesti niiden integrointia proaktiivisen tietotekniikan sovelluksissa. Langattomat paikallisverkot. Proaktiivisen tietotekniikan käyttöympäristö koostuu tyypillisesti useista pienistä erilaisia sovellustehtäviä suorittavista laitteista, jotka on kytketty kommunikoimaan toistensa kanssa. Sovelluksesta ja käyttötarkoituksesta riippuen verkot saattavat olla pysyviä, mutta useimmissa tapauksissa verkot ovat jatkuvasti muuttuvia ja uudelleen konfiguroituvia. Kevyet uudet radioteknologiat mahdollistavat liikkuvien laitteiden välisen kommunikaation. Verkkojen hallintaan kohdistuu kaksi vastakkaista vaatimusta: toisaalta niiden on oltava dynaamisesti ja automaattisesti konfiguroituvia, mutta toisaalta asiattomien ja häiritsevien ulkopuolisten tunkeutujien pääsy verkkoon on voitava estää. Radioteknologiat. Langattomien paikallisverkkojen (WLAN-verkkojen) toteuttamiseksi on kehitetty useita standardeja, esim. IEEE 802.11, Hiperlan 2, Bluetooth ja Home RF. Ne on suunniteltu yleiskäyttöisiksi ja ne ovat siksi varsin raskaita. Niiden eräänä tavoitteena on ollut tarjota riittävän suurta tiedonsiirtokapasiteettia multimedian tarpeisiin. Siten täyden toiminnallisuuden omaavan päätelaitteen tehonkulutus on huomattava, verkon topologia on usein tähtimäinen (mikä rajoittaa yhdessä verkossa hallittavissa olevien päätelaitteiden 4
lukumäärää), ja laitteiden keskinäinen häirintä alentaa kapasiteettia. Radiot toimivat pääasiassa lisensoimattomilla taajuuksilla ja osittain päällekkäin, niin että esimerkiksi Bluetooth-radiot ja IEEE 802.11 -radiot saattavat häiritä toisiaan. Myöhemmin on tiedostettu keveiden radioteknologioiden tarve, minkä tuloksena on syntynyt Bluetoothin riisuttu versio Bluetooth Lite IEEE 802.15 WPAN -standardi. Myöskin Bluetoothille on määritelty ominainen PAN-käyttöprofiili. Haasteena on kehittää edelleen kevyempiä radioteknologioita, joissa pyritään energiankulutuksen minimointiin ja mahdollisuuksien mukaan energian louhintaan ympäristöstä. Proaktiivisen tietojenkäsittelyn tiedonsiirtoverkot tarvitsevat eri tarkoituksiin teholtaan erilaisia lähettimiä ja vastaanottimia, jotka soveltuvat toimimaan saumattomasti yhdessä. Anturiteknologia. Suoraan piille mikropiiriprosessissa tuotettavat mikromekaaniset rakenteet ovat mullistaneet anturiteknologian. Samaan anturiin voidaan tuntoelimen lisäksi integroida mittasignaalin vahvistamiseen ja käsittelyyn tarvittava elektroniikka. Paineanturi perustuu piisirulle etsattuun kalvoon ja sen pinnalle kasvatettuihin pietsoresistiivisiin tuntoelementteihin. Samalla sirulla tapahtuu myös signaalin käsittely. Kiihtyvyysanturi voidaan rakentaa mikromekaanisesta jousesta ja massasta sekä niiden liikettä havaitsevasta elektroniikasta, jotka kaikki on integroitu samalle piipalalle. Vaikka itse anturin valmistaminen tapahtuisikin edullisesti puolijohdeprosessissa, antureiden kohdalla on aina ongelmana kotelointi. Toisaalta mitattava ilmiö on tuotava anturille, mutta toisaalta herkkä tuntoelin täytyy suojata ympäristöltä. Proaktiivisen tietotekniikan huomaamaton integrointi ympäristöön edellyttää myös anturiteknologian kehitystä. Tietoisuus ja mukautuvuus. Tyypillisimmissä proaktiivisen tietotekniikan sovelluksissa toiminta vaihtelee sen mukaan, mikä on käyttöympäristö (esim. oma toimisto / kokous / julkinen kulkuneuvo / katu), mikä on käyttötilanne (onko käyttäjä yksin vai onko samassa tilassa muita, puhuuko käyttäjä), ja mikä on käyttäjän tila (väsynyt / kiireinen). Järjestelmän ja palvelun tulee mukautua tilanteeseen, ja käyttäjän pitää olla riittävästi selvillä järjestelmän toimintatavasta. Järjestelmä, joka tuntuu toimivan satunnaisesti, herättää epäluottamusta. Paikannusmenetelmät. Proaktiivisen tietotekniikan olennainen piirre on mukautuminen käyttäjään, tämän ympäristöön ja tilanteeseen (mm. samassa tilassa oleviin muihin henkilöihin). Erityisesti sisätiloissa (joissa proaktiiviset sovellukset enimmäkseen toimivat) käytettäväksi soveltuvat tarkat paikannusmenetelmät vaativat vielä kehittämistä. Energianhallinta. Proaktiivisen tietotekniikan toteutuksessa on usein kyse kannettavista mobiileista laitteista kuten kämmenmikrot ja matkapuhelimet sekä vastaavat päätelaitteet. Näin ollen laitteiston valinnan tärkeimpiä kriteereitä ovat koko, paino ja tehonkulutus. Pullonkaulaksi näistä muodostaa tavallisimmin akkujen kapasiteetin riittämättömyys, vaikka akkuteknologia onkin kehittynyt viime vuosina merkittävästi. Tämän ongelman ratkaisuun on kaksi erilaista lähestymistapaa. Yhtäältä voidaan edelleen lisätä akkujen tehopainosuhdetta ja toisaalta pyritään minimoimaan laitteistojen tehonkulutusta. Litiumpolymeeriakut vaikuttavat lupaavalta tulevaisuuden tekniikalta. Polymeeriakut ovat keveitä, ohuita ja joustavia, joten ne jopa mukautuvat ihmisen liikkeisiin mukana kuljetettaessa. Tehonkulutuksen pienentämiseksi voidaan kehittää erilaisia valvonta- ja ohjausalgoritmeja, joiden avulla laite tai järjestelmä siirretään vähän tehoa kuluttavaan toimintatilaan mahdollisimman usein ja nopeasti. Aivan uusia ratkaisuja energian tuottamiseen odotetaan erityisesti polttokennoista. Koska akut lisäävät joka tapauksessa laitteiston painoa, on yksi ratkaisuvaihtoehto generoida sähköä ihmisen liikkeistä jokapäiväisissä askareissa. Mahdollisia energian lähteitä ovat mm. ruumiinlämpö, hengitys ja raajojen liikkeet. Verkkojen hallinta. Verkon onnistunut hallinta perustuu hyvin suunniteltuun verkkoarkkitehtuuriin jossa on jäsennetty oikein verkon komponentit, niiden toiminnallisuus ja rajoitukset sekä niiden väliset keskinäiset vuorovaikutukset. Tehokkaammat laitteet sopivat 5
automaattiseen hallintaan ja uudelleen konfigurointiin kun taas yksinkertaisimmat ja tiedonsiirtokyvyltään heikot laitteet on konfiguroitava manuaalisesti tai mahdollisesti tilapäisen kiinteän yhteyden välityksellä. Osoitteiden muodostus ja liikenteen reitittäminen ovat erityisesti dynaamisten ja ad hoc -verkkojen tapauksessa vaativia kysymyksiä. Turvallisuus. Pääsynvalvonta ja laitteiden tunnistaminen on dynaamisten verkkojen turvallisuuden pääkysymyksiä. Pitkälle kehittyneissä ja organisoiduissa järjestelmissä voidaan tunnistamiseen tarvittavat avaimet jakaa laitteisiin julkisen avaimen infrastruktuuria käyttäen. Toisaalta laitteen pääsy verkkoon voi olla käyttäjän yksinkertaisen manuaalisen toimenpiteen takana. Siirrettävän tiedon luottamuksellisuuden turvaaminen radiotiellä tarjoaa myös tutkimukselle haasteita. Tähänastinen salaustekniikan tutkimus on korostanut tehokkuutta ja pyrkinyt tarjoamaan ratkaisuja multimedian ja vastaavan suurta siirtonopeutta vaativan sisällön tarpeisiin, kun taas proaktiivisessa tiedonkäsittelyverkossa suojattavaa sensoritietoa saattaa siirtyä ehkä vain yksi bitti sekunnissa. Turvallisuushallinnan pohjana kaikilla kommunikaatiotasoilla, yhteyskerroksesta sovelluskerrokseen on verkossa kommunikoivien laitteiden, palvelujen ja käyttäjien välisen luottamuksen mallintaminen, kvantifioiminen ja muuttuminen. Automaattinen pääsynvalvonta edellyttää ajantasaista luottamusmallia, jonka kehittäminen tarjoaa monitahoisia tutkimusongelmia. Robustisuus. Proaktiivinen tietotekniikka koostuu lukemattomista pienistä, yhteistyössä toimivista laitteista. Jos jokin laite tai tietoliikenneyhteys vikaantuu, ei järjestelmä saa kuitenkaan lakata toimimasta, vaan sen täytyy mukauttaa toimintansa jäljelle jääneiden osien yhteistyöhön. Tyypillistä on myös, että järjestelmän komponentit keräävät historia- ja profiilitietoja omaa toimintaansa säädelläkseen. Tämä tieto täytyy voida periyttää vikaantuneen laitteen korvaavalle komponentille. Ohjelmistoteknologia. Perinteinen ohjelmistokehitys on lähtenyt tilanteesta, jossa tiettyyn kiinteään ympäristöön toteutetaan hyvin määritelty sovellus. Proaktiivinen tietotekniikka muuttaa koko tämän perusparadigman. Ohjelmiston toiminta koostuu useiden vuorovaikutuksessa olevien komponenttien yhteistyöstä. Tämä eroaa perinteisestä hajautetusta laskennasta etenkin siinä, että komponenttijoukko muuttuu dynaamisesti käyttötilanteen perusteella. Myös itse sovellukset muuttuvat: käyttäjän liikkuessa ympäristössään ympäristö vaikuttaa siihen, mitkä palvelut ovat käytettävissä. Erityisesti kehitettävät palvelujen paikantamis- ja hakujärjestelmät (service discovery) muodostavat teknologisen pohjan, jolla liikkuva laite tutkii, havainnoi ja etsii itselleen sopivia palveluja ympäristöstään. Sovelluskehitys. Jo määritelmän mukaan proaktiivisen eli kaikkialle ulottuvan tietotekniikan käyttömahdollisuuksia on kaikkialla. Teknologisen kehityksen alkuvaiheessa tutkimuksen tavoitteena on identifioida hyödyllisiä ja tyypillisiä käyttökohteita, joille kehitettävät ratkaisut tarjoavat yleispätevää tietoa ja kokemusta jatkokehityksen pohjaksi. Käyttöliittymät. Perinteisesti tietokonetta ohjataan laitteella, jossa on näppäimistö, kuvaruutunäyttö ja osoitinlaite. Proaktiivinen tietotekniikka edellyttää sekä laitteiston että vuorovaikutuksen suhteen erilaista käyttöliittymäkehitystä. Käyttäjän tulee olla riittävässä määrin tietoinen ympäristön tarjoamista mahdollisuuksista ja hänellä tulee olla keinot säätää ympäristön toimintaa, mutta tämä ohjaus ei saa olla häiritsevää ja sen tulee tapahtua vain tarvittaessa. Järjestelmän automaation aste vaihtelee palvelusta riippuen. ABS-jarruja ei käyttäjä joudu koskaan säätämään, mutta käyttäjän on tiedettävä miten hänen tulee mukauttaa omaa toimintaansa jarrujärjestelmän perusteella. Luistonestojärjestelmä on hyvä voida kytkeä pois päältä tilanteissa, joissa ajaja on taitavampi kuin järjestelmää ohjaava tietokone. Lämpöpatterin termostaattia käyttäjä ohjaa tyypillisesti kerran, asettaessaan lämpötilan haluamakseen, ja sen jälkeen järjestelmä huolehtii automaattisesti halutusta toiminnasta. 6
Proaktiivisen tietotekniikan järjestelmät ovat näitä automaatiojärjestelmiä huomattavasti mutkikkaampia, ja käyttöliittymäkehityksessä on löydettävä sopiva tasapaino huomaamattomuuden ja ohjattavuuden välille. Pienet älykkäät laitteet. Proaktiivinen tietotekniikka perustuu sekä ympäristön verkottumiseen että siihen, että käyttäjien mukana kulkee laitteita jotka pystyvät kommunikoimaan ympäristön kanssa. Kukaan ei vielä tiedä, montako ja minkä kokoista laitetta käyttäjä haluaa kantaa mukanaan. Tulisiko laitteen olla yleiskone vai pitäisikö kullekin tehtävälle olla oma laitteensa, samoin kuin nyt olemme tottuneet pitämään mukana kelloa, kalenteria ja avaimia? Miten laitteet tulisi suunnitella, jotta käyttäjät ne hyväksyisivät? Minkälaisten sosiaalisten prosessien kautta kummalliselta näyttävien artefaktien mukanapito muuttuu luonnolliseksi ja jokapäiväiseksi? Proaktiivisen tietotekniikan edellyttämät päätelaitteet tarjoavat lukuisia haastavia kysymyksiä. Proaktiivinen tietotekniikka voi tuoda mukanaan uusia laitteita, mutta se voi myös muuttaa tuttujen, jokapäiväisten esineiden luonnetta. Esimerkiksi lasten digitaalinen T-paita voi aistia tiedon lähistöllä olevista muista lapsista, ladata pelin tai leikin säännöt tietoverkosta, ja mahdollistaa uudenlaisia palveluita käyttäjälleen. Äly-ympäristöt. Kun henkilö muuttaa, muuttuu asunto ja osoite, mutta ei koti ainakaan kokonaan. Koti muodostuu enemmän esineistä ja välittömästä ympäristöstä kuin seinistä. Proaktiivinen tietotekniikka mahdollistaa tämän tietotyön tasolla. Kun käyttäjä liikkuu normaalin työpisteensä ulkopuolella, voi hänen työympäristönsä (esim. tietokoneen työpöydän järjestys ja tietovarastot) silti seurata mukana. Ympäristön tulee mukautua sekä tehtävään että uuteen tilaan, niin että esim. siirryttäessä koulusta kotiin voidaan ottaa huomioon muut kotona olijat ja heidän osaamisensa Hyväksyttävyys. Proaktiivisesta tietotekniikasta ei saa tulla käyttäjää alistavaa, vaan toimintavalta tulee säilyä käyttäjällä. Hyödyllistenkin palvelujen käytettävyys muuttuu niiden yleistyessä. Esim. sähköpostista on kätevän kommunikointitavan ohella tullut myös käyttäjän ajankäyttöä hallitseva väline: postit pitää lukea, käsitellä ja arkistoida. Postitulvan kasvaessa tarvitaan nykyistä älykkäämpiä tapoja postin arkistointiin. Samoin proaktiivisessa tietotekniikassa tulee alusta alkaen varautua suurten käyttäjämäärien mukanaan tuomiin ongelmiin. Proaktiivisen tietotekniikan tulee olla levollista teknologiaa (calm technology). Ihmisen toimintaympäristössä ei saisi olla jatkuvasti huomiota vaativia häiriöitä, jotka estävät keskittymisen johonkin tehtävään. Levollinen teknologia pyrkii rauhoittamaan mieluummin kuin tunkeutumaan ihmisen tajunnan keskipisteeseen. Se käyttää alitajuisia viestejä ja toimii taustalla. Yksityisyyden suoja. Miten taataan, että kehitys kulkee yhteiskunnallisesti hyödylliseen, toivottavaan ja kiinnostavaan suuntaan? Suurin hyöty järjestelmistä saadaan, mitä runsaammassa ja aktiivisemmassa käytössä ne ovat, mutta samalla vaarat kerättävien tietojen käytöstä kansalaisten valvontaan kasvavat suuriksi. Yksityisyyden suojaan liittyvät kysymykset on ratkaistava. Toisaalta valvonta on myös järjestelmien luonnollisia käyttötapoja. 5. Tutkimusohjelman toteuttaminen Proaktiivinen tietotekniikka (PROACT) tutkimusohjelma on kolmivuotinen ja se toteutetaan vuosina 2002-2005. Suomen Akatemian hallitus on osoittanut tutkimusohjelmalle 5,7 miljoonaa euroa. Ohjelma toteutetaan yhteistyössä Tekesin kanssa, lisäksi työsuojelurahasto on kiinnostunut ohjelman aiheesta. PROACT toteutetaan kansainvälisenä rahoittajaorganisaatioiden yhteistyönä Ranskan tiedeministeriön kanssa, joka käynnistää samanaikaisesti oman tutkimusohjelmansa. 7
Ohjelmaan valittavilta hankkeilta edellytetään korkean tieteellisen tason lisäksi kuulumista tutkimusohjelman alueeseen. Etusija on hankkeilla, joissa tarkastellaan proaktiivisen tietotekniikan teemoja ja sovelluksia laajemmin kuin vain yhden yksittäisen teknologian näkökulmasta. Monitieteisyys on myös eduksi. Tekes painottaa hankkeiden teknologista tasoa ja niiden sovellettavuutta. Koska ohjelma toteutetaan yhteistyönä Ranskan tiedeministeriön kanssa, on Ranskayhteistyön merkitys PROACT-ohjelmassa suuri. Se voi esiintyä normaalina tutkimusyhteistyönä tai suomalais-ranskalaisena konsortiona. Luonnollisesti kansainvälinen yhteistyö muidenkin maiden tutkijoiden kanssa on erittäin suotavaa. Tekes voi osallistua ohjelman rahoittamiseen soveltuvin osin, erityisesti projekteihin, joissa on mahdollisuuksia myös tulosten kaupalliseen hyödyntämiseen pitkällä aikavälillä. Koska Tekesillä on käynnissä useita tietotekniikkaan liittyviä teknologiaohjelmia, on mahdollista, että PROACTin yhteydessä rahoitettavat hankkeet sisällytetään joihinkin näistä. Myös yritykset voivat osallistua. Lisätietoja Tekesin osallistumisesta saa teknologia-asiantuntija Marko Heikkiseltä (marko.heikkinen@tekes.fi). Esitettävä ohjelma sopii myös erinomaisesti EU:n kuudennen puiteohjelman vahvimmalle painopistealueelle Tietoyhteiskunnan teknologiat. Tämä kattaa yhteiskunnallisiin ja taloudellisiin haasteisiin vastaavan tietoteknisen tutkimuksen, viestintä- ja tiedonkäsittelytekniikat, komponentit ja mikrojärjestelmät sekä tiedonhallinnan tekniikat ja käyttöliittymät. Tutkimusohjelman koordinaatiotaho on Tietotekniikan tutkimuskeskus HIITin perustutkimusyksikkö, Helsingin yliopiston tietojenkäsittelytieteen laitoksella. Ohjelmajohtajana toimii professori Heikki Mannila ja koordinaattorina FT Greger Lindén. Haku toteutetaan kaksivaiheisena (aiehakemus ja jatkoon päässeille varsinainen hakemus). Aikataulu on seuraava: - Aiehakemukset 29.4.2002 - Varsinaiset hakemukset 9.8.2002 - Päätökset lokakuussa 2002 Syksyllä 2002 järjestetään tutkimusohjelman avajaisseminaari. Hakuvaiheessa pyydetään hankkeilta aiehakemukset Suomen Akatemiaan viimeistään 29.4.2002 klo 16.15 mennessä. Hakemukset laaditaan englanniksi ja hakemukseen merkitään tunnus PROACT. Hakemukset ovat joko yksittäisiä tai konsortiohakemuksia. Jos konsortion jokin osapuoli on ranskalainen, se lähettää hakemuksensa Ranskan tiedeministeriölle. Kuitenkin Akatemiaan saapuvassa hakemuksessa on esitettävä konsortion rakenne tutkimusja budjettisuunnitelmineen. Hakemukset laaditaan englanniksi Suomen Akatemian sähköisen asioinnin kautta (http://www.aka.fi/sahas.fi.html) tai englanninkieliselle hakulomakkeelle SA1.2002E, jolloin lomakkeet toimitetaan 15 kappaleena (alkuperäinen ja 14 kopiota). Aiehakemuksen ainoat liitteet ovat 3-4 sivun mittainen tutkimussuunnitelma, vastuullisen johtajan julkaisuluettelo ja lyhyt ansioluettelo, konsortiohakemuksissa vain yksi tutkimussuunnitelma mutta kultakin osahankkeelta vastuullisen johtajan julkaisuluettelo ja lyhyt ansioluettelo. Toisessa hakuvaiheessa pyydetään jatkoon päässeiltä hankkeilta yksityiskohtaiset hakemukset 9.8.2002 klo 16.15 mennessä. Tutkimussuunnitelman maksimipituus on 10 sivua. Tutkimussuunnitelmasta tulee ilmetä Akatemian yleisten hakuohjeiden mukaisesti tutkimuksen tausta, tavoitteet, aikataulu, tärkeimmät menetelmät, tekijät ja resurssit (sisältää tutkijankoulutuksen sekä kotimaisen ja 8
kansainvälisen yhteistyön hankkeessa), odotettavissa olevat tutkimustulokset sekä hankkeen budjetti. Konsortiohakemuksessa on lisäksi huomattava seuraavaa: Konsortion vastuullisen johtajan ja osahankkeiden vastuullisten johtajien tulee allekirjoittaa yhteinen rahoitussuunnitelma, josta ilmenee haetun rahoituksen jakautuminen konsortion osahankkeiden välillä. Tutkimussuunnitelmasta tulee ilmetä konsortion kaikkien osapuolien osuudet työn suorittamisessa, hankeyhteistyön toiminta kokonaisuutena sekä siitä saatava lisäarvo. Lisäksi hakemukseen on sisällytettävä kunkin rahoitusta hakevan tutkimusryhmän lyhyt esittely. Kukin konsortion osahanke täyttää oman hakulomakkeensa, mutta tutkimussuunnitelmia laaditaan vain yksi. Konsortion vastuullinen johtaja toimittaa Akatemiaan täydellisen hakemuksen, johon sisältyvät osahankkeiden hakulomakkeet sekä osahankkeiden vastuullisten johtajien ansio- ja julkaisuluettelot. Varsinaiset hakemukset laaditaan englanniksi Suomen Akatemian sähköisen asioinnin kautta (http://www.aka.fi/sahas.fi.html) tai englanninkieliselle hakulomakkeelle SA1.2002E, jolloin lomakkeet toimitetaan 15 kappaleena (alkuperäinen ja 14 kopiota). Tutkimushankkeet arvioidaan yhdessä Ranskaan toimitettujen hakemusten kanssa pääosin ulkomaisista asiantuntijoista koostuvassa paneelissa. Ohjelmaryhmä tekee paneelin antamien lausuntojen pohjalta ohjelmajaostolle esityksen rahoitettavista hankkeista. Rahoituspäätökset pyritään saamaan valmiiksi siten, että työ hankkeissa voi alkaa 1.11.2002. Ohjelman aikana järjestetään vuosittain seminaari, joka esittelee saavutettuja tuloksia ja hankkeiden edistymistä. Lisäksi koordinaattori järjestää teemaseminaareja, koordinoi tutkimusohjelman tiedotusta ja edistää tutkimusryhmien välistä yhteistyötä sekä yhteyksiä teollisuuteen ja ulkomaisiin tutkimuslaitoksiin. Ohjelman pyrkimyksenä on siis kaikin tavoin edistää tutkimushankkeiden kehittymistä ohjelmakokonaisuudeksi aktiivisen tiedonvaihdon ja yhteistyön kautta. Näin hankkeet voivat vahvistaa toisiaan ja ohjelma voi synnyttää uudenlaista tutkimusta. Tutkimusohjelman päätyttyä vuonna 2006 sen tulokset arvioi kansainvälisten asiantuntijoiden ryhmä. Ohjelmaa ja ranskalaista yhteistyötä koskeviin tiedusteluihin vastaavat koordinaattori Greger Lindén (greger.linden@cs.helsinki.fi, puh. 09-191 44164), tiedesihteerit Pentti Pulkkinen, luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen yksiköstä (pentti.pulkkinen@aka.fi, puh. 09-7748 8342), Päivi Messo-Lindén, kulttuurin ja yhteiskunnan tutkimuksen yksiköstä (paivi.messolinden@aka.fi, puh. 09-7748 8224) ja Anna Mattila, terveyden tutkimuksen yksiköstä (anna.mattila@aka.fi, puh. 09 7748 8332). Tutkimusohjelmasta löytyy tietoa myös sen wwwsivuilta (http://www.aka.fi/tutkimusohjelmat/ kohdasta Vuonna 2002 käynnistyvät tutkimusohjelmat ). Ohjelmasta laaditun hakujulisteen, tämän ohjelmamuistion, hakulomakkeita ja Suomen Akatemian hakuoppaan saa Suomen Akatemian kirjaamosta, jonne myös hakemukset toimitetaan, postiosoite PL 99, 00501 HELSINKI, katuosoite Vilhonvuorenkatu 6, puhelin 09-7748 8377, telefax 09-7748 8299 ja sähköposti keskus@aka.fi. Tutkimusohjelmaa koskevan muistion ja hakulomakkeet voi tilata myös Suomen Akatemian www-sivuilta www.aka.fi. 9