DIGITALISAA- TIO AVAA TIETÄ SEURAAVAAN TEKNOLOGIA- MURROKSEEN MATTI LEHTI Seuraavan teknologiamurroksen pitäisi teollisen vallankumouksen logiikan mukaan tapahtua vuosisadan puolivälissä. Se edellyttää, että hallitsemme digitaalisen murroksen emmekä joudu korjaamaan sen sirpaleita.
JATKUUKO TEKNOLOGIAN VOITTOKULKU Kahdensadan vuoden ikään yltänyt teollinen vallankumous on muokannut ihmiskuntaa ja elinympäristöämme enemmän kuin useat vuosituhannet sitä ennen. Käytännöllisesti katsoen koko ihmisen rakentama taloudellinen vauraus ja hyvinvointi on syntynyt viimeisten kahdensadan vuoden aikana. Ihmisten lukumäärä maapallolla on kasvanut tuona aikana vajaasta miljardista yli seitsemään miljardiin, ja keskimääräinen elinikä runsaasta 30 vuodesta 70 vuoteen. Suuri demografinen muutos on tapahtunut naisten eliniässä ja perheen lapsiluvussa. Etenkin teollistuneissa maissa naiset elävät aikaisempaan verrattuna pitkään ja synnyttävät vähän lapsia. Teollisen vallankumouksen muutosvoima on ollut valtava, mutta ei aina tasainen ja eteenpäin vievä. Teollisen kehityksen historiaan sisältyy lukuisia lupaavien teknologioiden romahduksia ja myös maailmansodilla on yhteytensä teolliseen kehitykseen. Esimerkiksi suurta lupaavaa teknologiaa edustaneet ilmalaivat katosivat taivaalta kokonaan turvallisuuspuutteiden takia. Teollinen nousu teki Englannista maailman johtavan suurvallan 1800-luvulla ja Saksan nouseva teollinen voima antoi mahdollisuuden haastaa Britannian maailmanvalta seuraavalla vuosisadalla sekä Euroopassa että siirtomaissa. Teollinen kehitys on vaikuttanut ratkaisevasti siihen, että 1800- luku oli Euroopan vuosisata, 1900-luku Amerikan vuosisata ja alkanut vuosisata mitä todennäköisemmin Aasian vuosisata. Suuresta vaikuttavuudesta huolimatta teollinen vallankumous ei ole kuluttanut voimaansa loppuun. Päinvastoin kasvava tutkimuspanos ja vanhan tiedon päälle kumuloituva uusi tieto tuottavat lisääntyvällä nopeudella innovaatioita uuden tuottavuuskasvun moottoreiksi. Silti myönteisen kehityksen jatkuminen on vaarassa. Suurin vaara liittyy nopean rakennemuutoksen hallintaan ja uhkaa kahdelta taholta. Yhteiskuntarauhan säilyminen edellyttää syntyvien tuottavuushyötyjen oikeudenmukaista jakautumista kansalaisten kesken. Digitaalisen tuotannon ja jakelun kasvu puolestaan vaatii luotettavia verkkopalveluja. Suuret tietoturvakatastrofit voivat pysäyttää digitalisaation etenemisen. TUOTTAVUUSHYÖTYJEN JAKAUTUMINEN UHKAA YHTEISKUNTARAUHAA Leijonanosa teollisen vallankumouksen synnyttämästä hyvinvoinnin kasvusta on muodostunut ja muodostuu edelleen tuottavuuden noususta. Hyvinvoinnin jakautuminen eri väestöryhmien kesken taas riippuu lähinnä osalli-
Digitalisaatio avaa tietä seuraavaan teknologiamurrokseen MATTI LEHTI suudesta tuottavuuskasvuun. Osallistuminen tapahtuu investointien ja työn kautta. Tärkeimmät ihmisyhteisön rakentumiseen ja koossapysymiseen vaikuttavat voimat ovat perhe, uskonto ja työ. Siirtyminen maatalousyhteiskunnasta teollisuusyhteiskuntaan muovasi laumasta ja suurperheestä pienen ydinperheen. Globalisaatio ja maailmanlaajuinen verkottuminen murentavat alueellisesti vahvojen uskontojen asemaa. Digitaalinen tuotanto ja jakelu johtavat työn hajoamiseen ja uhkaavat yhteiskuntarauhaa tuloerojen ja osattomuuden kautta. Ihminen ei tarvitse työtä, vaan toimeentuloa, mielekästä tekemistä ja osallisuutta yhteisössä. Valtio sen sijaan tarvitsee työtä verotuloihin ja järjestäytyneen yhteiskunnan organisoitumiseen. Toisin kuin digitaalisen murroksen varhaisvaiheessa usein esitettiin, päätelaitteiden omistus ei ole aiheuttanut merkittävää väestöryhmien eriytymistä. Älypuhelinten ja muiden päätelaitteiden hintakehitys ja käyttäjäystävällisyyden lisääntyminen ovat tarjonneet verkkoon pääsyn kaikille väestöryhmille ja torjuneet digitaalista kahtiajakoa. Työn ja tuotannon rakenteiden muuttuminen sitä vastoin on synnyttänyt todellisen uhan väestöryhmien välisen digitaalisen kuilun kasvusta. Ilmiö johtuu päätelaiteautomaatiosta eli esineiden internetistä ja työntekijöiden tuottavuuserojen kasvusta. Automaatio leikkaa palkkatyötä yhä uusilla aloilla samalla, kun työnsä säilyttävät jakavat yhä suurempia tuottavuushyötyjä. Yhteiskuntarauhan kannalta ongelma ei ole tuottavuushyötyjen määrä lähivuosikymmeninä, vaan niiden jakautuminen. Satoja työpaikkoja tarjonneen tuotantolaitoksen muuttuminen muutaman työntekijän automatisoiduksi verkon päätelaitteeksi nostaa suuresti laitoksen tuottavuutta ja parantaa sen kannattavuutta, mutta hajottaa samalla tärkeän sosiaalisen yhteisön ja uhkaa suuren ihmisjoukon toimeentuloa. Laajat yhteiskunnalliset vaikutukset syntyvät siitä, että sama kehitys tapahtuu suuressa mittakaavassa eri puolilla maapalloa ja että sosiaalinen media yhdistää väkijoukot toisiinsa. Talousteorian mukaan tuottavuuden ja yrityksen voittojen kasvun dynaamiset vaikutukset leviävät yhteiskuntaan uusien investointien sekä työn ja hyödykkeiden kysynnän kasvun kautta. Mekanismi on kuitenkin hidas ja rajallinen. Jos poistuvien työpaikkojen määrä on suurempi kuin uuden työn kysyntä esimerkiksi siksi, että vapautuvan työvoiman osaamiselle ei ole käyttöä, ulottuvat tuottavuuden kasvun myönteiset vaikutukset vain osaan yhteiskuntaa.
Teollisen murroksen aikaisemmissa vaiheissa hyvinvoinnin leviämiseen on pyritty työajan lyhentämisellä, työehtosopimuksilla ja sosiaaliturvalla. Osittain samoja välineitä tarvitaan myös käynnissä olevassa digitaalisessa murroksessa, mutta teollisen yhteiskunnan käyttöön kehitetyt ratkaisut soveltuvat huonosti digitaalisen palvelutalouden tarpeisiin. Esimerkiksi kollektiiviset työehtosopimukset eivät tavoita hajoavaa pätkätyötä ja kasvavaa yrittäjyyttä. TIETOVERKKOJEN AINUTLAATUINEN HAAVOITTUVUUS Vallankumouksellisinta digitaalisessa vallankumouksessa on kaikkien maiden tietokoneiden liittyminen yhteen ja tuotantovälineiden siirtyminen kansalaisten omistukseen. Digitaalisen palvelutalouden tärkein tuotantokoneisto muodostuu palvelimista ja päätelaitteista sekä niitä yhdistävästä verkosta. Miljardit verkottuvat päätelaitteet suorittavat yhä itsenäisemmin yhä vaativampia tehtäviä, saavat työhön tarvittavan ohjausinformaation verkosta ja luovuttavat suurimman osan työnsä tuloksista takaisin verkkoon. Jokainen verkon päätelaite on periaatteessa yhteydessä kaikkiin muihin verkon päätelaitteisiin. Verkottunut digitaalinen tuotanto ja jakelu ovat synnyttäneet ihmiskunnan historiassa ainutlaatuisen haavoittuvuuden. Jos teini-ikäiset tietotekniikan harrastajat pystyvät palvelunestohyökkäyksellä lamauttamaan suurten pankkien palvelut päiviksi tai kaappaamaan tietomurrolla miljoonien asiakkaiden rekisteritiedot, on pääteltävissä, mitä suurilla voimavaroilla toimivat valtiolliset verkkosodankäynnin yksiköt voivat saada aikaan. Pelkästään sähköverkkojen kaataminen lamauttaisi digitaalisen tuotannon ja jakelun. Palvelimien ja päätelaitteiden kaappaaminen sekä ohjaus- ja palauteinformaation vaihtaminen tai katkaisemin lamauttaa yhteiskunnan keskeisiä toimintoja yli kansallisten rajojen. Tämänhetkistä tietoturvatilannetta voi verrata avomeripurjehdukseen ilman pelastautumisvälineitä luottaen siihen, että mitään ikävää ei voi sattua. Digitalisaation eteneminen edellyttää kansainvälisten tietoliikennesopimusten laajentamista valtioita sitoviksi tietoturvasopimuksiksi. Ilman luottamusta tietoverkkojen turvallisuuteen digitaalinen tuotanto ja jakelu alkavat kuihtua.
Digitalisaatio avaa tietä seuraavaan teknologiamurrokseen MATTI LEHTI TEOLLISEN VALLANKUMOUKSEN ELINKAARI Teollista vallankumousta kuljettaa eteenpäin jatkuva yleensä pienehköjen innovaatioiden virta. Profiilin muutokselle antavat kuitenkin suuret yleiskäyttöiset teknologiat, jotka muovaavat perusteellisesti uudelleen työn ja tuotannon pelisäännöt kaikkialla maailmassa. Suureksi luettavia yleiskäyttöisiä teknologioita ei ole syntynyt montaa kahdessasadassa vuodessa. Ne ovat muodostuneet ryhmästä tärkeitä samanaikaisia innovaatioita. Tyypillisesti ryhmään kuuluvat uudenlainen voimantuotanto sekä uusi tapa tuottaa ja jaella hyödykkeitä. Sähkö ja polttomoottori olivat 1900-luvun teollisen vallankumouksen suuret ajovoimat. Digitaalisessa murroksessa pääajureina ovat mikroprosessorit ja maailmanlaajuinen tietoverkko. Uusien yleiskäyttöisten teknologioiden ansiosta teollisen vallankumouksen elinkaari muodostuu useista toisiaan seuraavista elinkaarista. Maapallon väestömäärällä ja luonnonvarojen riittävyydellä on epäilemättä rajansa, mutta nähtävissä olevassa tulevaisuudessa teollisen vallankumouksen eteneminen riippuu ihmisen kyvystä hallita käynnissä olevaa murrosta ja luoda uusia yleiskäyttöisiä teknologioita. Sisällön lisäksi teollisen vallankumouksen luonne kuitenkin muuttuu elinkeinorakenteen muuttuessa. Siirryttäessä teollisuusyhteiskunnasta digitaaliseen palvelutalouteen teknologiainvestoinnit suuntautuvat pääasiallisesti palvelujen kehittämiseen ja teollinen vallankumous muuttuu yhä enemmän teknologiavallankumoukseksi palvelualoilla. Teollisen vallankumouksen jatkuminen digitaalisen palvelutalouden teknologiavallankumouksena olisi ihmiskunnalle monessa suhteessa hyvä uutinen. Luonnonvarojen kestävämpi käyttö, puhtaampi ja turvallisempi liikenne sekä tehokkaampi ja edullisempi terveydenhuolto ovat tästä koko ihmiskuntaa koskettavia esimerkkejä. Jos tuotannon rakennemuutoksesta ja tietoverkkojen turvallisuudesta johtuvat haasteet kyetään ratkaisemaan niin, että yhteiskuntarauha säilyy, ei uusien innovaatioiden syntymisestä muodostu kehityksen pullonkaulaa. Osittain innovaatiosyklien lyhenemisen takia seuraavan teknologiamurroksen ääriviivat uuden voimantuotannon sekä työn ja jakelun osalta ovat jo alkaneet hahmottua.
AURINKOKESKEINEN VOIMANTUOTANTO Avotulella tapahtuvasta ruoanlaitosta New Delhin keskustakortteleihin leviävä kitkerä savu on vakava muistutus maailman energiapolitiikan muutostarpeesta. Verrattuna ihmiskunnan muuhun kehitykseen on hämmästyttävää, että hiilen, öljyn, kaasun ja risujen polttaminen kattaa yhä 2000-luvulla pääosan maapallon energiantarpeesta ja että sähkö tuotetaan pääasiallisesti höyryllä. Selitys on fossiilisten ja bioperäisten polttoaineiden helppo saatavuus ja alhainen hinta. Elinympäristön saastuminen ja hengitystiesairaudet nostavat kuitenkin fossiilisten polttoaineiden kokonaiskustannukset erityisesti Aasian suurkaupungeissa jo nyt sietämättömän korkeiksi. Fossiilisten polttoaineiden haittojen kasvaessa niiden korvaaminen uusiutuvalla energialla on tullut yhä kannattavammaksi. Tuotannon ja jakelun siirtyessä digitalisoinnin myötä tienvarresta tietoverkkoon yhteiskunnan energiaintensiivisyys alenee ja sähköintensiivisyys lisääntyy. Tieliikenteen siirtovolyymeja supistaa sekä ihmisten siirtyminen asiointiin verkossa että monien fyysisten tuotteiden siirtyminen binäärimuotoisina tietoverkossa tapahtuvaan jakeluun. Fossiilisten polttoaineiden korvaajiksi on tarjolla useita vaihtoehtoja ydinvoimasta tuuli- ja aurinkoenergiaan. Kannattavuudella ja tutkimusinvestointien määrällä on suuri vaikutus voittajien valintaan. On kuitenkin selvää, että lähivuosikymmenien ajan energialähteiden kirjo säilyy monipuolisena, vaikka markkinaosuuksissa tapahtuukin merkittäviä muutoksia. Ydinvoimaan käytettävät panokset ovat moninkertaisia uusiutuviin energialähteisiin verrattuna. Uusiutuvien energialähteiden kasvua puoltavat kuitenkin yhä useammat tekijät. Teollisen vallankumouksen logiikan mukaan seuraava suuri teknologiamurros edellyttäisi hyppäyksenomaista siirtymistä uudenlaiseen energiantuotantoon ja käyttöön. Ydinvoima ja höyryyn perustuva sähköntuotanto edustavat perinteistä teknologiaa myös yksikkökoon näkökulmasta. Digitalisointi suosii tuotannon hajautumista ja puoltaa itsenäisten päätelaitteiden autonomista voimansaantia. Matkapuhelimissa nähty akkuteknologian kehitys antaa uskoa uusien lataus-ja varastointiratkaisujen löytymiseen. Myös kotitalouksien lisääntyvä tuotantokoneisto ja älykkäät sähköverkot suosivat kiinteistökohtaista voimantuotantoa. Suora aurinkosähkö vastaa muita energialähteitä paremmin hajautuvan ja liikkuvan digi-
Digitalisaatio avaa tietä seuraavaan teknologiamurrokseen taalisen tuotannon tarpeisiin. Maalla ja ilmassa liikkuvien päätelaitteiden sähkönsyöttö matkan aikana merkitsee hyppäyksenomaista uudistusta. Myös aurinkosähkön ylivoimainen riittävyys ja saasteettomuus ovat merkittäviä etuja. Aurinkokennojen hintojen aleneminen, käyttökohteiden laajeneminen rannekelloista lentokoneisiin ja hyötysuhteen nousu parantavat energiavaihtoehdon kilpailukykyä. MATTI LEHTI TUOTANTOVÄLINEET KANSALAISTEN OMISTUKSESSA Keskenään kommunikoivien mikroprosessorien lukumäärä maapallolla lähestyy maapallon väestömäärää. Gordon Mooren vuonna 1965 esittämää Mooren lakia noudattaen prosessorien hinta ja koko ovat supistuneet 50 vuodessa vähäiseen murto osaan samalla kun niiden suoritusteho on kasvanut eksponentiaalisesti. Kehitys on tuonut mikroprosessorit koko maapallon väestön ulottuville koneista ja laitteista vaatteisiin ja elintarvikkeisiin. Valtaosa maapallolla olevista mikroprosessoreja sisältävistä verkon päätelaitteista on kansalaisten omistuksessa. Tärkeimpiä päätelaiteryhmiä ovat henkilökohtaiset tasku- ja käsilaukkupäätteet, viihdepainotteiset olohuonepäätteet, toimisto- ja työhuonepäätteet sekä ajoneuvot. Myös vaatteiden, elintarvikkeiden ja lääkepakkausten tietotekniikka ylittää lähivuosina miljardin prosessorin rajan. Ensivaiheessa kansalaisten digitaaliset tuotantovälineet näkyvät palvelusisältöjen tuotannossa ja sosiaalisessa mediassa. Hyvin suuri osa uusista verkkopalveluista rakentuu kansalaisten itsestään antamista tiedoista tai olemassa olevien palvelujen arvioinnista. Sosiaalisesta mediasta on tullut suurin uutis- ja tiedonvälityskanava, joka ei kunnioita perinteisen median pelisääntöjä. Sosiaalisen median kehityksellä on merkittävä vaikutus poliittiseen liikehdintään, populismin ja ääriliikkeiden vahvistumiseen sekä pakolaisvirtojen kasvuun. 3D-tulostimet nostavat kansalaisten tuottajaroolin uudelle tasolle. Tulostimien siirtyessä käsittelemään bittien ja paperin lisäksi elintarvikkeita, muoveja ja metalleja, avautuu eteemme uudenlainen hajautetun tuotannon maailma. Kooltaan pienet ja hinnaltaan edulliset tuotantolaitteet soveltuvat hyvin myös kotitalouksiin. Automaation vapauttamaa työvoimaa siirtyy suurista tuotantolaitoksista hajautettuun sekä pienissä kollektiiveissa, että kotitalouksissa tapahtuvaan tuotantoon. Yksikkö saattaa olla erikoistunut vain yhteen tuotteeseen esi-
merkiksi personoituun syntymäpäiväkakkuun, mittatilauksena valmistuvaan tukipohjalliseen tai design-maljakkoon, mutta markkinana voi olla koko maailma. Tuotteiden jakelu tapahtuu lähiympäristöön tuotantolaitoksesta ja kauemmas verkkokaupassa. Kolmiulotteinen tulostus vie keskityksen ja hajautuksen heiluria keskitetystä massatuotannosta kohti hajautettua pientuotantoa ja vastaa moneen yhteiskunnan muutostarpeeseen. Se tarjoaa uusia yrittämisen mahdollisuuksia ja täydentävää toimeentuloa pirstoutuneilla työmarkkinoilla. Se vähentää ympäristökuormitusta lyhenevien kuljetusetäisyyksien ja tehostuvan raaka-aineen käytön seurauksena. Tuotannon lisääntyvä tekoäly ja personointi antavat mahdollisuuden hyvin erikoistuneiden tuotteiden ja pienten sarjojen kannattavaan valmistukseen. KULJETUSROBOTIT ILMASSA JA MAALLA Uusia tuotantoratkaisuja seuranneet uudet kuljetus- ja jakelumallit ovat erottamaton osa teollista vallankumousta. Digitaalisessa palvelutaloudessa bittien kuljetuksesta huolehtiva globaali tietoverkko muodostaa tärkeimmän jakelutien, mutta uuden teknologian läpimurrot muuttavat dramaattisesti myös atomien kuljetusta silloinkin, kun atomit säilyvät atomeina. Seuraavan teknologiamurroksen suurin liikenneinnovaatio on kuljetusrobottien ilmestyminen maanteille ja taivaalle. Digitalisoinnin ansiosta robotiikka kehittyy uudelle tasolle. Digitalisointi parantaa niin kokoonpano-, tuotanto- kuin hoivarobottienkin suorituskykyä ja avaa käänteentekeviä mahdollisuuksia liikenteen automatisointiin. Muutoksen mahdollistavat sensorien, tekoälyn ja langattoman latauksen hintojen lasku ja suorituskyvyn nousu. Sensorit ovat antureita, joiden mittalaitteet välittävät tärkeätä ohjausinformaatiota muun muassa liikkuvien päätelaitteiden sijainnista, nopeudesta, etäisyyksistä ja energiatasosta. Mikroprosessorien ohjaama sensorien signaalinkäsittely säätelee kuljetusrobottien kiihdytystä, jarrutusta, reitinvalintaa ja latautumista. Laitteiden tekoälyn eli oppivan tietotekniikan ja sensorien tunnistusalgoritmien lisääntyminen parantaa laitteiden tuottamien palvelujen laatua ja nopeutta. Kuljetusrobottien tehokas käyttö edellyttää paitsi käyttövoiman varastointia myös voimansyöttöä ajon aikana. Ratkaisut löytyvät todennäköisesti sähköstä ja aurinkoenergiasta. Maantieverkossa ilman kuljettajaa liikkuvat ajokit
Digitalisaatio avaa tietä seuraavaan teknologiamurrokseen saavat tällöin käyttövoimansa joko lataavasta alustasta tai ajokin katolla olevista aurinkokennoista. Ilmassa liikkuvien lennokkien voimansyöttö tapahtuu niiden yläpinnalla olevilla aurinkokennoilla. Kuljetusrobotteihin ja koko seuraavan sukupolven robotiikkaan liittyy paljon suuria ja vaikeita kysymyksiä liikenneturvallisuudesta työpaikkojen katoamiseen. Kuljettajien ohjaamien ajoneuvojen ja kuljettajattomien ajokkien yhteisliikenne muistuttaa hevosten ja moottoriajoneuvojen kohtaamista maanteillä viime vuosisadan alussa. Ohjaamaton konevoima ja robottien ylivalta ovat yhtä pelottavaa kuin aikanaan vetureiden tulo rautateille ja autojen ilmestyminen maanteille. Kuten useimmissa tapauksissa teknologiamaailmassa pelottava muutos on osoittautunut enemmän ystäväksi kuin viholliseksi ja tuottavuushyödyt mittaviksi. Kuljetusautomaation tuottavuushyötyjen kääntöpuoli on dramaattinen työpaikkojen katoaminen yhdellä eniten työpaikkoja maailmassa tarjoavista sektoreista. Kuljetusalat kautta maailman tunnetaan myös lakkoherkkinä suurten mielenosoitusten järjestäjinä. Muutoksesta ei selviydytä ilman tuottavuushyötyjen nykyistä oikeudenmukaisempaa jakautumista ja mittavaa uusien työpaikkojen syntymistä. MUUTOKSEN NOPEUS Teolliselle vallankumoukselle on sen alusta alkaen ollut tyypillistä innovaatioiden läpimenoaikojen lyheneminen. Havainto koskee sekä yksittäisiä tuoteinnovaatioita että yleiskäyttöisiä teknologioita. Sähköistys tapahtui höyryvoiman rakentamista nopeammin ja digitalisointi edelleen noin puolta nopeammin kuin sähköistys aikanaan. Saman logiikan mukaan seuraavan suuren teknologiamurroksen pitäisi olla käynnissä jo kuluvan vuosisadan puolivälissä. Elämmekö silloin suoran aurinkosähkön ja älykkäiden robottien aikakautta vai korjaammeko digitaalisen murroksen sirpaleita, riippuu kyvystämme hallita nyt käynnissä olevaa digitaalista murrosta. MATTI LEHTI
Tiiviisti Suora aurinkoenergia, hajautettu kolmiulotteinen tulostus sekä ja älykkäät robotit ilmassa ja maalla ovat todennäköisiä seuraavan teknologiamurroksen ajovoimia. Digitaalinen tuotanto ja jakelu hajottavat työtä ja uhkaavat yhteiskuntarauhaa tuloerojen ja osattomuuden lisääntyessä. Tuottavuuden kasvun dynaamiset vaikutukset leviävät yhteiskuntaan uusien investointien sekä työn ja hyödykkeiden kysynnän kasvun kautta. Mekanismi on kuitenkin hidas ja rajallinen. Teolliselle vallankumoukselle on sen alusta alkaen ollut tyypillistä innovaatioiden läpimenoaikojen lyheneminen. Seuraavan suuren teknologiamurroksen pitäisi olla käynnissä jo kuluvan vuosisadan puolivälissä.