Teollinen internet

Esineiden internetiä kuvaava piirros

Johdanto

Esineiden internet (myös teollinen internet, engl. internet of things, lyh. IoT) tarkoittaa internetin laajentumista erilaisiin laitteisiin ja koneisiin. Näitä laitteita ja dataa on mahdollista hallita internetin kautta ihmisten hyödyttämiseksi. Ensimmäisiä kertoja termi mainittiin 1990-luvun lopussa Massachusettsin teknologisessa instituutissa, kun aiheena oli radiotaajuuden identifioinnin infrastruktuuri.

Teollinen internet on yhdistelmä älykkäitä koneita, ihmisiä ja prosesseja. Se mahdollistaa uusien liiketoimintamallien ja arvoverkoston uudelleenmäärittelyn usealla eri teollisuudenalalla. Teollinen internet sisältää usein analytiikkaa ja käyttäjän toimien analysointia. Esimerkkejä tällaisista ovat muun muassa itseohjautuvat ajoneuvot tai tehtaat, jotka pystyvät optimoimaan energiankäyttöä ja minimoimaan ylijäämän syntymistä koko tuotantoprosessin ajan. Teollisen internetin mahdollistavat älykkäät esineet ja laitteet, jotka ovat liittyneet internet of thingsiin.

Viimeisten vuosien aikana on ollut mahdotonta olla törmäämättä termiin esineiden internet. Yritykset ovat alkaneet esittelemään yhä enemmän esineiden internetiin perustuvia tuotteita ja palveluita. Yritykset ovat myös panostaneet aiheeseen yhä enemmän, tekemällä esimerkiksi yritysostoja yrityksistä, jotka ovat alalla johtavassa asemassa. Arvioidaankin, että vuoteen 2020 mennessä esineiden internetin markkinat kasvavat noin 7.1 biljoonan arvoisiksi. Esineiden internetiin liittyvät sovellukset ja alat, ovatkin todella monimuotoiset ja yhä enenevässä määrin esineiden internet on osana arkeamme. Nykyisin näitä sovelluksia voidaan jo nähdä esimerkiksi muun muassa älykodeissa.

IoT -laitteiden toimita perustuu niiden yhteyteen johonkin pilvipalveluun tai muuhun muistiin, jonka välillä laite lähettää tietoja sekä ottaa vastaan ohjauskäskyjä. Yleensä kotitalouskäytössä tämä tapahtuu IoT- laitteen ja älypuhelimen tai tietokoneen välillä, käyttäen esimerkiksi Bluetooth yhteyttä tai niin sanottu kotiverkkoa, eli WLAN-verkkoyhteyttä .

Historia

Ensimmäisiä esineisiin yhteydessä olevia sähköisiä laitteita oli sähköinen lennätin, kaupalliseen käyttööön lennätin otettiin vuonna 1938 Lontoossa. Sähkö lennättimen rakensivat William Fothergill Cooke ja sir Charles Wheatstone. Cooken ja Wheatstonen lennätin käytti useaa johdinta, joilla ohjattiin viiden mittarineulan liikkeitä. Sen mukaan, mitkä kaksi neulaa kulloinkin kääntyivät ja mihin suuntiin, vastaanottaja saattoi lukea, minkä kirjaimen lähettäjä lähetti.. Alan Turing kehitti ensimmäisen tietokoneen vuonna 1950. Vuonna 1991 ensimmäinen worldwideweb sivu perustettiin ja sen perustajana oli Tim Berners-Lee, joka on myös worldwidewebin perustaja.. Worldwidewebin perustamisen jälkeen syntyi ensimmäiset internettiin yhteydessä olevat laitteet. Esineiden internetin perustajana pidetään brittiläistä Kevin Ashton. Ashton oli perustamasssa Auto-ID Centerin klo Massachusetts Institute of Technologyn (MIT), jolla luotiin maailmanlaajuinen standardi järjestelmä RFID ja muut anturit. Hänet tunnetaan käsitteestä " esineiden internetistä" kuvaamaan järjestelmää, jossa Internet on kytketty fyysiseen maailmaan läsnäolevien antureiden kautta. Vuonna 2007 teknologiayritys Apple kehitti ensimmäisen älypuhelimen, jonka avulla puhelimella pystyi olemaan internetissä. 2010-luvulle tultaessa "esineiden internet" on yleistynyt laajasti ja monet yritykset ovat pyrkineet kehittämään koko ajan kuluttaja ystävllisempiä laitteita, jotka ovat internettiin yhteydessä, myös valtiot ovat kiinnostuneet esineiden mahdollisuudesta liittää ne internetin, koska yhteiskunnan näkökulmasta katsottuna siinä on taloudellisen kehityksen mahdollisuudet.

Nykyaika

Tällä hetkellä esineiden internetiin yhdistettyjä laitteita on maailmanlaajuisesti yli 23 miljardia kappaletta ja trendi on kasvamassa niin, että vuonna 2025 yhdistettyjä laitteita olisi jopa yli 75 miljardia kappaletta.

Esineiden internet tulee ilmi nykypäivänä esimerkiksi älykotien turvallisuudessa, maanviljelyssä ja jopa parkkihalleissa. Jopa 60% maailmanlaajuisista valmistajista käyttää analyysitietoja, joita seurataan liitetyillä laitteilla prosessin analysoimiseksi ja optimointimahdollisuuksien tunnistamiseksi. Nykypäivän trendinä onkin sijoittaa entistä enemmän rahaa esineiden internetin tarjoamiin mahdollisuuksiin.

Vahvuudet

Esineiden internet tuo mukanaan lukemattomia hyötyjä eri sektoreille. Keskeinen tarkoitus esineiden verkkoon kytkemisessä on toimia tehokkaammin ja taloudellisemmin. Esineiden internet muuttaa ihmisten työtehtäviä ja säästää ihmisten terveyttä. Esimerkiksi rakennusalalla koneet tekevät raskaat työt ja ihmiset ohjaavat koneita tai joissain tapauksissa he valvovat koneiden suoritusta eivätkä edes ohjaa niitä. Esineiden internet on myös mahdollistanut tehokkaamman ja luontoa säästävän viestinnän, mikä on vähentänyt työmatkoja. Älykkäät ja verkkoon kytketyt laitteet parantaa myös kuluttajan elämänlaatua. Erilaiset hälytysjärjestelmät, kaukaa ohjattavat ilmalämpöpumput sekä muu kodin elektroniikka helpottaa ihmisten arkea ja antaa mahdollisuuksia monien eri applikaatioiden hallintaan.

Heikkoudet

Vaikka esineiden internetissä on monia hyviä puolia ja usein sen ominaisuuksia ja tulevaisuutta korostetaan hyödyllisyyden näkökulmasta, on haitat ja mahdolliset ongelmat jääneet vähemmälle huomiolle. On esimerkiksi huomautettu, että mitä enemmän laitteita esineiden internetiin liitetään, sitä todennäköisemmäksi muuttuu tiedon päätyminen vääriin käsiin. Mikäli jokin internetiin kytketty laite esimerkiksi hakkeroidaan, on mahdollista että myös muihin laitteisiin päästään verkon kautta käsiksi. Useimpia laitteita ei välttämättä ole suunniteltu turvallisuus edellä, joten riski tiedon päätymisestä vääriin käsiin on ilmeinen.

Tiedon varastamisen lisäksi riskeinä voidaan nähdä esimerkiksi pääsy toisten ihmisten koteihin älylukkojen hakkeroinnin kautta. Samanlaisia ongelmia voi aiheutua myös mikäli liesi on kytkettynä internetiin, jolloin sen hallitseminen onnistuisi etänä. Pahimpana skenaariona voidaan myös esimerkiksi kuvitella internetiin kytketyn sydämentahdistimen hakkerointiin liittyvät kuolemantuottamukset.

Ongelmia ilmenee myös siinä, että koska kaikille esineille, jotka ovat liitetty internetiin, tulisi olla IP-osoite, saattaa olla mahdollista, että nykyisellä IP versio 4, laitteiden IP-osoitteita ei ole tarpeeksi. Tämän takia olisikin tärkeää, että siirtyisimme nykyisestä IP4 järjestelmästä IP6 järjestelmään. Koska laitteita tullaan liittämään internetiin yhä enemmän, haasteeksi muodostuu myös tiedon varastointi. Laitteet tallentavat tietoa yhä enemmän, joten nykyiset serverit ja tiedonhallintaprosessit eivät ole riittävät varastointiin. Tämä edellyttääkin yhä enevissä määrin tiedonhallintaan liittyvien varastojen kasvattamista.

Tietoturva

Verkkoon kytkettyjen laitteiden tietoturvaongelmista puhuttaessa mediassa käytetään useita erilaisia termejä, kuten hakkerointi, kyberuhka ja virtuaali- tai palvelunestohyökkäys. IoT -laitteiden kohdalla näillä tarkoitetaan verkkoon kytkettyjen laitteiden luvatonta haltuunottoa tai niiden käsittelemän datan urkintaa. Verkosta löytyy lukuisia uutisia luvatta ja käyttäjän tietämättä tietoja keränneistä erilaisista älylaitteista. Esimerkiksi käyttäjäänsä salaa kuvanneita älytelevisioita ja puhelimeen äänityksiä tehneitä seksileluja, joiden epäillään jakavan tiedostojaan verkkoon, sekä kaapattuja henkilöautoja.

Yleensä IoT-laitteet on kytketty järjestelmään ja hallintalaitteeseen lyhyen kantaman yhteyksillä, mutta ne voivat käyttää myös ns. laajaa verkkoa, eli 2G, 3G tai 4G LTE yhteyttä, joka altistaa ne kaappauksille. Tietoturva-asiat jäävät tuotekehityksessä usein toissijaiseksi, laitevalmistajan pyrkiessä nopeasti markkinoille uudella innovaatiollaan.

Älylaitteiden tietoturvaongelmat ovat saaneet kuluttajat varovaisemmiksi, eikä uusiin älykkäisiin laitteisiin suhtauduta markkinoilla yhtä innokkaasti kuin on odotettu. Epäluottamuksen vuoksi älylaitteita jätetään kytkemättä verkkoon tai ostetaan perinteisiä laitteita, kannettavan tietokoneen kamera peitetään ja sijaintietojen keruu kielletään asetuksissa.

IoT-laitteiden heikkoa tietoturvaa hyödynnetään myös hallinnollisilla ja valtiollisilla tasoilla, joskin kiistellysti. Muun muassa CIA:n ja NSA:n sekä esimerkiksi Ruotsissa toimiva FRA seuraavat verkkoliikennettä, turvallisuuden nimissä. Yhdysvalloissa myös poliisivoimat voivat hyödyntää älylaitteita, käyttämällä niitä salakuunteluun ja tiedonhankintaan, luvanvaraisen kotietsintäluvan sijasta.

Kuluttajille suunnattuja IoT-tietoturvatuotteita ei ole vielä tullut markkinoille, mutta esimerkiksi F-Securelta on tulossa SENSE-tietoturvareititin, joka kytketään reitittimeen, jolloin se luo uuden langattoman Wifi-verkon, kodin laitteiden käyttöön. Reititin paitsi luo oman turvallisemman kotiverkon, myös skannaa siihen kytkettyjä laitteita ja analysoi niiden verkkoliikennettä, mahdollisen haitallisen liikenteen havainnoimiseksi.

Tulevaisuus

Kun puhutaan kehityksestä niin, kaikki yhdistyy toisiinsa kolmen eri tekijän kautta: ihmiset, liiketoiminta ja yhteiskunta. Nämä kolme tekijää ovat teknologisen kehityksen liikkeelle puskeva voima. Loppukäyttäjän näkökulmasta, etsitään jatkuvasti uusia mielenkiintoisia asioita. Digitaaliteknologia luo helpotusta hektiseen elämäntyyliin. Verkostoituminen, henkilökohtaistaminen ja liikkuvuus tukevat uusien mallien kehittymistä ja uudet sovellukset mahdollistavat tulevaisuuden elämäntyylin. Sovellusten turvallisuus, käytännöllisyys sekä henkilökohtaiseen terveyteen liittyvät sovellukset ovat tärkeitä kuluttajille. Liiketoiminnan näkökulmasta, yritykset etsivät jatkuvasti ratkaisuja, jotka edistävät tuottavuutta ja tehokkuutta. (Skaržauskienė & Kalinauskas, 2013 ja Lindqvist & Neumann, 2017.)

2016 esineiden internettiä pidetään vielä primitiivisenä. Vuoteen 2020 mennessä esineiden internet kuitenkin laajenee jo kymmeniin miljardeihin laitteisiin. Sairaaloissa ja terveydenhuolto laitoksissa jo nyt suuri osa laitteista on etähallittavia tai etäseurattavia esim. sydämentahdistin tai defibrillaattori. Näiden määrä tulee kuitenkin kasvamaan huomattavasti. Myös datan keruu, seulonta ja louhinta automatisoituu ja näin esimerkiksi voidaan reagoida nopeasti sairaskohtauksiin tai muihin akuutteihin tilanteisiin. Sama koskee myös kriittisen tärkeitä infrastruktuurin sektoreita kuten sähköverkko tai kuljetusverkko. Näiden valvonta hoidetaan osittain nykyisin etänä, mutta myös hallinta voitaisiin suorittaa etänä tai jopa automatisoida. Näistä hyvinä esimerkkeinä ovat itsestään ajavat autot, automaatioavusteiset toisiinsa yhteydessä olevat autot tai automatisoidut lentokoneet. (Lindqvist & Neumann, 2017.)

Vaikka tietokone komponenttien minimalisointi ja miniatyrisaatio on vielä mahdollista niin se ei kuitenkaan ole rajatonta. On useita näkemyksiä, kuinka ongelmat, jotka liittyvät kokoon ja laskenta nopeuteen, voitaisiin ratkaista. Yksi mahdollisista keinoista olisi käyttää ”DNA tietokoneita” ja ”kvanttitietokoneita”. DNA tietokoneet käyttäisivät orgaanisia molekyylejä tiedon varastointiin ja ratkaisisivat matemaattisia ongelmia kemiallisten reaktioiden kautta. Kvanttitietokoneet taas käyttäisivät kvanttimekaniikkaa informaation ohjelmointiin ja käsittelyyn. Toinen näkemys taas hajauttaisi ja jakaisi laskentaa eri elementtien välille, jotka yhteistyössä toimisivat nopeammin ja sujuvammin. Tällaiset ohjelmistot ovat vielä kuitenkin liian monimutkaisia kehittää, rakentaa ja ylläpitää. (Skaržauskienė & Kalinauskas, 2013.) On hyväksyttävä, että fyysinen maailma itsessään on muuttumassa tietojärjestelmäksi, jossa data entiteetit kulkevat eri laitteissa kuitenkin sallien laitteiden aistia ja tulkita läpi menevää dataa. Tässä on suuria mahdollisuuksia mutta myös suuria riskejä niin tietoturvan kuin yksityisyydenkin näkökulmasta. (Skaržauskienė & Kalinauskas, 2013.