Yhä somemmat kotirobotit vartioivat taloa ja kohta myös kokkaavat, siivoavat ja ompelevat. Älykoti merkitsee myös muunneltavaa talotekniikkaa ja yksilöllistä rakentamista.



TEKSTI: Kalevi Rantanen



Yhä somemmat kotirobotit vartioivat taloa ja kohta myös kokkaavat, siivoavat ja ompelevat. Älykoti merkitsee myös muunneltavaa talotekniikkaa ja yksilöllistä rakentamista.

Julkaistu Tiede-lehdessä 3/2005

Maron on kuin hyväntahtoinen avaruusolento vanhasta tieteisfilmistä. Fujitsun Maron on 32 sentin korkuinen. Suuret silmät - todellisuudessa kaksi digikameraa - ulkonevat robotin rungosta.

  tunkeutuu varas, Maron kuvaa hänet ja hälyttää turvapalvelun. Robotin ensimmäinen käyttäjä olikin Japanin suurin vartiointiyritys Secom.

Uusi tekniikka vahvistaa viktoriaanista koti-idylliä. Koti on meille yhä lämmin turvapaikka kylmässä ja kovassa maailmassa. Kotini on linnani, jota kohta puolustavat ja jossa palvelevat robotit.

Roboteista seuraa ja turvaa

Jos haluaa enemmän ihmistä kuin avaruusolentoa muistuttavan robotin, voi hankkia Mitsubishin Wakamarun. Metrin korkuinen Wakamaru on kuin iso nukke, ja turvapalvelujen lisäksi se tarjoaa seuraa. Wakamarulla on noin 10 000 sanan sanavarasto ja Internet-yhteys, joten se pystyy “keskustelemaan“ vaikka päivän uutisista.


Vielä seurallisempi on teollisuusjätti Futaban robotti Ifbot, joka osaa lörpötellä kymmenistätuhansista aiheista.

Jos eläimelliset robotit tuntuvat paremmilta, voi hankkia Sanyo Electricin ja Tmsuk-yhtiön luoman Banryu-robotin. Nimi tarkoittaa “vartioivaa dinosaurusta“. Banryu hälyttää nähdessään tunkeilijan tai vainutessaan savua.

Dinorobo on metrin mittainen, 80 sentin korkuinen ja 40 kilon painoinen jötkäle. Varas varmaan luulee joutuneensa Jurassic Park -elokuvaan ja juoksee karkuun jo robotin nähdessään.

Suomessa pyörii Rollo

Japanilaisten robottihulluus on levinnyt muuallekin. Satoja kehityshankkeita on käynnissä ympäri maailman, Suomessakin useita. Omaperäinen ja viehättävä ratkaisu on pyöreä robotti Rollo, jota on rakentanut Helsingin teknillisen korkeakoulun automaatiotekniikan laboratorio. Robotti on kolmikymmensenttinen, vähän koripalloa isompi pallo, joka liikkuu kierimällä, kun moottori siirtelee painoa sen sisällä.

Japanilaisten kollegojensa tavoin Rollo vahtii taloa ja toimii kotiapurina. Se muistuttaa asukasta, että on aika ottaa lääke, tai varoittaa, että liesi on jäänyt päälle. Omahoitaja voi tarkistaa robotin kameran kautta, onko asiakkaalla kaikki kunnossa.

Pallon voi nostaa pöydälle, jolloin robotin kautta on helpompi keskustella. Jos ei huvita seurustella, Rollon voi piilottaa kaappiin.

Pallorobotti on helppo kokea inhimilliseksi. Helsingin kaupungin Toimiva Koti -näyttelyssä tutkijat ovat esitelleet yleisölle sekä Rolloa että tavallisen näköistä, pyörillä kulkevaa robottia. Tyylipisteissä Rollo on voittanut ylivoimaisesti.

- Ihmisten mielestä Rollo on leikkisä ja empaattinen ja kutsuu kontaktiin, kertoo tutkija Panu Harmo automaatiotekniikan laboratoriosta.

Kotirobottien kilpailussa viehätysvoima ja seurustelutaidot ratkaisevat. Robottien kautta pystyy myös viestimään puhumalla ja kuvallisesti. Kotirobotit ovat oikeammin kännykän etäjatkeita ja tietokoneiden käyttöliittymiä kuin ihmisen jäljitelmiä.

Robokokki syntyy hitaasti

Robotit osaavat välittää tietoa ja viihdettä, mutta miten koneelta sujuu kokkaaminen ja siivoaminen?


Kokkirobotin tuloa on ennustettu jo vuosikymmeniä. Vuonna 1966 vuosikirja Mitä-Missä-Milloin kirjoitti, miten tehdään ruokaa vuonna 2000: “Viikon ruokalista ohjelmoidaan reikäkortille, ja ostokset pannaan automaattiseen varasto-syväjäädytyslaatikkoon. Oikeaan aikaan valmistaa keittiöautomaatti halutun ruoan, jonka mekaaniset kädet tarjoilevat ruokapöytään.“

Askeleen kohti ruoan-valmistuksen automatisointia on ottanut suomalainen Menumat, joka on kehittänyt kodin ateria-automaatin. Siinä yhdistyvät pakastin ja kiertoilmauuni. Automaatti ladataan esikypsennetyillä aterioilla, ja käyttäjä valitsee aterian, jonka laite valmistaa puolessa tunnissa. Pakastimeen voidaan ladata kahden viikon ateriat, jotka käyttäjä valitsee noin kuudestakymmenestä vaihtoehdosta.





Robotti auttaa harrastamaan

Harrastuksiinkin voi värvätä avuksi robotin. Esimerkiksi ompeluharrastuksen ja ompelukoneen kehitys kertoo hyvin, miten tekniikka lisää luomisen vapautta.


Jo nyt ompelukone on melkein tietokone. Internetistä voi imuroida kirjontakuvioita, jotka kone automaattisesti ompelee. Itse voi vaikka ottaa digikameralla kuvan perheen kissasta ja tehdä kuvasta muunnosohjelmalla ompeluohjelman. Kone kirjoo sitten kissan mihin halutaan, puseron rintamukseen tai seinätaulun kankaaseen.


Ompelurobotti on siten tullut askeleen lähemmäksi toteutumista. Ajatus tietenkin on vanha:


  “Palatessaan iltapäivällä odottaa häntä kotona aivan uusi puku täsmällisesti mitoitettuna ja juuri sitä kuosia, jota hän halusi tyttärensä ylle käytettäväksi viikonloppumatkalla.“


Koska ompelukoneet automatisoituvat vauhdilla ja koska mittoja on jo jonkin aikaa kyetty ottamaan automaattisesti lasersäteellä, voimme hyvin uskoa ompelurobotin tuloon.


Kohta meidän tarvitsee vain miettiä, mitä kuosia haluamme. Ja insinöörit saavat ruveta seuraavaksi ideoimaan pukeutumiskonsulttirobottia.


Toki olemme vielä kaukana robokokista, jolle voisi sanoa: “Hei robo, laitapas vaikka tatti-broileriwokkia thaimaalaiseen tapaan.“


Alkuvaiheessa tulee entistä älykkäämpiä keittiöautomaatteja, joille teollisuus tuottaa entistä maukkaampia valmisruokia ja puolivalmisteita. Tulevaisuudessa koko ruokaketju automatisoituu tavalla tai toisella.

“Tavaraliikenteen valtaosa siirretään tyhjiöputkiin, joissa tavara liikkuu standardikapseleissa“, ehdotti tekniikan tohtori Eero Paloheimo vuonna 1993 Tekniikan Maailmassa. “Jokainen tarvitsija voi kotoaan tilata tarvitsemansa tuotteet suoraan tehtaalta.“

  keittiöautomaatin varastoon. Käyttäjän tarvitsee vain miettiä, mitä haluaisi tänään syödä.

Siivousrobottikin kova haaste

Monet haluavat laittaa ruokaa itse, mutta siivoaminen kuuluu harvojen lempiharrastuksiin. Valitettavasti siivousrobotti on yhtä kaukana kuin robokokki.

  pystyvät keräämään lian lattialta ja matolta, mutta miten pyyhkiä pölystä perintöposliinit, jotka on hellävaraisesti aseteltu hyllylle?

Ei hätää, sanoo insinööri. Robottia odotellessa tehdään koko talosta niin älykäs, että paikat siivoavat itse itsensä. Malli löytyy luonnosta. Lootuksenkukan terälehteen lika ei tartu, koska siinä on hylkivä vahakerros. Epäpuhtaudet huuhtoutuvat pois sadeveden mukana.

  keraamisten ainesosien  ansiosta kestävät hyvin kulutusta.

Älykäs talotekniikka toimii jo

  parvekkeen ovea ei tarvitse turhaan avata.

Uusi sana talotekniikka tarkoittaa tuttuja asioita eli lämmitystä, valaistusta ja ilmastointia sekä nykyään myös tietoverkkoja ja turvatekniikkaa. Älykkääksi tekniikka muuttuu, kun laitteet pannaan tekemään yhteistyötä. Silloin saamme puhdasta ilmaa ja muuta mukavuutta entistä halvemmalla. Energiakustannukset pienenevät VTT:n laskel-mien mukaan 10-30 prosenttia.

Kotirobotti on julkkis, mutta talotekniikka on näkymätöntä. Emme kunnolla ole edes huomanneet, että maassa on lähtenyt käyntiin talotekniikan vallankumous. Suomalaiset yritykset Lämpötalo ja HomeSoft aloittivat vuoden 2004 syksyllä älytalojen sarjatuotannon.

  laitteita myös kännykällä tai tietokoneella.

Älyä myös rakentamiseen

Mitä järkeä on puhua älykodista, jos rakentamisesta puuttuu alkeellinen laadunvalvonta, tuhahtaa ihminen, joka on luullut hankkineensa unelmakodin ja saanut hometalon.

  muidenkin kuin miljonäärien ulottuville.

Älytaloyritys HomeSoftin talokonseptissa uutta on paitsi laitteiden yhteistoiminta myös massaräätälöinti. Yksilöllinen ohjausjärjestelmä kosteusantureineen suunnitellaan automaattisesti ilman kallista käsityötä.


Yksilöllinen valmistus massatuotannon tarkkuudella ja hinnalla tulee säännöksi koko talon rakentamisessa. Suomalainen Steelman kehittää teräsrunkoista pientaloa, joka kootaan tehdasvalmisteisista lohkoista. Talo räätälöidään yksilöllisten tarpeiden mukaan, ja tarvittaessa rakennusta voi myöhemmin muunnella. Esimerkiksi väliseinät ovat siirrettävissä.

Yhtiö on rakentanut Taivassaloon Turun lähelle mallitalon. Ensin valmistettiin Turussa 28 lohkoa, jotka kuljetettiin paikalle ja asennettiin 30 teräspilarin päälle. Taloa ei siis oikeastaan rakenneta, vaan se kootaan kuin auto, jolloin päästään tehdastuotannon laatutasoon.

Talo voisi kasvattaa itsensä

Seuraavassa kehitysvaiheessa talon valmistavat robotit. Japanilaiset kehittivät jo 1990-luvulla robotteja, jotka tekevät betonitöitä ja kiinnittävät rungon pilareita ja palkkeja.

Kaukaisemmassa tulevaisuudessa talo kokoaa itse itsensä tai se kasvatetaan paikoilleen.

“Ehkä vielä joskus käsketään tietokonetta rakentamaan ohjeiden mukainen talo“, ennakoi kehitystä arkkitehti Trevor Harris Kauppalehdessä vuonna 2000. “Ehkä taloja tai kaupunkeja ei enää rakenneta vaan kasvatetaan kuin sieniä.“

Näyttääkö talo silloin satumetsän herkkutatilta? Tulevaisuuden muoti on arvaamaton, mutta yksi on varmaa: kodin pitää tuntua kodikkaalta. Heinolan asuntomessuilla kesällä 2004 yleisö äänesti kolmelle ensimmäiselle sijalle talot, jotka muistuttivat 1800-luvun kartanoita. Isoäidin äidin talo on se oikea talo.

Suomalainen, joka tulevaisuudessa rakentaa Kuuhun, voi hyvinkin teettää rakennusrobotilla älytalon synteettisistä hirsistä. Sitten maalarirobotti päällystää seinät virtuaalisella punamullalla. Lopuksi maansiirtorobotti kaivaa järven mökin viereen.

Kalevi Rantanen on teknistä luovuutta tutkiva diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Hirmun anatomia on selvinnyt sääsatelliittien mikroaaltoluotaimilla. Ne näkevät pilvien läpi myrskyn ytimeen ja paljastavat ukkospatsaat, joista myrsky saa vauhtinsa. Kuva: Nasa/Trimm

Pyörivät tuulet imevät energiansa veden lämmöstä.

Trooppiset rajuilmat tappoivat vuosina 1995–2016 lähes 244 000 ihmistä, koettelivat muuten 750 miljoonaa ihmistä ja tuhosivat omaisuutta runsaan 1 000 miljardin dollarin arvosta, enemmän kuin mitkään muut mullistukset, esimerkiksi tulvat tai maanjäristykset.

Näin arvioi maailman luonnonkatastrofeja tilastoiva belgialainen Cred-tutkimuslaitos raporteissaan, joissa se laskee katastrofien pitkän aikavälin inhimillistä hintaa.

Myrskytuhot ovat panneet myrskytutkijat ahtaalle. Kaikki tahtovat tietää, mistä näitä rajuilmoja tulee. Lietsooko niitä ilmastonmuutos?

Lämpö alkaa tuntua

Näihin asti tutkijapiireissä on ollut vallalla käsitys, jonka mukaan hirmuista ei voi syyttää ilmastonmuutosta vielä kotvaan. Se alkaa voimistaa myrskyjä vasta pitkällä aikajänteellä.

Nyt hurjimpia myrskyjä on kuitenkin alettu kytkeä ilmaston lämpenemiseen. Esimerkiksi alkusyksystä 2017 Maailman ilmatieteen järjestö WMO arvioi, että lämpeneminen todennäköisesti rankensi elokuussa Houstonin hukuttaneen Harvey-myrskyn sateita.

Jotkut tutkijat ovat puhuneet kytköksistä jo vuosia.

Esimerkiksi Kerry Emanuel, Massachusettsin teknisen yliopiston myrskyspesialisti, laski 2005, Katrinan runnottua New Orleansia, että Atlantin ja Tyynenmeren myrskyt ovat nykyään 60 prosenttia voimakkaampia kuin 1970-luvulla.

Keväällä 2013 Nils Bohr -instituutin Aslak Grinsted raportoi, että lämpenemiskehitys vaikuttaa myrskyissä syntyviin tulva-aaltoihin.

Kun maapallon keskilämpötila nousee 0,4 astetta, myrskytulvien määrä tuplaantuu. Tämä rajapyykki on jo ohitettu. Kun lämpötila nousee kaksi astetta, tulvat kymmenkertaistuvat. Silloin superrajuja myrskyjä hyökyy Atlantilta joka toinen vuosi. Tähän asti niitä on nähty kerran 20 vuodessa.

Meri lämpenee otollisesti

Tärkein myrskyjä ruokkiva muutosvoima löytyy sieltä, mistä myrskyt ammentavat energiansa ja mihin ilmastonmuutoksen nähdään vaikuttavan: meriveden lämpötilasta. Se kehittyy myrskyille otolliseen suuntaan.

Esimerkiksi Meksikonlahdella, hurrikaanien voimanpesässä, on mitattu jopa pari astetta tavallista korkeampia meriveden lämpötiloja.

Kun Haiyan, yksi kaikkien aikojen kovimmista taifuuneista, marraskuussa 2013 jätti kaksi miljoonaa filippiiniläistä kodittomiksi, meri oli myrskyn syntyalueella vielä sadan metrin syvyydessä kolme astetta normaalia lämpimämpi.

Meressä tapahtuu muutakin epäedullista: pinta nousee. Se kasvattaa myrskyjen nostattamia tulva-aaltoja, jotka usein saavat aikaan pahinta tuhoa.

 

Näin hirmumyrsky kehittyy

Hirmun syntymekanismi on sama kaikkialla, vaikka nimitykset vaihtelevat. Atlantilla ja Amerikan puoleisella Tyynellämerellä puhutaan hurrikaaneista, Aasian puolella taifuuneista ja Intian valtamerellä ja Oseaniassa sykloneista. Grafiikka: Mikko Väyrynen

 

Trooppisia hirmumyrskyjä syntyy päiväntasaajan molemmin puolin 5. ja 25. leveyspiirin välillä. Päiväntasaajalla niitä ei muodostu, sillä sieltä puuttuu coriolisvoima, jota myrsky tarvitsee pyörimiseensä

Kehittyäkseen myrsky vaatii tietynlaiset olot. Suursäätilan pitää olla laajalla alueella epävakaa ja ukkossateinen ja meriveden vähintään 26 asteista 50 metrin syvyydeltä. Lisäksi tuulien pitää puhaltaa heikosti 12 kilometrin korkeuteen asti. Voimakkaissa virtauksissa myrskynpoikanen hajoaa.

1. Merestä nousee lämmintä, kosteaa ilmaa. Se kohoaa nopeas­ti ja tiivistyy ukkospilviksi, jotka kohoavat 10–15 kilometrin korkeuteen. Samalla vapautuu lämpöä, mikä ruokkii matalapainetta.

2. Fysiikan säilymislakien mukaan ylös kohoavan ilman tilalle virtaa ympäriltä korvausilmaa, jolloin ilmanpaine alueella laskee.

3. Lämpöä kohoaa ylös yhä laajemmalti, ukkospilvien jono venyy, ja ilman virtausliikkeet voimistuvat. Ilmanpaine laskee lisää, ja alueelle syntyy liikkuva matalapaineen keskus.

4. Paine-ero tuottaa voiman, joka alkaa pyörittää tuulia kiihtyvää vauhtia. Maan pyörimisliikkeestä aiheutuva coriolisvoima kiertää niitä spiraalin lailla vastapäivään kohti matalan keskusta. Kun tuulen sekuntinopeus nousee yli 33 metrin, on syntynyt trooppinen hirmumyrsky.

Hurjimmissa myrskyissä tuulen nopeus nousee 70–90 metriin sekunnissa. Pyörteen halkaisija vaihtelee puolestaan 400 kilometristä 1 000 kilometriin.

5. Myrskyn voimistuessa sen ylle muodostuu korkeapaine, joka pyörii tuulia vastaan. Laskeva ilmavirtaus kuivattaa ja lämmittää keskusta, ja se seestyy myrskynsilmäksi.

6. Silmää kiertävät tuulet sekoittavat tehokkaasti meren pintaa 50–100 metrin syvyydeltä. Kun lämmintä vettä painuu syvyyksiin ja viileää kohoaa pintaan, ”lämpövoimala” jäähtyy ja hitaasti liikkuva myrsky voi heikentyä. Nopeaan myrskyyn jarru ei ehdi vaikuttaa, ja silloin kumpuava vesi voi loppumatkasta muuttua vaaralliseksi.

7. Kun ranta lähestyy ja meri madaltuu, tuulet pakkaavat vettä myrskyn tielle tulva-aalloksi, joka syöksyy myrskyn mukana maalle tuhoisin seurauksin.

Maalle saavuttuaan myrsky laantuu, kun se ei enää saa käyttövoimaa meren lämmöstä.

 

Tuula Kinnarinen on Tiede-lehden toimitussihteeri.

Julkaistu Tiede-lehdessä 1/2014. Päivitetty 12.9.2018.