Tuleva sukupolvi asuu ja työskentelee ekologisissa metamateriaalitaloissa, joissa yhteisöllisyys puhkeaa uuteen kukkaan, uskovat nuoret oululaisvisionäärit.



Julkaistu Tiede -lehdessä 10/2009

"Yksilöllinen monio kaikin herkuin yhteisöllisessä metamateriaalitalossa", lukee asuntoilmoituksessa kolmenkymmenen vuoden kuluttua. Näin ennustavat Oulun yliopiston kahdeksan opiskelijaa, jotka voittivat Tekesin ja Suomen Rakennusinsinööriliiton "Onnellinen työ- ja asuintila 2040" -kilpailun.

Visio sai nimekseen Onnistamo, ja se syntyi tiiviin työpajailun tuloksena.

- Sulkeuduimme vuorokaudeksi hotelliin ja viskoimme ajatuksia ilmaan läpi yön, kertoo tuotantotalouden opiskelija Petri Törmänen.

- Puntaroimme ensin onnen elementtejä ja totesimme, että tärkeimmät ovat vapaus, ajattelu ja ystävyys. Sitten lähdimme rakentamaan taloa, jossa ne toteutuisivat, selittää tuotantotalouden opiskelija Juuso Kangas.


Into iski päälle

- Minä olin kuumeessa ja nukahdin jo kahdelta, mutta muut eivät hyytyneet, muistelee tuotantotalouden opiskelija Laura Havela.

- Kirjoitimme ideoita muistilapuille ja kiinnitimme niitä seinille. Lopulta ne peittivät ikkunatkin, jatkaa rakennustekniikkaa opiskeleva Juha Parkkari.

- Joo, flow iski päälle, ja aamulla tietokoneellani olikin jo luonnos Onnistamosta, kertoo arkkitehtiopiskelija Toni Österlund, joka vastasi projektin visualisoinnista.

Kuvassa rakennus näyttää ihan sokeripaloista pinotulta pilvenpiirtäjälieriöltä.

- Oikeasti Onnistamo ei tietenkään ole tuon näköinen, Österlund korjaa. - Talo rakennetaan muuntuvasta metamateriaalista, joten sen muoto on lähes orgaaninen.


Kuin älykästä muovailuvahaa

Tiimiläiset intoutuvat kuorossa ylistämään metamateriaa¬lin etuja rakennusmateriaalina.

- Kustannukset ja kulutus kutistuvat murto-osaan, koska yksi ja sama klöntti materiaalia mukautuu kunkin asujan tarpeisiin, Petri Törmänen valottaa.

- Tilaa ei tarvita lainkaan niin paljon kuin nykyisin, sillä yksiöstä tulee monio: makuuhuone muuntuu silmänräpäyksessä keittiöksi tai olohuoneeksi ja vuode pöydäksi tai sohvaksi, täydentää suunnittelumaantieteen opiskelija Heini Ervasti.

Juha Parkkari puolestaan muistuttaa, että teknologia mahdollistaa myös superyksilöllisyyden: sisustusta voi vaihtaa minkälaiseksi haluaa vaikka monta kertaa päivässä.

- Metamateriaali on ikään kuin tekoälyn ohjailemaa nanoteknologista muovailuvahaa, kiteyttää tuotantotalouden opiskelija Olli Hautala.


Tila aavistaa toiveet

Monion muuntelu onnistuu lennossa, sillä älykäs tila on koko ajan vuorovaikutuksessa asukkaidensa kanssa.

- Ennakoiva käyttöliittymä seuraa ja tulkitsee liikkeitä, sydämen sykettä, hikoilua, hermostuneisuutta ja kaikkea muuta, mitä ihmisestä voi havaita, Juuso Kangas selittää. - Se siis aavistaa jo ennalta, mitä käyttäjä tekee tai tarvitsee seuraavaksi.

- Tietoturva on tietenkin huippuluokkaa, että yksityisyys säilyy, Kangas painottaa.

Entä jos moniossa asuu pariskunta - tai lapsiperhe? Kenen toiveisiin se silloin mukautuu? Tulevatko tulevaisuuden vanhemmat hulluiksi, kun jälkikasvu muuntelee kilpaa metamateriaaliseiniä?

- Heh, siitä varmaan käydään 2040 samanlaisia keskusteluja kuin nyt siitä, minkävärinen sohva ostetaan tai kuinka paljon tietokoneella saa pelata, Kangas arvelee.

- Mutta toki vanhemmat voivat mielensä mukaan asennuttaa monioonsa suodattimia, jotka säätelevät, mikä on sallittua ja mikä ei.


Talo kierrättää

Jos alkaa näyttää siltä, että kuutiot käyvät ahtaiksi, voi ostaa monioon lisää metamateriaalia ja laajentaa asuintilaansa. Metamateriaali mahdollistaa myös sen, että vesi, lämpö, ilma, sähkö ja tieto kulkevat talon rakenteissa eikä erityisiä putkia tarvita.

Jätteetkin siirtyvät kierrätykseen suoraan syntypaikoiltaan. - Kun heität banaaninkuoren pöydälle, se humahtaa automaattisesti jätteidenkäsittelyyn, Olli Hautala kuvailee.

Energian suhteen Onnistamo on täysin omavarainen: kaikki käyttöenergia saadaan auringosta, tuulesta, vedestä ja jätteistä.

- Talo kerää ja kierrättää sadevettä, joka kulkee samalla virkistyspurona talon sisäisissä kohtaamoissa.


Yhteisöllisyys palaa

Puistomaiset vapaa-ajantilat eli kohtaamot ovat Onnistamon sosiaalisia sydämiä, joissa kaikenikäiset ihmiset tapaavat toisiaan.

- Ne ehkäisevät syrjäytymistä ja takaavat, että iäkkäiden ihmisten tieto ja kokemus eivät häviä vaan siirtyvät nuoremmille, Juha Parkkari sanoo.

Onnistamoon on suunniteltu myös erityinen innovoinnin ja ajattelun tila, wikibaario, jossa voi tehdä töitä ultravirikkeisessä ympäristössä sekä testata uusia ideoita simulaatioiden avulla heti tuoreeltaan.

Onnistamolaiset uskovat vakaasti yhteisöllisyyden renessanssiin. Heidän mukaansa Suomen muutaman vuosikymmenen takainen salamakaupungistuminen osoitti, kuinka tärkeitä sosiaaliset verkostot todella ovat ihmisen hyvinvoinnille.

- Seuraava sukupolvi tekee modernin paluun kotikylään, Olli Hautala vakuuttaa.


Maailma pitää pelastaa

Onnistamolaisten mielestä yhteisöön kuuluminen ja yhdessä tekeminen on välttämätöntä paitsi yksilön oman hyvinvoinnin myös koko planeetan tulevaisuuden takia.

- Edellisten sukupolvien itsekkyys on ajanut maailman ilmastonmuutokseen. Meillä ja tulevilla sukupolvilla ei ole muuta vaihtoehtoa kuin pelastaa se, mikä pelastettavissa on, ja siihen tarvitaan kaikki mukaan, tuumii tuotantotalouden opiskelija Antti Kivelä.

-  Vaikka kyllä mekin haalimme materiaa vielä ihan liikaa, Heini Ervasti huokaa.

Antti Kivelä tietää, että koko yhteiskuntaa ei muuteta kolmessakymmenessä vuodessa. Hän on silti täysin vakuuttunut, että ensimmäisissä Onnistamoissa asutaan jo 2040.

- Vaikka visiomme kuulostaa scifiltä, se on täysin realistinen, Kivelä painottaa.


Utopiat toteutuvat

- Prosessorien suorituskyky kasvaa eksponentiaalisesti, joten tutkimus- ja kehitystyö kiihtyy, Juuso Kangas selventää Onnistamon lähtökohtia. Hän muistuttaa, että Intel on jo nyt pitkällä metamateriaalin kehityksessä.
Brittiläinen d30-yritys on puolestaan jo valmistanut rasituksia tunnistavaa, iskusta kovettuvaa  suojamateriaalia.

Eikä ajatuksia ennakoiva käyttöliittymäkään ole pelkkää utopiaa. Japanilainen Yukiasu Kamitani on esimerkiksi kyennyt toiminnallisen magneettikuvauksen avulla toistamaan kuvan, jota koehenkilö katselee, ja nyt hän tutkii, onnistuuko ajatusten toistaminen. Markkinoille on niin ikään tulossa halpoja laitteita, joiden avulla tietokonetta tai pelejä voi ohjata pelkän ajatuksen voimalla.

- Ja hei, mieti, mikä kuulosti ufolta kolmekymmentä vuotta sitten! Uskoiko kukaan, että jokaisella olisi tänään kännykkä taskussaan? onnistamolaiset todistavat.


Kirsi Heikkinen on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.


Video metamateriaalista: www.youtube.com/watch?v=WZlE4AH3enU


Todellisuus voittaa tarun


Tekniikan Maailma 8/1956 kysyi, miltä vuoden 2000 asunto näyttää.

Kiertokäynti huomispäivän talossa -artikkelin mukaan tulevaisuuden talot ovat yksinkertaisia ja arkkitehtonisesti suoraviivaisia. Niiden värit ovat kirkkaita ja maalit fluoresoivia. Valot syttyvät automaattisesti, kun joku astuu huoneeseen. Seinällä olevat maalaukset ovat myös televisiovastaanottimia ja lehtienlukulaitteita. Elektroninen lehti saapuu automaattisesti "erikoista televisiokanavaa pitkin magnetofoninauhalle", ja sitä voi katsella koska tahansa. Lehden jokainen artikkeli esitellään lyhyenä televisio-ohjelmana.

Ruoka keitetään "suurijaksoisilla radioaalloilla" joko leivinuunissa tai lieden päällä. Myös astianpesukone toimii näillä aalloila. Jokaisen talon katolla on suuri aurinkoparisto, joka muuttaa auringon energian sähköksi. Se varastoidaan erityislaitteisiin myöhempää käyttöä varten.

"Ihmeellistä taikuutta, epäilemättä, mutta totuus on, että me voimme nähdä kaikkien näiden ihmeiden orastuksen jo omassa aikakaudessamme. Meillähän on taskuradiot ja taskumagnetofonit. Kokeita on suoritettu sekä aurinko- että atomiparistolla. Televisio-ohjelmia on voitu nauhoittaa magnetofoninauhalle, puhumattakaan siitä, että ruokaa on voitu keittää tutkan avulla. Kenties emme äsken olleetkaan niin kaukana tulevaisuudessa kuin kuvittelimme."

(Mika Pantzar, Tulevaisuuden koti, Otava 2000, s. 34)

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.