Vitaly Skachek aitas panna aluse nutistule

Vitaly Skachek

aitas panna aluse nutistule

Vitaly Skacheki uurimisvaldkond on maailmas üsna hästi tuntud, kuid praegu on tema uurimisrühm ainus omataoline Eestis.

Skachek, kes tuli Tartu Ülikooli 2012. aasta lõpus ja töötab arvutiteaduse instituudis, ütleb, et esimesed tööd tema erialal ilmusid 1948. aastal. Varsti pärast seda, 1950. aastate jooksul, sai kodeerimisteooria väga populaarseks. Ta usub, et mitte kuigi kauges tulevikus muutub suhtlemine kiiremaks, andmed liiguvad palju intensiivsemalt ja seetõttu peab ka side muutuma usaldusväärsemaks. Siin tulevadki mängu Skachek ja tema uurimisrühm. „Põhiprobleeme ei lahendata terviklikult,” hoiatab ta, lisades, et teatud tehnoloogiad, nagu robootika ja masinõpe, on suuresti üles puhutud. „Me oleme väga kaugel sellisest iseseisvast tehisintellektist nagu Isaac Asimovi raamatutes,” naerab ta.

Tema arvates peaksid ootused ole-

Me oleme väga kaugel sellisest iseseisvast tehisintellektist nagu Isaac Asimovi raamatutes.

ma realistlikud. Väga väike protsent uurimistöödest saab millekski otstarbekaks ja võib kuluda aastakümneid, enne kui mõni leid muutub eriti asjakohaseks. Skachekile meeldib rääkida oma õpilastele prantsuse matemaatikust Évariste Galoisʼst. Galois elas 19. sajandi alguses vaid lühikest aega, kuid tema teosed lõid aluse nii välja- kui ka grupiteooriale. Alguses arvati, et tema avastus on matemaatikaharjutus, kuid peaaegu kaks sajandit hiljem on sellest saanud krüptograafia ja küberturvalisuse oluline osa. Esialgu tundus see mittevajalik teoreetiline probleem, kuid sellel on tänaseks olnud suur mõju. „Kui Galois töötaks praegu ülikoolis, vallandataks ta selle eest, et ta ei tee praktilist tööd ega taotle toetusi,” naerab Skachek. Tänapäeva teadlastel võib olla sama saatus ‒ nende avastused omandavad tõelise tähenduse aastaid hiljem.

Töö EXCITE kolleegidega

Skacheki töörühm on Eestis ainus, kes töötab veaparanduskoodide ja sellega seotud teemade kallal. Lihtsustatult öeldes on tegu kodeerimisteooriaga. Ta kirjeldab seda uurimisvaldkonda kui teoreetilise arvutiteaduse, matemaatika ja elektrotehnika ristumise kohta.

„EXCITE tegevuste raames töötasime koos Ago-Erik Rieti (Tartu Ülikooli matemaatika ja statistika instituudist), Eldho Thomase ja Ülo Reimaa ning Tartus asuva Helger Lipmaa uurimisrühmaga. Me uurisime hajutatud süsteemide koormustasanduse ja isikliku teabe otsimise juurdepääsuskeemide omadusi,” selgitab Skachek.

Ta räägib EXCITE-st väga tunnustavalt, sest see ühendab tippteadlasi ja annab neile võimaluse koostööd teha. „Olen kohanud inimesi, kellega muidu poleks kokku puutunud. Väga huvitav on olnud suhelda Jaak Raikiga TalTechist, kes teeb meiega sarnast tööd. EXCITE liikmeks olemisel on kindlasti eelised,” arvab Skachek.

Professor Skachek räägib eri suhtlusviisidest, olgu see siis traadita, optiline või juhtmega ‒ lõppeesmärk on, et see oleks võimalikult kiire ja usaldusväärne. Aeg on seda ka näidanud, kuna oleme liikunud 3G-lt 4G-le ja edasi 5G-le üsna kiiresti. „Teoorias saame teha paremini, kuid peame selleks leidma õige viisi. Aeg läheb kiiresti. Kui kakskümmend või isegi kümme aastat tagasi rääkisime arvuti- ja mobiilisuhtlusest, siis nüüd on see palju keerulisem. Me räägime hajutatud süsteemidest, näiteks pilvest,” ütleb Skachek.

Nutistu vundament

Veaparanduskodeerimine tegeleb usaldusväärse side ja andmesalvestuse probleemidega. Kui sul on andmesalvestusseade, näiteks välkmälu, kõvaketas vms, või sidevahendid, nagu mobiiltelefon või arvuti, siis koged tihti probleeme, olgu see füüsiline müra või mõni muu suhtlushäire. „Kõnealune valdkond tegeleb põhiliselt sellega, kuidas nende vigadega toime tulla, kuidas muuta suhtlemine usaldusväärsemaks,” arutleb ta.

Tema eriala on tugevalt matemaatiline ‒ teadlased kasutavad palju keerukaid matemaatikatööriistu, valdavalt algebrat, kombinatoorikat ja graafiteooriat.

Peamine küsimus on see, kuidas saab teavet usaldusväärselt edastada ja salvestada. Mida saab ja ei saa teha? Hajutatud süsteemide märkimisväärne tõus on selles valdkonnas küll palju muutnud, kuid sellele tuleb ka tulevikus keskenduda.

Muidugi, kui räägime Skacheki valdkonnast, peame rääkima ka asjade interneti (IoT) mõjust. Paljud ütlevad, et mitte kuigi kauges tulevikus ümbritsevad meid seadmed, mis suhtlevad meiega ja mitte ainult meiega, vaid eelkõige omavahel. „Tegelikult rajasime vundamendi nutistule,” mainib ta möödaminnes. „See sai teoks, kuna suhtlemine muutus aina paremaks ja usaldusväärsemaks,” lisab ta.

Kaks põhiprobleemi, sarnased lahendused

2004. aastal avastas krüptoteadlaste rühm, et andmebaasidele juurdepääsu parandamiseks saab kasutada algebralisi matemaatikatööriistu. „Alustasime sellega tööd 2012. aastal. Meie töö on teoreetiline ja peame veel tegelema tõeliste serveritega, kuid kindlasti saab nende algoritmidega jõudlust suurendada,” ütleb ta.

Skacheki rühm töötab kahe probleemiga, mis pärinevad kahest eri teadusvaldkonnast. Üks on koormustasandus. Mõtle näiteks Googleʼile, Amazonile või teistele tuntud nimedele, mis peavad tegelema tohutu hulga andmetega ja millel kõigil on serverid terves maailmas. „Toon ühe näite. Donald Trumpil on Twitteris palju jälgijaid ja iga kord, kui ta midagi säutsub, tuntakse selle vastu suurt huvi. Kuigi Twitteril on palju servereid, võtab see, kus Trump säutsub, vastu palju liiklust. Sellistel juhtudel tuleb andmeid jaotada ühtlasemalt ja seda protsessi nimetataksegi koormustasanduseks,” selgitab Skachek.

Professor Skachek ütleb, et nad töötavad uue koormustasandusmudeli kallal, mis on tänapäeval kasutatavast parem. „See nõuab siiski rohkem uurimistööd,” tunnistab ta.

Teine teema on privaatse teabe otsimine. Näiteks hoiad ühte andmebaasi mitmes serveris. Kasutajad on huvitatud konkreetsetest andmetest, kuid sa ei soovi, et kõrvalised inimesed teaksid, millised andmed need on. „Eluline näide: patsiendil ja arstil on juurdepääs salajastele meditsiiniandmetele. Teised ei peaks teadma, millisele teabele juurde pääsetakse, samuti ei peaks seda teadma servereid hooldav ettevõte. Koormustasandus ja isikliku teabe otsimine on erinevad probleemid, kuid tuleb välja, et sarnased võtted pakuvad mõlemale hea lahenduse,” jagab Skachek.

Võib-olla on aeg üksteist tundma õppida, sest nutikamatest lahendustest on kasu igale ettevõttele, kes andmetega tegeleb.

Suurettevõtete teine probleem

Ka tehnoloogiasektori suured nimed seisavad silmitsi probleemiga, mis on seotud andmete sünkroonimisega hajutatud süsteemides. Skachek ja Ivo Kubjas üritavad sellele lahendust leida. Skachek ütleb, et see teema on oluline jaotatud andmesalvestussüsteemides, näiteks Dropboxis, Google Driveʼis jms rakendustes. „Pakkusime välja täienduse tuntud skeemidele, mis viib meid usaldusväärsemate sünkroonimisprotokollideni. Kavandatud meetod töötab mõnel sellisel juhul, kus varem teadaolevad skeemid ei toiminud,” kirjeldab ta oma meeskonna edu.

Lihtsustamiseks toob ta ühe näite. Oletame, et sul on Google Driveʼis fail avatud ja oled seda teistega jaganud. Teed muudatuse ja soovid, et teised

näeksid seda võimalikult kiiresti. Põhiküsimus on siin see, et edastatav informatsioon tuleb muuta võimalikult väikeseks, muidu võib sünkroonimine võtta palju aega. Su sõbrad peavad pikka aega ootama. See on algoritmiline probleem. Eri seadmed peavad kohe aru saama, mis muudatuse sa tegid. „Selle lahendamiseks on palju võimalusi, kuid üks neist on kasutada mõnda andmestruktuuri ‒ räsialgoritmi, sellest allkirjade tegemist. Allkiri on väga väike ja nutikate algoritmide abil teavad teised seadmed nüüd, mis muudatus tehti. Seda on väga raske saavutada,” ütleb Skachek. Nad leidsid aga nutika viisi, kuidas teha sünkroonimine usaldusväärsemaks.

Ettevõtted tunnevad huvi

Kuidas see kõik ettevõtetele ja inimestele kasulik on? Kas ettevõtete seas on huvi? Skacheki sõnul on see keeruline küsimus, mis viitab asjaolule, et Eesti ettevõtted on tavaliselt üsna väikesed ja enamasti rakendustele orienteeritud. Suurettevõtted, nagu Amazon ja Google, on mitmekesisemad. Nende jaoks tähendab isegi väike tehnoloogiline edusamm miljoneid dollareid kasumit. „Nende andmehulk on hämmastav. Liiklus on tohutu. Tavaliselt on selline uurimistöö neile huvitav. Need ettevõtted asuvad peamiselt USA, Euroopa ja Hiina suurtes tehnoloogiakeskustes,” tõdeb Skachek. Turvalisusest ja privaatsusest pole aga huvitatud mitte ainult suurkorporatsioonid, ka väiksemad ettevõtted võivad huvi üles näidata. „Me ei pruugi teada pisemate idufirmade vajadusi. Nad võivad olla teadlikud oma probleemidest ja sellest, et meil võib olla võimalikke lahendusi. Ülikoolidel ja ettevõtetel on aeg üksteist tundma õppida, sest nutikamatest lahendustest on kasu igale ettevõttele, kes andmetega tegeleb,” ütleb Skachek.

MIDA TOOB TULEVIK ISALE JA TÜTRELE?

Isa Toomas (30) ja tütar Emma (5)

Skachek ütleb, et informatsiooniteooria valdkonnas on palju probleeme, millele teadusringkonnad ei ole viimase 70 aasta jooksul lahendust leidnud, ja seetõttu arvab ta, et ka 2050. aastaks jääb mõni neist lahendamata.

„Samas on tehtud veaparanduse valdkonnas palju

edusamme, mis viisid kiiremate ja usaldusväärsemate sidesüsteemide väljatöötamiseni. Tavalise kasutaja jaoks avaldub edasiminek kiiremas mobiilsides (2G, 3G, 4G ja nüüd 5G), paremas internetiühenduses kiudoptika kaudu, kõvaketaste ja kaasaskantavate mäluseadmete suuremas mahutavuses ning kättesaadavamas ja tõhusamas pilvemälus,” ütleb ta Toomasele ja Emmale. Viimastel aastatel on veaparanduskodeerimise tehnikad leidnud uut kasutust hajutatud süsteemides, võrgusuhtluses ning privaatsuses ja turvalisuses. „Ma ennustan, et 2050. aastal kasutatakse veaparanduskodeerimist suuresti ka detsentraliseeritud süsteemides, näiteks pilvemälus ja pilvandmetöötluses. Kodeerimisteooria ja teiste valdkondade, näiteks masinõppe ning privaatsuse ja turvalisuse vahel tekib suurem sünergia.”