Satish Narayana Srirama: tänu meie tööle on nutiseadmed ja -lahendused tulevikus odavamad

Targa hoone makett Eesti Maaülikoolilt, mille abil näitlikustatakse targa linnaga seonduvaid ideid Targa Tartu projektis.

Satish Narayana Srirama töötas aastaid Tartu Ülikoolis, kuid kolis eelmisel suvel tagasi oma kodumaale Indiasse. Ta on endiselt Tartus külalisprofessor ja juhatab seal loodud laborit. Srirama uurimisrühm töötab probleemide kallal, mis on meie palju nutikamat tulevikku arvestades tõeliselt olulised.

Ühiskond on nutilinnadest unistanud aastakümneid. Tehisintellekti ja masinõppe üle arutati juba seitsmekümnendatel. Tänapäeval on meil olemas selle unistuse tegelikkuseks muutmiseks vajalikud teadmised, tehnoloogia, võimalused ja taristu. See tundub olevat käeulatuses, kuid meil seisab ees pikk teekond. Siiski pole see enam teadusulme. „Me jõuame selleni. Järgmised põlvkonnad näevad seda kindlasti, kuid selleni viiv tee on konarlik. Praegu teeme esimesi väikseid samme,” alustab professor Srirama.

Srirama sõnul muutub maailm iga päev üha digitaalsemaks ja nutikamaks. Igas valdkonnas antakse pidevalt välja paeluvaid värkvõrgurakendusi (Asjade Internet, ingl – Internet of Things, lühend IoT).

Srirama rühma eesmärk on teha värkvõrk ja pilvteenused kõigile soodsalt kättesaadavaks, hoides samal ajal silma peal kasutusko-

gemuse kvaliteedil. Rühm kujundab nutirakenduste jaoks arhitektuure, optimeerib energiatarbimist ning täiustab pilvserverite ja andmekeskuste tööd. „Järgmise paari aastakümne jooksul hakkab see tähtsat rolli mängima. Samuti prognoosime, et meie udu- ja pilvseadmete vahelise andmevoo tõhususe uuringud mõjutavad oluliselt pilve- ja värkvõrgupõhiste rakenduste jõudlust, mis võib seejärel tavainimeste kasutuskogemust veelgi paremaks teha,” ütleb Srirama.

Tohutu kasu ettevõtetele

Arvestades seda, kuidas uurimistöö praegu edeneb, usuvad nad, et saaksid teoreetilise hindamise ja katsetulemuste kaudu anda tulevaste tipptehnoloogiliste tööriistade loomisse märkimisväärse panuse. Üks selline panus on pilvandmekeskuste ja uduserverite energiatarbimise valdkonnas. „Jätkame ka tulevikus servseadmete uurimist, mis on väga kasulik ettevõtetele, kes kasutavad neid kulude vähendamiseks ja tulude suurendamiseks. Kulude märkimisväärse vähenemise tõttu suureneb ettevõtete nõudlus tohutult. Nõudlus suureneb nii erimajandustsoonides asuvate inimeste kui ka kõikide majapidamiste arvelt. Suurenenud nõudluse tõttu saavad ettevõtted oma kulusid veelgi vähendada ja tulusid suurendada. Me töötame ka kaasavate ärimudelitega, mistõttu saavad väiksemad ettevõtted, näiteks kohvikud, samuti avalikkusele kättesaadavast tehnoloogiast osa,” lisab Srirama.

Appi tuleb tehisintellekt

Professor Srirama uurimistöö keskendub värkvõrgule ja udu-/pilvearvutusele ning tema sõnul on uurimisrühma eesmärk muuta meie elu paremate värkvõrguteenuste abil nutikamaks. „Seda arvestades tegeleme me mitmesuguste uurimisprobleemidega, näiteks CO2-jalajälje vähendamisega, uurides andmekeskuste ja Androidi seadmete energiatarbimist, kvaliteetsemaid teenuseid isikupä-

„Me lahendame matemaatiliselt keerukaid probleeme endiselt traditsiooniliste meetodite abil, aga uurime nüüd ka seda, kas selle jaoks saaks kasutada tehisintellekti,” ütleb Srirama.

Pikemas perspektiivis tahame välja töötada üldarhitektuurid, mille abil oleks lihtne värkvõrgulahendusi arendada, kuid suurim probleem, millega tulevikus silmitsi seisame, on energiatarbimine – aku saab liiga ruttu tühjaks.

rastatud teenusepakkumise kaudu ja andmekonveiereid. Peale selle analüüsime ka NB-IoT ja SigFoxi toimivust,” kirjeldab ta.

Nii et enam ei keskendu nad ainult pilvteenustele ja ressursihaldusele, vaid pilv- ja uduteenuste eri külgedele.

Vasakult paremale: Jakob Mass, Pelle Jakovits, Chinmaya K. Dehur

Koostöö EXCITE-s

Ta kiidab EXCITE-t kui platvormi, mis võimaldab teistega koos uurimistööd teha. Sirama on teinud koostööd N. Poddari, S. Z. Khani, J. Massi ja Yannick Le Moulleciga, et analüüsida, kui hästi toimivad energiatarbimispiiranguid arvestades kaks LPWAN-tehnoloogiat (s.t NB-IoT ja Sigfox), kui sensoriandmeid testitakse nii erinevates tingimustes – nii sees kui väljaa. „Me korraldasime Tartu Ülikoolis ja Tallinna Tehnikaülikoolis katse. Selle analüüsi abil saaksime soovitada ettevõtetele, millist tehnoloogiat neil on kindlas olukorras vaja. Peale selle oleme koos professor D. Pfahliga uurinud, milline on energiatarbimise roll Androidi tarkvaralahenduste väljatöötamisel,” ütleb Srirama.

Põhiliselt keskendutakse energiakasutuse optimeerimisele

Praegu on teadusmaailm pisut maha jäänud: hoolimata sellest, et värkvõrgulahendused muutuvad üha nutikamaks, kasutame endiselt algelisi arhitektuure ja arendame igat süsteemi käsitsi. Srirama sõnul ühendatakse punkte käsitsi ja see peab muutuma, kui soovime energiatarbimist optimeerida. „Pikemas perspektiivis tahame välja töötada üldarhitektuurid, mille abil oleks lihtne värkvõrgulahendusi arendada, kuid suurim probleem, millega tulevikus silmitsi seisame, on energiatarbimine – aku saab liiga ruttu tühjaks.”

Kodus olevate seadmete korral pole see probleem, sest saame lihtsalt laadijat kasutada. Kuid kui mõelda muude keskkondade peale,

Kaugpilvandmekeskus

Suurandmete analüüs, visualiseerimine, talletamine Otsene suhtlus pilvteenustega

Nutikodu keskseade

(värkvõrgurakendustega)

Suhtlus kohalike uduserveritega

Ümbritsevad andmed Uduserverid (asukoha- ja privaatsustundlike rakendustega) Andmete eeltöötlus

nagu metsad, veekogud ja muud kohad, kus toiteallikat pole läheduses, muutub see probleemiks.

Srirama sõnul tahavad nad energiakasutuse optimeerimiseks arendada eri mudeleid. Peamiselt soovivad nad siiski kasutada tehisintellekti, et teha kindlaks, millal on üldse vaja suhelda. Oletame, et kuskil sügavas metsas on andur, millelt kogutakse praegu teavet iga sekund – nii saab aku ühe päevaga tühjaks. Kui suhtlemine toimuks üks kord minutis, nii et ülejäänud 59 sekundi jooksul seda ei tehta, säästaks see tohutult energiat. Samas peaksime olema valvsad, et energia säästmine ei muutuks sensori põhieesmärgist tähtsamaks.

Andmekeskuste siht on kõrge

Kogu maailmas mainitakse üha enam sõna „keskkonnasäästlik”, mis toob esile veel ühe probleemi, millega tuleb pilvearvutusvaldkonnas tegeleda. Kui me reastaks maailma riigid, mis kasutavad kõige rohkem energiat, ja arvestame ka kõiki nende andmekeskuseid, siis oleks pilvearvutuse energiakasutus üleilmselt 5. kohal. Greenpeace’i andmetel tarbib pilvearvutusvaldkond üle maailma rohkem energiat kui kõik riigid peale nelja suurima (USA, Hiina, Venemaa ja Jaapan) ning ainult nende nelja riigi iga-aastane elektrikasutus on pilvteenuste energiakasutusest suurem. Srirama teab, et andmekeskused püüavad olla rohelisemad ning kasutada päikese- Teenus, millest me aga kõik kasu saame, on pilvearvutused ning praegu üritatakse kogu aeg leida lahendusi, mis muudaksid selle jätkusuutlikuks. Ma usun, et see muutub eelolevate aastakümnete jooksul märgatavalt keskkonnasäästlikumaks,” ütleb ta.

Kui kujutame ette nii nutilinnu, -transporti ja -kodusid kui ka isesõitvaid autosid, tekib meil arusaam, kuhu poole me liigume. „Me lahendame üksikuid probleeme nende tekkides, kuid peame endilt küsima: kuidas mõjub see keskkonnale? Seda pole veel täielikult uuritud, kuid me töötame selle kallal.”

Teenus, millest me kõik kasu saame, on pilvearvutused ning praegu üritatakse leida lahendusi, mis muudaksid selle jätkusuutlikuks. See muutub eelolevate aastakümnete jooksul märgatavalt keskkonnasäästlikumaks.

ja tuuleenergiat. Peale selle kasutavad nad enda toodetud soojust. Kuid ees on veel pikk tee. „Bitcoin’i kaevandamine on teistsugune. Selleks on vaja palju energiat ja see ei tasu end enam ära.

Pilvearvutuste manifest

Srirama ja tema meeskond teeb ulatuslikku koostööd kõikjalt maailmast pärit teadlastega. Tavaliselt rahastab projekte Euroopa Komisjon. Srirama kuulub ühe väga tähtsa dokumendi loojate hulka – ta tõi üle maailma kokku 25 asjatundjat, et avaldada „Pilvearvutuste manifest1”, milles tuuakse välja probleemid, millega valdkond peab järgmise kümne aasta jooksul tegelema. „Ühtlasi näitab see, et me töötame kõik koos, et lahendada probleemid, millega me silmitsi seisame. Ma olen selle dokumendi koostamise üle uhke,” ütleb ta.

Huvi on üles näidanud ka erasektor; Srirama toob eraldi välja Telia, kes aitas luua Tartu Ülikooli arvutiteaduse instituudi mobiili- ja pilvearvutuste labori2 juurde kuuluva värkvõrgu labori. Telia lubas kasutada oma tehnoloogiat ja toetas taristu ostmist.

„Me peame Euroopa Liidu projektidesse kaasama väikesi ja keskmise suurusega ettevõtjaid. Ettevõtted tunnevad selle uurimisvaldkonna vastu suurt huvi.”

Srirama lisab, et see valdkond on terves maailmas luubi all. „Me peame ju nutikamaks muutuma, kas pole?” ütleb ta. Nutikamaks muutumiseks on vaja investeerida rohkem nii lahendustesse kui ka standarditesse. „Kindlasti rahastatakse meid ka edaspidi. Enne õnnestumist tuleb kulutada palju raha.”

Me pole praegu tulevikuks valmis

Selle artikli alguses rääkisime teadusulmest, aga mis oleks, kui me ärkaks homme hommikul üles ning taipaks, et meie kodu, linn ja kontor ongi just nii nutikad, nagu me ette kujutanud oleme? Srirama tuletab meile meelde, et me pole selleks veel valmis. Teame juba, mida on selle eesmärgi saavutamiseks vaja, aga oleme sinna viivast teest läbinud üksnes kümnendiku, usub ta. „Mõelge sellele! Eesti on tehnoloogiliselt väga arenenud riik, kuid vaatleme nüüd Indiat, mille peaaegu Euroopa-suurusel maa-alal elab üle miljardi inimese. Sellise ala teenindamiseks on vaja ulatuslikku taristut, kuid selleks ei olda valmistunud,” ütleb ta.

Aga kas nutiseadmed ja -linnad sobivad kõigile? Srirama hinnangul tahab 10% inimestest endiselt elada maal metsade ja põldude keskel. Peame leidma tasakaalu ja oma inimesi harima, et nad oleks selliseks järsuks muutuseks valmis. „Nende mured tuleb ära kuulata ja nendega tuleb tegeleda. Inimesed peavad sellest muutusest aru saama. Valitsused peavad investeerima tohutuid summasid ning tähelepanuta ei saa jätta ka turvalisust. On suurepärane, et mu kolleegid EXCITE-s tegelevad nende probleemidega kvant- ja postkvantkrüptograafia jms vaatenurgast. Mida me ka ei teeks, eelkõige peavad inimesed selleks valmis olema. Kui ärkaksime homme üles nutilinnas, oleksid inimesed muidugi ehmunud,” arvab Srirama.

MIDA TOOB TULEVIK ISALE JA TÜTRELE?

Isa Toomas (30) ja tütar Emma (5)

Toomase ja Emma jaoks muutuvad tavaliseks suured pilvandmekeskused, mille CO2-jalajälg on null. See tähendab, et peale põhiliselt rohelise energia kasutamise saavad sellised keskused ka muud energiat taaskasutada; see on samuti võimalik tänu EXCITE uurimistööle sellest, kuidas optimeerida energiatarbimist igasugustes seadmetes, alates Androidi seadmetest kuni pilvandmekeskusteni. Energiatarbimise vähenemisega muutuvad märkimisväärselt taskukohasemaks ka pilvteenuste hinnad, mistõttu saavad Toomas, Emma ja ettevõtted võtta tarvitusele pilvökosüsteemi. Aja jooksul on teadlastel ja ettevõtetel võimalus suurendada akude mahutavust. Me usume, et kui Androidi rakendused muutuvad märkimisväärselt energiasäästlikumaks, pikeneb ka akude elutsükkel, mistõttu odavnevad Androidi seadmed veelgi. „Me soovime samasuguseid uuringuid jätkata ka värkvõrguseadmetega. Kui areneme edasi praeguses tempos, näen ma ette tulevikku, kus mitme värkvõrguseadmega ja pilvteenuseid kasutav nutikodu on uskumatult odav ja taskukohane igale majapidamisele,” ütleb ta isale ja tütrele. „Aga ma muretsen, kuidas nutitelefonid ja muud nutiseadmed meie psüühikale mõjuvad. Seda pole täielikult uuritud, kuna ükski põlvkond pole veel üles kasvanud ainuüksi nutiseadmeid kasutades. Noored ei tunne õues käimisest nii palju rõõmu kui mina noorena. Kuidas see inimesi mõjutab? Jääb üle vaid oodata.” Srirama keskendub peale energiatarbimise optimeerimise ka sellele, kuidas jõuda kiiremini tervema ja rohelisema keskkonna ehitamiseni, millel on võimalikult väike CO2-jalajälg. Nutiseadmete tootmise keskmist CO2 jalajälge uurivad paljud teadlased. Näiteks tekib ühe nutitelefoni tootmise ajal 55 kg CO2-heitmeid, mis võrdub 26 nädala jooksul kogunenud pesu pesemisega. Nii et kui me suudame pikendada nutitelefonide ja muude nutiseadmete eluiga, saaksime vähendada ka nutiseadmete üleilmselt energiajalajälge, mis on 2040. aastal hinnanguliselt 14%. „Samuti usun ma, et värkvõrguseadmed hakkavad meie igapäevaelu märkimisväärselt rohkem mõjutama, mistõttu võetakse omaks mitmesugused nutiteenused, nagu nutilinnad, -kodud, -elustiil, nutikas eakate hoolekanne ja tervishoid,” ütleb ta. „Selleks et lõpptarbija ei peaks tegelema mitmesugustest vaheseadmetest pärit andmete dünaamilise marsruutimisega, keskendume andmekonveieri arhitektuurile. Prognoosime, et meie uurimistöö mängib tulevikus suurt rolli ülimalt keeruka nutikeskkonna loomisel, kus kõik seadmed töötavad sujuvalt ja sidusalt,” lisab Srirama. Kui kõik see toimub järgmise sajandi jooksul, hakkavad Emma ja tema lapsed elama nutikeskkonnas, s.t CO2-neutraalsetes linnades, kus sõidavad ringi üksteisega suhtlevad nutisõidukid, mis muudavad sihtkohta jõudmiseks sujuvalt oma teekonda. Peale selle elavad inimesed nutikodudes, kus kõik elektroonikaseadmed on piisavalt autonoomsed, et end ise parandada. Samuti on siis olemas nutikad turvalised kogukonnad ja nutikas paberivaba valitsussüsteem, mis tähendab, et e-valitsuse jaoks mõeldud taskukohaste pilvteenuste tõttu ei pea enam ükski inimene ühtegi riigiasutust külastama.