Ambient Intelligence - vår smarta omgivning

Trådlösa närkommunikationsnät, smart närmiljö, Ubiquitous Computing, UbiCom, Ambient Intelligence. Då smarta prylar börjar prata direkt med varandra och sköta jobbet utan att vi behöver ge kommandon om allt, blir IT vad den ska vara: en tyst, osynlig tjänare. Här finns potentiella megamarknader för innovatörer och företag inriktade på nästa paradigm.

Maskiner ska arbeta, människor ska tänka, sade man i tiden på IBM. Morgondagens devis blir att maskiner både ska tänka och arbeta. Det är doktrinen i Ambient Intelligence, närvarande eller omgivande intelligens, som idag används som samlande benämning på en teknologi i vardande som kommer att revolutionera våra liv minst lika genomgripande som mobiltelefonen.
Ubiquitous Computing, UbiCom, Ambient Intelligence - veterligen saknas ännu en svensk term (NärKom låter krystat) för denna närkommunikation och intelligenta omgivning som väntas bli nästa stora teknologiboom. Den kan bli datoriseringens avgörande integrationssprång och sudda ut de sista alienerande gränserna mellan datorn och användaren genom att göra datorn osynlig - inkapsla pyttesmå paket av datakraft i vardagsföremål och göra dem smarta och interkommunicerande eller styrbara med en PDA (Personal Digital Assistant). Dagens PC kan snart bli kuriosa på samma sätt som 50-talets otympliga radioapparater. Den ersätts av användarvänligare och mer skräddarsydda versioner för olika målgrupper; hemdatorerna blir exempelvis mindre, enklare och billigare, planerade för funktioner i hemmet.
Ambient Intelligence kan erbjuda ny affärsverksamhet för örfilade IT-företag av igår och framför allt för aktörer som kan tänka om - och börja om.
"Finländska företag har förutsättningar att bidra till denna utveckling, genom att vi har teknologikluster med det kunnande som kommer att behövas inom Ambient Intelligence", säger Esko Strömmer, chef för den anläggningstekniska forskningsgruppen vid VTT Elektroniks telekomsystemforskning i Uleåborg. "I Finland borde man medvetet utveckla grundförutsättningarna för att omsätta detta kunnande i UbiCom-tillämpningar och skapa beredskap för den förestående teknologiboomen."
Strömmer har med Heikki Ailisto och Aija Kotila analyserat den nya teknologins utmaningar och de finländska företagens och innovatörernas förutsättningar i rapporten Ubicom Applications and Technologies som ett led i Tekes-programmet ELMO.

Bättre trådlös än rådlös
UbiCom/Ambient Intelligence handlar om smarta produkter och smarta omgivningar med 'dolda' inbyggda datorprocessorer, trådlös kommunikation och annan elektronik och kapacitet för allt mera komplexa funktioner. Samtidigt är det meningen att apparaterna ska bli både mindre och billigare än idag.
Viktigast är i alla fall att tekniken blir så lätt att ta i bruk att användaren inte behöver läsa obegripliga bruksanvisningar eller bli instruerad av experter. Tekniktröskeln sänks dramatiskt.
"Den integrerade intelligenta omgivningen och prylar med inbyggd datakraft ska göra vanliga människors liv enklare, inte mer komplicerat", understryker Strömmer. "Människan ska inte behöva använda maskinen för att uppnå något, utan maskinen ska automatiskt förmedla eller ge åtkomst till olika tjänster och funktioner. Teknik ska vara ett medel, inte ett innehåll i sig."
Trådlöshet är ett honnörsbegrepp i denna sköna nya värld. Apparater och i omgivningen - hemmet, arbetsplatsen, shoppingcentret, hälsostationen, gymmet - inbyggda stationära anläggningar kommunicerar trådlöst med varandra och bildar lokalnät som också kommunicerar med internet. Många av dessa funktioner är automatiska: datanätet sköter jobbet själv utan att 'användaren' är medveten om att något utförs.
"Inbyggd intelligens fungerar som en hyperalert osynlig tjänare som identifierar personer och användningssituationer, 'lär' sig förutse människans handlingar och verksamhet, och automatiskt söker fram och serverar information som är nyttig i olika verksamhetssituationer", säger Strömmer.
Parallellt med 'den försvinnande datorn' går en annan trend, Mobile User Terminal: inkapslad intelligens ger möjlighet att styra omgivande apparater, välja önskade funktioner och få tillgång till önskad information.

Inkapsling och energi
Processorer inkapslade i de nya intelligenta prylarna måste ha 'trådlös' energiförsörjning - att ladda eller byta ut batterier är omöjligt om dessa är inneslutna. Det betyder dels att prylarna måste göras extremt energisnåla, dels att energin måste genereras utan yttre 'tankning'. Rörelseenergi (tillämpas i bland annat armbandsur) och fotovoltaiska ('ljusenergi') koncept är möjliga lösningar, men också långlivade batterier, om brukstiden harmonierar med 'maskinens' brukstid.
Energi och resurser är en viktig utmaning för UbiCom och Ambient Intelligence: intelligenta omgivningar möjliggör betydelsefulla inbesparingar i energiförbrukning genom optimal uppvärmnings- och belysningsstyrning i hem, kontor och offentliga lokaliteter, och i industrin driften av anläggningar. Likaså ger optimal styrning av resursanvändning bättre driftsekonomi.
"Tillämpandet av Ambient Intelligence har olika utgångspunkter å ena sidan gällande applikationer för hem och tjänster, å andra sidan i industri och produktion", säger Strömmer. "En skillnad är att koncept knutna till mobiltelefoni inte alltid är optimala för industrin, åtminstone inom automation. Där är nyckelutmaningen att trådlöst ansluta givare och produktionsmaskiner till industriautomationsnätet utan beroende av en mänsklig användare."

Tvärfacklighet förutsättning
Med en intelligent omgivning där applikationer från olika tillverkare ska kommunicera sinsemellan är tvärfacklighet redan i utvecklingsskedet en nödvändighet, konstaterar Strömmer.
"Å ena sidan förutsätter en fungerande teknologi att hela spektret aktörer - tillverkare av olika apparater och anläggningar, systemleverantörer, mjukvaruexperter, automationsfolk - arbetar åt samma håll och talar samma språk. Å andra sidan måste man bena ut vad samhället behöver och de blivande användarna vill ha - ta med sociologer, psykologer, hälsovårdsexperter, geriatriker och så vidare. Helst borde lösningarna utprovas av en pilotgrupp representerande de slutliga användarna."
Exempel på UbiCom-koncept och -produkter finns redan, men Strömmer understryker att implementeringen av konceptet i samhällsomfattande skala kommer att ta många år, inte minst genom utmaningen att få alla olika tillverkares teknik att fungera ihop, 'samtala'. Men fungerande intelligenta omgivningar är en angelägen utmaning framför allt inom den växande åldrings-, hem- och hälsovården där effektivare tjänster till lägre kostnad bokstavligt talat har en social beställning.
Strömmer tror inte att utbyggnad av intelligenta omgivningar accelererar en uppdelning i A- och B-medborgare:
"Om man får fram koncept som ger bättre, billigare tjänster åt allt flera användare ökar det inte bara den relativa välfärden utan också jämlikheten."
Ragnhild Artimo

Förkortningar & termer

UBICOM, Ubiquitous Computing/Communication: allestädes närvarande datorteknik/kommunikationsteknik
Ambient Intelligence: omgivande, närvarande intelligens (datorteknik)
WLAN, Wireless Local Area Network: trådlöst närnätverk
WPAN, Wireless Personal Area Network: trådlöst 'personbundet' nätverk
BAN, Body Area Networks: 'kroppsnära' nätverk
Bluetooth: trådlöst radio(när)nät mellan datorer, mobiltelefoner, handsfree, PDA och annan bärbar teknik. Bluetooth är ett exempel på WPAN-teknologi.
PDA, Personal Digital Assistant: handdator/kommunikator, (med display, går att skriva med eller på)
RFID, Radio Frequency Identification: radiofrekvensbaserad identifikation
M2M, Machine to Machine: Maskin-till-maskin-kommunikation
MEMS, Micro Elelctro Mechanical Structures och OEMS, Opto Electro Mechanical Structures samt MOEMS, en kombination av dem: teknologi som ställer i sikte små, billiga sensor- och kommunikationstillämpningar
UI, User Interface: användargränssnit

Att leva i en tjänande närmiljö

UbiCom eller Ambient Intelligence innebär att allt flera av de objekt vi omges av har en processor i magen. Det förändrar hur vi kommunicerar och växelverkar med den smarta omgivningen och föremålen i den. Livet i en intelligent, registrerande, 'reagerande' miljö som beaktar våra behov och vanor blir annorlunda än i en stum, passiv omgivning. Vad kan vi vänta oss?
- billiga, smarta prylar för nästan alla vardagliga basbehov
- processorer i apparater, föremål och rentav i människokroppen (implantat, både medicinska och 'egenskapsgivande')
- smarta hem, arbetsplatser, affärer och shoppingcentra
- smart hälsovård både 'hos doktorn' och i distansversion hemma
- smarta utbildnings-, informations-, kommunikations-, kultur-, rese-, fritids- och hobbyrelaterade tjänster
- ett aldrig tidigare skådat utbud smarta hjälpmedel för handikappade, sjuka och åldringar, som förbättrar deras möjligheter att klara sig hemma
- smarta sjuk- och åldringsvårdstjänster för effektiv och individprofilerad vård på sjukhus eller seniorhem
- ett ändlöst utbud smarta underhållnings- och tidsfördrivsprylar och -tjänster - en snabbväxande och prisinsensitiv sektor
Dessutom: 'orienterande' intelligens (hjälper användaren att hitta rätt i offentliga och kommersiella miljöer som hälsocentraler, flygfält, järnvägsstationer, bibliotek, köpcentra), högprecisions positionering inom- och utomhus (försvunna eller vilsegångna hittas), biometrisk identifikation (också ett kommande säkerhetskrav), avancerad läkemedels- och näringsmonitoring samt vårdtjänster (tar över en del av sjukvårdarnas jobb) och så vidare.
Boende- och fastighetsteknik revolutioneras genomgripande av inbyggd intelligens och avkänningsteknik. Byggnader blir självreglerande med avseende på uppvärmning, belysning, vattenförsörjning, energiförbrukning samt inomhusklimatkontroll.
Hemmets intelligenta förnödenhetsmonitoring har koll på vad som håller på att ta slut och alltså behöver anskaffas - och uppgör rullande inköpslistor eller beställer automatiskt de varor som behövs.
Ambient Intelligence kan förutom den höjda nivå av tjänste-, stöd- och vårdåtkomst den ställer i sikte också generera ett extra plus av mer ospecificerbar art: artificiell uppmärksamhet. Genom responsiviteten kanske den intelligenta, reagerande omgivningen kan bli ett substitut för uppmärksamhet och omsorg, en alltmer påtaglig bristvara i ett samhälle där vårdyrken är satta på undantag och bara de privilegierade befolkningsgrupperna har möjlighet att regelrätt köpa denna form av medmänsklighet som är ett grundläggande behov och en viktig hälsofaktor.

Bakgrund och forskning

Inom forskningen har man känt till Ambient Intelligence - även kallad Ubiquitous Computing, UbiCom - drygt tio år. Också företagens FoU-folk har fått upp ögonen för den nya teknikens potential. Ett antal kommersiella tillämpningar finns redan, men ännu kan man inte tala om ett genombrott och megamarknader. En tidig 'NärKom'-pryl är i princip fjärrkontrollen för tv och video, men den är märkesbunden och fyller i de flesta fall inte den nya filosofins kriterier på universalitet och användarvänlighet.
Idén om allestädes närvarande (artificiell) intelligens uppskisserades redan 1945 av Vannebar Bush. Mark Weiser lanserade termen Ubiquitous Computing i en artikel 1991 (The Computer for the 21st Century) där han framlade att de bäst penetrerade teknologierna är de som gör sig osynliga och blir så integrerade i vardagslivet att de inte längre 'syns'. Han jämställde skrivkonsten och datortekniken, och förutspådde att denna blir en lika naturlig universalberedskap som att skriva: en osynlig tjänare snarare än en expertfärdighet. Datorerna kryper in i våra artefakter utan att göra väsen av sig.
Donald Norman kritiserade 1998 den moderna PCn för dess komplexitet, höga pris och klumpighet, och efterlyste nytänkande och enklare, användarvänligare 'informationsapparater' - med universalfunktioner och sådant koncept att samma 'verktyg' kan användas för ett brett spektrum uppgifter och tjäna sin användare i många år, rentav i årtionden.
Flera internationella forskningsprogram och -projekt har startats kring Ambient Intelligence/Ubicom. Bland dem kan här nämnas fyra uppmärksammade satsningar.
MIT Oxygen (Massachusetts Institute of Technology) inriktas på att "skapa fungerande och effektiv datorteknik och kommunikation, lika självklart åtkomlig som luften man andas". Egenskaper som betonas är fri åtkomst, integrering i vardagsmiljön, adaptabilitet och flexibilitet. Infrastrukturen måste leva med och utvecklas i takt med omgivningen.
HP Cooltown (Hewlett Packard) är "en vision om mobilitet, uppkoppling och omvandling baserad på öppna standarder och användarbehov". Plattformen utgår från en mix av mobila och 'inkapslade' infoprodukter, med webben som nätverksomgivning.
Aura (Carnegie Mellon University) inriktas på att erbjuda användaren dator- och informationstjänster oavsett plats. Fokus är på användaren och användarvanor, inte på processor, minne och nätverk.
The Disappearing Computer är ett EU-finansierat initiativ inom ramen för projektet Future and Emerging Technologies, som ingår i EU-forskningsprogrammet Information Society Technologies (IST). The Disappearing Computer fokuserar på att utveckla informationsartefakter där hård- och mjukvara integreras i vardagsföremål, bringa olika vardagsredskap att 'samarbeta' och den vägen skapa nya intelligenta omgivningar. Programmet har startat 2001 och experter från Uleåborgs universitet och VTT Elektronik deltar i två av delprojekten.
I Finland har Tekes och Finlands Akademi tagit initiativet till teknologi- och forskningsprogram som skall generera ny kunskap med anknytning till utvecklingen inom Ambient Intelligence. Tekes teknologiprogram ELMO 2002-2005 inriktas på miniatyrisering av elektronik. En av utmaningarna är enligt programchef Oiva Knuuttila de nya krav på ultrasmå elektroniklösningar som UbiCom/Ambient Intelligence innebär. Dessutom ingår flera projekt med koppling till detta område i andra Tekes-program.
Finlands Akademi har startat TULE (Tulevaisuuden Elektroniikka), ett forskningsprogram åren 2003-2006 via vilket Akademin finansierar grundforskningsprojekt med anknytning till elektronikutveckling.

Källor:
Heikki Ailisto, Aija Kotila & Esko Strömmer:
Ubicom Applications and Technologies
(VTT Electronics) Publikationen finns på nätet:
www.vtt.fi/ele/results/pdf_files/
ubi_tekes-report16.pdf
Katri Laakso: Läsnä-älyn lyhyt historia (Tekniska högskolan)