Tietotekniikkaa teill�mme

Julkaistu 21. lokakuuta 2012.

Oletko juuri sujauttanut tuoreen kuorkki- tai rekkakortin taskuun? Napsahtiko intist� tai koulusta juuri perustason ammattip�tevyys? Onko postista �skett�in kolahtanut todistus suoritetusta kuljetusalan perustutkinnosta? Siint��k� edess�si ura autokuskina tuhansia ja taas tuhansia kilometrej� asfalttia nielem�ss�? Onnittelut hyv�st� ammatinvalinnasta – kuljetusala kaipaa tuhansia uusia tyyppej� joka vuosi, jotta Suomessa py�r�t py�riv�t ja tavara kulkee.

Tai no, tarkemmin ajatellen, ehk�p� tulevaisuudessa sinulle ei ole oikeastaan mit��n k�ytt��. Autot nimitt�in luultavasti kulkevat silloin itsest��n. Sinua ei kukaan en�� ole osannut edes kaivatakaan, sill� tietokoneiden hallitsemassa tavaraliikenteess� liikenneonnettomuudet ovat v�hentyneet, tavarat kulkeutuneet perille varmemmin ja toimitukset olleet aina aikataulussa. Ihmiset ovat voineet k�ytt�� aikaa enemm�n muuhun kuin tehottomaan auton hallinnointiin.

Sinut voitaisiin tehd� tarpeettomaksi ehk�p� 2030-luvulla, ellei per�ti 2020-luvulla. Ai ett� niin pian? Itsest��n kulkevia autoja on jo maailmalla liikkunut, joista tunnetuin lienee Googlen Driverless car. Sit� paitsi lukemattomien kuljettajien ajokeissa on jo nyt t�ysin arkip�iv�ist� tietotekniikkaa, kuten automaattinen vaihteisto, kaistavahti sek� vakionopeudens��din. Koko ajanhan s�hk�iset vempaimet vain lis��ntyv�t ja muuttuvat luotettavimmiksi.

Taistelisitko sin� kuljettajan puolesta koneita vastaan, vai ottaisitko mieluummin rennon asennon istuimessasi ja antaisit koneen kuljettaa sinua – ja autoasi?

Koneiden nousu

Tietokoneet ovat huolehtineet perinteisesti auton kuljettajalle kuuluneita teht�vi� jo vuosikymmenien ajan. Todellinen �l�kk� on syntynyt, ja todenn�k�isesti syntyy uudestaan, sen j�lkeen, kun on alettu puhua kuljettajan korvaamisesta kokonaan. Siihen on kuitenkin pitk� aika, koska yksi vaikeimmista esteist� itseajavien autojen tiell� on eri maiden lains��d�nt� sek� yleinen suhtautuminen. Googlen koeautokaan ei saa liikkua kuin vain Nevadan osavaltiossa, ja siell�kin yh� vaaditaan v�hint��n kaksi henkil�� auton kyytiin ja mahdollisuus puuttua auton toimintaan. Tosin Floridassakin ollaan mahdollistamassa itseajavia autoja kovaa vauhtia.

Itseajavia autoja perustellaan ensisijaisesti turvallisuudella. Muita hy�tyj�kin on lukuisia, ja ne ovat vastauksia autolla kulkevan arkip�iv�isiin ongelmiin. �lyk�s auto voisi esimerkiksi j�tt�� kuljetettavan kadun varteen ja menn� itse parkkitaloon. �lykk��t autot eiv�t tarvitsisi niin tilavia ajoratoja, koska ne voisivat kulkea sentintarkasti ja siksi vaikka kyyn�r�n et�isyydell� toisistaan. �lykk��t autot v�hent�isiv�t tarvetta liikenteen valvontaan. Ennen kaikkea kyse on rahan ja ihmishenkien s��st�misest�.

Hiljattain myyntiin tulleiden, kes�ll� 2012 esiteltyjen Scanian kuorma-autojen ajotietokone n�ytt�� t�lt�. Onhan hetkellisen kulutuksen n�ytt� jo n�hty juttu, mist��n muustahan ei t�n� p�iv�n� puhutakaan, mutta kyll� tuonne tiesikan valikoihin k�tkeytyy kaikenlaista mittaria ja toimintoa.

Tietokoneiden osuus ajamisessa on kuitenkin t�h�n asti ollut jo merkitt�v�. Kaikki uudet sovellutukset ovat niin pieni lis� aiemmin koettuun, ett� ne eiv�t v�ltt�m�tt� s�v�yt�. Ehk� kehitys kohti itseajavaa autoa onkin tasaista. Toisaalta ment�ess� raskaan kaluston, ja erityisesti kuorma-autojen, maailmaan uusi tekniikka n�ytt�ytyy jotenkin s�v�ytt�v�mp�n�. Ehk�p� tunne johtuu siit�, ett� raskaan kaluston ajaminen on tietyll� miellett�viss� erikoisemmaksi. Isojen autojen ohjastamisen on ajateltu niin paljon vaativan kuljettajalta ammattitaitoa, ett� mit��n ajamisesta helppoa tekevi� vempaimia ei tarvita. Mutta toisin on asiat. Kuljettajien osuus ajamisessa v�henee raskaassakin kalustossa koko ajan, kun henkil�autojen puolelta tuttujen apuv�lineiden yleistymisen lis�ksi markkinoille tulee jotain aivan mullistavia sovellutuksia.

Automaattivaihteistot
Yh� harvempi raskaan ajoneuvon kuljettaja haluaa h�mmennell� soppaa itse. Automaattivaihteistot yleistyv�t niin kovaa vauhtia, ett� kohta lienee paikallaan muuttaa ajo-opetusta ja tutkintoja vastaamaan muutoksiin. Toisaalta kuorma-auton monimutkaisemman vaihtamisj�rjestelm�n osaaminen on alalle tulevalle edelleen t�rke� taito. Sit� paitsi automaattisissa vaihteistoissakin on viel� tarjolla k�sivalinta niihin tilanteisiin, kun kuljettaja katsoo olosuhteet liian haastaviksi t�m�nhetkisille tietokoneille. Kaikkein lumisimmilla teill� ei v�ltt�m�tt� ole j�rkevint� nousta jyrkk�� m�ke� taloudellisuus mieless�.

Jos koneet eiv�t viel� hallitse suomalaisten haastavienkin olosuhteiden lukemista, osaavat ne tekniikan t�ydellisesti. Automaattivaihteiston vaihtaessa ei kuulu rutinaa, kierrokset ovat mit� taloudellisimmat ja toimenpide on l�hes huomaamattoman nopea. Kytkin ei luista turhia eik� vaihteiston rattaat nakerra toisiaan. Jopa kuljettajalle suotu vaihteen valitseminen on vain nimellinen, koska j�rjestelm� ei suostu ihan mit� tahansa vaihdetta milloin tahansa vaihtamaan. Nimitt�in vaihtekepin liikkeeth�n eiv�t mekaanisesti v�lity vaihteistoon, vaan antavat vain s�hk�isi� m��r�yksi� tietokoneelle.

Automaattiset vaihtamisj�rjestelm�t eiv�t ole mitenk��n uusi juttu, mutta niiden kehittyminen aina vain j�rkevimmiksi on. Kuorma-autojen valmistajat t�ht��v�t j�rjestelmiin, jotka rasittavat v�hemm�n mekaanisia osia, toimivat taloudellisemmin ja ovat luotettavia yh� useammissa olosuhteissa. J�rjestelm�t osaavat huomioida muun muassa ajoneuvon nopeuden ja kuormituksen sek� maastonmuodot ja k�ytt�v�t niiden mukaan kytkint� ja vaihteistoa. Todenn�k�isesti tulevaisuudessa kuljettajan pit�isi voida uskoa my�s off-road-ajo tietsikan k�siin.

Vakionopeudens��timet

Vaikka vakionopeudens��timet ovat olleet arkip�iv�inen osa autojen tekniikka jo pitk��n, eiv�t ne varauksetta ole olleet t�ydellinen ajamisen apuv�line. Niiden ongelma on ollut jokseenkin huono polttoainetaloudellisuus sek� varsinkin Suomen kaltaisessa monen erilaisen kelin maassa turvallisuus. Koska vakkarit eiv�t ole pystyneet huomioimaan maastonmuotoja, ovat ne saattaneet toimia m�iss� polttoaineen kulutuksen kannalta v��rin. Lis�ksi koska koneen ajatusmalli on muotoa "kun liikaa vauhtia, jarruta" ja "kun liian v�h�n vauhtia, kiihdyt�", on v��r�ss� paikassa jarruttamisesta tai kiihdytt�misest� saattanut aiheutua vaaraa. Varsin suuri riski on raskaiden ajoneuvojen kohdalla, koska esimerkiksi kuorma-auton per�vaunu l�htee liukkaalla herk�sti sivuluisuun.

Nyt on jo kuitenkin saatavana vakionopeudens��timi�, jotka pystyv�t m�kisess�kin maastossa taloudelliseen ajoon. Erikoisesti t�llaisesta kehityksest� on voinut kuulla nopeammin kuorma-autojen puolelta kuin henkil�autojen maailmasta. Jo nyt �lykk��n vakkarin voi saada uuteen Scaniaan, Volvoon sek� Mercedes-Benziin. Scanian j�rjestelm� on nimelt��n Active Prediction, Volvon iSee ja MB:n Predictive Powertrain Control. Nimien eroista huolimatta kaikkien vakkareiden toiminta t�ht�� maaston huomioimiseen kiihdytt�misess�, hidastamisessa ja vaihteen valitsemisessa. Jos tiess� on tulossa vaikkapa yl�m�ki, vakkari nostaa nopeutta ennen m�ke�. T�ll�in ajoneuvo nousee m�en ilman, ett� pienemp�� vaihdetta tarvitsisi vaihtaa.

Mink��n valmistajan ihmevakkari ei kuitenkaan pysty sin�ns� ihmeisiin, ett� ne osaisivat varsinaisesti lukea edess�p�in olevaa maastoa. Sen sijaan Scanian ja Mersun vakkari saa maaston muotoon liittyvi� eli topografisia tietoja GPS-j�rjestelmist�. Niist�h�n ei v�ltt�m�tt� l�ydy tietoja joka maailmankolkkaan. Volvon vakionopeudens��din sen sijaan voi toimia tiell� kuin tiell�, mutta vasta toista kertaa ajettaessa. Se nimitt�in opettelee maastomuodot muistiin ja kaivaa ne sielt� seuraavalla kerralla. Toimii varmaan erityisen hyvin autoissa, jotka paahtavat vaikka Nelostiet� v�h�n v�li� etel�st� pohjoiseen.

Kuljettajan teht�vien siirt�mist� tietokoneille perustellaan turvallisuuden lis�ksi taloudellisuudella. Maa�ljyn huvetessa ja kallistuessa polttoaineenkulutus on tajuttoman kuuma puheenaihe. Se tuodaan esiin ihan joka markkinapuheessa.

Moottorinohjaus

Moottorinohjauksella tarkoitetaan moottorin toimintaa s��televi� ja sit� tarkkailevia j�rjestelmi�. Todellisuudessa moottoria seuraava j�rjestelm� voidaan erottaa moottoria ohjaavasta j�rjestelm�st�. Seurantaj�rjestelm�n eli OBD:n teht�v� on ilmoittaa mahdollisista vioista sek� kuljettajalle ett� huoltohenkil�st�lle ja ohjausj�rjestelm�n eli ECU:n teht�v� on saada moottorin osat toimimaan mahdollisimman ihanteellisesti. Molemmissa j�rjestelmiss� tietotekniikalla on kuitenkin suuri merkitys. Kuljettajan ensisijaisena tietol�hteen� toimiva ajotietokone esimerkiksi kojetaulussa on seuraus- ja ohjausj�rjestelmien n�ytt�taulu, jossa koneiden k�sittelem� data on tulkittavassa muodossa.

Moottorinohjauksen tietokoneistaminen on v�ltt�m�t�nt� nykyaikaisten p��st�normien vaatimusten tavoittamiseksi. Euroopan unionissa on k�yt�ss� EURO-p��st�normit, joiden uusi versio on aina edellist� tiukempi. Nyt voimassa on versio EURO5, ja EURO6 astuu voimaan syyskuussa 2014. Autonvalmistajat kehittev�t kuumeisesti moottoreita ja pakokaasujen k�sittelyj�rjestelmi� p��st�kseen normien mukaisiin tavoitteisiin. Normien vaatimukset ovat hieman erilaiset kevyelle ja raskaalle kalustolle.

Nykyaikaisessa dieselmoottorin ohjausj�rjestelm�ss� aivoina toimii mikroprosessi. Raskaassa kalustossa mikroprosessoreita on yleens� kaksi rinnakkain silt� varalta, ett� toinen niist� hajoaa. Prosessori ker�� ajoneuvon osiin sijoitetuista tunnistimista ohjauksen kannalta tarpeellista tietoa, kuten py�rimisnopeus, kaasupolkimen asento ja j��hdytysnesteen l�mp�tila. Muistiin sy�tettyj� ominaisk�yri� k�ytt�m�ll� prosessori muodostaa ker��miens� tietojen pohjalta ohjausk�skyt vaikkapa ruiskutuspumpulle.

Ohjausj�rjestelm�t ovat usein uudelleen ohjelmoitavissa. T�llainen toimenpide on yleens� pakollistakin silloin, kun ajoneuvon toimintoja halutaan muuttaa tai osia vaihtaa. Ohjausj�rjestelm� ei tavallaan tunnista uutta osaa tai toimintoa, ennen kuin se liitet��n ohjausj�rjestelm��n. Kun huoltohenkil� haluaa ohjausj�rjestelm��n tehd� muutoksia, h�n vain kytkee kannettavan tietokoneen ohjausj�rjestelm�n pistokkeeseen ja tekee muutokset koneelta k�sin. Esimerkiksi kuorma-auton nopeudenrajoitin asetetaan uuteen enimm�isnopeuteen l�pp�rin avulla. Toisaalta my�s auton tehojen kasvattaminen eli lastuttaminen pohjautuu ohjausj�rjestelm�n muokkaamiseen.

Turvallisuusj�rjestelmi�

Tekniikan hallitsemisen lis�ksi tietokoneilta k�y my�s turvallisuuden lis��minen. Vanhoja tuttuja, joskin aina vain v�h�n �lykk�immiksi tulleita, j�rjestelmi� on muun muassa lukkiutumattomat jarrut, luistonesto sek� ajanvakautusj�rjestelm�. Ne ovat lis�nneet ajoneuvon hallittavuutta haastavilla pinnoilla. Toisaalta kun olosuhteet ovat kaikin puolin huolettomat, voi se jopa k��nty� haitaksi. Ihmisen heikkoushan on se, ett� h�n voi v�sy� tai h�nen keskittymisens� herpaantuu muusta syyst�. Tielt� suistumiset ovat aivan tavanomainen onnettomuustyyppi, ja ne usein johtuvat rattiin nukahtamisesta. T�h�n ratkaisuksi ainakin Scania ja Volvo ovat kehitt�neet kaistavahdin, jokaseuraa tien viivamaalauksia ja h�lytt�� auton kulkiessa niiden ylitse. Lis�ksi molemmilta valmistajilta on tarjolla kuljettajan vireystilan valvonta, joka tulkitsee tietynlaiset ratin liikkeet merkiksi v�symyksest� ja p��st�� her�tt�v�n merkki��nen. Molemmat ominaisuudet ovat varsin uusia, eik� niit� saa kaikkiin kuorma-automalleihin.

Jos kaistavahti ja vireysvahti ovat juuri tulleet markkinoille, on testiradoilla koeajettavana kenties jotain viel� mullistavampaa. Volvo on testaillut itseohjaamisj�rjestelm��, jossa kuorma-autot kulkevat letkassa mutta vain jonon ensimm�ist� autoa ohjaa ihminen. Muut seuraavat per�ss� samoja j�lki� – ja kuljettajat voivat vaikka vain nukkua. N�ytt�isi todellakin siis silt�, ett� koneet alkavat vied� meid�n paikkamme ratin takaa.

Seh�n on vain kone!

Tietokoneiden yleistymiseen autoissa liittyy toki huolia. Kuinka kukaan uskaltaisi p��st�� koneen auton rattiin, tai siis antaa ratin koneen hallittavaksi! Tekev�th�n tietokoneet virheit�, ja ne voivat hajotakin... Silti �lykk�iden autojen kehitt�j�t ja markkinoijat toteavat ilman pienint�k��n ep�varmuuden v�rett�, ett� koneiden vallatessa ohjauspy�r�t onnettomuudet v�henev�t, elleiv�t per�ti lakkaa kokonaan. Samoin heid�n mukaansa liikenteeseen tulee muutenkin varmuutta ja sujuvuutta.

Asiaa voisi l�hesty� ainakin kahden n�k�kulman kautta. Itse asiassa ne molemmat l�ytyv�t toteamuksesta tietokoneet eiv�t tee virheit�, vaan ainoastaan niiden k�ytt�j�t tekev�t. Siis varmuutta tietokoneiden erehtym�tt�myydest� voi k�sitell� sek� siit� n�k�kulmasta, mik� koneiden toimintatapa on, ett� siit�, miten erehtyv�isi� ihmiset ovat koneisiin n�hden. Kotitietsikan k�ytt�j� laittaa monet virheilmoitukset typer�n tietokoneen syyksi ja kiroaa vehkeen alimpaan manalaan. Todellisuudessa tietokone kuitenkin tekee, tai yritt�� tehd�, tasan sen, mit� k�ytt�j� vaatii. Automaailmassa voimme tarkastella tietokoneiden ja ihmisten erehtyv�isyytt� vaihteiston avulla.

Ihminen vastaan kone

Otetaan esimerkkikuljettajaksi Pekka ja sijoitetaan h�net hieman kuvitteelliseen todellisuuteen. H�nen ensimm�inen autonsa on k�sivaihteinen, koska autonvalmistajat vasta kehittelev�t ensimm�isi� automaattivaihteistoja. Pekka ei tied�, ett� liian pienen vaihteen valitseminen liian korkeilla moottorin kierroksilla ei tee hyv�� vaihteistolle. Niinp� h�n runttaa 2-vaihdetta sis��n 50 kilometrin tuntivauhdissa. Vaihteisto kuluu nopeasti hajalle.

Autonvalmistaja X tuo markkinoille auton, jossa vaihteisto on suurimmaksi osaksi automaattinen: muuten kaikki toimii itsest��n, mutta kuljettaja voi halutessaan my�s valita itse vaihteita. T�m�n autovalmistaja halusi s�ilytt�� siksi, ett� heid�n kehitt�m�ns� automatiikka ei viel� pystyisi toimimaan ihanteellisesti vaikeissa olosuhteissa. Pekan tarvitsee siis vain painaa kaasua, ja j�rjestelm� hoitaa vaihteiden vaihtamisen oikeissa kierrosluvuissa. Toisaalta kun Pekka on kolme kertaa istunut talvisen m�kkitien m�keen, alkaa h�n jatkossa k�ytt�� manuaalitoimintoa. Auto nimitt�in oli koko ajan tietyiss� kierroksissa vaihtanut isompaan, ja m�en harjalle auto ei ollut en�� kavunnutkaan vitosvaihteella.

Parin vuoden p��st� autonvalmistaja X tuo myyntiin auton, jonka automatiikka osaa my�s tunnistaa haastavia olosuhteita. Se n�kee Pekan m�kkitien l�htev�n jyrkk��n nousuun, ja py�rien k�ytt�ytyminen viestitt�� koneelle liukkaista olosuhteista. Nyt Pekka ei edes en�� paina kaasua, vaan pit�� vakkarin p��ll� ja antaa auton vied� h�net m�kin pihaan. Kyseisess� autossa Pekka ei olisi voinutkaan en�� mill��n tavalla vaikuttaa vaihteiston toimintaan.

Esimerkiss� autonvalmistaja t�ht�� joka olosuhteissa toimivaan vaihteistoon siksi, ett� ihminen, eli Pekka, voi tehd� virheit�, mutta kone ei. Aluksi kuitenkaan kone ei osaa tehd� kaikkea sit�, mit� ihminen osaa, eli lukea olosuhteita. T�m�n vuoksi j�rjestelm� on viel� osittain ihmisen kontrolloitavissa. Koska ihminen voi virheit� tehd�, pyrkii autonvalmistaja X lopustakin ihmisen osasta pois. Lopulta myynniss� on 100-prosenttisesti itsest��n toimiva automaattinen vaihtamisj�rjestelm� sek� vakionopeudens��din.

Googlen itseajava auto testiradalla. Kuvan haltija Steve Jurvetson. Kuvan k�ytt� lisenssin CC BY-SA 2.0 ehtojen mukaisesti.

Kone ei valitse

Miksi kone ei virheit� voisi tehd�? Karkea selitys on se, ett� kone ei valitse mit��n. Se ei esimerkiksi valitse asettaa seuraavaa vaihdetta silm��n, kun kierrokset l�hentelev�t 1700–1800:aa. Sen sijaan kone toimii hyvin muodollisesti. T�m� ei v�ltt�m�tt� vastaa todellista vaihteistojen toimintaa, mutta koneen periaate voisi olla seuraavanlainen: "jos kierrosluku on 1700, vaihda vaihde". Oikeasti kone ei mitenk��n tied� k�sitteit� "kierrosluku" ja "vaihde". Sen sijaan sill� on k�skyj� tapaan jos P, niin Q. Siis aina, kun tapahtuu P, kone tekee Q:n, eik� sill� ole mit��n muita vaihtoehtoja. Pekkahan olisi kuitenkin saattanut Q:n sijaan tehd� jotain muuta. Koneella ei sellaista vapaata tahtoa ole.

Mist� sitten on koneelle tullut se m��r�ys, ett� P:n tapahtuessa sen pit�� tehd� juuri Q? Ehk� sen on m��ritellyt joku ihminen, ja h�n on katsonut Q:n juuri oikeaksi ratkaisuksi tilanteessa P. Toisaalta m��rittelyn on voinut tehd� sama tietokone. Se on esimerkiksi ensin tarkistanut, est��k� mik��n tekem�st� juuri Q:ta, vai pit�isik� nimenomaisessa tilanteessa tehd� R. Tietokoneet voivat siis pysty� varsin monipuoliseen toimintaan.

Ainoa huolenaihe

Itseohjautuvien autojen liikenteess� meid�n ei tarvitse pel�t� sit�, ett� koneet tekisiv�t virheit�. Sen sijaan meid�n on pel�tt�v� sit�, ett� koneiden luojat ovat tehneet virheit�. Ne ovat siis k�skeneet koneen tekem��n jossakin tilanteessa jotakin aivan v��r��

Ent� mit� tapahtuisi silloin, jos vaikka itseajavan auton jokin sensori hajoaisi? Tai siit� olisivat kaikki polttimot palaneet? Eih�n tietokoneiden �lykkyyys mitenk��n vaikuta siihen, ett� voi tapahtua jokin v�ist�m�t�n luonnonilmi�. Silti yh� on kyse vain ja ainoastaan siit�, ett� koneet luoneet ihmiset ovat voineet tehd� virheit�. He ovat saattaneet j�tt�� kehitt�m�tt� autoon sensorin, joka tarkkailee j�rjestelm�n tasapainoisuutta ja huomaa yksitt�isen komponentin hajoamisen. He ovat saattaneet unohtaa asentaa polttimoiden toimivuutta tarkkailevan j�rjestelm�n, joka ei vaikkapa anna auton k�ynnisty� ennen kuin uudet lamput on asennettu.

Mutta kun prototyyppej� testataan kerta toisensa j�lkeen ja niiden virheit� oiotaan, saataneen lopulta sellainen l�hes t�ydellinen kone. Itseajavien autojen yleistymisen tiell� on kuitenkin todella lains��d�nn�lliset ett� asenteelliset esteet. Varsinkin itseajavia autoja markkinoivilla tahoilla on ty�t� siin�, ett� ajamista eniten rakastavat ihmisyksil�t saadaan luopumaan ratista. Tapahtuuko t�m� sitten vaikka pakottamalla, on jo aivan eri kysymys ja j��pi n�ht�v�ksi.

Kommentointi

Kommentit tarjoaa Disqus

Seuraava kirjoitus | Kaikki kirjoitukset | Edellinen kirjoitus

Avainsanat

tekniikka, raskas kalusto



apks.fi Youtubessa Tilaa RSS-sy�te