Når tingene snakker med hverandre på nettet

Mandagsmorgen og hastverk. På vei ut døra sjekker du lommene: Penger. Mobil. Hvor er bilnøklene?  En rask SMS, og nøklene varsler at de ligger under papirene på spisebordet.

Publisert

Telefonen og bilen

Forskere ved SINTEF IKT har laget en applikasjon for bilen, hvor telefonen brukes til tre ulike ting: Mobilen kan brukes til å identifisere deg for å starte bilen, du kan identifisere deg med mobil på hurtigladestasjoner for å lade bilen, og du kan identifisere deg som bruker av bilen selv om du ikke er eieren.

Dette vil om to år bli demonstrert som konsept i elbiler. Da skal det være utviklet et system som har en integrert “protokoll” på samme vis som mobiltelefonen har i dag.

Flytrafikken i Europa skal omorganiseres. I stedet for at piloter kommuniserer muntlig med flygelederne, vil informasjonen være digital og lagret i en «nettsky» . Informasjonen skal være tilgjengelig for flere involverte, som for eksempel bakkemannskap.

Det er allerede utviklet et sett med digitale tjenester for piloter som vil gi dem informasjon om tilstanden i flyet, hvor andre fly befinner seg, hva slags værforhold de kan forvente og hvor de kan fly for å få til en mer effektiv flytrafikk. Dette vil gi mindre forsinkelser, kortere flytid og økt informasjonsflyt for flyselskaper og flyplasser.

Om prosjektet

EU-prosjektet Internet of things går fra 2011 til 2014. «Smarthus», smart helse, transport og energi  er felt det jobbes med.

EU-prosjektet Internet of Energy (IoE) har 40 partnere som jobber med hvordan utstyr på energisiden skal kunne knyttes enkelt opp mot energileverandører og forbrukere
ARTEMIS-programmet i EU har som mål å utvikle teknologien som må ligge i bunn for å koble ting sammen – som hardware og software.

Forskningsrådets store IKT-program VERDIKT har hatt fokus på framtidens internett og temaene ”Sosiale nettverk”, ”Tingenes internett” og ”Mobilt internett”. Programmet er i sin avslutning og et nytt er under oppseiling.  Et av VERDIKT-prosjektene er SECOMAS som handler om flysikkerhet og arbeider med å identifisere svakheter og utvikle sikre løsninger for trådløse nettverk. Et annet, SUAVE, omhandler ”trafikkens internett”. Q-Free deltar også i EUs eCoMove-prosjekt. Prosjektet har satt seg som mål å redusere energibruken i trafikken med 20 prosent ved hjelp av IoT.
SINTEF IKT arbeider med å opprette toveis kommunikasjon mellom bil og infrastruktur og ser på hvordan en ny lader både kan overføre energi fra nettet og overføre energi fra bilen til nettet.

Hverdagseksemplet er puslete og gjenspeiler på ingen måte de store vyene som begrepet The Internet of Things (IoT) vekker i ekspertkretser. Likevel gir det en viss pekepinn: Dette handler om teknologi der tingene rundt oss snakker sammen.

Ved hjelp av brikker og sensorer som gir tingene en identifikasjon, får de muligheten til å kommunisere seg imellom, eller via internett slik at informasjonen deles og overføres til hele verden.

Kjøleskapet kan formidle at en kyllingfilet holder på å gå ut på dato.  El-bilen din kan levere tilbake energi til nettet for å minske overbelastning, og med en kronisk sykdom kan du bli medisinsk monitorert og passet på via trådløse sensorsystemer. Vi vil få smarte hus, smart trafikk og smart helse.

Teknologioptimister hevder at IoT-teknologien vil bli det avgjørende mellomleddet som skal kunne møte de store utfordringene rundt klimaendringer, energieffektivitet, mobilitet og framtidig helsevesen.

I tillegg vil den nye teknologien skape nye produkter, nye tjenester, nye grensesnitt og nye applikasjoner.

Visjonene

En av dagens framtidsforskere, Dave Evans i det amerikanske IT-selskapet Cisco, hevder at det i dag er cirka ti milliarder enheter tilkoblet nettet, og at dette vil femdoble seg fram til 2020:

– Vi kommer til å koble på nettet saker og ting vi ikke tenker så mye på i dag. Huset, astma-inhalatoren, kanskje skoene våre – og til og med trær, sier han til Teknisk Ukeblad.

Sjefforsker i SINTEF, Ovidiu Vermesan jobber med både The Internet of Things og The Internet of Energy i flere store EU-prosjekter.

Ambisjonen går i første omgang på el-bil og såkalte smarthus, der produkter og tjenester for varsling, sikkerhet, energiøkonomisering, automatisering, tele, data og underholdning er integrert i ett system med felles brukergrensesnitt.

Også Vermesan mener det er viktig å være visjonær for å greie å nå de hårete målene.

– Alt vil selvfølgelig ikke være på plass med én gang. Men i Europa er man nå i gang med å utvikle teknologien – demonstrere, teste og utvikle produkter, og i 2020 eller 2030 har vi kommet nærmere målet, sier Vermesan.

– Og hvordan skal alle disse produktene greie å snakke sammen?

– “Språket” vil være basert på en form for protokoll på samme vis som mobiltelefonen vår har en innebygd oppskrift som gjør at den kan snakke med WiFI, ISA100 ,ZigBee  eller BlueTooth.

– Men kan virkelig alt snakke med alt? Eller vil utstyr innenfor energiområdet bare snakke seg imellom, helseområdet vil kommunisere internt og så videre? Er IoT med andre ord mer et begrep enn noe som kan bli virkelighet?

– IoT er en fellesbetegnelse for alt man ønsker skal være tilgjengelig på Internett av gjenstander og “ting” som kan utføre en tjeneste.

– Flere av de områdene du nevner, kan dele og knytte informasjon om hverandre på kryss og tvers, men ikke alle vil gjøre informasjonen tilgjengelig. Som bankene. De vil jo sørge for at bare du har tilgang til informasjon via mobil og PC, sier Vermesan.

Kommunikasjon i helsevesenet

På samme vis som vi kan plassere ID-brikker på produkter, kan vi feste sensorer på oss selv, slik at de kommuniserer via nettet med andre objekter rundt oss.

I dag tester helsevesenet sensorer på eldre pasienter som bor hjemme. Sensorene kan overvåke puls og blodtrykk. Målingene kan gjøres av de eldre selv eller av pårørende, og kommuniseres inn til en helsesentral via mobil. Dette er en enkel form for kommunikasjon som ikke involverer nettet.

I framtiden ser imidlertid teknologioptimistene for seg en helt annen informasjonsflyt, der man tror at IoT vil sørge for å etablere både systemarkitektur og regler for informasjonsflyt og sikkerhet.

Tolkingsmodeller kreves

Frode Strisland ved SINTEF forsker på små, bærbare, trådløse medisinske sensorsystemer som skal kunne brukes av pasientene selv i deres eget hjem.  For eksempel vil mange kroniske pasienter ha stor nytte av å kunne forstå og følge opp sin egen sykdom sammen med fastlegen sin.

Dessuten kan mange eldre og kronikere ha glede av sensorløsninger som kan gi dem bedre trygghet, for eksempel varsle dersom pasienten faller. 

Han mener at IoT er viktig og tilbyr mange muligheter innenfor medisinsk oppfølging framover, men understreker at medisinsk informasjon er en privatsak, og ikke kan komme uvedkommende i hende. 

I tillegg hjelper det ikke med et IoT som lar all verdens informasjon flyte rundt på nettet hvis man ikke får utviklet gode modeller som kan forklare og tolke informasjonen.

– Det ville være som om Meteorologisk institutt bare hadde et nettverk av målestasjoner, men ingen tolkingsmodeller for å analysere situasjonen og lage prognoser, sier han.

– IoT gir mange muligheter framover innen medisinsk monitorering av kroniske pasienter, men det vil være viktig å velge målemetoder som kan gi gode svar – og jobbe med å utvikle tolkingsmodeller som er tilpasset pasientene som individer og den lidelsen de har, sier Strisland.

Energi inngår i det meste

Ovidiu Vermesan kan forstå at den nye teknologien er vanskelig å fatte. Sammen med 40 europeiske partnere koordinerer han EU-prosjektet Internet of Energy (IoE) og jobber med hvordan utstyr på energisiden skal kunne knyttes enkelt opp mot energileverandører og forbrukere.

Det er de store endringene på energisiden de siste årene som gjør at behovet for smarte, fleksible energinett øker, og at et samspill mellom produksjon og energilager tvinger seg fram.

Illustrasjonen viser flyten av energi og kommunikasjon i IoE-konseptet: Her sørger solpanelet for energi til oppvarming og elektriske komponenter i huset og til lading av elbil. Er elbilen full-ladet, kan den levere en viss mengde energi til kraftnettet for å dekke kortvarige belastningstopper. (Foto: (Illustrasjon: Raymond Nilsson/Gemini))
Illustrasjonen viser flyten av energi og kommunikasjon i IoE-konseptet: Her sørger solpanelet for energi til oppvarming og elektriske komponenter i huset og til lading av elbil. Er elbilen full-ladet, kan den levere en viss mengde energi til kraftnettet for å dekke kortvarige belastningstopper. (Foto: (Illustrasjon: Raymond Nilsson/Gemini))

Fram til i dag har store, kommersielle energiselskap levert elektrisitet fra kull, gass og atomkraft. Disse sentralstyrte systemene har ikke hatt behov for å kommunisere mye med omverdenen.

Men i årene framover vil distribuerte energikilder med flere leverandører overta. Dette er fornybar kraft som vind-, sol-, og vannkraft der energien i liten grad lar seg regulere.

Produksjonen må derfor,  ifølge Vermesan, følge ressurstilgangen som igjen avhenger av solintensivitet, vindstyrke eller vannføring. Energiselskapene vil for eksempel i en periode ha mye vindenergi, og brukerne vil kunne dra nytte av dette ved å koble ut andre energikilder og bare bruke denne type energi. Energi blir ferskvare.

Det nye strømnettet

I det framtidige strømnettet som kalles Smart Grid, har alle anlegg og apparater egne IP-adresser så de kan observeres og styres via internett.

Som forbrukere får vi en første pådriver for framtidens strømnett gjennom de nye avanserte måle- og styringssystemene (AMS) som vil være installert i hjemmene våre om få år. Da kan vi både forstå og kontrollere forbruket vårt på en bedre måte.

Vi kan for eksempel se at akkurat nå er faktisk strømmen så dyr at det vil lønne seg å vente litt med å sette på vaskemaskinen. Og kanskje skulle vi også skru av varmtvannsberederen i et par timer?

Ifølge Vermesan vil det nye strømnettet også åpne for toveis funksjonalitet. Har du mer energi enn du har bruk for, kan du selge den ute på strømnettet. På det viset kan småkraftprodusenter, bydeler med plusshus som produserer mer energi enn de forbruker, og elbil- bilister som har gått sammen i kooperativer, mate strøm inn i nettet og opptre som kraftaktører side om side med for eksempel Hafslund og NorgesEnergi.

– Vi vil få muligheten til å flytte energimengder over nettet på samme vis som vi i dag flytter mengder med data, sier han.

– Gjennom internettet skal du kunne kontrollere hvor energimengder skal leveres gjennom å identifisere deg selv, hvor du befinner deg og hva slags type energi du trenger. Dette blir mulig gjennom toveis kommunikasjon og roaming som på mobiltelefon.

Elbil som kommuniserer

Det smarte, framtidige strømnettet skal kunne kobles opp mot elbiler. Bilen vil ha et SIM/MIM-kort plassert i seg, som kortet i en mobil, slik at hver bil har en unik identifikasjon.

– Stikkontakten for elbiler har i dag bare en kontakt for lading. I framtiden vil den også ha en kommunikasjonskontakt som vil overføre informasjon. I prosjektet jobber vi med å utvikle en smart lader – slik at når bilen kobles i stikkontakten, kommer det fram hvilken biltype der er, hvilket batteri, og hvor raskt ladingen skal skje – i løpet av tre timer, seks timer eller en halvtime, forteller Vermesan.

Ved tradisjonell lading av elbiler, og når mange biler lades samtidig og i samme område, kan det oppstå overbelastning av nettet. Men når energinett og elbil kommuniserer, kan strømfordelingen gjøres smartere, og risikoen for en overbelastning av nettet minskes.

Vermesan hevder at vi kan oppnå et mer stabilt strømnett gjennom at oppladede elbiler koblet til nettet, kan levere en viss mengde energi tilbake til nettet for å dekke kortvarige belastningstopper.

Trafikkens internett

Mulighetene blir også mange når kjøretøy og infrastruktur rundt veiene kommer online og kommuniserer med hverandre. Når bilen din er koblet opp til trafikkens internett, vil du kunne motta informasjon om alt som skjer rundt deg:

Hvor mange andre biler er på veien? Hvilken vei er raskest med tanke på trafikken, og hvor fort skal du kjøre for å nå neste grønne lys? Hvis veibanen er ødelagt et sted, eller det er vanskelige kjøreforhold på grunn av været, vil bilene automatisk kommunisere dette til hverandre og til den etaten som er ansvarlig for veien så problemet kan løses raskt.

Arbeidet med å få trafikken på nett er godt i gang, og en rekke applikasjoner er i utviklingsfasen. Disse vil være nyttige for kommunikasjonen bil-til-bil og bil-til-veikant.

I prosjektet WiseCar x – som handler om ”smarte biler” – har en rekke norske bedrifter kommet på banen med nye produkter: Norsk Navigasjon tilbyr administrasjon og drift av avfallsinnsamling gjennom produktet ”Waste Management”.

Triona AS har utviklet Norges første system med automatisk fartstilpasning  Intelligent Speed Adaptation), og SINTEF har testet ut tjenester for kommunikasjon bil-til-bil der langtransportsjåfører – via en skjerm på dashbordet – kan varsle om hendelser på veien til andre sjåfører som nærmer seg stedet, via en skjerm på dashbordet. Systemet er testet ut på strekningen Oslo–Trondheim.

Også i luften skal trafikken endres. Opptil femti år gamle systemer byttes nå ut for å forhindre et framtidig kaos i europeiske luftrom. For å møte framtidens utfordringer må flytrafikken i hele Europa omorganiseres, og i stedet for at piloter kommuniserer muntlig med flygelederne, vil informasjonen være digital og lagret i en ”nettsky», forteller forsker Jan Erik Håkegård ved SINTEF. 

Hva vil dette kreve?

Alt av scenarier og planer rundt tingenes internett høres fascinerende ut. Likevel vil mange uvilkårlig tenke at det jo må følge visse problemer og utfordringer med krysskobling av store datamengder fra ulike områder.

Derfor blir det også viktig å tilrettelegge hvilke prosesser som må til for å kunne hente ut kunnskap ved at maskiner og systemer snakker sammen.

SINTEF IKT arbeider med å opprette toveis kommunikasjon mellom bil og infrastruktur og ser på hvordan en ny lader både kan overføre energi fra nettet og overføre energi fra bilen til nettet.

De jobber med å standardisere formen på stikkontakt, utvikle kommunikasjon mellom bil og infrastruktur, og hvordan du som bruker skal kunne motta informasjonen.

– For å få tilgang til både energi og data i samme kanal kreves det både miniatyrisering og ny halvlederteknologi, sier Ovidiu Vermesan.

– Og dette fordrer igjen en infrastruktur med energiporter, det vil si tilknytningspunkt slik som når vi kobler pc-en fysisk på/til nettet via en kabel.  Vi må ha lagringsstasjoner for energi, SmartGrid og raske ladestasjoner.

– En slik infrastruktur må så kunne kobles sammen kraftelektronikk, integrerte kretser, sensorer, prosessorer, algoritmer og programvare.

– Ladestasjoner for hurtiglading, hva innebærer det?

– Man må ha ladestasjoner som kan lade en elbil på under en halv time, og da trenger vi mye høyere effekt enn i dag. Et helt hus kan jevnt over bruke cirka 10–25 kilowatt effekt med panelovner, komfyrplater, vaskemaskin og så videre. 

– En hurtigladestasjon vil måtte kunne gi 50–80 kilowatt effekt. Løsningen kan ligge i å lagre energi i store batteribanker. To store firma i Storbritannia og Tyskland jobber med slike batteripakker som skal distribuere lagring av energi. Selskapene som skal sette teknologien ut i livet, er ABB, Siemens Infineon og flere andre.

Personvern og sikkerhet

Samhandling av systemer betyr at man også må kunne stole på sikkerheten i de ulike systemene. Og personvern vil få økt oppmerksomhet. Hvem skal for eksempel ha tilgang til informasjonen, og hvordan kan informasjonen sikres samtidig som den er tilgjengelig for de som trenger den?

Thomas Nortvedt i Forbrukerrådet sitter som Europas representant i forumet “The Trans Atlantic Consumer Dialogue”.

– Vi synes denne teknologien er spennende, sier han.

– Samtidig er det helt klart at vi må passe på personvernet når teknologien utvikler seg. Vi har vært gjennom web 1.0 som handlet om underholdning, og web 2.0 som hadde en sosial agenda. Nå er vi godt i gang med web 3.0 som kjennetegnes som et semantisk og personlig internett.

– Det meste av det vi som forbrukere foretar oss på nettet, er personlig.  Som at jeg tar meg en joggetur og har med telefonen der jeg har lagt inn et program som forteller meg om tidsbruk/kalorier/fart osv.

– På hjemmesiden for denne tjenesten har jeg alle løpeturene mine, men de er jo bare interessante for meg. Telefonen min må være tilknyttet internett for at skal jeg få utnyttet tjenesten, og det gir samtidig åpninger for andre.

Det samme, forteller Nortvedt, gjelder de nye strømmålerne som skal inn i norske hjem. Nordmenn er for tjenesten siden vi ser energisparing og miljø som viktig.

Amerikanere er derimot skeptiske: “Skal kraftselskapene se inn i kjøleskapet mitt?!” Med en boks oppå veggen vil informasjon flyte begge veiene, men hvilke data er det som vil gå ut?

– Norske ingeniører mener det kanskje ikke trenger å gå data ut, og jeg håper de har rett, sier Nortvedt. Han er mer bekymret for at et selskap som Google nå samler 60 av sine tjenester i en pool, og dermed skaffer seg et helt annet bilde av brukeren enn tidligere.

– Her må vi få noen mekanismer som gjør at brukeren eier stoffet i større grad, sier Nortvedt. – Skal Internet of Things fungere tilfredsstillende, er det viktig at det samtidig utvikles som et “Internet for People”. Det vil si at prinsipper som brukerkontroll og klare ansvarsregler er etablert.

Unngå avlytting

Et positivt trekk er at framtidens internett kan bli nyttig i dramatiske situasjoner, som etter en naturkatastrofe eller under en væpnet konflikt. Siden det vil bestå av en rekke nettverk der maskiner sender informasjon til hverandre, kan nettet vise seg å bli livsnødvendig i områder med ødelagt infrastruktur.

Det vil være mulig å sende lyd, bilde og annen informasjon fra et ulykkessted uten å være koblet opp mot et offisielt nettverk. Dette kan spare verdifull tid og bidra til å redde liv.

Telenor ønsker å bli en operatør for tingenes internett ved å være bindeleddet mellom utviklerne og sluttbrukerne. Men for at dette skal bli en suksess, er de avhengig av at utviklerne velger å bruke deres verktøy, og at sluttbrukerne tar i bruk applikasjonene.