Üleilmsest nähtusest nimega internet või ka lihtsalt võrk on kuulnud ilmselt igaüks. Maagilisena näiva infosüsteemiga on miskit pidi seotud kõik, alates koolipoistest ja kõrgetest ametnikest lõpetades popstaaride ja ärimeestega. See aitab meil korraldada argielu, pakub arvukalt teenuseid ja meelelahutust ning võimaldab teha kaugtööd. Inimesed ei pruugi seda teada, aga samal ajal kasvab vaikselt interneti kõrvale uus globaalne võrk See ühendab miljoneid kasutajaid, kellest pole ükski tegelikult elus. Mis see salapärane asjade internet on ja kas peaksime kartma üleilmselt robotite vandenõud, kirjutab Tallinna Tehnikaülikooli õhukesekileliste energiamaterjalide labori professor Maciej Sibiński.

Nagu me ilmselt kõik teame, oli internet revolutsiooniline. Olemuslikult oli see samas üsna lihtne idee rahvusvahelisest infovõrgust, kus jagatakse huvitatud kasutajatega kõikvõimalikke andmeid. Tehnoloogia sai alguse ARPANET-i süsteemist, mis loodi 1960. aastate lõpus teadusuuringute koordineerimiseks ja andmevahetuseks. Peagi selgus, et informatsioon on tõeline jõud. Lihtne ja tasuta ligipääs sellele aitab luua ärisidemeid, tihendab oluliselt kaugsuhtlust ja kiirendab kauplemist.

Kõik see muutus võimalikuks tänu mugavamale World Wide Web (www) süsteemile ja e-postile, mis jõudsid laiema avalikkuseni 1991. aastal. Muidugi muutus selles infolaviinis millegi kasuliku leidmine peagi peaaegu võimatuks. Õnneks tulid internetipioneeridele nende otsingutes appi veebibrauserid ja otsimootorid. Neist praeguseks kõige populaarsemale – Google'ile – pandi alus 1998. aastal ja see hakkas peagi virtuaalmaailma täielikult domineerima.

Internetipankade loomine ning nende sidumine kaubandus- ja autoriseerimistööriistadega muutsid võrgus toimetamist veelgi tõhusamaks. Viimaks kergendas reisimist ja soodustas sideteenuste levikut tohutult palju globaalse positsioneerimissüsteemi (GPS) ning kaarditarkvara kättesaadavaks muutumine tavakasutajatele. Tänapäeval on lausa võimatu hinnata, kui tihedalt on võrk meie argieluga läbi põiminud, aidates meid nähtamatult meie peamistes elutoimingutes.

Võib siiski mainida, et möödunud aastal kasutas maailmas www-teenust 5,3 miljardit inimest ehk kaks kolmandikku maailma elanikkonnast. Lai ribalaius ja turvaline ühendus on muutunud kaasaegse ühiskonna jaoks hädavajalikuks. Mõnedes riikides, nagu Kataris, Singapuris või Araabia Ühendemiraatides on jõudnud kiiret ühendust pakkuvad fiiberoptilised kaablid (FTTH) enam kui 95 protsendi eramuteni. Kuigi nende arv kasvab pidevalt, said möödunud aastal kiire fiiberoptilise kaabli hüvesid nautida vaid kolmandik leibkondadest.

Arendajad mõistsid samal ajal kiiresti, et interneti põhifunktsioon – informatsiooni kättesaadavuse tagamine – pakub lõppkasutajatele ka täiesti uusi võimalusi. Lisaks lihtsale info edastamisele serverist personaalarvutitesse või mobiiltelefonidesse muutus võimalikuks ka internetti ühendatud seadmete kaugjuhtimine. Nii saab näiteks reguleerida nutimaja ventilatsioonisüsteemi ja temperatuuri, teha steriilses keskkonnas mitmejäsemeliste robotite abil operatsioone või juhtida isegi Hubble'i kosmoseteleskoopi.

Enne sellest idüllilisest pildist võrgutada laskmist tuleb aga meelest pidada, et lahendamata on vähemalt kaks olulist probleemi. Esiteks sõltuvad kõik need protsessid otseselt inimesest, kes teeb otsuseid ja reageerib reaalajas muutuvatel välistele stiimulitele. Teiseks on reageerimiseks vaja infot, mida pakuvad mitmed aktiivsed ja intelligentsed sensorid, mis edastavad reaalajas andmeid kõigi oluliste näitajate kohta, ning aktuaatorid, mis kohapeal meie käske ellu viivad. Siinkohal astubki lavale asjade internet.

Selle võimaluste lihtsa näitena on ilmselt igaühele tuttav olukord, kus nad leiavad külmkapist hulga aegunud tooteid. Ühel udusel hommikul avastate näiteks, et piim on hapuks läinud ja kohvi sisse enam ei kõlva. Kaasaegsed elektroonilised sildid piimapakil võiksid küll selle eest hoiatada, aga kes neid iga päev kontrollida jõuab. Hea uudisena ei peagi inimesed seda enam üsna pea tegema. Intelligentne külmkapp teeks seda meie eest, jälgides kõiki tooteid ja saates vajaliku info meie mobiiltelefoni.

Ent isegi siis võib teid oodata hommikul munarooga valmistama hakates pettumus, kui selgub, et külmkapis on alles vaid üks muna. Ent sellelegi leidub lahendus. Süsteem saab teavitada teid eelnevalt toiduvarudest, lähtudes teie igapäevasest tarbimisharjumusest. Lähitulevikus võiks see tellida isegi vajalikud tooted veebipoest ja need otse teieni toimetada.

Astume sellest veel ühe sammu edasi. Olete ehk suur kokkamise fänn ja teil on oma multifunktsionaalne köögirobot, mida pakuvad paljud tootjad juba praegu. Lähitulevikus saab robot ühenduda teie külmkapiga ja kontrollida, kas kõik teie lemmikroa jaoks tarvilikud koostisosad on olemas. Kui ei, tellib see need kohale täpselt õigeks ajaks.

Rakendusi on teisigi. Asjade internet ulatub elektrilistest sõidukitest, mille aku on ühendatud kohaliku madalpingevõrguga intelligentsete kodusüsteemideni, mis moodustab üheskoos terve nutika linna. Sellise süsteemi toimimiseks on vaja mitmeid komponente. Nende hulka kuuluvad seadmed, millel on arvutuste ja kommunikatsiooni jaoks sobiv riistvara ja tarkvara ning ka üldisema funktsionaalsusega võrgus paiknev tarkvara. Neid nimetatakse üldseadmeteks.

Lisaks on iga süsteemi elemendi jaoks vajalik usaldusväärne ja turvaline internetiühendus. Nõudlus selle järele on tohutu, mistõttu on uued telekommunikatsioonistandardid (näiteks 5G) loodud palju kiirema ja tõhusama andmeedastuse jaoks. Viimase, aga mitte vähem tähtsana on vaja suurt hulka andureid ja aktuatoreid, mis on paigaldatud sobivatesse kohtadesse, ühendatud võrguga ja pidevalt toiteallikaga varustatud. Siinkohal tulevad appi moodne elektroonika ja päikesepaneelid.

Väikeste, ka välitingimustes toimivate elektroonikaseadmete tarviliku energiaga varustamine pole alati lihtne. Tihti on 230-voldise vahelduvpingevõrguga ühenduse loomine kallis ja selleks tuleb vedada pikk kaabel. Pealegi vajavad need seadmed, näiteks akusüsteemid, toiteks madalpinget ja alalisvoolu. Seega on tarvilik ka elektrienergia muundamine.

Akud ise pole samuti ideaalne lahendus, sest need on suured, rasked, piiratud elueaga, mis muudab nende pideva vahetamise operaatoritele tülikaks, ja mürgised. Seeläbi otsivad teadlased väikest, tõhusat, pika elueaga ja elektripõhivõrgust sõltumatut alalisvoolu toiteallikat. Võti võib peituda Tallinna Tehnikaülikoolis täiustatavas ainulaadses päikesepaneelis.

Tallinna Tehnikaülikooli õhukesekileliste energiamaterjalide laboris on käimas projekt 5GSOLAR, mille nimi ei sarnane uue telekommunikatsioonistandardiga vaid juhuslikult. Selle, 2,5 miljoni euro suuruse Euroopa Komisjoni toetusprojekti raames arendatakse välja uusi innovaatilisi päikeseelemente. Need põhinevad veidi müstilisel Sb₂S₃ pooljuhtmaterjalil: Mis kõige tähtsam, need võivad olla pikaajaliselt stabiilsed ja universaalsed energiaallikad meid ümbritsevatele asjade interneti sensoritele.

Lisaks töötavad need ainulaadsed päikesepaneelid tõhusalt ka vähese valgusega tingimustes, näiteks talvel välitingimustes või isegi siseruumides, kust leiab asjade interneti rakendusi kõige sagedamini. Taolisi päikesepaneele saab toota suurtes kogustes ja need võivad olla poolläbipaistvad. See muudab need eriti väärtuslikuks, sest neid saab integreerida eriklaasidesse või läbipaistvatesse katetesse. Tänu neile uutele seadmetele saab varustada energiaga taimede kasvu jälgivaid süsteeme, saastetaset jälgivaid andureid, turvasüsteeme, piiri jälgimissüsteeme ja paljut muud.

Varsti peaksime nägema esimesi asjade interneti seadmeid, mis on varustatud nende uuenduslike, ohutute ja odavate toiteallikatega ka laborist väljaspool. Euroopa Liidu toetusprojekt Tallinna Tehnikaülikooli laborile on suunatud just selliste uudsete päikesepaneelide teadus- ja arendustöö infrastruktuuri loomisele. Seejärel võiks nende kasutamine asjade internetis ülal hoidmiseks kiireneda, sest nende mugavus ja tõhusus on võrreldamatud.

Võime heita nüüd pilgu oma tavalisele külmikule või ahjule ja mõelda, mida võiks nende metallkarpide sees luua, kui ühendada need ülemaailmse võrguga ning varustada neid mitte ainult piima või võiga, vaid ka korraliku hulga info ja arvutusvõimsusega.