EU-hankkeet tutuiksi: Prystine -hankkeessa saadaan autonomiset ajoneuvot näkemään

Täysin automatisoitu ajaminen on yksi tärkeimmistä ratkaisuista turvallisen, tehokkaan ja vähäpäästöisen liikkuvuuden takaamiseksi. Inhimillinen virhe on osallisena noin 95 prosentissa EU:ssa tapahtuvista auto-onnettomuuksista, jotka johtavat vuosittain tuhansiin kuolonuhreihin. Itseohjautuvat autot ja rekat voivat vähentää merkittävästi tieliikenteen uhrien määrää ja näin parantaa tieturvallisuutta sekä parantaa liikkuvuutta ja luoda talouskasvua. Autonomisen ajamisen suhteen on kuitenkin ratkaistava myös lukuisia haasteita esimerkiksi tieturvallisuuteen, tiedonkäsittelyyn, tekoälyn eettisiin kysymyksiin ja infrastruktuuriin liittyen ennen kuin autonomisesta liikenteestä tulee arkipäivää.

Älykkään liikenteen kehitykseen ja erityisesti autonomisen ajamisen turvallisuuteen kytkeytyy mittava, kansainvälinen Programmable Systems for Intelligence in Automobiles (Prystine) -hanke. Prystine-hankkeessa keskitytään toteuttamaan kaupunkialueen havainnointiin tarkoitettu vikaantuessa toimintakykyinen FUSION-järjestelmä (Fail-operational Urban Surround perceptION), jonka toteutus perustuu tutka- ja LiDAR-sensorifuusioon ja autonomiseen ohjausyksikköön. FUSION-järjestelmä mahdollistaa turvallisen automaattiajamisen kaupunki- ja maaseutualueilla. Hankkeen päätavoitteet ovat:

1. FUSION-komponenttien luotettavuuden, suorituskyvyn ja kustannustehokkuuden takaaminen
2. Signaalinkäsittelyn ja tekoälyn sovellusten yhteisintegraatio FUSION-järjestelmään luotettavan sulautetun ohjauksen takaamiseksi
3. Optimaalinen sähkö- ja elektroniikka-arkkitehtuuri, joka mahdollistaa FUSION-järjestelmään pohjautuvat automatisoidut ajoneuvot
4. Kaupunki- ja maaseutualueille tarkoitetun vikatilanteissa toimintakykynsä säilyttävän FUSION-järjestelmään pohjautuvan kokonaisratkaisun luominen

Vuosina 2018-2021 käynnissä oleva Prystine-hanke vahvistaa ja laajentaa eurooppalaisen teollisuuden, tutkimuslaitosten ja yliopistojen ydinosaamista älykkään liikkuvuuden ja erityisesti elektronisten komponenttien ja järjestelmien sekä kyberfyysisten järjestelmien alalla. Hankkeen kokonaisbudjetti on yhteensä 50 miljoonaa euroa ja hankkeelle on myönnetty vajaa 14,5 miljoonaa euroa rahoitusta EU:n Horisontti 2020 -rahoitusohjelmasta. Tämän lisäksi rahoitusta on saatu ECSEL-yhteisyritykseltä sekä kansallisilta viranomaisilta. Kansainväliseen hankekonsortioon kuuluu alueeltamme Turun yliopisto, jonka osuus EU-rahoituksesta on runsaat 151 000€. Tietoliikennetekniikan professori Jouni Isoaho sekä tietoliikennetekniikan yliopisto-opettaja Antti Hakkala kertoivat yliopiston roolista osana hanketta.

Turun yliopistossa fokus raskaan liikenteen järjestelmän kehityksessä

Turun yliopiston osalta kaikki alkoi Isoahon mukaan, kun TTS Työtehoseuran kanssa alettiin kehitellä yhteisten intressien pohjalta yhteistyötä ja miettiä, mistä saataisiin rahoitusta tietoliikennetekniikan tutkimukseen ja sisältöjen kehittämiseen omiin tutkimusaiheisiin liittyen. Delftin tekninen yliopisto oli alkujaan aloittanut Prystinen hankekehitelmän työstämisen ja konsortioporukan kokoamisen, jota päätettiin lähestyä, sillä hankkeen idea oli hyvä ja mukana ollut porukka kova, kertoo Isoaho. Turun yliopiston ehdoton vahvuus on data science, ja älypuolen tutkimus tietojenkäsittelytieteen saralla vaatii dataa, jota tämän hankkeen kautta saadaan hankittua, hän lisää. Hankkeessa on tarkoitus kehittää ja lisätä teknologiaa jo olemassa oleviin alustoihin, joten kehitys etenee siis asteittain kohti autonomista ajoneuvoa.

”Tarkoitus on demonstroida, kuinka järjestelmästä saadaan tehtyä turvallinen, jotta vältytään katastrofeilta myös tilanteissa, joissa järjestelmään yritetään esimerkiksi murtautua sähköisesti”, Isoaho havainnollistaa.

Prystine-hankkeessa kehitetään sensoriteknologiaa, jonka päälle rakennetaan autonomista FUSION-ohjausyksikköjärjestelmää ja sen toimintalogiikkaa. FUSION-järjestelmän on tarkoitus ”saada auto näkemään” hyödyntämällä tutka- ja laserpohjaista LiDAR-sensorifuusoria ja autonomista ohjausyksikköä, Isoaho selittää. Turun yliopistossa projektin parissa työskentelee noin viiden hengen tiimi, jonka tehtävänä on suunnitella erityisesti raskaan liikenteen käyttöön tarkoitettu ohjausyksikkö, lisää Hakkala. Käytännössä tämä tarkoittaa, että TTS:n 76 tonniseen rekkaan kehitetään elektroniikkaa ja järjestelmän päätöksentekologiikkaa sekä -analytiikkaa. Isoaho korostaa etenkin järjestelmän päätöksenteon merkitystä, sillä autonomisen ajoneuvon tulee kyetä tekemään oikeita ratkaisuja liikenteessä myös vajavaisen informaation perusteella. Tämän lisäksi yliopiston tehtävänä on varmistaa esitettyjen ratkaisujen kyberturvallisuus: ”Tarkoitus on demonstroida, kuinka järjestelmästä saadaan tehtyä turvallinen, jotta vältytään katastrofeilta myös tilanteissa, joissa järjestelmään yritetään esimerkiksi murtautua sähköisesti”, Isoaho havainnollistaa

Siinä missä Turun yliopiston työ koskee raskaan liikenteen ajoneuvoja, Italiassa keskitytään Maseratin vetämänä henkilöautoihin ja Ford johtaa Turkissa puoliraskaiden ajoneuvojen kehitystyötä.

Alussa työ oli pitkälti projektin sisällön määrittelyä, jota seurasi systeemin suunnitteluvaihe ja nyt hankkeessa ollaan siirtymässä järjestelmän koodaamiseen ja suunnitellun konseptin saattamiseen käytäntöön, kertoo Isoaho. Tarkoituksena onkin kuluvan kevään aikana saada integroitua teknologiaa kalustoon, jotta vuoden päästä olisi jo demonstroitavia tuloksia. TTS:n testirekka liikkuu tien päällä ympäri Suomen keräten dataa, jota voidaan hyödyntää järjestelmää kehitettäessä.

Kansainvälisestä hankkeesta saadaan synergiaetuja ja oppimismahdollisuuksia

Prystine-hankekonsortioon kuuluu yhteensä 58 partneria 14 maasta. Mukaan mahtuu niin BMW:n, Fordin ja Nokian kaltaisia kansainvälisiä auto- ja teknologia-alan isoja nimiä kuin pk-yrityksiä, yliopistoja sekä kansallisia tutkimuslaitoksia. Konsortion matriisiorganisaatiossa toimijat ovat jakaantuneet eri toimitusketjujen ja työpakettien mukaisesti. Saman teeman parissa työskentelevät partnerit pitävät yhteyttä Skype-palaverien lisäksi tapaamalla kasvokkain puolivuosittain järjestettävissä isommissa kokouksissa. Hakkalan mukaan hankekumppanien välinen yhteistyö on ollut erittäin sujuvaa. Eri partnereiden työtavat ovat lopulta osuneet hyvin yhteen, eikä kulttuurieroistakaan ole ollut suuremmin vaivaa - mitä nyt saksalaiset ja suomalaiset viettävät kesälomiaan eri kuukausina. Tampereen yliopiston vetämä Suomen maakonsortio on yksi hankkeen vahvimmista, sillä mukana on myös useita yrityskumppaneita. Vaikka kaikki maakonsortion jäsenet eivät työskentele samojen aihealueiden parissa, yhteyttä pidetään silti aktiivisesti, jotta tiedetään, missä mennään.

 

Hallinnollisesti näin mittavassa hankkeessa on aina omat haasteensa, sillä byrokratialta ei voida välttyä. Raportointi ja useat kokoukset tuntuvat kieltämättä yliopiston resursseihin nähden ajoittain kuormittavilta, toteaa Isoaho. Toisaalta Prystinen konsortiossa on mukana valtava määrä osaamista. Eri kompetensseja integroivassa hankkeessa partnereiden välille syntyykin merkittäviä synergiaetuja, minkä johdosta yliopisto lähti mukaan useaan työpakettiin. ”Näin isossa projektissa löytyy aika sopivasti partnereita yhteistyöhön, kuten Tecnalia Espanjasta”, kertoo Isoaho. Prystinen kaltainen kansainvälisen mittaluokan hanke on merkittävä yliopistolle myös, koska sen kautta päästään käsiksi teknologioiden kehittämiseen sopivaan testiympäristöön ja -alustaan eli ajoneuvoon.

”Kyllä tämä on ollut todella hyvä koulu ja silmiä avaava, hyödyllinen kokemus, josta on varmasti etua myös tulevaisuudessa tämän kokoluokan hankkeen läpiviennissä”, kiteyttää Hakkala.

Turussa autonomisten järjestelmien ensisijainen testiympäristö on toistaiseksi ollut pääasiassa laivateollisuus, mutta Prystine mahdollistaa ajoneuvopuolen kehityksen. Hankkeen etuna on myös, ettei sitä varsinaisesti vedä autoteollisuus vaan pikemminkin elektroniikkateollisuus, joten yksittäisen autovalmistajan tuotekehitys ei esimerkiksi määrittele projektin suuntaa. Tämän lisäksi Prystine ei vain vie eteenpäin yliopiston tietoliikennetekniikan tutkimusta, vaan siitä kertyy paljon arvokasta kokemusta ja oppia EU-hankkeiden maailmasta yksittäiselle tutkijalle. "Kyllä tämä on ollut todella hyvä koulu ja silmiä avaava, hyödyllinen kokemus, josta on varmasti etua myös tulevaisuudessa tämän kokoluokan hankkeen läpiviennissä”, kiteyttää Hakkala. Lopuksi hän vinkkaa, että hankehakemukseen liittyen kannattaa harkita ulkopuolisen osaamisen hyödyntämistä, sillä Prystinen kohdalla tästä oli ainakin apua laadukkaan ja yhtenäisen hakemuspaketin viimeistelyssä.