Vesialan DataAvaruus

Vesisektori kohta niin Euroopassa kuin Euroopan ulkopuolella valtavia haasteita luonnonvarojen hyödyntämisestä ja saastuttamisessa, ilmastonmuutoksesta sekä puhtaan veden puutteesta. Suomen vesialan painopiste kohdistuu tehokkuuden lisäämiseen, kasvihuonekaasujen vähentämiseen, ympäristölle vaarallisten aineiden käsittelyyn, resurssien talteenottoon jätevedestä ja sopeutumiseen ilmaston ääri-ilmiöihin. Data on tärkeä resurssi talouskasvulle, innovaatioille ja yhteiskunnan edistymiselle. Kuitenkin datan potentiaali jää hyödyntämättä lukuisten haasteiden takia. Näitä haasteita ovat mm datan hallinta, liiketoiminta- ja tietomallien puuttuminen, sääntely ja tietojen uudelleen käyttöön liittyvät tekniset esteet ja datan rajoitettu saatavuus. Digitalisaation merkittävien esteiden voittamiseksi tarvitaan tietojen yhdenmukaistamista ja pääsy tietoihin. Tiedon hyödyntämisen arvo liittyy globaalien megahaasteiden vesiongelmien ratkaisemiseen. Puhtaan energian ratkaisut (esim. vety) tarvitsevat erittäin puhdasta vettä. Lisäksi vesi-infrastruktuurin osuus on kuusi prosenttia energiankäytöstä Euroopassa – uudet vesiratkaisut ovat avainasemassa energiakriisin ratkaisemisessa.

Vesialan data-avaruus (VDA) hankkeen tavoitteena on luoda luotettava digitaalinen ympäristö, jonka tarkoituksena on tukea datataloutta. Tämän digitaalisen kehyksen avulla voidaan hallita dataa tavoilla, jotka mahdollistavat sujuvan vuorovaikutuksia saatavilla olevilla datoilla. Projektin tavoitteena on luoda ja pilotoida datatestialusta, joka mahdollistaa tutkijoiden ja yritysten pääsyn laajaan valikoimaan vesialan dataa.
Testialustalle voidaan kerätä paitsi omia mittaustuloksia, myös dataa eri lähteistä, kuten vesilaitoksilta ja avoimista tietolähteistä ympäristö- ja säätiladataa.
Data-avaruudet - ovat datalähteiden kokoelmia, jotka sisältävät datojen kuvaukset. Näitä datoja jaetaan useiden osapuolten kesken ja ne ovat julkisesti saatavilla. Kuvauksiin on liitetty käyttöehdot sekä tieto mahdollisista maksuista. Data-avaruuksissa tieto on hajautettua. Perusperiaate datojen hajauttamiselle on, että yritykset ja yksityishenkilöt, jotka tuottavat dataa, pitävät datan hallinnassaan. Data-avaruus ei kontrolloi data, vaan dataa ainoastaan jaetaan ja vaihdetaan data-avaruuden kautta. Tämä on datojen itsemääräämisoikeutta, joka on keskeinen data-avaruuksille ja kuvaa tarkasti, miten omistaja hallitsee tietoja. Data-avaruudet tukevat organisaatioita yhdistelemään datoja luodakseen uusia ratkaisuja ja palveluita. Datojen jakaminen ja vaihtaminen ovat data-avaruuksien tilojen ydin.

Data-avaruuden hallinta täytyy toteuttaa kestävällä tavalla sillä se ohjailee sen käytänteitä. Kuten esimerkiksi sen miten uusi osapuoli voisi päästä mukaan jakamaan dataa data-avaruuden sisälle. Hallintamalli suunnitellaan WDS:n tarpeiden mukaiseksi ja sitä kautta selvitetään sen jatkuvuus ja käytännöllisyys. ehokas tiedonsiirto on Vesialan data-avaruus -projektin onnistumisen kannalta ensiarvoisen tärkeää. Kehittyneiden tiedonsiirtoteknologioiden, kuten 5G/6G, tehtävä on varmistaa tiedon nopea ja luotettava siirto, mikä on välttämätöntä reaaliaikaisessa seurannassa ja päätöksenteossa. Tietoliikenneprotokollien optimointi alustan vaatimusten mukaisiksi parantaa anturiverkkojen energiatehokkuutta ja pitkäikäisyyttä, mikä edistää kestävämpää toimintaa. Lisäksi vankka tiedonsiirtoinfrastruktuuri tukee eri tietolähteiden ja järjestelmien yhteensopivuutta, mikä helpottaa tietojen saumatonta integrointia ja käyttöä.

Käsittelemällä yhteensopivuutta ja sen vaatimuksia tämä projekti parantaa erilaisten vesitietojen integrointia ja hyödyntämistä Vesialan data-avaruus -alustan sisällä. Tämä edistää vesihuollon innovaatioita, tehokkuutta ja kestävyyttä. Alustan kyky kerätä ja integroida erilaisia vesitietolähteitä helpottaa tiedon saamista, mikä johtaa uusien ratkaisujen kehittämiseen ja vesihuollon haasteiden parempaan ymmärtämiseen. Lisäksi erilaisten tietokokonaisuuksien integrointi ja analysointi edistävät innovaatioita vesihuollon alalla, mikä mahdollistaa parempien ennustemallien sekä tehokkaampien ja kestävämpien vesihuoltoratkaisujen kehittämisen. Pk-yrityksillä on keskeinen rooli data-avaruuksien toiminnassa ja menestyksessä. Pk-yritykset voivat erikoistua datankeruun tai data-analyysin eri osa-alueille sekä vesiratkaisuihin alkaen anturiteknologian kehittämisestä ja data-analytiikasta ohjelmistoratkaisuihin. Pk-yritykset tarjoavat usein osaratkaisuja ja innovatiivisia lähestymistapoja, jotka vievät eteenpäin vesialalla käytettyä tekniikkaa ja menetelmiä. Vesialan data-avaruus -projekti tukee tutkimusta ja yritysten innovointia sekä vaikuttaa vesihuoltoon ja kestävään kehitykseen merkittävästi monella tasolla:
Tiedon saatavuus ja hyödyntäminen: Vesialan data-avaruus tarjoaa alustan, joka mahdollistaa pääsyn laajan valikoiman vesialan tietoja, mikä puolestaan edistää uusien ratkaisujen kehittämistä. Myös vesilaitokset voivat jakaa pitkäaikaista vesidataa, mikä antaa parempaa ymmärrystä vesihuollon haasteista ja mahdollisuuksista uusiin ratkaisuihin. Esimerkkinä tällaisista ratkaisuista on palvelut, joiden avulla havainnoidaan putkivuodot. Innovaatioiden edistäminen: Vesialan data-avaruus mahdollistaa erilaisten datasettien yhdistämisen ja analysoinnin. Tämä luo pohjan uusille innovaatioille vesihuollon alalla. Esimerkiksi datan perusteella voidaan kehittää parempia ennustemalleja vedenkulutuksesta tai vesihuollon infrastruktuurin kunnossapidosta, mikä voi johtaa tehokkaampiin ja kestävämpiin vesihuollon ratkaisuihin. Tehokkuus ja kestävyys: Vesialan data-avaruus voi auttaa vesilaitoksia parantamaan toimintaansa ja resurssien käyttöä. Esimerkiksi paremman datan avulla vesilaitokset voivat optimoida prosessejaan ja vähentää veden hävikkiä. Lisäksi tietoon perustuvat päätökset voivat auttaa vähentämään ympäristövaikutuksia ja edistämään kestävää vesihuoltoa.
Uudet liiketoimintamahdollisuudet: Vesialan data-avaruus voi luoda uusia liiketoimintamahdolli suuksia vesialan yrityksille. Esimerkiksi yritykset voivat kehittää uusia palveluita tai tuotteita, jotka perustuvat Vesialan data-avaruus -alustalla saatavilla olevaan tietoon. Tällaiset innovaatiot voivat luoda uutta arvoa sekä vesialan yrityksille että yhteiskunnalle laajemminkin. Vesialan data-avaruus -projektin avulla pyritään edistämään vesihuollon tehokkuutta, kestävyyttä ja innovaatioita tarjoamalla tutkijoille ja yrityksille helppokäyttöinen alusta, joka mahdollistaa laajan valikoiman vesialan tietojen hyödyntämisen. Tämä vaikuttaa myönteisesti niin vesihuoltoon, liiketoimintamahdollisuuksiin kuin ympäristöönkin.
Vesihuolto on osa kriittistä infrastruktuuria, joka on digitalisoitinut voimakkaasti viime vuosikymmeninä. Verkottuminen on tuonut mukanaan tietoturvauhkia ja esimerkiksi Yhdysvaltojen viranomaiset ovat varoittaneet vesilaitoksiin kohdistuvista uhista . Euroopassa NIS2 direktiivi koskee myös vesilaitoksia ja asettaa vaatimuksia tietoturvaratkaisuille ja - raportoinnille. Projektia suunniteltaessa on varmistettava että testijärjestelmä ei muodosta merkittävää uutta riskiä siihen liittyville yrityksille ja vesihuollolle. Viimeaikoina on koettu monia yksityisen ja arkaluonteisen tiedon vuotamiseen johtaneita tietoturvaloukkauksia, kuten Helsingin kaupungin tietoturmurto 2024 . Sikäli kun koottu tietoaineisto pitää sisällään henkilötietoja ja muuta arkaluonteista tietoa, on varmistettava tiedon suojaus, asiallinen käsittely ja tuhoaminen. Tässä projektissa tutkitaan AI:n soveltamista vesihuollossa. AI tuo mukanaan omat tietoturvaongelmansa, sisältäen tahattomat ongelmat ja hyökkääjän aktiivisen toiminnan.
AI-järjestelmät ovat alttiita vihamielisille esimerkeille ja myrkytyshyökkäyksille, aiheuttaen huomattavaa huolta niiden turvallisuudesta ja luotettavuudesta. AI järjestelmän haavoittuvuudet voivat siis syntyä jo opetusvaiheesssa tai käytön yhteydessä. Lisäksi AI-pohjaista järjestelmä on altis samoille haavoittuvuuksille kuin muutkin IT-järjestelmät; heikot rajapinnat, heikko käyttäjien tunnustus, ohjelmointivirheet, puuttuva tiedon suojaus, vanhentuneet ohjelmistokomponentit, jne. Vesialan data-avaruus alusta on hajautettu ja sillä on rajapintoja niin vesijärjestelmään kuin eri toimijoihin joista osa on langattomia. Toimiat liittyvät alustaan todennäköisesti internetin yli. Suomessa vesilaitokset ovat pieniä eikä titetoturvaan ole osoittaa erikoistunutta tiimiä eikä suuria investointeja ole mahdollista tehdä. Tämä korostaa tarvetta helppokäyttöisille, kustannustehokkaille, itsenäisille ja mahdollisesti ulkoistetuille tietoturvaratkaisuille. Henkilöstön tulee silti ymmärtää tietoturvallisen käytön perusteet, osallistua säännöllisesti tietoturvakoulutukseen ja olla sitoutunut omalta osaltaan turvaamana järjestelmän toimintaa. Kokonaisvaltainen tietoturvan huomiointi vaatii esihenkilöiden ja ylimmän johdon sitoutumista ja tämän viestimistä läpi organisaation.

Hankkeessa hyödynnetään OIA:n Digitalisaatio kaupunkiympäristön muutoksessa -kohdealan Data-analytiikka -kärkiohjelman ja Kestävä kiertotalous ja puhtaat ratkaisut -kohdealan Vesiklusteri -kärkiohjelman osaamisia ja yhteistyötä. Vesialan data-avaruus hanke toteuttaa myös Oulu Smart City ohjelmaa, jossa on esitetty kokeilu- ja pilottiympäristöjä (TestBeds) yrityksille tukemaan tutkimus-, kehitys- ja innovaatiotyötä. Hankkeen Vesialan data-avaruus pilotti on ensimmäinen Oulu DataSpacen konkreettinen toteutus. Hankkeessa tehtävä Vesialan data-avaruus toimii referenssinä Oulu Data Spaces (ODS) - konseptin eteenpäin viemisessä. ODS tarvitsee konkreettisia esimerkkejä ja teknistä toteutusta, jotta konsepti saa tuulta purjeisiinsa. ODS:n lisäksi Vesialan data-avaruus toimii mahdollisena mallina sekä kansainväliseen että kotimaiseen datan vaihdantaan vesiaiheessa.

Pohjois-Pohjanmaan liiton rahoittama hanke, jossa VTT tutkii datan jakamista vesialan ympäristöissä ja mahdollistaa datan hyödyntämisen sekä tutkimuksessa että mahdollisessa muussa käytössä.