Tokyo Üniversitesi Uçak-Uzay Mühendisliği
Halit Bener Suay
Akıllı Altyapısız
Mimari ile
Geleceğin Robotik
Mekânları
68
Yeraltı kaynaklarımızın hızla tükendiği ve temiz, yenilenebilir enerji kaynaklarının
giderek önem kazandığı bir devirde yaşıyoruz. Günümüzde yenilenebilir enerji
kullanımına en sık güneş panelleri örneğiyle karşılaşıyoruz. Geliştirilen yeni
teknolojilerin ucuzlamasıyla yakın gelecekte evlerimiz, çeşitli yöntemlerle elektriği,
suyu ve ısı enerjisini kendi kendine üretecek, dahası bütün bu kaynakları
en verimli şekilde kendi kendine kullanabilecekler. Robotik sistemler
bugün fabrikalarımızda, evlerimizde, arabalarımızda, yaşamımızı kolaylaştırıyor.
Gelecekteyse bu sistemler evlerimiz, iş yerlerimiz, alışveriş merkezlerimizle
bütünleşecek ve kullanıcıları tanıyarak onlara konforlu ve aynı zamanda doğa dostu
mekânlar sunacak. Altyapısız Mimari yaklaşımı Tokyo Üniversitesi öğretim
üyelerinden Doç. Dr. Serkan Anılır’ın liderliğindeki araştırmayla başladı.
Akıllı Altyapısız Mimari Nedir?
Yaşam alanlarında ve iş yerlerinde kullanmak zorunda olduğumuz elektrik, su, doğalgaz ve petrol ürünleri gibi kay-nakların her geçen gün azalması ve rim fiyatlarının dalgalanması, hem bi-reylerin hem de ülkelerin ekonomilerini olumsuz etkiliyor. Ayrıca bu kaynakların mekânlara ulaştırılması için büyük pı çalışmaları gerekiyor. Kentlerde, altya-pısı olan bölgelerdeki yaşam kalitesi, alt-yapısı olmayan yerlerdekilere göre yük-sek olsa da elektrik hatları ve öteki altya-pı öğeleri fırtına, deprem gibi doğal afet-lerde onarımı uzun süren hasarlar görü-yor ve çevreye tehlike saçıgörü-yor. Öte yan-dan altyapısı olmayan ya da yetersiz olan bölgelerde yaşayanlar bölgelerine uygun yöntemlerle çoğu zaman ekonomik an-cak sağlıksız çözümler üretiyorlar.
Akıllı altyapısız mimari, altyapı yok-luğu, yetersizliği, enerji kullanımının pa-halılaşması, afetlerde ve acil durumlarda yaşam kalitesinin düşmesi ve tüm bunla-rın yanı sıra, insanlabunla-rın doğaya çeşitli şe-killerde verdiği zarara aynı anda getirilen bir çözüm önerisidir. Getirilen çözüm, mekânların bağımlı oldukları kaynakla-rı, akıllı bir biçimde en yüksek verimlilik-le kullanarak, hem altyapıya olan bağım-lılığı tümüyle ortadan kaldırmayı hem de mekânların kullanıcılarının
alışkanlıkla-rını öğrenip onları tanıyarak, kendilerini kullanıcılarına göre yönetmelerini sağla-maktır. Robotik alanı, mimarlık ve inşa-at sektörleriyle ilgisiz gibi görünse de gi-derek daha çok algılayıcıyla çalışan bina otomasyon sistemleri ülkemizde de özel-likle büyük kentlerdeki yapılarda kulla-nılıyor. Akıllı altyapısız mimariyle amaç-lanan, altyapılı yerlerde dışa bağımlı bir mekânı gerektiğinde dıştan bağımsız ola-rak tam işlevsel bir şekilde sürdürebil-mek, altyapısız yerlerdeyse mekânın alt-yapılı yerlerdeki koşullara eş koşullarda sürdürülebilmesini sağlamaktır.
Akıllı Evlere Farklı ve
Yeni Bir Bakış Açısı
Bu amaca ulaşmak için çözülmesi ge-reken sorunları kabaca, enerji üretimin-de, geri dönüşüm teknolojilerinüretimin-de, kul-lanıcıların ve iç/dış çevrelerin algılan-masında, algılayıcıların kullanılalgılan-masında, toplanan ham verinin işlenip yararlı bil-giye dönüştürülmesinde, mekânın gerek-tiği durumlarda eylemde bulunmasında ve eyleyicilerin (elektrik sinyalini hareke-te dönüştürerek mekânın eylemde bulun-masını sağlayan motorlar, valfl er, vb. sis-temlerin) kullanılması konularında aşıl-ması gereken sorunlar olarak sınıfl andı-rabiliriz. Kuşkusuz bu sorunları yalnız-ca bir bilim ya da mühendislik dalı değil, birden çok dal bir arada çalışarak çözebi-lir. Günümüze kadar karşılaşılmamış so-runlarla karşılaşılması projenin yenilikçi doğasından kaynaklanır. Sorunları çöz-meye çalışırken ortaya çıkacak heyecan verici öneri ve teknolojiler yine birden çok alanda etki yaratacaktır. Disiplinler arası etkileşimi arttırmak hem yeni uygu-lamaların keşfi hem de yeni ürünlerin or-taya çıkması açısından önemlidir.
Şimdiye kadar örneklerini gördüğü-müz akıllı evler algılayıcı ağlarıyla, hava karardığında ışıkların yanması, diş fırça-larken tansiyon ölçülmesi gibi kullanıcı-ların hareketlerine göre önceden prog-ramlanmış sabit davranışlar sergiler. Pek tabii bu, süregelen mekân yaklaşımın-dan çok farklı ve öncü bir adımdır. An-cak akıllı altyapısız mimariyle, bulundu-ğu ortamı, çevresini iyi ‘gören’, uyum sağ-layabilen, varlığını sürdürebilmek için bunun “farkında olan” ve ona göre dav-ranan bir yapıdan söz ediliyor. Bir yapı-nın varlığını sürdürmesi, işlevselliği ve değerine bağlı olduğundan, işlevselliğin kalıcılığı akıllı altyapısız mimari taban-lı yapılarda temel hedeft ir. Cantaban-lıların bu-lundukları coğrafya ve iklim koşulları-na uyum sağlaması gibi, akıllı altyapısız mimari tabanlı yapıların da değişik coğ-rafya ve iklim koşullarıyla kullanıcıların alışkanlıklarına uyum sağlamaları şarttır. Uyum sağlama süreci mekânın kendi dış ve iç ortamıyla etkileşimiyle gerçekleşir.
Bilim ve Teknik Mart 2009 >>>
69
Jaxa’da Doç. Dr. Serkan ANILIR’ın yürütücülüğünü yaptığı Mars deneme birimi.
Altyapısı bulunan bir evde Akıllı Altyapısız Mimari uygulamasıyla yağmur suyunun ve güneş enerjisinin değerlendirilerek nasıl su ve güç tasarrufu yapılabileceğine bir örnek.
Akıllı altyapısız mimari tabanlı yapı aynı zamanda kullanıcılarını ve çevresi-ni hisseder. Hissetme, algılamaktan farklı-dır.Algılamak ile ışık, su, sıcaklık, hareket agılayıcıları, parmak izi tarayıcıyları, çe-şitli kullanıcı arayüzleri gibi algılayıcılarla kullanıcıların eylemlerini ve çevresel deği-şimleri gözlemlemek anlaşılır. Hissetmekle ise mekânda bulunan algılayıcılarla doğ-rudan ya da açıkça algılanmayan, sezgiye ve öngörüye dayalı eylemde bulunma an-laşılır. Basit bir örnek verecek olursak haf-talık hava raporuyla o anki hava gözlem-lerinin uyuşması bir evin, ertesi gün ha-vanın örneğin güneşli olacağını sezmesini sağlayarak eve ertesi gün üretilecek elekt-rik miktarı hakkında bir öngörü sunabi-lir. Kullanıcıların davranışlarında düzen-li tekrarlardan sapma görüldüğünde ev farklı bir durumun olduğunu sezebilir. Bi-rini telaşlı gördüğümüzde birden çok ve-riyi anında değerlendirip o kişinin örne-ğin heyecanlı olduğu için mi yoksa bir ye-re geç kaldığı için mi telaşlı olduğunu ka-baca bir çıkarım yaparak belirli bir yanıl-ma payıyla da olsa anlayabildiğimiz gibi, akıllı altyapısız mimari tabanlı bir yapı da birtakım çıkarımlar yapabilir. Hisseden, uyum sağlayabilen, farkında olan ve varlı-ğını sürdürmek için öğrenen akıllı altyapı-sız mimari yaklaşımı farklı ve yenidir.
Güncel Durum
Tokyo Üniversitesi’nde Doç. Dr. Ser-kan Anılır ile birlikte yürüttüğümüz çalış-ma daha birinci yılını doldurçalış-mamış olçalış-ma- olma-sına karşın yalnızca kuramsal olarak değil,
uygulamada da yol almış bulunuyor. Uzun bir beyin fırtınasından sonra işe akıllı alt-yapısız mimari tabanlı yapılarda yönetici konumunda olacak, yapının iç ve dış çev-resini hissedecek, Hiss adı verilen bir yazı-lımın temeli atılarak başlandı. Linux orta-mında geliştirilen Hiss, çalışmasında önce-likle elektrik tasarrufuna ağırlık veriyor.
Bulunduğumuz aşamada bir ev ve günlük hava durumu birtakım ön ka-bullerle canlandırıldı ve toplanan veriler makine öğrenmesi yöntemleriyle (bilgi-sayar programının veri toplayıp tecrübe edinerek kendini geliştirmesini sağlayan yöntemlerin tümüne verilen genel ad) iş-lenerek yararlı bilgi haline getirildi. Son-rasında bilgiler bir karar mekanizmasın-da kullanılarak alınan kararların isteğe bağlı olarak uygulanması üzerine çalışıl-dı. Yazılımın şu anki haliyle bu kararlar, evlerimizde kullanılan elektrikli cihazla-rın kapatılıp/açılması şeklindedir. Yazı-lım, kullanıcıların günlük yaşamlarında hangi cihazları ne zaman kullandıkları algılanıp, kullanıcıdan kullanıcıya deği-şecek kararlar verebiliyor. Kimimiz uyur-ken bilgisayarımızın açık kalmasını iste-yebilir kimimizse yalnızca uyuya kaldığı için bilgisayarı açık bırakabilir ve bu gibi durumlarda bilgisayar ya da televizyonu-nun kendiliğinden kapanmasını isteyebi-lir. Evimizin tasarruf sağlarken istekleri-mize karşı çıkması istemediğimiz bir du-rum olduğundan yazılım, kullanıcısının arayüz aracılığıyla belirleyeceği şartlar doğrultusunda çeşitli öneriler getirerek, yine kullanıcı isterse bu önerileri uygu-luyor. Öneriler evdeki cihazların
durum-larının değiştirilmesiyle sınırlı kalmayıp daha verimli cihazlar kullanılmasını da içerebilir. Kullanıcıların en yüksek veri-mi almaları, yazılımın sunduğu öneriler kabul edildiğinde yapılacak tasarrufun bilgi olarak verilmesiyle sağlanıyor. Yazı-lım geliştirme sürecinin bir sonraki aşa-ması su ve ısı tasarrufuna yönelik olacak. Daha sonra da Hiss ile uyumlu olarak ge-liştirilen donanımların gerçek bir yaşam alanında uygulanması hedefl eniyor.
Temel hedefse Hiss yazılımının ya-kın gelecekte açık kaynak kodlu bir pro-jeye dönüştürülerek her ülkenin ken-di ken-diline, kenken-di gereksinimlerine yöne-lik yazılımlarının oluşturulması. Yazı-lımı İnternet’ten indirerek bilgisayarla-rına kuran kullanıcı ve geliştiriciler ev-leriyle etkileşimde bulunmak isteyebi-lirler. Bunun için kullanıcılar yazılımın (hava durumu bilgileri gibi) algılayıcıla-rıyla edineceği verileri İnternet’teki ve-ri tabanlarından kendiliğinden indirme-sini yeğleyebilecekler. İnternet’ten indi-rilemeyecek (günlük elektrik harcama-sı gibi) verileriyse günlük olarak girebi-lecekler. Bu bilgiler doğrultusunda kul-lanıcılar mekânlarda kaynakların verim-li şekilde nasıl yönetilebileceğini görmüş olacaklar; geliştiricilerse ülkelerinin ve bölgelerinin gereksinimlerine göre ken-di ken-dillerinde yazılımı geliştirebilecekler.
Türkiye’de Akıllı Altyapısız
Mimari Uygulamaları
Deprem kuşağı üzerinde yer alması, enerji kaynakları açısından dışarıdan
tü-70
Akıllı Altyapısız Mimari ile Geleceğin Robotik Mekânları
Bilim ve Teknik Mart 2009
müyle bağımsız olmaması ve önemli alt-yapı sorunu olan bölgelerin varlığı, akıl-lı altyapısız mimari tabanakıl-lı uygulama-lar için ülkemizi son derece uygun kılı-yor. Ayrıca bölgelerarası iklim farklılık-ları akıllı altyapısız mimari için zengin bir deneysel ortam sunuyor.
Üniversiteler, yüksek okullar, hatta teknik liselerle ve fen liselerinde robo-tik, sürdürülebilir yapılar, geri dönüşüm ve arıtma teknolojileri üzerine çalışma-lar sürüyor ve bu konuçalışma-larla ilgili pro-je yarışmaları yapılıyor. Ancak bu çalış-malar genellikle birbirinden bağımsız ve habersiz ilerliyor. Akıllı altyapısız mima-ri uygulamalarını bir ortak payda olarak görüp farklı alanlardaki çalışmaları bu ortak paydada birleştirmek yeni uygula-ma ve üretim alanları açabilir.
Oluşturulacak gruplar ve bunların alt grupları akıllı altyapısız mimari uygula-malarındaki çeşitli sorunların çözülme-si ve teknoloji geliştirilmeçözülme-si üzerine ön-ce kuramsal olarak çalışmalarda ve dü-şünce üretiminde bulunabilir, daha son-ra belirli bir standart çerçevesinde dona-nım–yazılım geliştirebilir, son olarak da uygulamaya geçebilirler. Sayılan her aşa-mada bilim insanlarımıza ve okullarımı-za gerekli maddi desteğin sağlanmasıysa önce bakanlıklarımız aracılığıyla, sonra vakıfl ar ve çeşitli kuruluşlar aracılığıyla gerçekleştirilebilir. Böyle bir çaba okul-lar arası ve alanokul-lar arası dayanışmayı, bilgi aktarımını, rekabeti ve yüksek kat-ma değerli bilgi üretimini arttırarak, ül-kemizin sermayesine güç katacaktır.
Akıllı Altyapısız Mimari
Felsefesinin Gelecekteki
Olası Etkileri
Akıllı altyapısız mimari ile yalnızca bir ürün geliştirmek değil, aynı zaman-da insanların yaşama, tüketime ve üreti-me bakışlarına perspektif sağlanmak da isteniyor. Enerji kaynaklarının birim fi-yatlarının yükselmesinin günlük yaşa-mı eskisi kadar etkilemeyeceği, elekt-rik ve su fiyatı diye bir şeyin söz ko-nusu olmayacağı bir dünya hayal
edile-rek, gereksinimler doğrultusunda tüket-tikçe bunun kendiliğinden yararlı mad-de üretimi olarak geri döneceği bir ge-lecek hedefl eniyor. Akıllı altyapısız mi-mariyi her ülkenin ayrı ayrı ancak bir-birine uyumlu olarak geliştirmesi ileri-de, hayalini kurduğumuz akıllı altyapı-sız siteleri uluslararası ölçekte dünyanın herhangi bir ülkesinde oluşturma ola-nağı verecektir. Gelecekte belki X ülke-sindeki A evinin Y ülkeülke-sindeki B evine bağlanması iki evin davranışlarını karşı-laştırması bugün aklımıza gelmeyen ya-rarlar sağlayabilir. Dahası bu olanaklarla sosyal robotik alanına katkıda bulunmak için önemli fırsatlar yakalanabilir.
Akıllı altyapısız mimariyle çalışan mimarlık ve mühendislik disiplinle-ri, mekân ve teknoloji üretimi için birer araç olmaktan çıkıp artık yön verici ola-caklardır.
Akıllı altyapısız mimariyi yalnızca ev-ler için düşünmek çok büyük bir yanlış olur. Alışveriş merkezlerinden stadyum-lara, gökdelenlerden fabrikastadyum-lara, liman-lardan köprülere kadar her yerde akıl-lı altyapısız mimari tabanakıl-lı uygulama-lar yapılabilir. Bu da akıllı altyapısız yer-leşkeleri, yerleşke topluluklarını, semtle-ri, köy ve kasabaları, kentleri; büyük öl-çekte de akıllı altyapısız bir ülkeyi müm-kün kılabilir. Tümüyle akıllı altyapısız mimari temelli bir ülke birçok
sorunu-nu ortadan kaldıracak ve tam bağımsız bir ülke (en azından enerji düzeyinde -ki günümüzde en büyük sorunların yer al-tı kaynaklarından çıkal-tığını düşünürsek bu önemli bir düzeydir) olmak için çok önemli bir adım atmış olacaktır.
Isınma ve elektrik üretimi dışında, ulaşım ve yan ürünler üretmek için ha-len petrole duyulan gereksinim dünya-daki petrol talebinin büyük bölümünü oluşturuyor. Akıllı altyapısız mimarinin egemen olduğu bir ülkede otomobillerin ve toplu taşıma araçlarının elektrik gü-cüyle çalışması sayesinde araba-mekân arasındaki karşılıklı enerji aktarımı, ula-şımda da petrole bağımlılığı azaltabilir ve toplam CO2 salımını düşürebilir.
Bütün bu etkiler göz önüne alındığın-da akıllı altyapısız mimarinin önce dev-letten hem maddi hem de manevi destek görmesi gereken bir oluşum olduğu or-taya çıkar. Devletler buna olabildiğince destek olur ve akıllı altyapısız mimariyle yeniden yapılandırmaya giderlerse, dün-yanın yeraltı kaynaklarının tükenme hı-zını azaltılacak, doğaya da daha az zarar verilecektir. Kısacası, uç noktada hedef-lere tümüyle ulaşıldığında, akıllı altyapı-sız mimarinin insanlığın dünyayı yavaş yavaş tüketerek yok etmeye ve ne yazık ki yaşanılmaz duruma getirmeye doğru gidişini önce yavaşlatma, sonrasında da durdurma potansiyeli vardır.
71
Kenya’da altyapısız mimari konseptiyle yapılan Kibera yerleşimleri sosyal altyapısız mimari için örnek oluşturuyor.
