Puettava tietokone

Puettavat tietokoneet (engl. wearable computing/computer) ovat yksi sulautetun tietotekniikan (engl. ubiquitous computing) osa-alueista. Puettava tietotekniikka tarkoittaa tietokoneita, jotka ovat kiinnitettynä suoraan käyttäjän kehoon, useimmiten torsoon, käsiin tai päähän kiinni. Esimerkkejä erityyppisistä puettavista tietokoneista ovat erilaiset kypärät, liivit, paidat, vyöt, hansikkaat ja älykellot. Puettavien tietokoneiden historia juontaa aina mobiilin ja läsnä olevan tietotekniikan historian alkujuurille: älyvaatteita kehitettiin 1960-luvulta lähtien ja 1990-luvulla on pidetty myös puettavien tietokoneiden ja älyvaatteiden muotinäytöksiä.

Hyödyt

Puettavan tietotekniikan avulla tietotekniikka saadaan entistä huomaamattomammaksi ja lähemmäksi käyttäjää. Puettavien tietokoneiden ideana on, että tietotekniikka on koko ajan käyttäjän saatavilla ja käyttövalmiina. Puettavat tietokoneet hyödyntävät eri tekniikoita, kuten erityyppisiin sensoreihin liitettyä tietotekniikkaa, joita voidaan käyttää esimerkiksi käyttäjän fysiologisen tilan valvontaan (käyttäjän syke, verenpaine jne.) .
Läsnä oleva tietotekniikka on mahdollistanut tietotekniikan upottamisen myös osaksi tavallisia käyttövaatteita, jolloin vaatteisiin on upotettuna joko sähköisiä tai ei-sähköisiä komponentteja. Myös älyvaatteen kangas itsessään voi olla älykangasta, joka esimerkiksi vaihtaa väriä tai rakennettaan ympäristön säätilan mukaan. Älyvaatteen tarkoitus on tuoda lisäarvoa käyttäjälle ilman, että menetetään tavallisimpia käyttövaatteen hyötyjä. Tällöin kuitenkin puhutaan siis enemmän älyvaatteista eikä puettavista tietokoneista, jotka puetaan usein käyttövaatteiden lisäksi. Termejä puettava tietokone ja älyvaate käytetäänkin usein ristiriitaisesti. Tulevaisuudessa puettavien tietokoneiden ja älyvaatteiden erottaminen toisistaan tuleekin yhä vaikeammaksi, kun puettavat tietokoneet pienenevät ja muuttuvat yhä huomaamattomammaksi osaksi käyttäjän käyttövaatteita. 
Nykyisin puettavissa tietokoneissa voidaan siis hyödyntää niin läsnä olevaa tietotekniikkaa kuin myös älyvaatteiden erikoiskuitujen ominaisuuksia ja antaa käyttäjälle lisäksi käyttöön esimerkiksi erityyppisiä mobiililaitteita. Puettavia tietokoneita käytetäänkin usein yhdessä multimediaa ja eri tekniikoita hyödyntävien mobiililaitteiden kanssa. Puettavan tietotekniikan lisälaitteiden tekniikka rakentuu aina kunkin käyttötilanteen mukaan. Lisälaitteiden avulla käyttäjä pystyy esimerkiksi lähettämään tekstiviestejä tai käyttäjän liikkeistä voidaan kerätä tarvittaessa tietoa GPS-paikannuksen avulla. 
Puettava tietokone voi esimerkiksi neuvoa ja opettaa käyttäjää erityyppisissä tehtävissä, toimia kommunikoinnin välineenä, viihde-elektroniikkana, kerätä ja sisältää tietoa käyttäjästä sekä toimia käyttöliittymänä muulle läsnä olevalle tietotekniikalle. 
Puettaviin tietokoneisiin ja älyvaatteisiin upotetuilla sensoreilla voidaan kerätä tietoa muun muassa käyttäjän asennosta, liikkeistä, sijainnista ja fysiologisesta tilasta. Näin toimivat erityisesti älyvaatteisiin liitetyt hälytysjärjestelmät, jotka sekä tutkivat käyttäjän fysiologista tilaa että lähettävät hätäviestin tarvittaessa. Älyvaatteet soveltuvat erityisen hyvin käyttäjän fysiologisen tilan valvontaan erityisissä ja äärimmäisissä olosuhteissa, koska ne eivät häiritse käyttäjän toimintaa ja toimivat apuna tilanteissa, joissa tällaisen tekniikan tuomaa apua ei ole ollut aiemmin saatavilla. Yhtenä esimerkkinä on sotilaiden terveydentilan valvonta ja avun saaminen hypotermiatilanteissa LiveNet-älyvaatejärjestelmän kautta.

Esimerkkejä puettavista tietokoneista ja älyvaatteista

MIT Media Labin kehittämä LiveNet-älyvaatejärjestelmä kerää tietoa käyttäjän fysiologisesta tilasta pitkältäkin ajalta ja tulkitsee tätä tietoa yhdessä käyttäjän liikkeistä ja käyttökontekstista kerätyn tiedon kanssa. LiveNet-järjestelmällä voidaan kerätä tietoa muun muassa käyttäjän sykkeestä, verensokerin ja verenpaineen tasosta sekä veren happipitoisuudesta. Tämä sama järjestelmä on siis kehitetty mitä erilaisimpien tietojen keräämiseen ja sitä voidaan hyödyntää useiden eri sairauksien hoitamisessa muokkaamalla sitä kuhunkin käyttökontekstiin sopivaksi liittämällä siihen erityyppisiä sensoreita. Puettavia tietokoneita ja älyvaatteita hyödynnetään esimerkiksi useiden pitkäaikaistautien hoidossa, kuten syövän, diabeteksen, neurologisten sairauksien, kroonisen kivun ja mielenterveysongelmien hoidossa. Muun muassa DiaBetNet-järjestelmä opettaa käyttäjää diabeteksen hoidossa ja antaa tietoa käyttäjälle tämän omasta terveydentilasta. 
Suomessa on kehitetty useiden eri organisaatioiden ja yritysten yhteistyönä älyvaate äärimmäisen kylmiin olosuhteisiin. Tämä älyvaatejärjestelmä koostuu puettavan sensorivaatteen lisäksi tavallisesta takista ja housuista. Paitsi että tämä järjestelmä valvoo käyttäjän terveydentilaa, antaa se tietoa myös henkilön sijainnista ja liikkeistä GPS-paikantimen kautta sekä sisältää erillisiä apulaitteita aina lämmityslaitteesta ja jääpiikeistä ensiapulaukkuun asti. Kun käyttäjän toimista äärimmäisen kylmissä olosuhteissa kerätään mahdollisimman monenlaista tietoa, saadaan määriteltyä entistä tarkemmin käyttäjän terveydentila ja avun tarve.  Suomessa lisäksi Reima Groupin Clothing Plus Oy on erikoistunut kehittämään ja tuottamaan puettavaa teknologiaa ja älyvaatteita.
Myös Teknologian tutkimuskeskus VTT on kehittänyt älyvaatteita, joiden toiminta perustuu VTT:n kehittämään menetelmään, jonka avulla muovipinnoille voidaan tehdä paljon pieniä mikrokanavia. Pumppaamalla näihin kanaviin kylmää tai lämmintä nestettä, älyvaatteen käyttäjän voisi säädellä vaatteiden lämpötilaa ja siten viilentää tai lämmittää itseään.

Puettavien tietokoneiden ja älyvaatteiden suunnittelun haasteita

Puettavien tietokoneiden ja älyvaatteiden suunnittelussa on monia haasteita, sillä niiden täytyy sallia käyttäjän liikkuminen mitä erilaisimmissa ympäristöissä, eivätkä ne saa millään tapaa estää tai hankaloittaa käyttäjän normaalia toimintaa. Puettavat tietokoneet ja älyvaatteet eivät siis voi sisältää liian pitkiä tai lyhyitä johtoja, jotka voisivat rajoittaa käyttäjän liikkumista. Puettavien tietokoneiden ja älyvaatteiden tulee olla pitempiaikaisen käyttönsä vuoksi myös erittäin kestäviä sekä pestäviä, mikä on varsin hankalaa toteuttaa sähköisten komponenttien vuoksi. Laitteiden keveys on lisäksi yksi tärkeimmistä suunnitteluperiaatteista, varsinkin jos laitteet ovat liitettyinä kiinni käyttäjän jäseniin. Näiden laitteiden tulisi toimia lisäksi mahdollisimman pienellä virtamäärällä, koska laitteiden lataaminen eri käyttöympäristöissä voi olla hankalaa tai jopa mahdotonta.  Tulevaisuudessa erityisesti älyvaatteiden yleistymisen myötä suunnittelussa tulee ottaa huomioon myös vaatteen käytännöllisyys, ulkonäkö ja muut esteettiset ominaisuudet.

Haasteet käyttäjän yksityisyyden turvaamiselle

Puettavat tietokoneet nykyisellään mahdollistavat monenlaisen tiedon keräämisen käyttäjästä sekä käyttäjän valvomisen. Puettavat tietokoneet voivat kerätä tietoa käyttäjästä jopa hänen tietämättään ja lähettää eteenpäin sitä saman järjestelmän ulkopuolisille käyttäjille, ilman että käyttäjä itse pääsee vaikuttamaan laitteen toimintaan ja tiedon lähettämiseen. Perussääntönä puettavien tietokoneiden ja älyvaatteiden yksityisyyden toteutumiselle on kohtuullisuus eli että järjestelmällä kerätään tai tallennetaan tietoa käyttäjästä juuri niin vähän kuin laitteen käyttökontekstin tarpeet edellyttävät.  Näiden laitteiden suunnittelussa tulee siis hyvin tarkkaan määrittää, minkä tiedon kerääminen, säilyttäminen ja lähettäminen on tarpeellista käyttäjän näkökulmasta.
Käyttäjän yksityisyydellä tarkoitetaan myös sitä, että käyttäjä itse saa päättää milloin ja mitä tietoa hän saa lähettää ja kenelle. Mitä suurempi järjestelmällä kerätyn tiedon määrä on, sitä suuremmaksi kasvavat myös käyttäjän yksityisyyttä uhkaavat riskit. Suunnittelussa tulee siis huomioida kunkin käyttäjän tarpeet ja luottamuksen taso saman järjestelmän eri käyttäjien välillä. Yksityisyyden suunnittelussa käyttökonteksti on määriteltävä hyvin, jotta voidaan päättää millaista yksityisyyttä tarvitaan. Suunnittelussa tulee ottaa lisäksi huomioon enemmän järjestelmän yksittäinen loppukäyttäjä kuin sen isompi käyttäjäyhteisö. Näin siksi, että vaikka yksittäisen henkilön yksityisyyden menettämisestä voi olla hyötyä yhteisölle, niin siitä voi olla haittaa tälle yksittäiselle käyttäjälle. 
Suunniteltaessa älyvaatteen yksityisyyden toteutumista tuleekin miettiä, miten tieto käyttäjästä kerätään, kuka tiedon syöttää järjestelmään ja voiko käyttäjä vaikuttaa tiedon keräämiseen. Käyttäjän yksityisyyden kannalta on myös merkitystä miten pitkällä aikavälillä tieto kerätään sekä kuka kerättyä dataa tulee käyttämään ja missä tilanteessa. Suunnitteluun vaikuttavat myös kerätyn tiedon käyttäjien väliset suhteet ja luottamus niiden välillä eli voiko jollakin käyttäjistä olla tavoitteita käyttää saatua tietoa väärin. Tulee myös miettiä, että voivatko järjestelmän ulkopuoliset henkilöt päästä saatuihin tietoihin käsiksi. Vaatimukset käyttäjän yksityisyyden toteuttamiseen riippuvat myös siitä miten kauan ja millä tavalla aiemmin kerättyä tietoa säilytetään ja kuka niihin pääsee käsiksi. Tietoa käyttäjistä tulisikin säilyttää järjestelmässä ainoastaan niin kauan kuin tarvitsee. 
Nämä suunnitteluperiaatteet käyttäjän yksityisyyden toteutumiselle tulee ottaa huomioon puettavien tietokoneiden ja älyvaatteiden kaikissa suunnittelun eri vaiheissa ja käyttötapauksissa. Suunnitteluvaiheessa erityisesti järjestelmän käytön poikkeus- ja virhetilanteisiin tulee kiinnittää huomiota. Kehitettävänä olevasta puettavasta tietokoneesta ja älyvaatteesta riippuen voidaan joutua miettimään vielä enemmän, mitä riskejä edellä mainittujen lisäksi järjestelmän käyttö voi aiheuttaa ja kuinka käyttäjän yksityisyys saadaan toteutettua riittävällä tavalla.