/nginx/o/2022/02/01/14340839t1h5277.jpg)
:format(webp)/nginx/o/2025/06/10/16912159t1h3117.jpg)
Mida teha vanade nutitelefonidega, mis vedelevad sahtlipõhjas ja koguvad tolmu, kas neile leiduks ehk head rakendust moodsas digimaailmas? Tartu Ülikooli teadlased leidsid, et need kasutuna tunduvad vidinad peidavad endas endiselt tohutut arvutusvõimsust, mille saaks väikeses serverikeskuses tööle rakendada.
Seega sünniksid mobiilid uuele elule mitte lihtsalt kergekaalulise meelelahutusvahendina, vaid hoopis võimsa arvutuskeskusena, mis aitab lahendada keerulisi ülesandeid otse meie silme all.
Tartu Ülikooli arvutiteaduse instituudi teadlased eesotsas hajusandmetöötluse kaasprofessori Huber Floresiga on sellele ideele andnud reaalse vormi ja näitavad, kuidas vanast asjast saab andmetöötluses väärtuslik ressurss. Erinevalt suurtest andmekeskustest on mobiilidest tehtud «pinu» pisike ja mahub igale poole.
Kuidas tekkis ahhaa-moment?
Tihtipeale viskame oma nutiseadmed ära mitte sellepärast, et need enam ei tööta, vaid tavaliselt muutuvad need tarkvaratoe puudumise pärast kasutuskõlbmatuks. See on nagu hea tööka hobuse mahakandmine, sest pole enam uut sadulat.
Just sellise probleemi ette sattus ka Huber Flores oma tiimiga, kui nad avastasid, et teiselt laborilt laenatud vanemad nutitelefonid ei suutnud karmimate tarkvaranõuete tõttu enam uuemat tarkvara käitada.
«See tundus absurdne,» meenutab Flores, «vanemad telefonid olid ju oma võimekuselt täiesti piisavad meie plaanitud eksperimendi jaoks.»
Siit sündiski idee – vanad nutiseadmed, mille riistvara on endiselt võimekas, kuid millele on tootja poolt pandud tarkvaralised piirangud, saaks ju uuele elule äratada.
Lahendus leiti vanas heas ruutimises ehk avatud lähtekoodiga operatsioonisüsteemi paigaldamises, mis andis täieliku kontrolli kogu seadme üle.
Kuid siis tekkis muidugi uus probleem – vanad akud olid nõrgad ja laadisid aeglaselt.
Sel hetkel sündis tõeline ahhaa-elamus: mis siis, kui akust üldse loobuda ja toita telefoni välisest allikast?
See avas ukse täiesti uutele võimalustele – alates pilditöötlusest kuni sensoriandmete analüüsini mõnedes kaugemates piirkondades, kus internetiühendus on piiratud.
Nutitelefonid on ju sisuliselt miniatuursed ja energiatõhusad arvutid, mis on loodud mobiilseks kasutamiseks ning ei kuumene üle – seega ideaalsed kaaslased igasuguste ülesannete täitmiseks.
Riistvarapiirangute ületamine oli okkaline tee
Nutitelefonide tootjad, eriti Apple, seavad aga oma seadmetele palju piiranguid ja turvafunktsioone, mis muudavad komponentide asendamise või modifitseerimise keeruliseks.
«iPhone´id olid liiga lukustatud,» tunnistab Flores. Seega pöörati pilk Android-telefonide poole, mis on selles osas paindlikumad.
Siiski ei olnud ka nendega lihtne. Teadlased pidid läbi katsetama mitu telefonimudelit ja mõned isegi n-ö katki tegema, enne kui leidsid sobivad, mida oli võimalik ümber programmeerida.
Üks suuremaid väljakutseid oli taas aku. Paljudel nutitelefonidel on andurid, mis tuvastavad, kas aku on puudu või telefoni sisu on avatud ning sellisel juhul keeldub seade lihtsalt sisse lülitumast.
/nginx/o/2025/06/10/16911767t1hd64c.jpg)
Lõpuks õnnestus sisemised kontrollid siiski ületada. Lahendus leiti väikese ja odava elektroonilise mooduli kasutamisest, mis reguleerib toiteallikast tulevat sisendpinget. Sellise mooduli saab soetada vaid mõne euro eest.
Kui see oli paigas, said nad telefoni toita peaaegu igast allikast – olgu selleks tavalised AAA-patareid või hoopis väike päikesepaneel, mis on ühendatud lihtsa akupangaga.
/nginx/o/2025/06/10/16911770t1hb730.jpg)
See andis vanadele telefonidele uue elu, muutes need täielikult kasutatavateks ja energiatõhusateks seadmeteks erinevate ülesannete täitmise jaoks.
Ühe sellise seadme ümbertöötlemise hinnaks kujunes umbes 8 eurot, mis katab peamiselt mainitud LM2596 elektroonilise mooduli ja vaba tarkvara paigaldamise.
Pisikesed andmekeskused – miks ja milleks?
Traditsioonilised andmekeskused on meie käes olevatest seadmetest tavaliselt kuskil kaugel eemal, nii füüsiliselt kui ka digitaalselt. See tähendab, et iga andmejupike peab läbima kogu interneti, et jõuda serveriteni.
Kujuta nüüd ette, et tahad teha oma fotost koomiksiversiooni. Foto üleslaadimine kaugele pilveserverisse võtab aega ja kulutab seadme energiat, samuti peab tulemuse sealt tagasi alla laadima.
Aga mis siis, kui see teenus töötaks otse meie kõigi läheduses mõnes väiksemas andmekeskuses? Üleslaadimine oleks palju nobedam ja seade kulutaks oluliselt vähem energiat.
See ongi täpselt see, mida pisikesed andmekeskused pakuvad. Need panustavad kasvavale trendile, mida nimetatakse «serva-andmetöötluseks» (edge computing), mis toob arvutusvõimsuse andmete genereerimise ja kasutamise asukohale lähemale.
/nginx/o/2025/06/10/16911772t1hb849.jpg)
Tulemuseks on kiiremad teenused ja parem tõhusus lõpprakenduste jaoks. Neid miniatuurseid andmekeskuseid saab paigaldada peaaegu kõikjale – näiteks bussipeatusesse, et reaalajas reisijaid lugeda või kaugematesse paikadesse loodusesse kasvõi loomaliike jälgima.
Samuti võiksid need olla droonide küljes ja pakkuda turistidele kohalikku teavet, kui droon linnas ringi liigub. Võimalusi on piiritult.
Piirangud suurematele andmekeskustele
Huber Flores kinnitab, et pisikesi andmekeskuseid on suhteliselt lihtne niimoodi ehitada, kui telefon on oma riistvara piirangutest vabastatud. Skaleeritavuse ehk laiendamise tagamine on aga veidi keerulisem.
Teadlase sõnul on seadmete koostöö ühiste arvutusülesannete täitmisel praegu aktiivne uurimisvaldkond hajusandmetöötluses. Peamine väljakutse on seal välja mõelda, kuidas seadmeid koordineerida, et igaüks neist panustaks suuremasse arvutusülesandesse. Tehisintellekti levikuga on see muutunud veelgi asjakohasemaks – teadlased uurivad nüüd viise, kuidas treenida tehisaru mudeleid paljude seadmete väikeste ja järkjärguliste panustega.
Kahjuks on vanade telefonide kasutamisel siiski piiranguid. Tootjad ehitavad sageli sisse riistvaralisi tõkkeid, mida on isegi kogenud arendajatel ja riistvarainseneridel väga raske murda.
«Kui ostad telefoni, omad küll seda füüsilist seadet, kuid tegelikult pole sul selle üle täielikku kontrolli,» selgitab Flores, «oled piiratud selle kasutamisega ainult viisil, nagu tootja ette näeb, peamiselt heakskiidetud rakenduste ja teenuste kaudu.»
Õnneks töötavad mitmed avatud lähtekoodiga projektid ja kogukonnad selle muutmise nimel. Näiteks postmarketOS, Linuxi-põhine operatsioonisüsteem, mis on loodud spetsiaalselt mobiilseadmetele, laseb vanu telefone ümber programmeerida täiesti funktsionaalseteks ja paindlikeks arvutusüksusteks.
Mida toob tulevik?
Kuidas siis sellised pisikesed andmekeskused sensorandmeid koguvad ja analüüsivad?
Teadusartiklis, mis ilmus väljaandes IEEE Spectrum, kirjeldatakse lihtsat rakendust, mis kogub keskkonnaandmeid, nagu temperatuur, niiskus ja valgustingimused. Need andmed saadetakse pisikesse andmekeskusesse, kus neid salvestatakse ja analüüsitakse aja jooksul trendide ja prognooside tuvastamiseks.
See näide demonstreerib ühtlasi seda, kuidas pisikesed andmekeskused saavad hõlpsasti asendada tavalisi asjade interneti (IoT) seadmeid, mida selliste ülesannete jaoks tavaliselt kasutatakse ning mis tuleb enamasti uuena toota.
Veelgi edasijõudnud rakenduste näiteks toob Flores veealuste mereelustiku liikide loendamise. Teadlased pakendasid mitu nutitelefoni veekindlasse korpusesse, et täita seda ülesannet, mis tavaliselt nõuab sukeldujalt video salvestamist ja selle hilisemat analüüsi pinnal.
Nende lähenemisviisiga saab nutitelefonidega varustatud pisike andmekeskus andmeid automaatselt vee all reaalajas analüüsida.
/nginx/o/2025/06/10/16911788t1hcfa7.png)
«Me võime kergesti ette kujutada ka pisikesi arvutuskeskuseid, mis saavad toidet näiteks ookeanilainetest saadud energiast,» visandab Flores võimalikku tulevikku.
Võrreldes Raspberry Pi sarnaste pisikeste plaatarvutitega pakuvad nutitelefonid aga oluliselt paremat energiatõhusust ja töötlemisvõimsust mobiilsetes rakendustes. Raspberry Pi-d on teadlase sõnul muidugi paindlikumad, pakkudes avatud riistvaraplatvormi, mida saab kergesti kohandada.
Mobiilid peavad muutuma
Kas selline lähenemine võiks tulevikus mõjutada nutitelefonide tootjate disainiotsuseid?
Flores usub, et jah: «Selged suunised jätkusuutlikumaks nutitelefonide tootmiseks on e-jäätmete vähendamiseks hädavajalikud.»
Kuigi suletud disainid on kasutajatele atraktiivsemad, teevad need seadmete parandamise ja taaskasutamise keeruliseks. Flores meenutab aastatetagust «Phonebloks» kontseptsiooni, mille eesmärk oli luua telefonid modulaarsetest ehitusplokkidest, et katki läinud osa oleks lihtne asendada.
/nginx/o/2025/06/10/16911780t1hdfba.png)
Idee oli küll hea, kuid ei leidnud laia rakendust. Tegelik muutus peab tulema poliitikakujundajatelt, kes seadustavad elektroonika taaskasutatavuse standardeid ja edendavad tarbijate teadlikkust.
Tartu Ülikooli teadlaste töö näitab, et vanad nutitelefonid ei pea olema vaid tolmukogujad või minema jahvatamisele, et väärtuslikud mineraalid kätte saada. Nutika lähenemise ja taaskasutusega saame anda neile uue elu, muutes need energiatõhusateks ja võimsateks arvutusüksusteks, mida on aina enam vaja nii teaduses kui insenerirakendustes. See on ka palju rohelisem andmetöötlus.