Digitaaliset varat
Lohkoketju tekee tuuliturbiinien tiedoissa tapahtuvat muutokset havaittaviksi
Lisää Securities.io suosikkilähteisiisi Google-palvelussa
Viime vuosikymmeninä tuulivoimasta on tullut yksi maailman tärkeimmistä uusiutuvan energian tuotantomuodoista. Kehitystä on vauhdittanut merkittävästi Kiinan aurinko- ja tuulivoiman passiivinen edistäminen.
Kaikkiaan tuulivoiman osuus uusiutuvan energian maailmanlaajuisista kapasiteettilisäyksistä oli noin 20 prosenttia. Lisäykset kasvoivat 16 prosenttia ja nousivat ennätykselliseen 800 gigawattiin.
Vuonna 2025 uutta kapasiteettia lisättiin ennätykselliset 165 GW, mikä oli 40 prosenttia enemmän kuin edellisenä ennätysvuonna. Tuulivoimakapasiteetin odotetaan kasvavan edelleen: vuosina 2026–2030 tuulivoimakapasiteetin ennustetaan lisääntyvän maailmassa 969 GW eli keskimäärin noin 194 GW vuodessa.
Tuuliturbiinit ovat kuitenkin valtavia koneita, joten niiden toiminta perustuu pitkälti valvomo- ja tiedonkeruujärjestelmiin (SCADA). Niissä käytetään myös runsaasti teollisen esineiden internetin laitteita turbiinien suorituskyvyn valvontaan, anturidatan keräämiseen ja toiminnan tehokkuuden optimointiin.
Tämä auttaa optimoimaan ja suojaamaan tuuliturbiineja, mutta synnyttää myös uusia haavoittuvuuksia.
”Kun tiedonsiirto tapahtuu yhä useammin verkkoinfrastruktuurien kautta, tuulipuistojen tietojen eheys, turvallisuus ja luotettavuus herättävät entistä enemmän huolta. Koska kyber- ja fyysiset kerrokset ovat toisistaan riippuvaisia, viestintäyhteyksien häiriöt voivat suoraan heikentää fyysisten komponenttien havaittavuutta ja ohjattavuutta. Tämä puolestaan lisää huolta toiminnan telemetriatietojen siirron eheydestä ja luotettavuudesta.”
Tästä syystä kanadalaisten Concordia Universityn ja Lakehead Universityn tutkijoiden uudessa tutkimuksessa ehdotetaan lohkoketjuteknologian hyödyntämistä turvallisemman telemetriatiedon luomiseksi.
Tutkijat käyttivät Hyperledger Fabricia luomaan väärentämisen paljastavan viestintä- ja tallennuskerroksen tuuliturbiinien tietojen siirtoa varten.
He julkaisivat ehdottamansa lohkoketjuarkkitehtuurin Cyber-Physical Energy Systems1-lehdessä otsikolla ”Tuulipuiston telemetriatietojen siirto luvanvaraisessa hajautetussa tilikirjassa siten, että tietojen eheys voidaan varmistaa”.
Tuuliturbiinit tuottavat myös tietoa
Elintärkeät tiedot ovat myös kyberturvallisuusriski
Vaikka sähköntuotanto on selvästi tuulipuistojen tärkein tuotos, ne tuottavat myös jatkuvasti tietoa. Useimpia tuulipuistoja hallitaan etävalvonnalla, joka toimii jatkuvasti ja voi havaita ongelmat nopeasti.
Tämä altistaa tuulipuistot kyberhyökkäyksille. Esimerkiksi maaliskuussa 2019 palvelunestohyökkäys (DoS) häiritsi viestintää valvontakeskuksen ja Yhdysvaltain Utahissa sijaitsevien tuulivoimaloiden välillä ja aiheutti laitteiden odottamattomia uudelleenkäynnistyksiä palomuurin haavoittuvuuden hyväksikäytön jälkeen. Helmikuussa 2022 KA-SAT/Viasat-tapaus puolestaan katkaisi etävalvontayhteyden noin 5 800 tuuliturbiiniin Saksassa.
Keskeinen ongelma on, että nykyinen keskitetty tiedonhallinta voi altistaa tuulipuistot yksittäisille vikapisteille, tietojen luvattomalle muuttamiselle ja toimintaan osallistuvien sidosryhmien rajalliselle läpinäkyvyydelle.
Tämä puolestaan antaa selvän edun hajautetuille vaihtoehdoille, kuten lohkoketjuteknologioille.
Tuulivoima ja lohkoketju
Tuulivoima-alalla lohkoketjua käsittelevät tutkimukset ovat pääasiassa keskittyneet kahteen suuntaan.
Ensimmäisessä suunnassa painotetaan fyysisten omaisuuserien elinkaaren jäljitettävyyttä ja vastuullisuutta. Tämä voi tarkoittaa yksilöllisen tunnisteen antamista jokaiselle tuuliturbiinin pultille. Toinen mahdollisuus on kirjata Ethereum (ETH ) -pohjaiseen lohkoketjuun Solidity-älysopimusten avulla kaikki keskeiset elinkaaritapahtumat, kuten rekisteröinti, kiinnitys, tarkastus, vaihto ja kierrätys.
Toisessa suunnassa lohkoketju yhdistetään tuulivoima-alalle ominaisiin datatyönkulkuihin, valvontaan ja koordinointiin. Tähän mennessä on kuitenkin tarkasteltu vain suhteellisen harvataajuista valvontaa.
Tämän tutkimuksen tutkijat ehdottavat sen sijaan Hyperledger Fabric v2.5.4-pohjaisen viitekehyksen käyttöä. Se toimii luvanvaraisena, väärentämisen paljastavana viestintä- ja tallennuskerroksena ja tuo samalla käyttöön turbiinikohtaisen jatkuvuusmekanismin peräkkäisille telemetriatiedoille.
Hyperledger Fabric valittiin, koska se täyttää luvanvaraisista alustoista kaikki kolme keskeistä vaatimusta:
- Jäsenyyttä voidaan hallita: turbiinien IPC-laitteet, vertaisverkkojen solmut ja valvomojen asiakkaat ovat tunnettuja toimijoita, joiden henkilöllisyys on voitava varmentaa.
- Sitouttamisen lopullisuus on deterministinen: hyväksyttyjä tietoikkunoita ei saa peruuttaa, jotta auditointijäljen eheys säilyy.
- Läpimeno on jatkuvasti riittävä: viitekehyksen on voitava sitouttaa yksi tietoikkuna kutakin turbiinia kohti samanaikaisesti kaikissa osallistuvissa turbiineissa. Hyperledger Fabricin suorituskykytestatuissa kokoonpanoissa läpimeno voi olla noin 3 500 tapahtumaa sekunnissa (TPS).
Miten se toimii?
Jokainen lähetys sisältää järjestysnumeron ja tiivisteviitteen saman turbiinin edelliseen hyväksyttyyn tietoikkunaan. Näin muodostuu turbiinikohtainen tiivisteketju, joka varmennetaan hyväksyntävaiheessa ennen tapahtuman sitouttamista.
”Aikaikkunoihin ryhmittely ei ainoastaan vähennä transaktioiden määrää, vaan määrittää myös eheysyksikön, jonka puitteissa tietovirran jatkuvuus varmistetaan.”
Valvontaviestinnän konteksti, johon ehdotettu lohkoketjuelementti sijoitetaan, määriteltiin viestintästandardin IEC 61400-25 avulla: kyseessä on tuulipuiston sisäinen telemetriapolku turbiinien laitteiden ja tuulipuiston valvomohuoneen välillä. Tässä hankkeessa SCADA-järjestelmästä vietyä telemetriatietoa käsitellään turbiinikohtaisena 1 Hz:n aikasarjana (yksi ”tapahtuma” sekunnissa).
Kun Hyperledger Fabriciin kirjoitetaan uusi tietue, se kulkee ennalta määritetyn käsittelyketjun läpi. Tavoitteena on vahvistaa vain valtuutetut päivitykset ja varmistaa, että kaikki vertaisverkon solmut tallentavat saman, samassa järjestyksessä olevan historian.
Prosessi etenee seuraavasti:
- Asiakas valmistelee transaktiopyynnön.
- Valitut vertaisverkon solmut simuloivat pyynnön suorittamalla älysopimuksen (ketjukoodin) ja palauttavat allekirjoitetut hyväksynnät (endorsementit).
- Asiakas lähettää hyväksytyn transaktion järjestämispalveluun.
- Järjestämispalvelu määrittää yhden yhteisen järjestyksen ja kokoaa transaktiot lohkoiksi.
- Vertaisverkon solmut tarkistavat jokaisen lohkon verkon sääntöjen mukaisesti ja lisäävät sen jälkeen kelvolliset transaktiot omiin tilikirjoihinsa.
Konseptin testaaminen simulaatiossa
Peukaloinnin paljastavan tietueen rakentaminen
Tutkijat testasivat simuloidun tuulipuiston avulla, miten tätä teknologiaa voitaisiin ottaa käyttöön. Simulaatiossa käytettiin 24:ää turbiineihin liitettyä vertaisverkon solmua ja neljää järjestäjäsolmua.
Prosessi etenee vaiheittain.
Ensin saapuvat näytteet ryhmitellään kiinteän pituisiksi aikaikkunoiksi. Kukin turbiini tuottaa kerrallaan yhden aikaikkunan, joka lähetetään yhtenä lohkoketjutransaktiona.
Toiseksi kunkin turbiinin tietovirran jatkuvuuden varmistamiseksi jokaiseen aikaikkunaan sisällytetään eheystiedot, jotka linkittävät sen saman turbiinin aiemmin hyväksyttyyn aikaikkunaan.
Kolmanneksi tiedot lähetetään Hyperledger Fabric -verkkoon sovelluskanavan kautta. Hyväksynnän antavat vertaisverkon solmut suorittavat ketjukoodin (älysopimuksen) ja tarkistavat lähetetyn aikaikkunan kyseisen turbiinin viimeisintä vahvistettua tilaa vasten. Jos lähetetty aikaikkuna ei ole kelvollinen, hyväksyntää ei anneta eikä transaktiota voida vahvistaa.
Neljänneksi asiakas välittää hyväksytyn transaktion järjestämispalveluun, jos se on kelvollinen.
Lopuksi järjestämispalvelu jakaa lohkot kanavan vertaisverkon solmuille tarkistettaviksi ja vahvistettaviksi.
Tässä järjestelmässä eheys varmistetaan kahdella tasolla:
- Hyperledger Fabric paljastaa vahvistamisen jälkeisen peukaloinnin lohkojen hajautusketjun avulla.
- Turbiinikohtainen hajautusketju varmistaa tietovirran jatkuvuuden hylkäämällä väärennetyt tai väärässä järjestyksessä olevat aikaikkunat jo ennen vahvistamista, hyväksyntävaiheessa.
Suorituskyvyn arviointi
Simulaatiossa yhden turbiinin asiakas lähettää peräkkäin 200 aikaikkunaa, yhden sekunnissa. Lisäksi testataan muita asetuksia, joissa aikaikkunan pituus on 0,5 s tai 2 s.
Näin transaktioita voi kertyä ennen lohkojen muodostamista enemmän (tai vähemmän), ja näytteenottotaajuutta voidaan kasvattaa kokoamalla kuhunkin aikaikkunaan useita näytteitä.
Tutkijat testasivat, pystyykö rakenne käsittelemään useampia turbiineja.
”Läpimeno kasvaa vain hieman: 10,40 transaktiosta sekunnissa 24 turbiinilla 11,13 transaktioon sekunnissa 100 turbiinilla. Keskimääräinen viive kasvaa samalla 1 608 ms:sta 5 764 ms:iin, ja p99-viive nousee 9 459 ms:iin.”
Tulokset osoittavat, että lisärinnakkaisuus kasvattaa ensisijaisesti jonotusta ja vahvistusviivettä sen sijaan, että läpimeno kasvaisi samassa suhteessa.
Siksi monikanavainen käyttöönotto on realistinen ja käytännöllinen tapa kasvattaa kapasiteettia suurempia tuulipuiston telemetriakuormia varten. Tämä on tärkeää, sillä suurimmissa todellisissa tuulipuistoissa voi olla satoja turbiineja.
Eheyden arviointi
Koska tätä lohkoketjusovellusta perustellaan ennen kaikkea kyberturvallisuuden paranemisella, on tärkeää osoittaa sen turvallisuus.
Arvioinnissa tarkastellaan kahdenlaisia hyökkäyksiä:
- Aktiivinen hyökkääjä, joka voi lähettää väärennettyjä tai väärässä järjestyksessä olevia aikaikkunoita IPC:n ja tilikirjan välisellä polulla.
- Levytasolla toimiva hyökkääjä, joka peukaloi vertaisverkon solmun paikallista lohkotallennusta vahvistamisen jälkeen.
Ensimmäisessä tapauksessa hajautusketju estää turbiinikohtaisen tietovirran jatkamisen väärässä järjestyksessä tai peukaloituna, vaikka hyökkääjä pystyisi lähettämään mielivaltaisia transaktioita.
Tarkistus varmistaa kunkin turbiinin tietovirran jatkuvuuden, mutta se ei vahvista mittausten fysikaalista oikeellisuutta, jos hyökkääjä pystyy lähettämään oikein ketjutettuja arvoja.
Toisessa tapauksessa levyyn kohdistuva hyökkääjä voi turmella yhden vertaisverkon solmun paikallisen historian, mutta turmelus voidaan havaita, koska lohkojen tavut eivät tällöin täsmää vertaisverkossa. Asiakkaat voivat siis hylätä tuloksen ja luottaa turmelemattoman vertaisverkon solmun replikoituun tilikirjaan.
Sijoittajien keskeiset huomiot
Lohkoketjuteknologian yhteydessä unohtuu usein helposti, ettei sen käyttö rajoitu kryptovaluuttoihin: kyseessä on peukaloinnin kestävä tilikirja, jota voidaan soveltaa monenlaisiin käyttötarkoituksiin. Tämä tutkimus osoittaa, että teknologiaa voidaan hyödyntää myös energiantuotannossa – ei vain toimitusketjujen jäljittämisessä, vaan myös jatkuvassa seurannassa ja teollisessa esineiden internetissä (IoT).
Tekoälyn ansiosta kyberhyökkäyksiä on helpompi toteuttaa laajassa mittakaavassa kuin koskaan aiemmin. Siksi peukaloinnin kestävistä tilikirjoista tulee yhä arvokkaampia etenkin silloin, kun seurataan miljardien dollarien arvoisia strategisia omaisuuseriä.
”Lohkoketjun digitaalinen tietue tarjoaa tietoa tekoälyn taustalla olevasta toimintamallista sekä sen käyttämän datan alkuperästä ja auttaa näin vastaamaan selitettävän tekoälyn haasteeseen. Tämä tieto lisää luottamusta datan eheyteen ja tekoälyn antamiin suosituksiin. Tekoälymallien tallentaminen ja jakelu lohkoketjun avulla luovat tarkastusketjun, ja lohkoketjun sekä tekoälyn yhdistäminen voi parantaa tietoturvaa.”
IBM – lohkoketju ja tekoäly.
Tämä tutkimus tarjoaa siis konkreettisen teknisen esimerkin, joka ulottuu lohkoketjun spekulatiivisia käyttösovelluksia pidemmälle.
Kaupallinen mahdollisuus riippuu siitä, pystyvätkö kehittäjät takaamaan tämän hyväksyttävällä viiveellä, tallennuskustannuksilla ja toiminnan monimutkaisuudella – myös suurimmissa tuulipuistoissa.
Sijoittaminen yrityskäyttöön tarkoitettuun lohkoketjuteknologiaan
IBM
IBM Hintakaavio
IBM:n tuki Hyperledger-alustalle tunnettiin aiemmin nimellä IBM Blockchain Platform. Tässä tutkimuksessa käytetty Hyperledger Fabric -alusta itsessään on avoimen lähdekoodin yritystason luvanvarainen hajautetun tilikirjan teknologiaan (DLT) perustuva kehys, jota hallinnoi Linux Foundation.
Tämä on hyvä esimerkki IBM:n roolista yritystason lohkoketjuteknologian edistämisessä: painopiste siirtyy yleiskäyttöisestä, enemmän kuluttajille suunnatusta lohkoketjuteknologiasta yritysten luvanvaraisiin verkkoihin.
”Tämä ratkaisu sopii erinomaisesti asiakkaille, jotka haluavat ottaa komponenttinsa käyttöön, tallentaa datansa tai suorittaa työkuormansa omassa infrastruktuurissaan tai julkisissa ja yksityisissä pilvipalveluissa turvallisuuden, riskienhallinnan tai vaatimustenmukaisuuden vuoksi. Asiakkaat voivat rakentaa, käyttää ja kasvattaa lohkoketjuverkkojaan ratkaisulla, jota voi hyödyntää kehityksestä tuotantoon asti.”
IBM auttaa organisaatioita liittymään samaan hajautettuun konsortioon täysin erilaisissa ympäristöissä, kuten eri pilvipalveluntarjoajien (AWS, Azure, Google Cloud jne.) pilvipalveluissa ja palomuurien takana sijaitsevissa paikallisissa datakeskuksissa.
Tämä ei siis tarkoita, että Hyperledgeriä telemetriatietojen käsittelyyn käyttävä tuulipuisto välttämättä turvautuisi IBM:ään. Se kuitenkin osoittaa, millaisia käyttötapauksia IBM:n osallistuminen lohkoketjuteknologiaan voi mahdollistaa.
Hyperledgerin lisäksi IBM on edistänyt ”IBM Digital Asset Haven” -alustaansa. Se auttaa tiukasti säänneltyjä toimialoja, kuten pankkeja ja julkishallintoa, hallitsemaan kryptografisia avaimia, laskemaan liikkeeseen digitaalisia valuuttoja sekä tokenisoimaan fyysisiä tai rahoitusvaroja.
Lohkoketjun lisäksi IBM on teknologiayhtiö, joka keskittyy pääasiassa erilaisten IT-teknologioiden yhdistämiseen hybridipilvestä avoimen lähdekoodin tekoälyyn, yritysohjelmistoihin ja erikoistuneisiin konsultointipalveluihin.
Yhtiö on myös tekoälyn, neuromorfisten sirujen, kvanttilaskennan ja fotoniikan tutkimuksen ja kehityksen johtavia toimijoita, mikä antaa sille vahvan aseman keskeisen immateriaalioikeuden haltijana tietotekniikan seuraavissa kehitysvaiheissa.
Kaiken kaikkiaan IBM on vahva teknologiayhtiö tietotekniikan alalla. Sen vahvuuksia ovat yritysratkaisut ja -palvelut sekä huipputason teknologinen innovointi.
(Voit lukea lisää IBM:stä yhtiötä käsittelevässä sijoitusraportissamme)
IBM:n (IBM) osaketta koskevat tuoreimmat uutiset ja tapahtumat
Viitattu tutkimus
1. Arvin Asrari Ershad. Tuulipuiston telemetriatietojen eheyden varmistava siirto luvanvaraisen hajautetun tilikirjan avulla. Cyber-Physical Energy Systems. 26. lokakuuta 2026. 10.1016/j.cpes.2026.05.004
