Dördüncü sanayi devrimi, gelişmiş teknolojilere dayalı ürün ve hizmet üretim ve sunumu için kesintisiz ve verimli insan-makine-veri ilişkisini -küresel ölçekte- tesis etmeyi ve bu ilişkiler sonucu birikecek devasa miktara veriyi (big data) işleyerek karar ve eyleme yönelik (actionable) doğru bilgiyi otomatik olarak üretebilmeyi hedeflemektedir. Günümüzün yenilikçi teknolojileri bu amaca yönelik kavram, model ve araçları sunmaya başlamıştır. 

Bundan önce birinci bölümde, dördüncü sanayi devriminin anlam ve önemi konusunda bilgilendirmeler yapılmış, devrimin tanımı, devlet, birey, toplum, iş, üretim ve güvenlik konularındaki muhtemel etkileri değerlendirilmeye çalışılmıştı. İkinci bölümde ise devrimi yakalamak için Avrupa Birliği (AB) ülkeleri ve ABD’de yapılan faaliyetler hakkında kısa bilgiler verilmişti. Bu bölümde de dördüncü sanayi devrimini mümkün kılacak yenilikçi kavram, paradigma ve teknolojiler hakkında kısa bilgilendirmeler yapılacaktır.

Dördüncü sanayi devrimini tetikleyen yenilikçi teknolojilerin hepsinin ortak noktası bilgi ve iletişim teknolojilerinin katkısıyla gerçekleştirilebilmesidir. Bu anlamda bilgi ve iletişim teknolojileri kilit rol oynamaktadır. Özellikle yapay zeka, devasa miktardaki veriyi işlemeyi sağlayan bilgi teknolojileri (büyük veri), robotik ve internetin semantizasyonu daha ileri gelişmeler sağlamaktadır. Yazılım kontrollü fiziksel makine ve donanımlar sanal-fiziksel (cyberphysical) sistemlerin gelişiminde öncelik etmekte, yeni bir otomasyon ve imalat türünün gelişimini desteklemektedir.

Beş temel teknolojiyi (sanal-fiziksel sistemler, artırılmış gerçeklik, semantik web, büyük veri ile yapay zeka ve robotik) birleştirerek farklı uygulamaları mümkün kılan zeki ağlar oluşturmak mümkündür. Bunlar dördüncü sanayi devriminin kilit taşları olacaktır.

Sanal-fiziksel sistemler nesnelerin interneti (Internet of Things, IoT) kavramı ile yakından ilişkilidir. Sanal-fiziksel sistemleri anlamak için gömülü (embedded) sistemler kavramı bilinmelidir. Zaman içerisinde geleneksel denetleyici sistemlerin yerini alan gömülü sistemler bir çeşit programlanabilir mikro bilgisayarlardır ve özel teknik uygulamalara hizmet etmek için donanım, tesis ve makinelere gömülü olarak bulunurlar. Uzay mühendisliği, otomasyon mühendisliği, otomotiv sanayi, beyaz eşya gibi pek çok  cihaz ve alanda yetenek ve basitliği artırmak için kullanılırlar. Ürün, donanım ve bileşenlerin veya gömülü sistemlerin internet üzerinden irtibat kurmasıyla (nesnelerin interneti) gerçek dünya (fiziksel sistemler) nesne ve süreçleri, sanal bilgi işlem dünyasının (cyberspace) nesne ve süreçleri ile birleşmiş olur. Nesnelerin interneti sayesinde oluşan sanal-fiziksel sistemler üretim, mobilite, enerji, sağlık, ev yaşantısı gibi pek çok alandaki yenilikleri desteklemektedir. Bu sistemler fiziksel dünyadan sensörler kullanarak topladığı verileri iletişim ağları aracılığıyla iletip işleyerek sonuca göre fiziksel dünyada eylemler gerçekleştirebilir (sağlık alanındaki potansiyel uygulamalar için tıklayınız).

Artırılmış gerçeklik (Augmented Reality) temel olarak nesnelerin gerçek görünümlerinin sayısal bilgi ile desteklenmesi/zenginleştirilmesidir. En basit olarak futbol maçlarındaki ofsayt pozisyonlarının sanal çizgilerle değerlendirilmesi bir artırılmış  gerçeklik örneğidir. Günümüzde tıp, otomotiv sektörü, gündelik kullanım vs pek çok alanda yer bulabilmektedir. Akıllı telefonlar ve Google Glass gibi veri gözlükleri yaygın kullanımını kolaylaştırmıştır (diş hekimliğinde bir uygulama örneği için tıklayınız).

İnternet tarihi incelendiğinde, ilk olarak internetin bilginin toplandığı pasif bir ortam olarak kullanıldığı (Web 1.0), ardından sosyal ağlar, etkileşimli web blogları ve benzeri hizmetler (Web 2.0) ile etkileşimli bir nitelik kazandığı görülür. “Zeki” internet kavramı kapsamında, Web 3.0 denilen semantik web vizyonu doğrultusunda bağlı veri (Linked Data) standartları ile internet ortamında birim “veri” tutulabilmekte, dağıtık ortamda ilişkili veriler sorgulanıp otomatik araçlarla özetlenebilmekte ve yapay zeka teknikleri ile işlenip çıkarımlar yapılabilmektedir. İnternetin semantik hale getirilmesi insan-makine etkileşimlerinde de daha verimli ve esnek ortam sağladığından kritik önem taşımaktadır.

İklim bilimi, genetik, atom fiziği gibi bazı alanlarda eskiden araştırmalar büyük veri yığınlarının süperbilgisayarlarla analiziyle yapılmaktaydı. Son zamanlarda ise birey ve şirketlerin gelişen dijital teknolojileri (sensörler, mobil uygulamalar vs) kullanarak veri toplamasına yönelik bir eğilim ortaya çıkmıştır. Üretim, lojistik, sağlık ve enerji gibi alanlarda bu şekilde devasa miktarda veriler toplanabilir. Büyük veri (Big Data), son yıllardaki bu eğilimlere karşılık ortaya çıkan devasa veri yığınını toplama, işleme ve analiz etmeye yönelik teknik ve yaklaşımları içermektedir. Ayrıca, kullanıcının anlayışını desteklemek üzere geliştirilen yeni analitik yöntemler (büyük veri analitikleri) ve görselleştirme teknikleri de bu kapsamda ele alınmaktadır. Miktar, çeşitlilik ve hız (Volume, Variety and Velocity.) büyük veri triadı olarak bilinmektedir.

Büyük veri uygulamalarına ilişkin beklentiler oldukça yüksektir. Büyük verinin başarılı şekilde kullanımı entegre ve aşamalı bir yaklaşım gerektirmektedir. Bu aşamalar veri üretimi, verinin toplanması ve yönetimi, veri analitikleri, daha akıllıca kararlar alınmasına yönelik iş zekası ve elde edilen bilgilerin yeni iş modelleri geliştirilmesinde kullanılması olarak sıralanabilir. Günümüzde şirketler öncelikle maliyetlerin azaltılması ve verimlilik artışı için büyük veri kullanımına odaklanmıştır. Büyük verinin ağ sistemleri ile bütünleşik olarak kullanımı yenilikçi uygulamalarla tamamen yeni pazar imkanları sağlayabilecektir. Büyük verinin kullanımındaki artış eğilimi ile beraber bunu destekleyecek bazı bilgi teknolojilerinin geliştirilmesi çalışmaları da mevcuttur. Büyük verinin bir avantaj haline getirilebilmesi için depolama, analiz ve devasa miktardaki verinin işlenmesine yönelik uygun bilgisayar alt yapısının kurulması gerekmektedir. Bu da mikroişlemcilerin performanslarının artırılmasından yeni bilgisayar modellerine kadar çeşitli konuları içermektedir.

Bilgisayar teknolojileri her geçen gün daha çok ulaşılabilir hale gelmektedir. Ayrıca bilgi işlem gücü de artmaktadır. Günümüzde dünya nüfusunun %43’ü internete bağlıdır. Sadece 2014’te satılan  akıllı telefon miktarı 1,2 milyardır. Küresel ölçekte akıllı telefon kullanıcı sayısının 2019’a doğru 3,5 milyara (nüfusun %59’u) ulaşması beklenmektedir. Kenya’nın öncü Telekom şirketlerinden Safaricom, 2014’te satılan cep telefonlarının %67’sinin akılı telefon olduğunu açıklamıştır. Groupe Speciale Mobile Association (GSMA) tahminlerine göre 2020 yılına doğru Afrika’da 0,5 milyardan fazla akıllı telefon kullanıcısı olacaktır. Geleneksel kişisel bilgisayarlardan akıllı telefonlara kayış diğer ülkelerde ve kıtalarda da söz konusudur.

Dünyadaki toplam verinin %90’ı son iki yılda üretilmiştir. İşletmeler tarafından üretilen veriler her 1,2 yılda iki katına çıkmaktadır.  Kullanıcılar inanılmaz derecede içerik üretmekte ancak bunları silmek istememektedir. Amazon Web Services ve Dropbox gibi şirketlerin öncülük ettiği depolama alan hizmetlerinin kullanımı, ücretlerinin üstel şekilde azalması ile beraber yaygınlaşmaktadır. Çoğu şirket, kullanıcılara belli bir kotaya kadar ücretsiz depolama alanı imkanı sağlamaktadır. Bilgi işlem gücünün artışı ve donanım ücretlerinin azalması ile beraber internete bağlanmak ekonomik olarak sürdürülebilir hale gelmiştir. Bulut bilişim (Cloud Computing) bilgi işlem ve depolamanın harici sağlayıcılar tarafından dağıtık ortam üzerinden desentralize şekilde sunulması kavramıdır. Uygulama ve veriler yerel makinede değil İnternet ortamındaki harici bilgisayarlarda tutulabilir. bellek ve işlem gücünün verimli kullanımı ile maliyette ciddi tasarruflar sağlanabilir.

İnsanlar mobil teknolojiler ve sensörler sayesinde giderek birbirleri ve makinelerle daha çok entegre hale gelmektedir. Bu tür araçlar sadece akıllı telefon, gözlük, saat gibi kullanım eşyası şeklinde değil aynı zamanda vücuda implante edilen araçlar da olabilir. Bu şekilde insanın sağlık durumu, konumu ve davranışları takip edilebilir. Kalp pacemakerları ve kulak içi implantlar henüz ilk örneklerdir ve pek çok yeni implant geliştirilmektedir. Bu araçlarla hastalıklara ilişkin parametreler takip edilebilir, takip merkezlerinden sürekli veri toplanabilir, gelişen durumlara göre vücuda otomatik ilaç salınımı sağlanabilir. Günümüzde makul ücretlerle zeki sensörler bulunmaktadır. Tüm bunların birbirine entegre edilmesi ve artan veri analiz yetenekleri ile beraber yeni veriye dayalı hizmet alanları da ortaya çıkmaktadır.

Aynı teknolojiler günümüzde aydınlatma, havalandırma ve iklimlendirme sistemleri, ses ve görüntü, güvenlik sistemleri ve ev aygıtlarını yöneten ev otomasyonlarını ve akıllı ev konseptini mümkün kılmaktadır (bir uygulama örneği videosu için tıklayınız). Akıllı şehirlerde de enerji ve malzeme akışı, lojistik ve trafik benzeri şekilde yönetilecektir (konuya ilişkin video için tıklayınız). Akıllı şehirler sensör teknolojileri ile ağlarını giderek genişletmekte, veri analitikleri ve öngörüsel modelleme hizmetleri sunmaktadır. Singapur ve Barselona gibi rekabetçi şehirlerde şimdiden veriye dayalı yeni hizmetler sunulmaya başlanmıştır.

Giyilebilir internet teknolojisi bir diğer uygulama alanıdır. 2015’de piyasaya sunulan Apple Watch bir akıllı telefonun pek çok özelliğini içermektedir. Ayrıca gömülü çiplerle üretilen elbise ve diğer donanım giyilebilir  internet teknolojisi örneğidir (akıllı elbiselerin sağlıktaki potansiyel kullanımı için tıklayınız).

Robot teknolojileri yakın zamana kadar otomotiv gibi sanayi alanlarında sıkı şekilde denetlenen işlerin gerçekleştirilmesinde kullanılmaktaydı. Günümüzde ise hassas tarımdan (precision agriculture) hemşirelik hizmetlerine pek çok alanda kullanılabilmektedir (robotların sağlık alanındaki uygulamalarına ilişkin detaylı örnekler için tıklayınız). Robotikteki hızlı ilerlemeler insan-robot işbirliğini teknik açıdan giderek mümkün ve makul hale getirmektedir. Sensör araştırmalarındaki ilerlemeler robotların ortamı daha iyi algılaması ve tepki vermesini sağlamakta, bu da gündelik ev işleri gibi pek çok alanda kullanılabilmelerine yardımcı olmaktadır. Yeni nesil robotlar uzaktan bulut vasıtasıyla bilgi erişebilmekte ve diğer robotlarla da irtibat kurarak ortak bir ağ oluşturabilmektedirler.

Robotik teknolojideki gelişmeler sanayiden, tarıma, perakendeden hizmet sektörüne pek çok işi etkilemektedir. International Federation of Robotics’e göre dünyada halen 1,1 milyon çalışan robot vardır ve bir arabanın üretim sürecinin %80’inden makineler sorumludur. Robotlar tedarik zincirini düzene koyarak daha verimli ve öngörülebilir sonuçlar sunmaktadır.

Nesnelerin interneti, robotik ve yapay zeka çalışmalarının etkisi ile belirginleşmeye başlayan sürücüsüz arabalar konusunda Audi ve Google gibi büyük şirketler tarafından çeşitli denemeler yapılmaktadır (konuya ilişkin video için tıklayınız). Bu araçlar potansiyel olarak insanların kullandıklarından daha verimli ve emniyetlidir. Ayrıca, taşımacılık ve lojistikteki modelleri tamamen değiştirerek trafik yoğunluğu ve gaz salınımını da azaltabilirler.

Malzeme bilimindeki gelişmeler ile daha hafif, güçlü, dönüştürebilir ve uyum sağlayabilir yeni malzemelerin üretimi dördüncü sanayi devriminin kritik önemdeki bilşenlerinden birisidir. Günümüzde kendini onaran ya da temizleyen akıllı malzemeler, orijinal şekline dönen metaller, basınç altında enerjiye dönen seramik ve kristaller uygulamada kullanılmaktadır (konuya ilişkin ilginç bir uygulama videosuna erişmek için tıklayınız).

Üç boyutlu yazıcı (3D printing) teknolojisi üç boyutlu çizim veya model kalıplarının yardımıyla fiziksel nesnelerin yazıcı mantığıyla üretilmesini sağlamaktadır. Bu teknolojinin rüzgar türbinlerinden tıbbi implantlara çok geniş bir kullanım alanı mevcuttur. Günümüzde temel olarak otomotiv, uzay ve tıbbi sanayilerdeki kullanımı ön plana çıkmaktadır. Kitlesel olarak üretilen mal ve eşyalardan farklı olarak üç boyutlu yazıcılarla üretilen nesneler bireysel tercihlere göre çok daha kolay özelleştirilebilir. Maliyet, büyüklük ve hıza ilişkin kısıtlamaların giderek azalması ile beraber üç boyutlu yazıcı teknolojisinin devre kartı gibi entegre elektronik bileşenlerden insan hücre ve organlarının üretimine (bioprinting) pek çok alanda yaygın şekilde kullanılacağı değerlendirilmektedir (tıpta potansiyel uygulamalar için tıklayınız). Elbette bu alanda kullanılacak malzemeler farklı olacaktır. Mesela deneysel olarak kemiklerin yapılmasında titanyum tozu kullanılmaktadır. Artık araştırmacılar sıcaklık ve nem gibi çevresel faktörlere de tepki verebilecek ve kendini değiştirebilecek 4D adlı yeni bir teknoloji üzerinde çalışmaktadır (sağlıkta bir örneği için tıklayınız). Nesnelerin interneti ile entegre 3D yazıcı teknolojisi ve laser kesiciler yeni nesil sayısal imalat anlamına gelebilir. Veriyi nesnelere ve nesneleri de verilere dönüştürme yeteneği sayesinde, tüketiciler talep ettiğinde, ilgili nesnenin verisini yerel tedarikçiye gönderip burada istendiği şekilde üretimini sağlayarak uzun tedarik zincirini kısaltabilir.

Fizik ve bilgi teknolojileri yanısıra biyoloji alanında son yıllarda gerçekleşen yenilikler büyük resmi tamamlamamıza yardımcı olmaktadır. Maliyetlerin azalması ve hızın artması ile beraber genetik dizileme (sequencing) teknikleri son yıllarda daha yaygın olarak kullanılmaya başlamıştır. İnsan genom projesi 10 yılda tamamlanmış ve 2.7 milyar dolara mal olmuş iken, günümüzde bir kaç saatte ve bin dolardan daha az bir fiyata gen dizilimi yapılabilmektedir. Artık tüm genom dizilimi ile hastalık-genom yapısı arasındaki ilişkilerin belirlenmesi ve bu tekniklerin hastalık risk belirleme ve tanısında kullanılması mümkün hale gelmiştir. Bir yandan da çevresel faktörler ve yaşam tarzı mobil aygıtlar ve sensörler aracılığıyla yakından takip edilerek bireyselleştirilmiş sağlık ve hassas tıp (precision medicine) uygulamalarının yaygınlaştırılmasına çalışılmaktadır (konuya ilişkin yazılar için tıklayınız).

Son yılarda öne çıkmaya başlayan yenilikçi teknoloji alanlarından birisi de nöroteknolojilerdir. Bu konuda Human Brain Project (Avrupa Komisyonu tarafından 10 yıl boyunca 1 milyar Euro ile desteklenen bir projedir) ve ABD’de Başkan Obama’nın desteklediği The Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) girişimi önemlidir. Bu projeler bilimsel ve tıbbi çalışmalara odaklansa da, nöroteknolojilerin yaşantılarımızdaki tıbbi olmayan etkilerine de her geçen gün daha çok şahit oluyoruz. Örnek olarak 2015 yılında piyasaya sürülen bir nöro-başlık -ki maliyeti bir oyun konsolundan daha ucuzdur- beyin dalgalarını kullanıp işleyerek ve arayüz olarak kullanarak yeni fırsatlar sunmaktadırlar (konuya ilişkin bilgi için tıklayınız).

Mart 2015’de Global Agenda Council on the Future of Software & Society “Technological Tipping Points” adlı ankette bilgi ve iletişim teknolojileri sektöründen 800 yönetici ve uzman katılımcıya teknolojik gelişmelerin ulaşacağı spesifik noktalara ilişkin görüşleri soruldu ve “çoktan ulaşıldı” ile “20 yıldan uzun sürer” ölçeği arasında cevaplar vermeleri istendi. Sonuçlar toplanıp analiz edildi ve hedeflere ilişkin beklentiler 2018-2027 arasında bir takvime yerleştirildi. Elde edilen bulguların bir kısmı kısaca şu şekilde (2025 yılına kadar);

• İnsanların %10’u internete bağlı giyilebilir elbiseler giyecekler (%91,2),
• ABD’de ilk robot eczacı uygulamaya girecek (%86,5),
• İlk implante edilebilir mobil telefon ticari olarak mümkün olacak (%81.7),
• Tüketici ürünlerinin %5’i 3D yazıcılarla üretilecek (%81,1),
• Toplumun %90’ı akıllı telefon kullanacak (%%80,7),
• Toplumun %90’ı düzenli internet erişimine sahip olacak (%78,8),
• ABD yollarında sürücüsüz arabaların toplam araba sayısına oranı %10’a ulaşacak (%78,2),
• İlk 3D yazıcı teknolojisi ile üretilmiş karaciğer nakledilecek (%76,4),
• İnternet trafiğinin %50’si ev araçları ve arabalar için kullanılacak (%69,9),
• Küresel olarak özel arabalardan ziyade araba paylaşımı ile seyahat yapılacak (%67,2).

…

Dördüncü sanayi devrimi, bilgi teknolojilerinin tetiklediği ve diğer yenilikçi teknolojilerle desteklenen bir küresel dönüşüm fırsatıdır. Bu dönüşüm toplumsal/ekonomik alt yapı yanısıra kültürel/politik üst yapıyı da değiştirmeye adaydır. Bu noktada her fırsatın aynı zamanda tehditler de içereceği ve sunacağı imkanlar yanısıra oluşturabileceği yıkım ve tehlikeler açısından değerlendirilip hazırlık yapılması gerektiği gözden kaçırılmamalıdır.

Serinin diğer yazıları:

Dördüncü sanayi devrimi (1): Anlamı ve önemi

Dördüncü sanayi devrimi (2): Avrupa Birliği ve ABD

Dördüncü sanayi devrimi (4): Sağlık alanında fırsatlar

Kaynaklar:

1. Schwab, Klaus. The Fourth Industrial Revolution. World Economic Forum, Geneva, 2016.

2. Brühl, Volker. Wirtschaft des 21. Jahrhunderts. Herausforderungen in der Hightech-Ökonomie. Springer Fachmedien, Wiesbaden, 2015.

3. World Economic Forum. Deep Shift Technology Tipping Points and Societal Impact. Yayın tarihi: Eylül 2015. Erişim tarihi: 31 Ocak 2016.

4. Bauernhansl, Thomas; ten Hompel, Michael; Vogel-Heuser, Birgit. Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik. Springer Fachmedien, Wiesbaden, 2014.

5. Bloem, Jaap; van Doorn, Menno; Duivestein, Sander; van Manen, Thomas; van Ommeren, Erik; Sachdeva, Sandeep. No More Secrets, with Big Data Analytics. The Sogeti Trend Lab VINT, 2013.

6. Gershenfeld, Neil; Vasseur, Jp. As Objects Go Online, The Promise (and Pitfalls) of the Internet of Things (12 Şubat 2014). Foreign Affairs. The Fourth Industrial Revolution. A Davos Reader. Basım Tarihi: 2016.