Tuvj radikaalit teknologiat kehitys

Arvonluontiverkoston rajaus: Tässä arvonluontiverkostossa päämäärän asemassa on en sisijaisesti ihmisten, mutta myös lemmikkieläinten ravitsemus, eli energian ja tarpeellisten
ravinto- ja hivenaineiden saanti terveellisellä ja nautinnollisella tavalla.
Tärkeimpänä arvona ihmisten valinnoissa näkyvät aistittava laatu, hankintakustannukset,
terveellisyyskäsitys ja huoltovarmuus. Laatuun liittyvät makutottumukset ja aistihavainnot
sekä sosiaalinen konteksti, kustannuksiin on liitettävä hinnan lisäksi ravinnon hankkimisen
tai valmistamisen vaiva ja terveellisyyteen ruoan energiamäärä, ravinnepitoisuus ja pilaan tuneisuus sekä allergeenit tai vastaavat yksilölliset ongelmat. Yhteiskunnallisesti ravinnon
saatavuus huoltovarmuuden ja kestävyyden näkökulmasta on tärkeä tukiperuste. Ravin non on silti oltava yksilöllisesti sekä tarpeiden että halujen mukaista.
Transformaation keinot ja arvot: Ravinnontuotanto perustuu nyt pääosin pelto- ja kas vihuoneviljelyyn sekä karjatalouteen. Nämä tuottavat teollisessa mitassa raaka-aineet elin tarviketeollisuuden jalostettavaksi ja sieltä edelleen kaupan jakeluketjuun sekä suurkeitti-
öihin.
Haastajaregiimi perustuu kaupungeissa ja tehtaissa pääosin suljetussa tilassa keinovaloilla
tapahtuvaan vesiviljelyyn, hyönteistalouteen, biotekniseen ruoantuotantoon ja robotisoi tuun hajautettuun yksilölliseen tilausruokaan. Kun peltoviljely ja karjatalous korvataan lä-
hikasvatuksella, saadaan tuotanto jatkuvaksi ja tarpeenmukaiseksi eikä suurteollista väli vaihetta tarvita elintarviketuotannossa. Sisäviljely ja uudet GMO-tekniikat tekevät geeni manipuloidusta ruoasta turvallista, tehokasta, ravitsevaa ja maukasta.
82
Sisäviljely tapahtuu tavallisesti tiiviissä tilassa kasvien kasvaessa hyllyköissä. Ravinteet oh jataan juurille nesteenä ja aurinko korvataan led-valoilla, jotka viritetään tuottamaan kas vien lehdille niiden kulloinkin tarvitsemia aallonpituuksia. Mikäli kasvatustapaa verrataan
peltoviljelyyn, tarvitaan vettä kymmeniä kertoja vähemmän, eivätkä lannoitteet valu ympä-
ristöön. Viljelyn tapahtuessa sisätiloissa on kasvukausi ympärivuotinen ja pinta-ala sadas osia peltoviljelystä.
Jos energia tuotettaisiin peltoalalta aurinkopaneeleilla, kertyisi sitä huomattavasti luonnol lista kasvukautta pitempään. Aurinkopaneelien ja led-valojen heikko hyötysuhde hukkaa
toistaiseksi tämän edun ja muut valon täsmällisestä kohdentamisesta saatavat edut. Ener giatalouden näkökulmasta voidaan kuitenkin arvioida, että peltoalan peittävien aurinkopa neelien energialla voidaan jo nyt kasvattaa sisäviljelyssä yhtäläinen määrä ravintoa kuin
peltoviljelyllä etenkin pohjoisissa oloissa. Aurinkopaneelien ja valaisimien hyötysuhteen ja
viljelymenetelmien kehittyessä, sisäviljelyn etumatka tältäkin osin kohentuu.
Proteiinitarve ja ihmisten makutottumukset ovat vaikeasti yhteen sovitettavissa pelkästään
kasviksilla. Eläinsolujen viljelyä kehitetään monin eri tavoin, ja bioteknisen proteiinin us kotaan tulevan tavalliseksi tämän raportin tarkastelujakson lopulla. Tätä aiemmin yleisty vät kasvis- ja hyönteispohjaiset lihaa matkivat proteiinit. Maun lisäksi aminohappokoostu mus voidaan säätää sellaiseksi, että tuotteet vastaavat lihan ravintoarvoja. Keinotekoinen
liha on tulevaisuudessa pääosin tuotettavissa paikallisesti lähivalmistuksen keinoin.
Elintarviketeollisuus tuottaa valmisruokia teollisen paradigman avulla liukuhihnalla. Nyt
kokeiluvaiheessa oleva robottikokki toimii kuten ihmiskokki ja valmistaa ruoan yksilölli sesti. Se kulkee kiskoilla ja ulottuu käsillään astiakaappeihin, jääkaappiin, kuivatavarakaap piin, leikkuutasolle, liedelle ja uuniin. Robotti voidaan esimerkiksi sijoittaa ravintolaan, lai toskeittiöön tai kauppaan. Pisimmälle ehtineen tuotteen kerrotaan osaavan nyt valmistaa
sata erilaista ateriaa ja maksavan 75 tuhatta euroa.
Näyttäisi olevan ainoastaan ajan kysymys, kun robottikokki voisi valmistaa kerrostalon
asukkaille näiden omien mieltymysten ja tarpeiden mukaiset ruoat murto-osalla laitoskeit tiön kustannuksista. Robottikokki voisi myös tilata tarvittavat elintarvikkeet ja laskuttaa
asukkaita yksilöllisesti kunkin kuluttamista raaka-aineista.
Hieman ristiriitaisena kehityskulkuna, joka tekee kehityksestä osin ennakoimatonta, val misruokien säilöntätekniikka saattaa kehittyä radikaalisti. Vedessä umpiossa säteilytetty
ruoka säilyttää joidenkin havaintojen mukaan tuoreutensa useiden kuukausien ajan nor maalissa huoneenlämmössä. Mikäli prosessi todellakin turvaa ruoan maukkauden taval lista kuluttajaa tyydyttävällä tavalla, voi ruoan verkkokauppa muuttua radikaalisti. Omien
mieltymysten mukaiset ruoat voisi tilata mistä tahansa esimerkiksi kuukauden tarpeen mu kaisina kertaerinä. Ruoka tulisi halpana laivarahtina. Säilytystilana toimisi mikä tahansa
huoneenlämpöinen kaappi.
Tärkeimmät uudistavat arvot liittyvät yksilöllisiin tarpeisiin ja mieltymyksiin sekä kestä-
vään kehitykseen. Näitä voimistavat monenlaiset eettiset arvot, lisääntyvät allergiat ja ha janaistuvat etniset taustat. Kehitystä vauhdittaa vaihtoehtojen lisääntymisen ohella tietoi suus oman kehon tilasta. Funktionaalisen ravinnon suosio ja kehittyvien mittalaitteiden ja
tekoälyn avittama ymmärrys omalle keholle tarpeettomien tai haitallisten aineiden vaiku tuksista tulevat kasvamaan.
83
Valtaregiimin keinot ja arvot: Peltoviljely on syklistä toimintaa, ja se tuottaa suuren mää-
rän elintarvikeraaka-aineita kerralla. Karjataloudessa ja kasvihuoneviljelyssä mittakaava edut ovat myös ilmeiset ja syklisyyttäkin on jonkin verran luonnonvalon, karjan ravinnon
tai kulutustarpeen kausivaihtelun vuoksi. Suurten tilojen tehokkuus ylittää monin verroin
sen, että jokaisella olisi oma pieni lehmä tai vuohi, muutamia kanoja, ja peltotilkku säilytys tiloineen vuoden tarpeiksi. Suuret tilat tehoviljelyineen ja tehokasvatuksineen kuitenkin
synnyttävät tarpeen teollisten elintarvikemäärien prosessointiin ja varastointiin. Tämä
puolestaan luo tarpeen jakelukanaville elintarvikemyymälöineen ja laitoskeittiöineen, sekä
kaiken tämän valvonnalle.
Elintarvikeketjun puhtauden valvonta, prosessoitujen elintarvikkeiden lisäaineiden regu lointi ja merkintöjen valvonta ovat muuttuneet tärkeämmiksi kuin tavallisen ihmisen ym märrys siitä, mitä kenenkin kannattaa syödä.
Elintarviketuotanto toimii tukien varassa ja regulaatioiden luomassa kehikossa. Tuet koh distuvat käytettyihin välineisiin ja menetelmiin tuotannollisten tulosten sijaan. Myös muu
sääntely ja valvonta kohdistuvat ensisijaisesti toimintatapoihin tulosten sijaan. Tärkeim pänä arvona on vallitsevan toimintamallin noudattaminen. Elintarviketeollisuuden ja vähit täiskaupan logistiikkaketjut on suljettu ja harvojen toimijoiden hallussa. Näiden etu on säi lyttää toimintamalli nykyisen kaltaisena.
Muutoksen hyödyt, riskit ja hidasteet: Uudet sisäviljelyn tekniikat ja robottikokit ovat
vasta kokeiluasteella. Teknologian kypsyminen laajamittaiseen käyttöön sopivaksi tapah tunee 2020-luvulla. Hyödyt muutoksesta liittyvät kansanterveyteen, elämän laatuun, ym päristön kestävyyteen, kriisinsietokykyyn, vaihtosuhteeseen ja työllisyyteen muiden seik kojen ohella. Yksilöllinen, makumieltymysten ja tarpeen mukainen tuore ravinto lähellä
kasvatettuna ja valmistettuna on monin tavoin terveellisempää kuin vakioitu, prosessoitu
ja säilötty ravinto. Sisäviljelyn ympäristöhaitat ovat myös huomattavan pienet peltovilje lyyn verrattuna.
Riskinä uusiin käytäntöihin siirryttäessä voidaan pitää nykyistä keskitettyä valvontaa. Se
kangistaa ja estää muutosta luomalla pienille lähitoimijoille velvoitteita, jotka on suunni teltu suurten toimijoiden tarpeisiin ja systeemisten riskien varalle. Ravinnon yksilöllisty essä tulee valvonnan automatisoitua. Pienten toimijoiden valvonta voi siirtyä yrittäjää työl listävien prosessien sijaan kuluttajien ilmoitusmenettelyiden sekä yrittäjän vakuutustur van ja itsevalvonnan varaan, pistemäisten riskien mukaiseksi.
Muutosta hidastaviin tekijöihin kuuluu tottumus kaupassakäyntiin ja vaihtoehtoisen jake lukanavan puute. Elintarvikeketjun voimakas integroituminen ja sen sisällä tapahtunut vir taviivaistuminen vaikeuttaa rakenteen vähittäistä muutosta. Muutosta voi toisaalta nopeut taa lähiruoan ja erityisruokavalioden luonne osana omaa identiteettiä sekä ravinnon kas vattaminen ja valmistus osana omaa elintapaa.
Nousevat ammatit ja osaamisvajeet: Merkittävin ammatteja muuttava asia on ravinnon
yksilöllistyminen ja lähikasvatus. Nousevia uusia ammatteja ovat uudessa toimintamallissa
biotuotetehdassuunnittelija, kaupunkiviljelijä, lajike ja ravinneoptimoija, bioraaka-ainelo gistikko, jäljitettävyysvastaava, elintarvikevakuutusasiamies, sisäviljelmätarvikekauppias
84
85
ja -asentaja, nutrigenomiikkakonsultti, aineenvaihdunta-analyytikko, ruoka-designer, ro bottikokkiteknikko, robottiravintoloitsija, virtuaaliravintoloitsija, ruokapalvelualustavas taava, etäkokki, kypsymisaikatauluttaja, keinolihakasvattaja ja elintarvikehuolitsija.
Uudet tehtävät poikkeavat olennaisesti nykyisistä ravintoterapeutin, maanviljelijän, tori kauppiaan ja ravintoloitsijan tehtävistä, ja tehtävien määrä lisääntyy näihin verrattuna,
mutta vastaavasti vähenee nykyisen elintarvikeketjun tehtävistä.
Muutoksen säädöstavoitteet: Led-viljelyn, bioteknisen kasvatuksen ja nutrigenomiikan
tutkimusta ja opetusta tulisi laajentaa merkittävästi. Viranomaisohjeistus sekä sisäviljelyyn
käytettyjen rakennusten kunnon että elintarvikkeiden laadun varmistamiseksi on tarpeen.
Keinotekoinen viljelty liha on määriteltävä kasvikseksi. GMO-ruoka tulisi sallia nykyistä
helpommin erityisesti sisäviljelyssä. Led-viljely tulisi säätää muun viljelyn kanssa tukineut raaliksi ja suosia sitä huoltovarmuussyistä varastointitarpeen keventymisen vuoksi. Pien tuotannon esteitä ja rasitteita tulisi karsia alustatalouden keinoin synnyttämällä esimer kiksi julkisia robotisoitua logistiikkaa hyödyntäviä digitaalisia kauppapaikkoja sekä saatta malla pientuotanto enemmän kotitalouden oman ruokatuotannon kanssa verrannolliseksi.
Robottiyhteiskeittiöiden kokeilutoiminta tulisi käynnistää. Toiminnalle tulisi luoda roolit ja
vastuurajat sekä valmistella kaavamääräyksiä robottiyhteiskeittiöitä varten.
Kansalliset erityispiirteet: Kasvukausi on Suomessa lyhyt, vähittäiskauppa keskittynyt ja
elintarvikevalvonta hyvin normatiivinen. Väestön tekninen osaaminen ja omatoimisuus
ovat korkealla tasolla.
https://www.vtt.fi/inf/pdf/visions/2017/V9.pdf
TKID Ravinto: teknologiakorien sovellukset vaikuttavuusarvioineen Painoarvo
1 Makumieltymysten tarkka analysointi yksilöllisen ravinnon suunnittelua varten. 3
2 Ravinnon pieneliöiden ja alkuperän tarkastaminen. Oman perimän ja mikrobio men vaikutus yksilöllisiin ravitsemussuosituksiin. GMO-ravinnon kehittäminen.
20
3 Ravintotarpeen ja ravinnon sopivuuden mittaaminen elintoimintoja seuraa malla.
10
4 Elintarviketurvallisuus - elintarviketuotteiden säilyvyyden ja tuoreuden valvonta. 5
5 Ruoan ja ravintoaineiden koostumuksen henkilökohtainen tunnistaminen kau passa tai lautasella. Viljelyn ja karjatalouden prosessien ja raaka-aineiden omi naisuuksien mittaus.
10
6 Elintarviketuotannon robotisaatio hyötyy kuvantamisen kehityksestä. 3
7 Materiaalitutka vaatii käytännössä lähetyksen ja vastaanoton IR- tai THz-alueella
ja useampi aaltoalue ja kenno multispektrikameran tapaan on hyödyksi.
3
8 Sisäviljely on täysin riippuvaista kasvien tarvitseman LED-valojen värin hyöty suhteesta ja LED-valaisimien hinnasta.
10
10 Ravinnon säteilytys on säilöntäkeino. 1
11 Ruoan tilaus ja siitä keskustelu robottikeittiön kanssa lisää luontevuutta. 3
12 Robottikokin ohjaus ja oppiminen, yksilöllisen ravitsemuksen suunnittelu, kasvu olosuhteiden optimointi.
10
13 Hahmontunnistusalustat nopeuttavat maatalouden robottien ja keittiörobottien
tuotekehitystä.
5
86
TKID Ravinto: teknologiakorien sovellukset vaikuttavuusarvioineen Painoarvo
14 Emootioiden tunnistus makumieltymysten selvittämiseksi. 3
15 Keskustelu ruoasta robottikeittiön kanssa on helpompaa kuin valikoiden käyttö. 3
16 Maataloustehtävissä pelloilla ja karjatiloissa työskentelevät robotit tarvitsevat
reaaliaikaisen tilannekuvan ympäristöstään materiaalien tarkkuudella.
5
18 Ruoan valmistukseen ja kasvatukseen liittyy valtava määrä reseptejä ja niksejä.
Näiden kokoaminen tekoälyn opetusaineistoksi on hyödyllistä.
5
19 AR-lasit voivat opastaa kaikissa elintarviketuotannon ja ruoanvalmistuksen vai heissa.
10
26 Soluaineenvaihdunnan mallinnus, jotta ravinnon vaikutus terveyteen voidaan
yksityiskohtaisesti simuloida, vaatii nykyistä enemmän laskentatehoa.
5
28 Robottiauto edesauttaa kaupunkiviljelyä ja elintarvikkeiden hajautettua kasva tusta ratka
luttajille.
isemalla kustannustehokkaasti toimituksen kasvattajilta suoraan ku-
3
29 Kevyet tavarankuljettimet helpottavat elintarvikejakelua ja kaupunkiviljelmien
tuotannon jakelua kotitalouksiin.
3
30 Nelikoptereilla voidaan hoitaa maatalouden mittaus- ja valvontatehtäviä sekä
ruiskutuksia ja joitakin istutustehtäviä.
3
36 Mehiläisten ja muiden pölyttäjien tuhoutuessa voisi olla mahdollista kehittää
kyberhyönteisiä suorittamaan pölytystä. Sama tarve voi koskea sisäviljelyä.
3
37 Robottikokki tarvitsee tuntoherkät kädet, jotta kykenee ongelmitta samoihin
suorituksiin kuin mestarikokki. Herkkyydestä on hyötyä myös eläinten ja kasvien
käsittelyssä.
5
40 Robotisoituun viljelyyn itsekorjaavat prosessit ja parviäly soveltuvat hyvin. 5
41 Elintarviketuotannossa ubiikki ympäristö takaa suotuisat kasvuolosuhteet ja
kunkin erän yksilöllinen tunnistaminen auttaa tekoälyä oppimaan prosessin vir heistä.
5
42 Robottikokin opetuspalvelut, viljelyyn käytettyjen robottien opetus ja etäoh jauspalvelut.
3
45 Astioiden puhtaanapito kitkattomuuden avulla. 1
46 Elintarvikepakkaukset hyötyvät eristävyydestä. 3
50 Erotustekniikka vaikuttaa kasvien ja lihan viljelyyn tarvittaviin raaka-aineisiin ja
saattaa vaikuttaa ruoan valmistukseen. Kiertotalous vaikuttaa ravinteiden saan tiin.
5
51 Elintarviketurvallisuus lisääntyy, kun bakteerien ja epäpuhtauksien leviäminen
vähenee.
3
53 Robottien kehitys auttaa elintarvike- ja ruokatuotannon kaikissa vaiheissa. Kei notekoinen lihas edistää palvelurobottien kehittymistä.
3
54 Makea vesi on välttämätön elintarviketuotannon kaikissa vaiheissa ja kasvava
osa ihmisistä elää alueilla, joissa vedenkäyttöä joudutaan rajoittamaan.
10
56 Kasveihin voidaan lisätä keinotekoisia osia korvaamaan esimerkiksi juuria tai
lehtiä. Pistokkaat keinojuuressa tai keinotekoinen ravinne hedelmän tuottavaan
osaan.
3
57 Elintavat ja ravinto muuttuvat tärkeämmiksi - keho temppelinä -ajatus yleistyy.
Tämä kasvattaa yksilöllisen, puhtaan ja funktionaalisen ravinnon tarvetta.
3
58 Mikrobotit voivat selvittää ravinnontarvetta elimistössä. Mikrobotit voivat seu rata karjan elintoimintoja ja nanohiukkaset sekä mikrobotin auttaa kasvien ra vinnonsaannissa.
5
87
TKID Ravinto: teknologiakorien sovellukset vaikuttavuusarvioineen Painoarvo
59 Geenimanipuloinnin avulla kasvit ja eläimet saadaan sopeutumaan olosuhteisiin
ja ne sekä pieneliöt saadaan tuottamaan ravinnoksi kelpaavia aineita tehokkaasti.
10
60 GMO-tuotteiden valmistus on muuttunut helpoksi ja tarkaksi. 5
61 GMO-kasvien ja eliöiden suunnittelu, elimistön omien solujen simulointi ja reaktioiden testaaminen ravintoon.
5
62 Soluaineenvaihdunnan ymmärrys ja mikrobiomen tuntemus auttavat suunnittelemaan yksilöllisen ravinnon. Myös perinnölliset taipumukset voidaan ottaa
huomioon.
5
63 Ihminen syö ravinnokseen elimiä, soluja tai niiden rakenneosia. Soluviljely on
tärkeä mahdollinen ravintolähde.
5
64 Soluviljely voi tuottaa ihmiselle ravitsevaa massaa, mutta ruoka tarvitsee miellyttävän tekstuurin, ollakseen maistuvaa. Se voidaan tuottaa 3D-tulostuksella.
5
66 Lihakarjan kasvatus aiheuttaa merkittäviä haittoja ja on tehotonta. Sen korvaaminen hyvälaatuisella bioteknisellä tai viljellyllä proteiinilla olisi suuri saavutus.
20
67 Elintarviketeollisuuden mahdollinen transformaatio syklisestä maataloudesta
jatkuvaan ja tarpeen mukaiseen hajautettuun kaupunki- ja tehdasviljelyyn.
20
69 Perimän säilytys geenipankissa tulevaan tarpeeseen. Elintarvikkeiden rakenteen
säilyttävä nopeasti pakastava kylmätekniikka yleistyy ja tehostuu.
3
70 Aurinkopaneelien ja led-valojen hyötysuhteen ja hinnan parantuminen voi johtaa siihen, että kasveja kannattaa yhä laajemmin viljellä sisätiloissa led-valolla.
5
77 Lähienergian ylijäämän käyttö sisäviljelyyn yleistynee, synergia on hyvä. 3
78 Synteettiset biomateriaalit ja CO2-lannoitus tehostavat elintarviketuotantoa. 3
79 Pienydinvoimalat voivat muuttaa sisäviljelyn riippumattomaksi sähköverkosta. 3
84 Ravintotottumusten pelillistäminen voi edistää sekä kestävää kehitystä että ravitsevaa ruokailua.
3
88 Robottikokki ja maatalouden robotit voivat erikoistilanteissa vaatia ohjausta.
Edullisin hyvä robotin ohjaaja on useinkin kaukana ja kauko-ohjaus on tarpeen.
5
90 Elintarvikkeiden tuotanto ja lähijakelu sopivat osuuskuntatyyppisille alustoille. 5
91 Robottikeittiöt, robottiviljelmät ja lähiruoka soveltuvat alustatalouteen. 5
92 Elintarviketuotannon robottien ja niihin liittyvien komponenttien rajapinnat
edesauttavat kehitystä, mutta erilliset tehtävät ovat yksittäisten valmistajien
ratkaistavissa.
1
93 Robottikeittiö tilaa tarvikkeet robottikasvattajilta, kun asiakas tilaa ruoan robottikeittiöltä verkossa. Ketju ulottuu lannoitukseen, jonka kyntörobotti tilaa mittausdatan mukaan.
5
95 Perimän ja ravinnon väliset yhteydet, robottikeittiön toimintaohjeet, robottiviljelyn ohjeet, yhteiset opit ja kokemukset ja näihin liittyvä oppiva tekoäly ovat
kaikki saatavilla pilvessä.
5
96 Robottikokin AI voi olla globaali, kuten myös alusta, jolta ruoka-annos tilataan. 5
97 Elintarvikkeiden ketju raaka-aineista kuluttajatuotteisiin voidaan yksittäisen
tuotteen kotiin toimituksen tasolle asti kirjata lohkoketjuun.
3
98 Digitaalisesti tuotetuilla elämyksillä on yhteys ruoan 3D-tulostukseen. Globaali
ruoan 3D-mallinnus vaikuttaa kulttuureja yhdistävästi.
3
99 Oman perimän, mikrobiomen ja ravinnon tietojen yhdistely mahdollistaa elintapasuositusten kehittämisen yksilöllisellä tasolla ja monen toimijan toimesta.
5
100 Etäkokki voi VR-lasien avulla osallistua vaativiin työvaiheisiin olettaen, että etä-
kokki ja robottikeittiö toimivat samalla alustalla.
3
2.7.60 Perimän editointitekniikat, CRISPR/Cas9 (060) **.................................319
2.7.61 Elämän simulointi solutasolla ja keinosolu (061) ** ..............................321
2.7.62 Solun metabolia, mikrobiome ja genetiikka (062) ** ............................322
2.7.63 Elinten korjaaminen ja soluviljely (063) ** ............................................3242.7.64 Elinten ja biomateriaalien 3D-tulostus (064) * ......................................326
2.7.65 Dementian ehkäisy ja hoito (065) ** ..................................................... 328
2.7.66 Biotekninen liha ja lihaimitaatiot (066) ***...........................................330
2.7.67 LED-viljely, kaupunkiviljely ja robottiviljely (067) ****..........................332
2.7.68 Kasvi- ja eläinkuidut, nanosellu (068) *.................................................. 334