Aalto University Magazine 23

A ALTO UNIVERSIT Y MAGA ZINE 23

23

LOK AKUU 2018

Voivatko älylaitteet ymmärtää meitä? s. 30

Täsmähoitoa tekoälyllä s. 12

Neuroverkkojen saloja selvittämässä

Atomi kerrallaan

Mullistava kvanttitila

Flow-festivaalin tunnelmia. Katso sivu 50.

Kuvat: Anni Kääriä, Mikko Raskinen

sisältö Tämä lehti tarkastelee tekoälyä.

12 Täsmähoitoa tekoälyllä

ja jokaiselle digitaalinen kaksonen?

30 Miten älyapuri toimii?

Pieni tekoälysanasto avaa termit.

40 Curious AI ja tavallista

älykkäämpi työkaveri.

28 Tieteestä – Materiaalitutkimusta atomi kerrallaan.

30 Teema – Voivatko älylaitteet ymmärtää meitä?

36 Tieteestä – Biomateriaalit haastavat muovin.

39 Kampus – Väreen taidekokoelma avautui yleisölle.

40 Yrittäjyys – Mathias Berglund kehittää yleistä tekoälyä.

42 Tieteestä – Yu Xiao rakentaa hiljaisen tiedon moottoria.

43 Vau – Ilari Niitamo sai Applen palkinnon.

44 Ajankohtaista – Oppimaan oppiminen ja muita trendejä.

46 Väitöksiä – Otto Mustonen ja mullistava kvanttitila; Julia Talvitie ja mikroroskat; Eeva-Lotta Apajalahti ja energiamurros.

48 Arjen valintoja – Petri Myllymäki ei koe tekoälyä uhkana.

50 Yhteistyö – Flow oli muutakin kuin musiikkia.

Jaakko Kahilaniemi

5 Avauksia – Samuel Kaski ja FCAI. 6 Nyt – Pieniä uutisia, isoja asioita.

10 Vau – Heli Salomaa on pelimaailman käsityöläinen.

11 Oho – Jyri Hämäläisen hyppy bisneksen puolelle.

12 Teema – Täsmähoitoa tekoälyllä.

18 Teema – Kasperi Mäki-Reinikka taiteen ja tekniikan välissä.

20 Kuka – Miika Aittala selvittää neuroverkkoja.

24 Tieteestä – Atomikerroskasvatus voi tehdä ihmeitä.

26 Tieteestä – Tuomo Suntola sai Millennium-palkinnon.

27 Yhteistyö – Espoo tähyää älykaupunkien kärkeen.

Valokuvaaja Jaakko Kahilaniemi otti tähän numeroon useita henkilökuvia ja kuvitti pääartikkelin.

Hän voitti syyskuussa ING Unseen Talent Award -palkinnon, 10 000 euroa. Palkittu kuvasarja Nature Like Capital kuvaa ihmisen monimutkaista suhdetta luontoon.

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 3

Veera Konsti

Tekemässä

TIEDE JA UUDET TEKNOLOGIAT eivät

yksin muuta maailmaa. Tarvitaan myös tarinoita maailmasta, johon ne on sidottu. Vielä hetki sitten tarinoita tekoälystä ei juuri ollut, nyt siitä puhutaan aikamme suurimpana vallankumouksena. Sen ymmärtämiseksi pitää availla solmuja, jotka ovat pitäneet maailmaa tähän asti koossa ja joihin ei ole tarvinnut koskea.

Olen työskennellyt Aallossa erityisesti tekoälyteemojen kanssa. Suurin oivallukseni: millaisen vallankumouksen tekoäly aiheuttaakaan, kaikki, mihin se koskee, näkyy hetken purettuna osiinsa. Palapelin kokoajilla on valta muuttaa maailmaa.

Tapio Reinekoski

KUN MAAPALLON tila aiheuttaa hengen-

ahdistusta, on ihanaa nähdä työssään valonpilkahduksia: metsässä syntyviä vallankumouksia ja talviauringonkin nappaavia aurinkokennoja.

Tiedetoimittajana koen usein myös pieniä ahaa-elämyksiä. Orlando Rojasin haastattelun jälkeen katselin pihamäntyä ja ihmettelin evoluution muovaamaa materiaalia, joka kestää melkein mahdottomia olosuhteita, kuten Suomen talvia, myrskytuulia ja tuholaisia.

Haluan, että lukijat saavat osansa tutkijoiden viisaudesta. Onneksi en pelkää tehdä tyhmiä kysymyksiä ja heiluttaa ymmärrettävän yleiskielen lippua.

Minna Hölttä

LEHTEÄ TAITTAESSA ja artikkeleita

l­ ukiessa tajusin, että todellinen tekoäly on vasta teorian tasolla. Se, että ihminen ikään kuin synnyttäisi tekoälyn, olisi yhtä suuri virstanpylväs kuin tulen keksiminen.

Emme vielä käsitä, mikä on se asia, joka saa älyn toimimaan. Uskon, että vastaus löytyy ihmisen omasta älystä, sen ymmärryksestä ja lopulta sen kloonaamisesta.

Graafikkona suhtaudun tekoälyyn myönteisesti. En kuitenkaan usko sen pystyvän graafiseen suunnitteluun vielä pitkään aikaan, koska se ei kykene luovuuteen. Ehkä todellinen tekoäly syntyy silloin, kun ymmärrämme, mistä ja miten luovuus syntyy.

Wille Valkeisenmäki

JULKAISIJA Aalto-yliopisto, viestintäpalvelut PÄÄTOIMITTAJA Jaakko Salavuo TOIMITUSPÄÄLLIKKÖ Paula Haikarainen AD & KUVATOIMITTAJA Liisa Seppo, Otavamedia OMA Oy TÄMÄN NUMERON GRAAFINEN SUUNNITTELU Wille Valkeisenmäki

4 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

STÖMER ÄRI KK MP

I

Venla Helenius, Riikka Hopiavaara, Minna Hölttä, Iiro Immonen, Katrina Jurva, Jaakko Kahilaniemi, Kalle Kataila, Krista Kinnunen, Veera Konsti, Anni Kääriä, Lasse Lecklin, David Lewis, Lucas Millheim, Aleksi Poutanen, Marjukka Puolakka, Erkki Pöytäniemi, Mikko Raskinen, Tapio Reinekoski, Guillaume Roujas, Panu Räty, Kaisa Salminen, Laura Siira, Noora Stapleton, Eeva Suorlahti, Tiina Toivola, Wille Valkeisenmäki, Karoliina Vuorenmäki, Ida-Maria Wikström KÄÄNNÖKSET Ned Kelly Coogan OSOITE PL 18 000, 00076 Aalto PUHELIN +358 9 470 01 VERKOSSA aalto.fi/magazine SÄHKÖPOSTI magazine@aalto.fi OSOITTEENMUUTOKSET alumni@aalto.fi PAINOTYÖN TILAAJA Unigrafia Oy SIVUNVALMISTUS Aste Helsinki Oy PAINATUS Grano Oy, 2018 PAPERI Maxioffset 250 g/m2 (kansi) & 120 g/m2 (sisäsivut) PAINOS 30 000 (suomenkielinen) & 5 000 (englanninkielinen) OSOITELÄHDE Aalto-yliopiston alumni- ja kumppanuusrekisteri (CRM) AALLON TIETOSUOJAILMOITUKSET aalto.fi/fi/about/contact/services/it/ tietosuojailmoitukset ISSN 1799-9324 painettu ISSN 2323-4571 verkkojulkaisu

Y

KANSI Ida-Maria Wikström TÄMÄN NUMERON AVUSTAJAT Jan Ahlstedt, Tiina Aulanko-Jokirinne, Anna Berg, Jon Grönvall, Anni Hanén,

MI

LJÖ M Ä RKT 4041 0955 Painotuote

Avauksia

Tekoäly on

kaukana valmiista

kellä kannattavaa puuhaa. Suosittelisin opiskelijoille uraa ammattimaisina tekoälykommentaattoreina, ellei sellaisia olisi jo ennestään sankoin joukoin.

Pitänee vähän tarkentaa – en tarkoita, ettei tekoälystä kannattaisi puhua. Itse asiassa jokaisen meistä kannattaa kansalaisina osallistua keskusteluun siitä, miten käyttää tekoälyä hyvään eikä pahaan, koska tekoäly tulee vaikuttamaan meistä jokaiseen. Sitä paitsi scifihenkinen spekulointi on virkistävää, jopa tarpeellista. Vaihteeksi sitä vain haluaisi kuulla jostain mielikuvitukseksellisemmasta kuin terminaattoreista.

Ruotsin radio haastatteli minua heinäkuussa, ja vaikka puhuimme pääosin jostain ihan muusta, otsikko oli silti raflaava tyyliin ”ottaako tekoäly meiltä lopulta vallan”.

Tekoäly ei ole vielä läheskään valmis, vaan käytössämme on vasta hyvin yksinkertaisia versioita. Lupailtujen hyötyjen saamiseksi jonkun on hoidettava raskas raataminen perustutkimuksen parissa uusien periaatteiden keksimiseksi ja tekoälyjen kehittämiseksi. Ja jonkun pitää myös ymmärtää tekoälyä – sitä, mitä sillä on mahdollista tehdä ja mitä muutoksia sen käyttö voi saada aikaan työelämässä, yhteiskunnassa, ympäristössä ja meissä itsessämme. Tämä ”joku” olemme pitkälti me yliopistoissa.

Olemme Aallossa jo käärineet hihat ja ottaneet tavoitteeksi kehittää Oikean Tekoälyn, joka on seuraava edistysaskel, harppaus eteenpäin nykyisistä yksinkertaisista tekoälyistä. Sen pitäisi kyetä työskentelemään meidän todellisten ihmisten kanssa täällä todellisessa maailmassa. Vaikka Aalto-yliopistolla on sekä pitkät perinteet että meneillään huippututkimusta tekoälyn alalta, on selvää, että tätä tavoitetta emme voi saavuttaa yksin.

Käynnistimme hiljattain Suomen ­tekoälykeskus FCAI:n (Finnish Center for Artificial Intelligence) yhdessä ­Helsingin yliopiston ja VTT:n kanssa. Yhteis­työ­kumppaneina on useita muita kansainvälisiä huippututkimus-

keskuksia. Aallon ja yhteistyökumppaneiden parhaat tiimit ovat tervetulleita mukaan myös muista organisaatioista kuin näistä kolmesta FCAI:n aloitteen tekijästä.

Monen tällä hetkellä aktiivisesti mukana olevan ryhmän tutkimus keskittyy koneoppimiseen. Tämä on perusteltua, sillä Aalto on erityisen vahva tällä alueella, mutta missiomme on perustaltaan monitieteinen. Kaikkein kiinnostavimmat asiat tapahtuvat perinteisten akateemisten bunkkereiden välimaastossa. Kasvava joukko tutkimusryhmiä muilta aloilta on jo menossa mukana, ja lisää mahtuu mainiosti.

Tämänhetkiset yksinkertaisetkin tekoälyt ovat jo hyvin tehokkaita – emmekä ole vielä nähneet juuri mitään. Alalla toimivat pioneeriyritykset ovat jo ymmärtäneet, että perustavanlaatuiset tekoälyratkaisut tarjoavat perustavanlaatuista kilpailuetua muillakin aloilla. Lisäksi ne ovat huomanneet, että syvällinen tekoälyasiantuntemus on pullonkaula sekä tekoälytutkimuksessa että tekoälyyn perustuvissa innovaatioissa muilla aloilla. Tämän oivaltamisen jälkeen yritykset ovat aloittaneet yhteistyön akateemisten tutkimusryhmien kanssa seuraavien läpimurtojen saavuttamiseksi.

Kalle Kataila

TEKOÄLYSTÄ PUHUMINEN on tällä het-

FCAI:n ovet ovat avoinna yrityskumppaneille, jotka haluavat ratkoa merkittäviä ongelmia kanssamme. Olemme jo solmineet joukon kumppanuuksia, mutta otamme ilolla vastaan etenkin sellaisia aloitteita, joissa voimme ratkoa yhdessä isoja perustavanlaatuisia haasteita. Niiden ratkaisemisesta seuraa ennennäkemättömiä mahdollisuuksia molemmille osapuolille. Sekään ei haittaa, että suuret kiinnostavat ongelmat houkuttelevat kaikkein parhaimpia opiskelijoita.

Tekoäly muuttaa myös koulutusta ja yliopistoja perin pohjin. Koska aavistelen, että suutarin lapset saattavat kulkea paljain jaloin, haastan Aallon ja muut yliopistot. Pian ei enää riitä, että tarjoamme tilat ja välineet älykkäille ihmisille. Yliopistojen itsensä toiminnasta on saatava myös vähintään tekoälyllistä!

Samuel Kaski akatemiaprofessori, tietotekniikan laitos AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 5

Nyt

Mikko Raskinen

Kauppakorkeakoulu muuttaa Otaniemeen

Uudessa rakennuksessa on neljä kerrosta. Pohjakerrokseen tulee ravintola, kahvila ja opetustiloja.

Ylemmissä kerroksissa on opetus-, kokous- ja ryhmätyötiloja sekä toimistohuoneita.

KORKEAKOULU MUUTTAA Helsingin ­ öölöstä Espoon Otaniemeen 15. helmi­ T kuuta 2019. Uusi rakennus valmistuu vuoden 2018 loppuun mennessä ja sijoit­ tuu kampuksen sydämeen. Naapurina on Taiteiden ja suunnittelun korkea­ koulu, jonka Väre-rakennus avattiin syyskuussa. Samassa korttelissa ovat myös Aalto-yliopiston metroasema ja kauppakeskus A Bloc. Rakennukset on suunnitellut Verstas Arkkitehdit.

Kauppakorkeakoulun henkilöstö muuttaa uuteen rakennukseen ja ­

siellä järjestetään kauppatieteiden ­maisteri- ja tohtoriopetus 25. helmi­kuuta 2019 alkaen. Kandidaattita­ son opetus jatkuu nykyiseen tapaan ­Otaniemen Kandi­daattikeskuksessa ja Mikkelissä.

Uutuudestaan huolimatta neliker­ roksinen rakennus huokuu Kauppa­ korkeakoulun henkeä ja sisustus on ­saanut innoitusta Töölön ainutlaatui­ sista ratkaisuista. Suunnittelun kaikissa vaiheissa on kuultu käyttäjiä: henkilös­ töä, opiskelijoita ja alumneja.

Muutto yhteiselle kampukselle avaa uusia mahdollisuuksia kaikille aaltolai­ sille. Monitieteinen opiskelu, tutkimus ja kohtaamiset helpottuvat, kun kaikki ovat lähellä toisiaan.

Kauppakorkeakoulun nykyinen pää­ rakennus Töölössä jää Aalto-yliopiston omistukseen. Muuton jälkeen raken­ nus peruskorjataan. Töölön kampuk­ sen Arkadia- ja Chydenia-rakennukset on myyty, ja niihin tulee uutta toimintaa korkeakoulun muutettua pois.

Biografiasampo sukeltaa henkilöhistoriaan AVOIN DATAPALVELU Biografiasampo

kokoaa yhteen tietoja merkittävien suomalaisten elämänvaiheista ja ver­ kostoista. Tiedot ovat verkossa kenen tahansa katsottavissa.

Sovelluksen perustana on yli 13 000 pienoiselämäkertaa Suomalaisen Kirjal­ lisuuden Seuran Kansallisbiografiasta ja muista tietokannoista. Aineistoja on rikastettu tiedoilla Kansalliskirjaston ja yleisten kirjastojen kokoelmista, Kansal­ lisarkiston aineistoista, Ateneumin tai­ dekokoelmista ja Wikipediasta.

6 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

”Teksteistä on muodostettu älyk­ kään kieliteknologian avulla avoin tieto­ pankki, jossa voi tutkia Suomen histo­ riaa ja yhdistellä ihmisiä ja tapahtumia yllättävin tavoin”, sanoo hankkeen vetäjä, ­professori Eero Hyvönen.

Yksittäisten ihmisten lisäksi sovelluk­ sen avulla voi tutkia ryhmiä ja sosiaali­ sia verkostoja ajan, paikan, ammatillisen toiminnan ja erilaisten teemojen perus­ teella. Palvelusta selviää esimerkiksi, että mieskansanedustajien elämäker­ roissa on mainittu sana ”johtaa” paljon

useammin kuin naiskansanedustajilla, joiden elämäkerroissa toistuu ”perhe”.

Biografiasampo on uusi avaus Aaltoyliopistossa ja Helsingin yliopistossa kehitettyyn avoimen datan sovellussar­ jaan, jossa ovat aikaisemmin ilmestyneet Kulttuurisampo, Kirjasampo ja Sota­ sampo. Sovelluksilla on satojatuhansia käyttäjiä.

Vihapuhetta tunnistavat tekoälyt menevät sekaisin ”rakkaudesta” toinnin määrä verkossa vain kasvaa. Sen hillitsemiseksi tarvitaan automaattisia työkaluja, jotka tunnistavat verkkopalvelujen sääntöjen vastaisen tai jopa laittoman sisällön.

Aalto-yliopiston Secure Systems -tutkimusryhmä on löytänyt parhaistakin vihapuheentunnistimista merkittäviä heikkouksia. Tarkoituksellinen tai tahaton huono kielioppi ja kirjoitusvirheet voivat tehdä vihanlietsonnasta tekoälylle vaikeita tunnistaa.

Ryhmä kokeili seitsemän tunnistamistyökalun tarkkuutta. Kaikki reputtivat testit.

Nykyaikaiset luonnollisen kielen prosessointiin käytetyt mallit pystyvät luokittelemaan tekstiä merkkien, sanojen ja lauseiden piirteiden perusteella. Kun mallit joutuvat analysoimaan tekstidataa, jollaista ei ole käytetty niiden opettamiseen, tulosten laatu alkaa kärsiä.

Perspective on oppinut tunnistamaan kirjoitusvirheet, mutta se on edelleen huijattavissa esimerkiksi poistamalla välilyöntejä ja lisäämällä harmittomia sanoja, kuten love, rakkaus.

Vihapuheentunnistimen seulan läpäisi esimerkiksi lause ”I hate you” (minä vihaan sinua), kun se muokattiin muotoon ”Ihateyou love”.

Tutkijat huomauttavat, että asiayhteys määrittää pitkälti sen, tulkitaanko yksittäinen kommentti vihaksi vai vain asiattomaksi tai mauttomaksi. Pelkät koneelliset tekstianalyysimenetelmät eivät riitä sen tarkkaan tunnistamiseen. ”Lisäsimme vihapuheeksi tai loukkaa”Ollakseen tehokas tekoäly tarvitsee vaksi määriteltyjen kommenttien sekaan avukseen ihmisen tekemää tulkintaa”, kirjoitusvirheitä, muokkasimme sanojen sanoo tutkimusryhmän johtaja, profesrajoja tai lisäsimme joukkoon neutraaleja sori N. Asokan. sanoja. Kaikkia keinoja yhdistelemällä Tutkimus tehtiin yhteistyössä Aaltosaimme jopa Googlen Perspective-työka- yliopiston ja Padovan yliopiston tutkijoilun sekaisin”, kertoo tohtorikoulutettava den kanssa.

Tommi Gröndahl.

Wille Valkeisenmäki

VIHAPUHEEN JA LOUKKAAVAN kommen-

11 901 hakijaa Ida-Maria W ikström

pyrki Aalto-yliopistoon vuoden 2018 yhteishaussa. Hakijamäärä nousi edellisvuodesta 19 %. Aloituspaikkoja oli 1 641, joten hakijoista noin 14 % sai opiskelupaikan.

Eroon rutiiniohjelmoinnista SUURISSA TIETOJÄRJESTELMÄHANKKEISSA on usein sama ongelma: valtava

määrä rutiininomaista ohjelmointityötä, jonka hallinnointi on vaikeaa. Kokonaisten järjestelmien rakentaminen alusta asti on myös työlästä. Siksi päädytään usein muuntelemaan vanhoja järjestelmiä, vaikka ne eivät vastaisi tarpeita. ”Suuret tietojärjestelmät perustuvat monesti vanhaan koodiin ja ohjelmointikieliin. Esimerkiksi sosiaali- ja ter­vey­ denhuollon Apotti on rakennettu koodilla, joka perustuu 1960-luvulla kehitettyyn ohjelmointikieleen”, kertoo profes-

sori Jussi Rintanen Aalto-yliopistosta.

Hän on tiimeineen kehittänyt innovaation, joka automatisoi laajoja hankkeita.

Sen ansiosta käsin ohjelmointi vähenee ja helpottuu. Samalla kehityskustannukset laskevat.

Tavanomaisessa ohjelmakehityksessä ohjelmoijan huomio on koodin yksityiskohdissa, kun uudessa teknologiassa ohjelmat syntyvät automaattisilla hakumenetelmillä ja loogisella päättelyllä.

Järjestelmällä voidaan myös paikata tuhansien ohjelmoijien työvoimavajetta Suomessa.

”Tavoitteena on saada ohjelmistot joustavammiksi ja ymmärtämään paremmin järjestelmän ulkopuolisen maailman toimintaa sekä päätöksenteon perusteita.

Esimerkiksi terveydenhuollossa älykkäät tietojärjestelmät voisivat ottaa vastuulleen nykyistä enemmän hallintoon kuuluvia tehtäviä ja päätöksentekoa.”

Business Finland on myöntänyt 678 000 euroa innovaation kaupallistamiseen. Siitä on tehty patenttihakemus, ja hankkeeseen etsitään yrityskumppaneita.

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 7

PRO NEMUS on Metsä Groupin

JUHA VEHMAANPERÄN suunnittelema asukokonaisuus

ja yli kaksikymmentä muuta Aallon nuorten suunnittelijoiden mallistoa esiteltiin yleisölle Näytös 18 -tapahtumassa.

Metsä Group

Guillaume Roujas

vierailijakeskus Äänekoskella. Sen aulaa koristaa Aalto-yliopiston opiskelijoiden suunnittelema taideteos Uusi kulottuvuus.

Seitsenmetrisen teoksen materiaali on sellu ja inspiraationa kulotuspilvi, joka nousee metsästä. Tekijät ovat Karoliina Heikkinen, Tomi Jeskanen, Annamiia Suominen ja Daniela Weintraub.

RAKKAUTTA JA ANARKIAA -filmi-

Jon Grönvall

festivaalin R&A Short -kilpailussa nähtiin seitsemän aaltolaisten lyhytelokuvaa. Ilja Rautsin fiktio Helsinki Mansplaining Massacre on kauhukomedia naisesta, joka päätyy autokolarin jälkeen miesjoukon joulujuhliin.

8 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

Nyt

David Lewis

Aalto University Shop palvelee uudessa Väre-rakennuksessa Otaniemen kampuksella.

Myymälästä voi ostaa kirjoja, vaatteita, lahjatavaroita, taidetta tai vaikka sateenvarjon syyskeleihin.

Talentshop 2018 esitteli neljä tämän hetken kiinnostavaa suomalaista muotoilijaa.

Mukana olivat aaltolaiset Hanna-Kaisa Korolainen ja Hanna Särökaari. Korolaisen The House of Love -näyttelyssä ryijyt ja keramiikka yhdistyvät vanhoihin huonekaluihin.

Eeva Suorlahti

HABITARE-MESSUJEN

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 9

Vau! Heli Salomaa Remedyn skannausstudiossa, jossa virtuaalisten pelihahmojen asut mallinnetaan digitaaliseen muotoon.

Teksti: Tiina Toivola Kuva: Jaakko Kahilaniemi

Pelimaailman käsityöläinen

Pukusuunnittelija vaihtoi virtuaalisiin vaatteisiin. ”OLEN PELANNUT kymmenenvuotiaasta

saakka. Jo silloin pohdin, kuka pelihahmojen asuja suunnittelee. Pelimaailma oli kuitenkin kaukainen, sillä olen käsillätekijä”, kertoo Heli Salomaa. Hän on juuri valmistunut pukusuunnittelun maisteriohjelmasta Aalto-yliopistosta. ”Ennen opintojani olin tehnyt teatterin ja performanssien puvustusta, mutta olen uudenjanoinen ihminen ja halusin koetella pukusuunnittelun rajoja. Opinnoissa tutustuin laserleikkureihin ja 3d-printtereihin yliopiston Fablabissa, ja aloin integroida näitä metodeja pukusuunnitteluun. Fablabissa tajusin, ettei teknologia olekaan vaikeaa. Pelimaailma ei enää tuntunut utopistiselta, vaan mahdolliselta työpaikalta.”

Oivalluksen jälkeen Heli Salomaa muokkasi cv:tään. Hän osallistui pari vuotta sitten Aalto in the Game -messuille, ja sitten alkoi nopeasti tapahtua.

Messuilla hän tapasi realistisia suuren budjetin AAA-pelejä tekevän Remedy Entertainmentin rekrytoijan ja kertoi tälle kiinnostuksestaan päästä suunnittelemaan pelihahmoja.

Ajoitus oli loistava, sillä Remedyn edellinen peli, Quantum Break, oli juuri julkaistu ja uusi peli, vuonna 2019 lanseerattava Control, oli alkutekijöissään.

Remedyn hahmojen pääsuunnittelija, oli itsekin ehdottanut apua hahmojen asujen suunnitteluun. Salomaa ohjattiin 10 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

hänen puheilleen, ja muutaman kuukauden kuluttua Salomaa aloitti työnsä.

Ansiokas opinnäytetyö

Reaalimaailmaa imitoivien pelien tekeminen on monimutkainen prosessi, joka vaatii saumatonta tiimityötä.

Ensimmäisen vuotensa aikana Salomaa perehtyi tarkasti siihen, mitä suunnittelutiimin jäsenet tekevät ja missä vaiheissa hän voi olla mukana.

Salomaa yhdisti fyysisen pukusuunnittelun lineaarisen prosessin Remedyn hahmosuunnittelun prosessin kanssa uudeksi virtuaaliseksi vaatteiden tuotantolinjaksi, jollaista ei sellaisenaan ole ollut muualla käytössä. Esimerkiksi amerikkalaisiin menestyspeleihin Grand Theft Auto 5 ja L.A. Noire oli palkattu nimekkäät pukusuunnittelijat peliyritysten ulkopuolelta. He lähestyivät pelihahmoja tv-sarjojen puvustuksen keinoin eli analogisin menetelmin. ”Remedyllä on huikean ennakkoluulotonta väkeä – he ottivat minut töihin, vaikka osaamiseni pohjautui analogiseen pukusuunnitteluun. Alussa meillä ei ollut edes yhteistä sanastoa. Myös tarvittavien ohjelmistojen käytön Photoshopista lähtien olen opetellut yrityksessä työskennellessäni”, Salomaa kertoo. ”Pelintekijät luovat valtavia maailmoja ja teknologiset edistysaskeleet ovat suuria. Fyysisyyden todentuntuinen digitali-

soiminen, kuten arkkitehtuuri tai ihmiskehon ja vaatteen välinen interaktio, synnyttää uudenlaista samaistumispintaa.

Control-pelissä olen ollut mukana lähes alkuideoinnista lähtien.”

Salomaa teki opinnäytetyönsä virtuaalisen hahmosuunnittelun prosessista.

Hänet palkittiin siitä kahdella tunnustuksella. Ansiokas lopputyö dokumentoi Salomaan käyttämät digitaalisen pukusuunnittelun metodit ja ohjelmistot, jotka pukusuunnittelijan pitää hallita työllistyäkseen esimerkiksi pelialalle tai animaatioiden pariin. ”Virtuaalimaailmassa kaikki on mahdollista. Voin suunnitella asioita, joita ei voi toteuttaa lavalla, kuten fysiikan lakien vastaisia pukuja.” •

Heli Salomaan suunnittelemia pukuja nähdään vuonna 2019 seuraavissa tuotannoissa • musiikki- ja tanssielokuva Mirages, musiikki: Kaija Saariaho, käsikirjoitus ja ohjaus: Marikki Hakola (mirages.fi) • Control-peli, tuotanto: Remedy Entertainment (controlgame.com)

Oho!

Akateemisen kalenterin ehdoilla Dekaani, professori Jyri Hämäläinen ponnisti pitkään hypätessään bisneksen puolelle.

Teksti: Paula Haikarainen Kuva: Iiro Immonen Kuvitus: Ida-Maria Wikström

”OPISKELIN MATEMATIIKKAA 1980-90-lukujen tait-

teessa Oulun yliopistossa ja olin siellä myös töissä matematiikan laitoksella. Työskentelin vastaväitelleenä tohtorina lehtorin tehtävässä, kun sain kesänkorvalla työtarjouksen Nokialta.

Haastattelu oli heti seuraavana päivänä. Oikeastaan se ei edes ollut työhaastattelu vaan hyvässä hengessä käyty keskustelu. Pääsimme pian yhteisymmärrykseen työtehtävästä.

Sitten menin matematiikan laitoksen johtajan puheille kertomaan, että harkitsin siirtymistä yrityspuolelle. Alkavan lukuvuoden opetus oli kuitenkin suunniteltu jo pitkälle, ja optimoinnin opetus kaavailtu vain minun varaani. Päädyimme laitosjohtajan kanssa siihen, että seuraavan vuoden kesällä olisi sopiva hetki lähteä.

Ymmärsin, että vuoden viive on varsin pitkä, mutta akateemisessa ympäristössä kasvaneena pidin sitä luonnollisena. Niinpä yllätyin, kun työsopimusneuvottelussa ehdotustani seurasi pitkä ja kiusallinen hiljaisuus. Minun odotettiin ilmestyvän innokkaana töihin jo seuraavalla viikolla.

Totesin, että enpä oikeastaan katsonut kalenteria, kun asiaa puntaroin. Ja kun on tullut tehtyä sitoumuksia, niistä täytyy pitää kiinni. Voin aloittaa vuoden kuluttua.

Tämä ei herättänyt varsinaisia riemunkiljahduksia yrityksessä, joka kävi tuolloin isoilla kierroksilla. Päädyimme kuitenkin sopimukseen – ja vuoden päästä aloitin Nokian palveluksessa tuotekehityksen teknisenä asiantuntijana.

Tuossa urani saumakohdassa törmäsi kaksi erilaista maailmaa. Yliopistoympäristössä ei tuolloin ollut ulkoisia hankkeita, teollisuusyhteistyötä eikä projekteja.

Olin elänyt akateemisessa maailmassa, akateemisen kalenterin mukaan. Ja sanotaanko, että yrityskalenterin viikko vastaa perinteisessä akateemisessa kalenterissa vähintään puolta vuotta.

Aloittaessani olin tukiasematehtaaseen liittyvässä yksikössä tietääkseni ainoa tohtori monen sadan insinöörin joukossa, vieläpä matematiikasta väitellyt.

Minusta tuli eräänlainen yhden-miehen-ongelmanratkaisutoimisto, jolle insinöörit kävivät esittämässä matematiikkaan liittyviä pulmiaan.

Tämä olikin huipputehokas tapa oppia. Kiinnostuin tietoliikennealasta niin paljon, että väittelin myös siitä.

Siirtyminen teollisuuteen oli antoisa, yhteensä yhdeksän vuotta kestänyt kokemus, josta elämänpolkuni lähti uuteen suuntaan. Vuoden 2008 alusta olen toiminut professorina Aallossa, ja luonnollisesti, tietoliikenne- ja mobiiliverkot ovat alaani. Mutta matematiikka on yhä salarakkaani, jonka pariin palaan aika ajoin.” •

MAGAZINE 23 \ 11

Teema

T채sm채hoitoa

teko채lyll채

12 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

Teksti: Tapio Reinekoski Kuvitus: Jaakko Kahilaniemi

Meitä ei hoideta, lääkitä tai leikata yksilöinä, vaan keskiarvoina ja massoina. Tekoäly voisi ottaa käyttöön valtavat määrät tietoa paitsi elimistöstämme ja perimästämme myös eri lääkeaineista – ja auttaa lääkäreitä suunnittelemaan hoitomme jokaiselle erikseen.

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 13

AVUKSI TARVITAAN LISÄÄ ÄLYÄ.

K

un lääketiede viimeksi hoiti ihmisiä yksilöinä, lääkkeet olivat iilimatoja, elohopeaa ja mikstuuroja yrteistä.

Onnekkaimmat saivat kipuunsa helpotusta oopiumista. Sillä välin, kun lääkäri yritti ja erehtyi, potilas ehti kuolla.

Tieteelliseen näyttöön hoito on perustunut vasta ­reilut pari sataa vuotta. Sinä aikana sekä teknologia että väestönhallinnan keinot ovat kehittyneet niin paljon, että tehokasta hoitoa voi tarjota massatuotantona.

Samalla yksilöllisyydestä on pitänyt luopua: tarpeeksi hyvä hoito suurimmalle osalle väestöä on riittänyt.

Tarvittava tieto meidän jokaisen hoitamiseen yksilöinä on silti olemassa. Dataa ihmisen perimästä, terveydentilasta ja hoitohistoriasta, elintavoista ja aktiivisuudesta on saatavilla ylen määrin – liikaa ihmisen käsiteltäväksi.

Algoritmit etsivät täsmärokotteita

Yksi sadasta saa rokotteesta ihottumaa, yksi kymmenestätuhannesta vakavan myrkytyksen tavallisesta kipulääkkeestä. Silti ne molemmat voivat olla kelvollisia lääkkeitä, sillä toimivuus ja haitat arvioidaan aina keskimääräisten vaikutusten perusteella.

Sitä, miten uusi rokote, mielialalääke tai solunsalpaaja imeytyy, vaikuttaa ja säilyy juuri yhden tietyn ihmisen elimistössä, ei tiedetä. Se vaatisi sekä kykyä käsitellä yli-inhimillisiä määriä informaatiota että nopeutta löytää, yhdistellä ja päätellä, mikä datakaaoksen seassa on tärkeää.

Avuksi tarvitaan lisää älyä.

Helsingin yliopiston ja Oslon yliopiston professori Jukka Corander on kehittänyt pitkään tilastollisen päättelyn menetelmiä ja algoritmeja, joiden avulla voisi luoda uusia rokotteita etenkin maailman köyhimpiä alueita piinaaviin tauteihin, muun muassa ripuliin, keuhkokuumeeseen ja aivokalvontulehdukseen.

14 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

Coranderin menetelmät voivat esimerkiksi seuloa ja kokeilla eri aihioita rokotteiksi ja lääkeaineiksi ja selvittää niiden yhteisvaikutuksia tietyn tyyppisissä geneettisissä populaatioissa. Samalla ne oppivat ja alkavat keksiä yhdistelmiä, joita ihminen ei tulisi ajatelleeksi ja joita olisi mahdotonta testata ja löytää laboratorio­ kokein. ”Tekoälymallimme ovat 10 000 kertaa nykyisin käytössä olevia testausmenetelmiä nopeampia. Pystymme niillä tekemään luotettavia ennusteita siitä, miten bakteerit ja virukset reagoivat eri rokoteaineisiin ja miten kauan rokote pystyy torjumaan tautia. Tekoäly toimii kuin digitaalinen avustaja, joka auttaa lääkekehittäjiä löytämään täysin uusia lääkkeiden ja patogeenien yhdistelmiä.”

Bakteeripopulaatioissa, vasta-aineissa ja ihmisen elimistössä on niin valtava määrä muuttujia, ettei ihminen pysty niitä käsittelemään. Siksi nykyiset rokotteet eivät ole optimaalisia: ne eivät tehoa kaikkiin täydellisesti tai ilman riskiä haittavaikutuksista. Rokotteen teho voi myös hiipua: bakteeripopulaatio muuntuu, koska sen geenit yrittävät säilyttää kyvyn lisääntyä. Corander yrittää ennustaa muuntumista tekoälyn avulla, jotta rokotteet purisivat mahdollisimman pitkään. ”Voimme jo nyt simuloida valtavia määriä informaatiota eri lähteistä – laboratoriokokeiden tuloksista, bakteerien ja virusten geeneistä ja niiden muuntumisesta infektioissa sekä ihmisten immuunijärjestelmien vaihtelusta.”

Antureita iholla ja taskussa

Hellittääkö huoli isovanhemmasta, joka toipuu kotona leikkauksesta, jos hänellä on käytössä ambulanssin hälyttävä ranneke tai peräti matto? Toimivatko leik­kauksen jälkihoitoon määrätyt lääkkeet varmasti?

Kannanko syövälle altistavaa geeniä? Parin vuosikymmenen päästä nämä murheet voivat tuntua yhtä antiikkisilta kuin elohopeainen kuumemittari nyt.

Tutuilla laitteilla, kuten älypuhelimilla ja -kelloilla,

Teema

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 15

MITEN MUUTTAA IHMINEN PARAMETREIKSI?

voi jo nyt kerätä tietoa omasta terveydentilasta. Se, miten informaatio saadaan oikeasti käyttöön ja sopimaan yhteen elimistössämme virtaavan datan kanssa, on tekoälyn tehtävä – ja tärkein haaste Aalto-yliopiston professori Simo Särkän tutkimuksessa. ”Kehitämme malleja anturien keräämän datan sekä sen tiedon yhdistämiseen, jota saadaan ihmisen perimästä, elintoiminnoista tai sairauksien ominaisuuksista. Kaikessa datassa on paljon kohinaa ja ylimääräistä informaatiota, joten mallit pitää opettaa poimimaan vain olennainen tieto säällisessä ajassa ja yhdistämään eri lähteistä tulevaa informaatiota”, Särkkä selittää.

Jo pelkästä älypuhelimesta saa monin keinoin tietoa ihmisen liikkeistä ja toiminnasta. Magnetometri mittaa magneettikentän suuntaa, josta voi päätellä käyttäjän asennon ja liikkeitä. Tiedon nopeudesta, kiihtyvyydestä ja puhelimen asennosta saa kiihtyvyysanturista; gyroskooppi taas havaitsee pyörimisliikkeen. Lisäksi langattoman verkon, 4G-verkon, Bluetooth-yhteyden ja GPSsignaalin avulla voidaan määrittää laitteen sijainti. ”Esimerkiksi sydämen sykettä voi mitata liikeanturilla ja gyroskoopilla laittamalla puhelimen rintataskuun. Anturit tunnistavat liikkeen, jonka sydämen syke aiheuttaa.”

Särkkä selvittää kollegoineen, miten muuttaa ihminen parametreiksi, joiden perusteella voisi rakentaa tarpeeksi kattavan mutta mahdollisimman kevyen mallin ihmisestä. ”Ihmisen fysiikasta saa paljon erilaista mitattavaa dataa. Esimerkiksi sydämen sähköisestä toiminnasta saa hyvän kuvan useilla antureilla mitatuista EKGkäyristä. Sydämen mekaniikkaa voidaan niin ikään mallintaa samanaikaisesti – ja eri elintoimintoja yhdessä. Periaatteessa koneoppimismenetelmillä voisi automaattisesti luoda täydellisen mallin ihmisestä, ­mutta me yritämme koota paljon yksinkertaisempaa ja ­kevyempää mallia.”

16 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

Pakasta vedetyt ja sovelluskaupasta ladatut applikaatiot puhelimiin ja kelloihin ovat kuitenkin vain itsehoitoa ja parhaassa tapauksessa ennaltaehkäisyä. Kliiniseen käyttöön päästäkseen seurantalaitteet vaativat vuosia kestävää tutkimusta ja testausta.

Särkkä kehittää yhteistyössä HUSin kanssa puettavaa mittauslaitetta sydänsairauksien diagnosointiin. ”Sairaalapäivät ja sitä mukaa myös hoitokustannukset vähenisivät, ja potilaat pääsisivät nopeammin kotiin toipumaan. Sydänkäyrien analysointi vie lääkäriltä paljon aikaa, jota voisi säästää automatisoimalla. Tekoälyn avulla eri mittauk­sia voisi yhdistellä ja suositella lääkärille potilaasta kerätystä datasta tiettyjä kohtia, joihin kannattaa kiinnittää huomiota.”

Tarkka verenkuva saman tien

Datankeruu muuttuu erityisen vaikeaksi ja ­hienovaraiseksi, kun antureilla pitäisi päästä kehon sisälle.

Professori Tomi Laurila Aalto-yliopistosta kehittää uusista hiilimateriaaleista äärimmäisen herkkiä sensoreita, joilla on tarkoitus mitata esimerkiksi välittäjäaineiden pitoisuuksia aivoissa tai lääkeaineiden leviämistä ja vaikutuksia elimistössä. ”Jotta anturien pinnat reagoisivat juuri oikeisiin aineisiin ja jättäisivät väärät huomiotta, pinta pitää tuntea atomi atomilta ja tietää, miten ne reagoivat ­elimistössä eri aineisiin ja niiden yhdistelmiin.

Koneoppimisen avulla pystymme mallintamaan jopa 1 000 kertaa suurempia hiilirakenteita kuin perinteisin kvanttimekaanisin menetelmin – tarkkuutta menettämättä”, ­Laurila kertoo. ”Anturimateriaaleissamme on tekoälyn ansiosta paljastunut aivan uusia fysikaalisia ilmiöitä.”

Esimerkiksi kipulääkkeiden vaikutukset ovat hyvin yksilöllisiä. Monille jo arkinen ibuprofeeni aiheuttaa vatsakipuja ja verenvuotoa, vahvojen opioidien hai-

Teema

toista puhumattakaan. Laurila uskoo, että kipulääkkeiden pitoisuudet – ja todennäköiset yksilölliset haittavaikutukset – olisi tulevaisuudessa mahdollista selvittää verenkuvasta jo lääkärin vastaanotolla. Tekoälyä hyödyntävät analyysityökalut seuloisivat verestä oikeat aineet ja niiden aiheuttamat reaktiot elimistössä saman tien, eikä testituloksia tarvitsisi odottaa päiviä tai viikkoja laboratoriosta. ”Olemme opettaneet koneoppimismenetelmiä tunnistamaan erityisesti hiiltä mutta onnistuneet opettamaan tekoälyä havaitsemaan myös muita aineita, esimerkiksi happea tai vetyä. Suurin haaste biologisissa ja lääketieteellisissä mittauksissa on valikoivuus: miten saada irti oikeat signaalit kaiken kohinan seasta.”

Hieman kuin vanhanaikainen lääketiede, anturien kokeellinen kehittäminen perustuu Laurilan mukaan edelleen pitkälti yritykseen ja erehdykseen. Koneoppimis- ja laskennallisia menetelmiä yhdistämällä aikaa vievää kokeellista tutkimusta voidaan nopeuttaa sekä järkeistää huomattavasti – ja räätälöidä anturit havaitsemaan suoraan haluttuja aineita, lääkkeitä, proteiineja tai välittäjäaineita.

Kaikille oma digitaalinen kaksonen

Vaikka tekoälyn suurimmat mullistukset terveyden­ hoitoon ovat vielä tuloillaan, kunnianhimoisin visio on selvillä.

”Lääketieteen yksilöllistyminen saavuttaa huippunsa, kun jokaiselle ihmiselle voidaan luoda digitaalinen kaksonen”, sanoo Aaltoyliopiston akatemiaprofessori Samuel Kaski.

Jokaisesta ihmisestä koottaisiin malli, jossa yhdistyisivät biologinen data, kliinisten kokeiden tulokset, anturien keräämä informaatio elintavoista, ympäristöstä ja elimistöstä. ”Jos lääkkeiden ja hoitojen vaikutusta pystytään tekoälyn avulla nyt simuloimaan yleisellä tasolla, digitaalisen kaksosen myötä saman voisi tehdä jokaiselle erikseen. Juuri itselle räätälöidyltä mallilta voisi kysyä kaikesta terveyteensä liittyvästä: mitä jos?”

Tekoäly ei yksin voi hoitaa ketään, vaan lääkäriä ­tarvitaan vastakin määrittämään, mitä potilaasta etsitään ja millaista hoitoa annetaan. Digitaalinen kaksonen osaisi antaa lääkärille ymmärrettäviä suosituksia, ­arvioida tulosten tarkkuutta ja luotettavuutta sekä perustella itseään. ”Kaksosen avulla voisi myös ehkäistä sairauksia.

Mallilta voisi esimerkiksi saada arvion ruokavalioon, liikuntaan, eri riskitekijöihin ja perinnölliseen alttiuteen perustuen. Arkiseen älylaitteeseen yhdistettynä se voisi neuvoa ja kannustaa tekemään oman terveyteni kannalta hyödyllisiä asioita – tyylillä, joka olisi juuri minulle räätälöity ja miellyttävä noudattaa.” • AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 17

Teema

Tekoäly taiteen äärellä Ilman taidetta tekoälyn tarinasta jää jotain löytymättä. Näin uskoo tohtoriopiskelija Kasperi Mäki-Reinikka, joka haluaa törmäyttää taiteen ja tekniikan – ja hyödyntää niiden välistä jännitettä.

Teksti: Marjukka Puolakka Kuva: Veera Konsti ALAKOULUSSA SYNTYNYT kaveripo-

rukka piti tiiviisti yhtä, jakoi ajatuksia ja pelasi roolipelejä vanhempien kellarissa.

Tapaamiset harvenivat, kun yksi porukasta siirtyi Kallion ilmaisutaidelukion kautta kuvataideopintoihin Taideteolliseen korkeakouluun. Toisten tiet johtivat kognitiotieteiden ja sähkötekniikan pariin. ”Tavatessamme meille tuli aina kärhämää taiteen ja tieteen eroista. Onko oikein etsiä objektiivisia totuuksia vai subjektiivisia kokemuksia? Ikinä emme päässeet yksimielisyyteen. Niinpä heitin yhtenä iltana: hei, aletaan tehdä yhdessä taidetta”, kertoo kuvataidekasvattaja, taiteilija ja tohtoriopiskelija Kasperi Mäki-Reinikka.

18 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

Brains on Art -taidekollektiivi oli syntynyt. Yhdessä päätettiin katsoa, mihin päästään, jos väittelyihin jumiutumisen sijaan aletaan tehdä taidetta niillä taidoilla ja välineillä, joita taide-, kognitioja tietojenkäsittelytieteiden opiskelijoilla on. Ensimmäinen näyttelytyö valmistui 2013.

Samaan aikaan Mäki-Reinikka hahmotti maisterityössään kollektiivissa syntynyttä neuvottelevaa ja vastakohtiin menevää työtapaa. Tuulta purjeisiin antoi Aalto-yliopistoksi muuttuneen opinahjon Art and Technology -sivuainekokonaisuus. ”Koko taiteellinen toimintamme perustuu kitkaan eri alojen välillä. Jännitteestä huolimatta tai juuri sen avulla

syntyy teoksia, jotka ovat sekä taiteellisesti kiinnostavia että tieteellisesti ja teknologisesti haastavia.”

Teoksissaan Brains on Art on muun muassa tuottanut runoja katsojan aivosähkökäyrän perusteella sekä saanut performanssitaiteilijan horjumaan puolelta toiselle Helsingin pörssikurssien tahtiin.

Kurkotusta alojen yli

Parhaillaan Mäki-Reinikka suorittaa jatko-opintoja Aalto-yliopiston taiteen laitoksella. Väitöstutkimus etsii uusia taiteen ja tieteen välisiä työskentelymenetelmiä. ”Kärjistäen tutkin, miten samaan huoneeseen laitetut teekkari ja taideopiskelija voivat onnistua parhaiten, kun heille

sanotaan: tehkää taidetta! Selvitän, mitä heidän tulisi tietää toistensa aloista ja minkälaista keskustelua käydä, jotta syntyy jotain uutta ja taiteellisesti kiinnostavaa.”

Mediataiteilijanäkökulman lisäksi väitöstutkimus hyödyntää Mäki-Reinikan opetustyötä University Wide Art Studies -ohjelmassa, joka yhyttää teekkareita, kyltereitä ja taideopiskelijoita yhteisiin taideprojekteihin. Aalto-yliopisto Juniorin taidesisältöjen koordinaattorina hän ohjaa koululaisia ilmiöoppimisen pariin.

Suomen tekoälykeskus FCAI:n neuvoaantavassa työryhmässä Mäki-Reinikka on mukana taiteilijajäsenenä. ”Tekoäly koskettaa koko yhteiskuntaa.

Olen iloinen, että tekniikkaan painottuva FCAI haluaa tuoda perspektiiviä tekoälyn kehitykseen kaikilta aloilta, myös taiteesta.”

kulttuurisia merkityksiä siitä, mitä tulevaisuudessa tarkoittaa olla ihminen ja mikä on ihmisen paikka maailmassa.

Näin isoja pohdintoja ei voi jättää vain yhden alan tehtäväksi. Taiteella on tärkeä rooli uusien teknologioiden haltuunotossa.”

Brains on Art on oiva todiste siitä, kuinka taiteen ja tekniikan törmäyttäminen synnyttää jotain täysin ainutlaatuista. Monialaisessa yhteisössä kukaan ei pääse helpolla, kun ratkottavana on kummallisia ongelmia, jotka omilla aloilla eivät ehkä tulisi koskaan vastaan.

Taide antaa myös vapaan tilan kokeilulle. ”Taideprojekteissa teekkarit ja insinöörit pystyvät kokeilemaan ja leikkimään omilla erikoistuneilla tiedoilla ja taidoillaan aivan eri tavalla kuin kokeel­ lisessa laboratoriossa.”

Uutta estetiikkaa tekoälyllä

Parhaillaan Brains on Art -kollektiivi pohtii, kuinka kone kohtaa taiteen. Tulos voi olla, että kone on todella tyhmä, ei se taidetta ymmärrä. Tai sitten ei. Mitä jos kone pystyykin sekä luomaan että aistimaan taidetta? Viekö se taiteilijoilta duunit, ja mihin tarvitaan ihmiskatsojia?

Työn alla on kuvia tunnistava kone­ oppiva järjestelmä, jonka aineistona on Kansallisgallerian kymmenien tuhansien kuvien arkisto. Mitä tapahtuu, kun konekatsoja alkaa järjestellä ja arvottaa kuvia omien aivoitustensa mukaan? ”Kun tietystä taidelajista pyritään yleensä tuottamaan saman tyyppisiä kuvia, niin me annamme kokija­ koneelle hihnaa syöttämällä sille tietyin välein uusia teoksia. Lopputulos voi lähteä muokkautumaan odottamattomiin ­suuntiin.”

Aallon kampuksella saatetaan nähdä loppuvuodesta teos, jonka myötä ollaan uuden esteettisen konekokemuksen äärellä. Teoksen esitysmuoto on vielä auki. ”Se voi olla tietyssä tilassa taidetta tuottava ja kokeva tekoälyinstallaatio tai mukana kannettava otus, jonka kanssa käydään gallerioissa katsomassa taidetta.” •

Tekoälyyn liittyy moraalisia ja eettisiä kysymyksiä, joita taide on omiaan pohtimaan. ”Taiteilijat ovat aina ottaneet haltuunsa uudet tekniikat, kuten valokuvauksen, videoinnin ja internetin, ja käyttäneet niitä uusilla tavoilla. Yhtä hyvin taide voi tuoda uusia avauksia tekoälyn ja koneoppimisen kehitykseen – voisiko kone esimerkiksi tuottaa aivan uudenlaista estetiikkaa?”

Tekoälyn määritelmäkään ei ole helppo, Mäki-Reinikka toteaa. ”Nykyajan älypuhelin olisi laskettu tekoälyksi 50 vuotta sitten. Niin tai näin, tulevaisuus tuo taiteelliseen työskentelyyn koko ajan uusia välineitä.”

Kaikista kiinnostavimmat projektit ovat usein niitä, joita lähestytään useista näkökulmista. Taide voi tuoda tekoälyn kehitykseen jotain, joka muuten jäisi löytymättä. Vuoropuhelua alojen yli tarvitaan yhä enemmän. ”Dialogi erilaisten maailmankuvien ja tietokäsitysten yli ei tarkoita, että kunkin oma arvopohja tai ymmärrys maailmasta olisi uhattuna. Toiselle puolelle kurkistaminen on jo itsessään arvokasta ja tarpeellista.”

Kone kohtaa taiteen

Innostu, kokeile ja toteuta

Etsi mahdollisuuksia taiteen ja tieteen yhdistämiseen. Tutustu työpajoihin, seuraa tutkimusta ja ehdota projektia.

Katso taidetta ja tee sitä itse – Aallossa on loistavia kursseja taideperustaiseen ajatteluun.

.

Haasta, ole kriittinen. Kaikesta ei tarvitse olla samaa mieltä.

Alojen välisen kitkan voi kääntää luovaksi voimaksi.

Muista: mikään ala ei ole monoliitti. Tiedettä ja taidetta tekevät monista eri lähtökohdista monin eri tavoin ajattelevat ihmiset.

Ihmisyys uhattuna?

Raja biologisen ja teknologisen välillä kaventuu bio- ja nanoteknologian sekä kognitiotieteiden kehittyessä. Aistimaailmamme laajentuu virtuaali- ja lisätyn todellisuuden sekä ihon alle ryömivien laitteiden myötä. Kun ihminen ja kone alkavat muodostaa jotain uutta, on aiheellista kysyä, kuinka kone ymmärtää, mitä taide tai esteettinen kokemus on. ”Uudet teknologiat kantavat suuria

Kasperi Mäki-Reinikka valmistui taiteen maisteriksi Aalto-yliopiston taiteiden ja suunnittelun korkeakoulusta vuonna 2015. Hän opiskeli kuvataiteita myös Pariisissa Beaux-Artsissa 2009–2010 sekä suoritti Aallossa Art and Technology -sivuaineen 2012. Mäki-Reinikan perustama Brains on Art -taidekollektiivi on järjestänyt neljä yksityisnäyttelyä ja osallistunut useisiin yhteisnäyttelyihin vuodesta 2013.

Mäki-Reinikka toimii Aalto-yliopisto Juniorin taidesisältöjen koordinaattorina, FCAI Societyn taiteilijaneuvonantajana sekä opettaa Aallon University Wide Art Studies -ohjelmassa. Tekeillä on myös väitöstutkimus taiteen laitoksella.

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 19

Kuka

20 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

Neuroverkkojen

saloja selvittämässä Onnenpotku Mustamäen torilla sai teini-ikäisen Miika Aittalan innostumaan grafiikasta. Nyt hän soveltaa neuroverkoiksi kutsuttuja tekoälytyökaluja graafisiin ongelmiin MIT:ssa Bostonissa.

Teksti: Tiina Aulanko-Jokirinne Kuvat: Mikko Raskinen

T

UTKIJA MIIKA AITTALAN

tavoitteena on luoda visuaalisesti todenmukaisia maailmoja virtuaaliympäristöihin.

Työkaluina ovat neuroverkot ja 3d-mallinnus, ja lopputulokset ovat haluttuja esimerkiksi elokuvatuotannoissa. Tutkimusala on maailmalla huimassa nousussa, ja kilpailu etevimmistä menetelmistä ja tutkijoista on kiivasta.

Ensimmäisen askeleen tutkijanuraa kohti Aittala otti jo teini-iässä 1990luvun lopulla. Hän sai Tallinnan Musta­ mäen torilla käsiinsä ammattilaistuotan­ nossa käytetyn 3D Studio MAX -mallinnusohjelman. Muun muassa Jurassic Parkin ja Toy Storyn tehosteiden innoittamana Aittala teki ohjelmalla 3d-animaatioita ja -kuvia. Hän olisi voinut päätyä tehostetuottajaksi elokuvamaailmaan – mutta tutkimus vei mukanaan.

VTT:n ja Aallon kautta maailmalle Aittala hankkiutui tekniikan opintojen pariin ja päätyi kesätöiden jälkimainingeissa tekemään myös diplomityönsä

VTT:lle, aiheena grafiikka ja lisätty todellisuus. Kunnianhimoisesti suoritetut opinnot johtivat tohtoriopintoihin ja professori Jaakko Lehtisen tutkimusryhmään Aalto-yliopistossa. ”Kiinnostus grafiikkaan säilyi diplomityön jälkeen, ja oli luontevaa lähteä tutkimaan sitä, kun yliopistosta tarjottiin mahdollisuutta. Pääsin nopeasti työskentelemään ansioituneiden ja tunnettujen tutkijoiden kanssa.”

Aittala tutki väitöstyössään materiaalien 3d-mallinnusta ja toisintamista realistisen tietokonegrafiikan tuottamiseksi.

Hän pyrki jo silloin luomaan mahdollisimman yksinkertaisia, elegantteja ja laskennallisesti kevyitä grafiikkatyökaluja.

Hieman ennen palkitun väitöskirjansa valmistumista, Aittala vieraili MIT:n professorin Frédo Durandin grafiikkatutkimuksen retriitissä Yhdysvalloissa kertomassa tutkimuksestaan. Tapaamisen aikana sovittiin tiiviistä tutkimus­ yhteistyöstä.

Alkoi matka maailman parhaaseen tekniikan alan yliopistoon Bostoniin ja sen maineikkaaseen grafiikkalaboratorioon.

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 21

NEUROVERKKOJEN TEKEMÄ PÄÄTTELY MUKAILEE IHMISEN INTUITIOTA.

merkiksi kuva itsessään ei sisällä tarpeeksi dataa, sitä voidaan täydentää lasMonissa grafiikan tutkimusongelmissa kennan avulla. Näin saadaan aikaan visuperinteisten menetelmien rajat ovat aalisesti uskottavaa virtuaalista pintaa, ­tulleet vastaan, ja neuroverkot ovat tarjoka on peli- tai elokuvasovelluksissa jonneet ongelmiin uudenlaisia lähesmerkittävämpää kuin täydellisen realistymistapoja. Vaikka neuroverkkojen tinen heijastus. perusperi­aatteet on tunnettu jo pitkään, Neuroverkkojen tekemä päättely mukailee ihmisen intuitiota, ja se myös niiden mahdollisuudet on ymmärretty vasta viime vuosina. tuottaa arvion materiaalin luonteesta ”Toisin kuin vielä vuosikymmen tai visuaalisten vihjeiden muodostaman pari sitten, dataa – esimerkiksi valokuvia ”sormenjäljen” perusteella. Jokainen – on verkossa tarjolla valtavasti, ja sitä materiaalin pintaa kuvaavista vihjeistä voi käyttää neuroverkkojen opettamimuodostaakin oman karttansa: korkeussessa. Myös laskentateho on aivan toista kartassa näkyvät pinnan muodot, kiiltäluokkaa kuin ennen.” vyyskartta kuvailee kunkin pisteen kiilNyt muutamassa päivässä tehdyt toa materiaalin pinnassa, heijastavuuslaskelmat olisivat vieneet vuosia 1990ja pohjavärikartat taas kuvaavat pinnan luvulla, ja puhelimella otetun kuvan voi muita ominaisuuksia. parhaimmillaan työstää alle sekunnissa.

Kuvan erilaisia komponentteja voiAiemmin ei osattu edes aavistaa, että daan suoraan hyödyntää renderöinnissä hyviä tuloksia saadaan aikaan vasta suu- eli uuden virtuaalisen kuvan luomisessa ren laskentatehon myötä. ruutu ruudulta. ”Tällä hetkellä iso osa tutkimuksesta ”Yksi elokuvan kohtaus voi sisältää on ikään kuin tuntemattoman maaperän miljoona asiaa. Jokaisen yksityiskohkartoittamista kokeilemalla erilaisia työ- dan on oltava ruudulla kunnossa, ettei kaluja eri tehtäviin”, Aittala kertoo. mikään pistä poikkeavana silmään. ”Oletan, että parinkymmenen vuoden Katsojat ovat todella taitavia huomaapäästä kokonaiskuva on paljon selkeämpi, maan, jos toteutus on graafisesti pielessä. ja nyt vallalla oleva käsitys näyttää hapa- Siksi jokainen elokuvatuotanto työllisroivilta, mutta tärkeiltä ensiaskeleilta. tää valtavia määriä taiteilijoita. Jos voin Tosin ala etenee niin nopeasti, että jo yksinkertaistaa ja helpottaa heidän parin vuoden takainen viisaus on saattyötään, he voivat keskittyä olennaisemtanut kääntyä päälaelleen useampaan piin taiteellisiin kysymyksiin”, Aittala ­kertaan.” sanoo.

Datan määrä mahdollistaa neuroverkot

Visuaalisesti uskottavia maailmoja Materiaalien mallintamista ja toisintamista hyödynnetään etenkin erilaisissa grafiikan sovelluksissa, kuten erikoistehostetuotannossa tai lisätyssä ja keino­ todellisuudessa.

Neuroverkot ovat vahvoja suurpiirteisessä intuitiivisessa päättelyssä: jos esi-

22 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

tulos sille syötetystä tiedosta, mutta selitystä sille, miksi tai miten se ratkaisuun päätyi, ei saada.

Miika Aittala pitää tätä kehitysvaihetta välttämättömänä ja mielenkiintoisena. ”Tutkijan näkökulmasta asiat tapahtuvat nopeasti ja ihan uudella tavalla.

Neuroverkkojen avulla päästään käsiksi ongelmiin, joista oli aikaisemmin vaikea saada mitään otetta. Myös toimintamalli alkaa kokonaisuudessaan selvitä, kun neuroverkkoja hyödynnetään riittävän kauan.”

Yleiskäyttöiseen ja itsenäisesti toimivaan tekoälyyn on kuitenkin vielä matkaa: nykyisellään neuroverkkoja opetetaan ratkaisemaan vain yhtä tarkkaan määriteltyä ongelmaa kerrallaan. Uusi tutkimusongelma vaatii aina uuden neuroverkoista koostuvan arkkitehtuurin.

Aittalan uudessa hankkeessa selvitetään, miten liikkeen aiheuttamaa epäterävyyttä voidaan poistaa valokuvista.

Hän oli mukana NVIDIAn, Aalto-yliopiston ja MIT:n yhteistutkimuksessa, jossa puhdistettiin rakeisia kuvia neuroverkkojen avulla. Aiheesta uutisoitiin heinäkuussa 2018 ympäri maailmaa.

Yhdysvaltalainen grafiikkateknologia-­ alan yhtiö NVIDIA on lisensoinut ja ­lähtenyt tuotteistamaan Aittalan väitöstutkimuksen tuloksia. Tästä voi seurata pelintekijöille hyödyllisiä ohjelmistoja virtuaalitodellisuuksien tuottamisessa.

Sovellukset voivat päätyä myös kuluttajille asti, esimerkiksi laitteina, joilla voisi Neuroverkkojen notkeus tehdä 3d-mallinnoksia mistä tahansa tekoälybuumin takana esineestä tai pinnasta.

Neuroverkoille kerätään dataa, josta ne ”Neuroverkkojen avulla saadaan tulokoppivat tekemään itsenäisiä päätelmiä, ja sia, joista ei olisi voinut haaveillakaan saatuja tuloksia sovelletaan esimerkiksi vielä muutama vuosi sitten. Jää nähtävirtuaalitodellisuuden luomisessa. Verväksi, vakiintuuko tutkimusala vai jatkon suorittama päättelyprosessi on kuikuuko nykyinen kehitys, jota leimaavat tenkin vielä mysteeri. Neuroverkolla on aina vain kasvava innostus ja uudet läpivapaus muodostaa joustava kuvaus tai murrot.” •

Kuka

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 23

Tieteestä

Muutaman atomin kerros voi tehdä ihmeitä

Atomikerroskasvatus eli ALD mullisti tietotekniikan 2000-luvulla.

Nyt tutkijat tekevät sen avulla parempia katalyyttejä, ennätystehokkaita aurinkokennoja ja hybridimateriaaleja, jotka kuljettavat lääkkeitä ja tuottavat sähköä kehon hukkalämmöstä.

Teksti: Minna Hölttä Kuvitus: Ida-Maria Wikström

”TUTKIMUSRYHMÄNI KEHITTÄÄ

mustia piikennoja eli nanorakenteisia aurinkokennoja. Rakenteen ansiosta kennot pystyvät nappaamaan auringonvalon eli fotonit myös hyvin alhaisesta tulokulmasta ja tuottavat siksi sähköä myös aamulla, illalla ja pimeämpinä vuodenaikoina.

Jotta fotonien synnyttämät elektronit saadaan tehokkaasti talteen kennon pinnalta, pinta pitää päällystää passivointikerrokseksi kutsutulla ohutkalvolla.

Koska pinnan nanorakenteet ovat niin pieniä, ainoa tapa valmistaa niiden muotoja seuraava kalvo on käyttää ALD:tä – muilla menetelmillä se jäisi vain irralliseksi kalvoksi rakenteen päälle.

Aurinkokennon toiminnan kannalta on tärkeää, että etupinnalla oleva ohutkalvo päästää kaiken valon lävitseen.

Yleisin kalvoissa käyttämämme materiaali on alumiinioksidi eli hapen ja alumiinin seos, mutta kaikki materiaalit, jotka muodostavat hyvän rajapinnan piin kanssa, ovat toimivia. Meillä on jo hallussamme nanorakenteisten aurinkokennojen hyötysuhteen maailmanennätys, 22,1 %, mutta tutkimme koko ajan uusia materiaaleja – voimmehan löytää vielä parempia.

Johtamani elektronifysiikan tutkimusryhmän juuret ovat vuonna 1969 perustetussa Elektronifysiikan laboratoriossa – samassa paikassa, josta ALD:n keksijä Tuomo Suntola väitteli vuonna 1971.

Nykyisin Micronovan puhdastiloissa on meidän lisäksemme useita tutkimusryhmiä, jotka hyödyntävät ALD:tä esimerkiksi optoeletroniikan ja fotoniikan sovelluksissa.”

Professori Hele Savin 24 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

”TUTKIN ALD:N käyttöä kata­

lyysissä. Katalyytit ovat aineita, jotka nopeutta­ vat kemiallisia reaktioita kulumatta niissä itse. Olen erikoistunut heterogeeni­ siin katalyytteihin. Ne ovat kiinteitä aineita, joissa on suuri pinta-ala: yhteen gram­ maan voi hyvin mahtua 300 neliömetriä.

Katalyyttejä tehdään toki ilman ALD:täkin, ja teollisuudessa niitä käyte­ tään valtavia määriä. Perinteiset valmis­ tusprosessit eivät kuitenkaan ole kovin hallittuja, ja lopputulos, esimerkiksi katalyyttisen metallin partikkelikoko, voi vaihdella paljon.

ALD:n avulla voimme tehdä kata­ lyyttejä erittäin hallitusti ja toistetta­ vasti. Näin niistä saadaan toimivampia itse katalyyttisessä prosessissa, ja myös kokeisiin liittyvä mallinnus yksinker­ taistuu. ALD:llä voidaan myös tehdä katalyytteihin pinnoitteita, jotka estävät metallipartikkelien kasautumisen. Siten katalyytit pysyvät pidempään aktiivisina kovissakin olosuhteissa.

ALD:ssä tapahtuvat pintareaktiot ovat aina kiinnostaneet minua. Vaikka teknologia tuli teolliseen käyttöön jo 1980-luvulla, todellinen ymmärrys mene­ telmän toiminnasta on syntynyt vasta jäl­ kikäteen. Tieteellisen ymmärryksen kas­ vaessa pystymme myös hyödyntämään teknologiaa monipuolisemmin.”

Professori Riikka Puurunen ”YLEENSÄ ALD:TÄ käy­

tetään, kun tunne­ tuista materiaaleista, kuten yksinkertai­ sista metallioksideista, halutaan tehdä laaduk­ kaita ohutkalvoja. Minä olen kuitenkin erikoistu­ nut tekemään sen avulla moni­ mutkaisempia ja ennen tuntemattomia materiaaleja.

Viimeiset seitsemän vuotta olemme ryhmäni kanssa keskittyneet hybridima­ teriaaleihin, joissa yhdistetään epäor­ gaanisiin kerroksiin orgaanisia kerrok­ sia MLD:n eli molekyylikerroskasvatuk­ sen avulla. Tavoitteeni on saada yhteen ja samaan ohutkalvoon sekä epäorgaa­

nisten että orgaanisten materiaalien par­ haat puolet.

Hybridimateriaalit ovat lupaavia esi­ merkiksi termosähköisinä eli hukkaläm­ mön suoraan sähköksi muuttavina mate­ riaaleina.

Termosähköisten materiaalien pitäisi johtaa hyvin sähköä ja huonosti lämpöä, mikä on tavanomaisille materiaaleille, kuten sinkkioksidille, ristiriitainen vaa­ timus. Kun sähköä hyvin johtavaan sink­ kioksidiin lisätään orgaanisia kerroksia, ne vähentävät materiaalin lämmönjoh­ tavuutta ja lisäävät samalla sen jousta­ vuutta. Joustavuus on tärkeää, jos termo­ sähköisiä materiaaleja halutaan käyttää esimerkiksi vaatteissa. Vähän samalla ajatuksella olemme tehneet myös jous­

taviin hybridiohutkalvoihin perustuvan ohutkalvomikroakun.

Yleensä ohutkalvojen materiaalit ovat amorfisia, eli niillä ei ole kalvossa kide­ rakennetta. Haaveeni on valmistaa kitei­ siä hybridikalvoja ja saada näin kalvoille uusia hyödynnettäviä ominaisuuksia.

Hybridimateriaaleilla on tyypillisesti hyvin avoin kiderakenne. Siinä on sopi­ via nanokokoisia huokosia, jotka pys­ tyvät valikoiden absorboimaan erilai­ sia pienikokoisia molekyylejä. Kiteisille hybridikalvoille olisi käyttöä esimerkiksi sensoreina, ilman ja veden puhdistami­ sessa, kaasun säilyttämisessä ja lääkkei­ den ­kuljettamisessa.”

Professori Maarit Karppinen AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 25

Tieteestä

Millennium-palkittua teknologiaa on jokaisessa älypuhelimessa AALTO-YLIOPISTON ALUMNI, tekniikan

Suntolan innovaatio on yksi keskeinen tekijä siinä, että kuuluisa Mooren laki on jatkunut aina tähän päivään saakka: mikropiirien teho on kaksinkertaistunut parin vuoden välein hintojen kuitenkin samalla laskiessa ja osien pienentyessä.

ALD-teknologiaa käytetään laajasti matkapuhelimissa, tietokoneissa ja muussa elektroniikassa. Sen uskotaan leviävän myös terveysteknologisiin ratkaisuihin.

Tuomo Suntolalle myönnettiin toukokuussa 2018 miljoonan euron arvoinen Millennium-teknologiapalkinto. ”ALD on demokratisoinut tietotekniikan omistamista ja sen myötä ihmiskunnan tiedon­saantia ja viestintämahdollisuuksia”, kansainvälisen palkintolautakunnan puheenjohtaja, Aalto-yliopiston akate­ miaprofessori Päivi Törmä perusteli valintaa. •

Lasse Lecklin

tohtori Tuomo Suntola kehitti atomikerroskasvatusteknologian ja ohutkalvojen valmistuslaitteiston 1970-luvulla.

Tekniikassa kaasumaista ainetta tai yhdistettä suihkutetaan reaktorin kammioon. Päällystettävä pinta sitoo ainetta tai yhdistettä itseensä vain sen verran, että se peittyy täysin, eli korkeintaan yhden atomi- tai molekyylikerroksen verran. Tämän jälkeen ylimäärä huuhdellaan pois ja kammioon päästetään toista ainetta tai yhdistettä. Prosessi toistetaan, kunnes kalvo on halutun paksuinen.

ALD:n käyttö räjähti 2000-luvulla, kun elektroniikkateollisuus ymmärsi sen mahdollisuudet puolijohdekomponenttien valmistuksessa. Menetelmän avulla voidaan valmistaa äärimmäisen ohuita sähköä eristäviä tai johtavia kalvoja, joita tarvitaan mikropiireissä ja muistikomponenteissa.

Millennium-palkittu fyysikko Tuomo Suntola piti avoimen yleisöluennon atomikerroskasvatuksesta Aalto-yliopistossa.

26 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

Yhteistyö

Espoon kaupunki

Mikä muuttuu?

Kuntalaisille parempia palveluja tekoälyn avulla Kansainvälisen Intelligent Community -palkinnon voittanut Espoo tähyää älykaupunkien kärkeen.

Data-analytiikkakonsultti Tomas ­Lehtinen listasi tekoälyn kehityskohteita yrityksen ­tai asukkaan arjessa: • Tekoäly helpottaa ammattilaisten arkityötä ”tukiälynä”.

• Tuotekehitys ja tutkimus nopeutuvat. Espoo on jo innovaatioalusta yrityksille, jatkossa tekoäly tuodaan entistä vahvemmin kehitystyöhön mukaan.

• Botit tulevat kuntalaisten arkeen.

Käynnistymässä on esimerkiksi projekti, jossa testataan, kuinka chat- ja puhelinbotit ovat asiakaspalvelun tukena usein toistuvissa kysymyksissä.

• Kuntalaisten palvelut paranevat, kun tekoälyn avulla pystytään paremmin ennustamaan tulevaa palveluntarvetta.

• Mydatan eli omadatan merkitys korostuu; ihmiset pystyvät hallitsemaan omia tietojaan paremmin, mikä helpottaa myös palvelujen kehitystyötä.

Teksti: Kaisa Salminen ESPOON KAUPUNKI on yksi Suomen teko­

älykeskus FCAI:n jäsenistä. Uusi keskus haluaa saada kehittyneimmät tekoäly­ menetelmät yritysten, julkisten organi­ saatioiden ja yhteiskunnan käyttöön.

Espoossa on jo tehty jonkin verran teko­ älykokeiluja. Esimerkiksi sosiaali- ja ter­ veystoimen potilastietoa hyödyntämällä löydettiin tekoälyn avulla 280 tekijää, jotka saattavat ennustaa tulevaa lasten­ suojelun asiakkuutta perhekohtaisesti. ”Tarkoitus on kehittää tekoälyn avulla ennaltaehkäiseviä palveluja ja välttää siten raskaat huostaanotot ja sijoitukset”, kertoo Espoon kaupungin data-analytiik­ kakonsultti Tomas Lehtinen.

Kaupungilla on Lehtisen mukaan pal­ jon kehittyneitä tietojärjestelmiä, mutta tutkimuksen näkökulmasta niitä ei vielä ole hyödynnetty parhaalla mahdollisella tavalla. ”Tekoälyn avulla voidaan seuloa halut­ tua tietoa valtavasta aineistosta melko nopeasti. Kaikki kaupungin tietojärjes­ telmät eivät kuitenkaan sovellu tällä het­ kellä tutkimuskäyttöön. Järjestelmiä on kehitettävä, jotta tietoa voidaan kerätä joustavasti, luotettavasti ja turvallisesti”, Lehtinen korostaa. ”Meille on tärkeää datan laatu ja se, miten tietoa kerätään. Kaupungilta vaa­ ditaan huolenpitoa esimerkiksi sen

vuoksi, että kirjaamistapamme ovat vuosien varrella muuttuneet.”

Yhteisöllistä kehitystyötä

Maailmalla etenkin MAAS-palveluihin (Mobility as a Service – Liikkuminen ­palveluna) liittyvät tekoälykokeilut ovat pitkällä. Espoon sote-dataan liitty­vät kokeilut ovat puolestaan herättäneet kiinnostusta niin Suomessa kuin ulko­ mailla.

Kaupunki sai tunnustusta yhteisölli­ sestä älykaupungin kehitystyöstä voit­ tamalla hiljattain kansainvälisen Intelli­ gent Community Awards 2018 ­-kilpailun.

Kilpailun teema oli datan hyödyntämi­ nen ihmislähtöisessä palvelujen kehittä­ misessä. ”Haluamme osallistaa yhä enemmän kuntalaisia. Tavoitteenamme on tehdä Espoosta tekoälyn pääkaupunki”, Tomas Lehtinen visioi.

Hän arvelee, että tekoäly palvelee alku­ vaiheessa kaupunkia lähinnä tukiälynä, joka helpottaa ja tukee ammattilaisten arkityötä. Myöhemmin sen avulla voi­ daan esimerkiksi automatisoida toimin­ toja ja palveluja.

Yhteiset tietokannat käyttöön

FCAI:n yritys- ja yhteiskuntasuhteiden koordinaattori Terhi Kajaste sanoo,

että Espoon liittyminen mukaan hank­ keeseen tukee tavoitetta palvella yhteis­ kuntaa laajasti. ”Tekoälyn tekijöiltä vaaditaan syväl­ listä ymmärrystä niistä periaatteista, joilla tekoäly tekee päätöksensä. Näin voidaan välttää esimerkiksi se, että ­kunnan koulutettu tekoäly tekisi tieto­ aineiston perusteella vahingossa päätel­ miä syrjivin tai muilla tavoin ei-toivotuin perustein”, Kajaste sanoo.

Tomas Lehtinen kertoo, että FCAI:ssa on tarkoitus miettiä yhdessä muiden kaupunkien ja tekoälytutkijoiden kanssa EU:n uuden tietosuoja-asetuksen tul­ kintoja. ”Henkilötunnus tarjoaa Suomessa hyvän mahdollisuuden yhdistää tieto­ järjestelmiä, mutta sen jälkeen, kun jär­ jestelmät on yhdistetty, henkilö ei saa olla tunnistettavissa. Erilaisten teko­ älyyn perustuvien hälytysjärjestelmien käyttö vaatii myös tarkempaa keskuste­ lua: voiko niitä käyttää, kuka niitä ope­ roi ja miten yksilöön otetaan tarvittaessa yhteyttä?”

Terhi Kajasteen mukaan Espoon omat ja pääkaupunkiseudun kaupunkien yhteiset tietokannat sekä niiden data ovat erittäin kiinnostavia uuden sukupolven tekoälymenetelmiä kehittäville tutki­ joille. • AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 27

Tieteestä

Atomi kerrallaan Tekoäly ei muuta vain tiedonkäsittelyä.

Se muuttaa tapamme tehdä tutkimusta ylipäätään.

Teksti: Katrina Jurva Kuva: Venla Helenius JOKA MAANANTAIAAMU kello yhdeksän

Milica Todorović nappaa lautasellisen puuroa ja istuu alas juttelemaan tietojen­ käsittelytieteilijöiden kanssa siitä, miten koneet oppivat.

Todorović on osa alati kasvavaa luon­ nontieteilijöiden joukkoa, joka haluaa jokapäiväiseen työhönsä apua tekoäly­ menetelmiltä. Pysyttelemällä kärryillä koneoppimisen asiantuntijoiden tekemi­ sistä, hän saattaa yhdistellä pieniä asioita fiksummin omassa tutkimuksessaan.

Miten pikkiriikkisistä asioista oikein on kyse? Aivan minimaalisista.

Todorović tutkii, miten laitteet älypu­ helimista aurinkopaneeleihin toimivat aineen pienimpien yksiköiden, atomien, tasolla.

Kestävän energian kaltaiset globaalit haasteet edellyttävät teknologiaa, joka perustuu uusiin, edistyneisiin materiaa­ leihin. Todorović metsästää tarkoituk­ seen parhaiten soveltuvia materiaalien yhdistelmiä, komposiitteja. ”Materiaalitieteen huipulla kehite­ tään äärimmäisen monimutkaisia mate­ riaaleja, joissa voivat yhdistyä keskenään ­täysin erilaiset ominaisuudet.”

Todorovićin tutkimat aineet ovat useimmiten orgaanisten pehmeiden materiaalien, kuten puutuotteiden sel­ luloosan, sekä metallien kaltaisten epä­ orgaanisten aineiden sekoituksia. ”Koska mahdollisia yhdistelmiä on lähes loputtomasti, meidän pitää muut­ taa ajatteluamme perin juurin, jotta löy­ täisimme uusia lähestymistapoja.”

Päättelyä ja intuitiota

Tulevaisuuden laitteiden ja elektronii­ kan materiaalien optimointi ei ole vain pikkuseikkojen hienosäätöä sieltä täältä.

Materiaalien välinen vuorovaikutus pitää tuntea läpikotaisin, jotta niistä voi val­ mistaa toimivaa teknologiaa.

Ensimmäinen askel on valita oikeat materiaalit, mikä ei tosin vielä takaa sitä, että niistä valmistettu laite toimisi jou­ hevasti. Kokoonpanovaiheessa voidaan vahingossa saada aikaan epäoptimaali­ sia rakenteellisia liitoksia. Parhaimmil­ 28 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

lakaan komponenteilla ei saada aikaan toivottua lopputulosta ja moitteetonta laitetta, jos osasia ei yhdistetä täsmälleen oikealla tavalla tai juuri oikeassa lämpö­ tilassa.

Esimerkiksi elektroniikassa on käytän­ nössä äärettömästi erilaisia tapoja sovit­ taa komponenttien materiaaleja yhteen.

Mitä paremmin materiaalit sopivat yhteen, sitä tehokkaampi laitteesta tulee.

Siinä vaikein temppu onkin: miten löy­ tää parhaat yhdistelmät?

Kvanttimekaniikan, maailmaa kaik­ kein pienimässä mittakaavassa tarkas­ televalla fysiikan alalla ajatellaan usein, että yhdistelmiä kokeilevat laskelmat ovat aivan liian raskaita tuottaakseen tulosta riittävän nopeasti. Tähän asti tut­ kijat ovat tukeutuneet sovelluksien suun­ nittelussa periaatteisiin, jotka perustu­ vat kokemukseen siitä, mitkä materi­ aalit ovat perinteisesti toimineet hyvin yhdessä.

Kokemukseen luottamiseen on perus­ tellut syyt. Vuosien työn tuloksena tut­ kijat ovat kehittäneet vahvan tuntuman siihen, miten eri tyyppiset komposiitti­ materiaalit sopivat tietynlaisiin sovel­ luksiin. Ratkaisuja voidaan poimia lukui­ sista toimiviksi todetuista vaihtoeh­ doista.

Materiaalitutkimuksessa tekoäly voi nopeuttaa prosesseja huikealla tavalla, sanovat Milica Todorović ja Patrick Rinke.

Mutta mikään ei ole varmaa alalla, jossa pelkkä erilaisten yhdistelmien lukumäärä ylittää ihmisen laskentakapa­ siteetin. Komposiittimateriaalien tutki­ mus on kallista paitsi työtunneissa myös laskenta-ajassa mitattuna. Työhön sisäl­ tyy myös runsaasti arvailua ja kemiallista intuitiota.

Milica Todorović myöntää menetel­ män heikkoudet. ”Kemiallinen intuitio voi kantaa pit­ källe, mutta ei anna varmuutta siitä, jäikö jokin oleellinen yhdistelmä kokonaan huomiotta. Siksi materiaalitutkimuk­ sessa panostetaan nyt tekoälyyn. Se tar­ joaa ennakkoluulottoman näkökulman valtavaan aineistoon.”

Työkalut uusiksi

Milica Todorović tekee tiivistä yhteis­ työtä professori Patrick Rinken kanssa.

Hän on teknillisen fysiikan ja laskennal­ lisen materiaalifysiikan asiantuntija.

Yhdessä he ovat seuranneet alan kehi­ tystä viimeisen kahden vuosikymmen

ajan ja näkevät tekoälyn työkaluna, joka voi auttaa tekemään asiat toisin – ja paremmin. ”Tekoäly on meille erilainen tapa ymmärtää luonnollista maailmaa”, Rinke sanoo. ”Se auttaa meitä tunnistamaan kaavoja, joita ihmiset eivät havaitse. Lisäksi voimme sen avulla käsitellä suuria määriä dataa.”

Vaikka materiaalitutkimuksen tavoitteena on kaiken aikaa ollut suunnitteluprosessin parantaminen, tähän asti tutkijat ovat pyrkineet vain nopeuttamaan eri työvaiheita. Jos oikeiden materiaaliyhdistelmien löytämistä ajattelee matkana pisteestä A pisteeseen B, menetelmien parantaminen on tarkoittanut saman etapin ajamista autolla kerta toisensa jälkeen himpun verran nopeammin.

Patrick Rinken mukaan tekoälyn hyödyntäminen materiaalien jalostamisessa on jotain aivan muuta. Se on paradigman muutos. ”Autolla ajamisen sijaan on omaksuttu täysin uusi lähestymistapa – nyt hypätään lentokoneeseen.”

Harppaus eteenpäin, nopeita tuloksia Todorović ja Rinke havainnollistavat eroa perinteisen ja tekoälyllä ryyditetyn tutkimuksen välillä. He tekivät saman kokeen ensin tavanomaisin menetelmin, sitten tekoälytyökalun avulla. He tarkastelivat minimaalisen pieniä rajapintoja, molekyylin ja kiderakenteen välistä kontaktia. Lopputulos oli sama, mutta tekoälyn avulla siihen päästiin huikean ­nopeasti. Laskenta-aika oli vain kolme prosenttia aiemmasta. ”Eli 30 kertaa nopeampaa ja 100 ­ kertaa kivuttomampaa,” Patrick Rinke hykertelee.

Tekoäly antaa tutkijoille vapauden keskittyä tärkeimpiin ongelmiin. Kontaktirakenteen tunnistaminen on usein niin intensiivistä työtä, että ominaisuuksien – ja valmiin laitteen toiminnan – miettimiselle ei jää juurikaan aikaa.

Tekoälyn tehojen valjastaminen antaa tutkijoille mahdollisuuden keskittyä aiempaa enemmän kehitystyön myöhempiin vaiheisiin. Hitusella onnea he saavat myös parempia tuloksia.

Tekoälytyökalun hyödyt eivät silti ole vielä kiistattomia. Perinteiset metodit toimivat todistetusti, alasta riippumatta.

Vaikka uusilla menetelmillä saavutetaankin nopeita tuloksia, vie aikaa, että ne hyväksytään yleiseen käyttöön.

Tekoälymenetelmät antavat vastauksia nopeasti, mutta se, miten tuloksiin on päädytty, voi jäädä pimentoon.

”Vastauksen ja datan välinen maasto on edelleen läpitunkemattomampi kuin haluaisimme. Me kuitenkin jäljitämme askeleet taaksepäin, koska haluamme todella tietää syyt”, Milica Todorović sanoo. ”Hyvän tuloksen saaminen ei riitä – haluamme myös tietää, miksi uudet metodimme toimivat niin hyvin.”

Luovuutta peliin

Tekoälyteknologiassa ydinosaaminen on tietojenkäsittelytieteilijöillä, joten harppaus edellyttää muiden alojen tutkijoilta erinomaisia viestintätaitoja ja kykyä siirtää tietoa alalta toiselle.

Rinken ja Todorovićin tiimin tuore projekti on tästä hyvä esimerkki. He ­tiesivät, että tekoäly voi oppia tunnistamaan ja erottamaan kissat ja koirat valokuvista. Niinpä tiimi alkoi kehittää tekoälyä, joka oppisi materiaaleja, jotka he jo tuntevat. ”Päättelimme, että tekemällä kuvallisen esityksen datastamme, voisimme hyödyntää samaa työkalua, joka erotti kissan koirasta”, Patrick Rinke kertoo.

Sen jälkeen heidän piti vain kouluttaa tekoäly ymmärtämään, että yhden tyyppinen kuva tarkoittaa yhtä ja toisen ­tyyppinen toista. ”Toistimme tätä 50 000 kertaa, ja sitä seuraavalla kerralla tekoäly ennusti oikein”, Rinke sanoo.

Metodit ovat siis jo olemassa; niiden ottaminen käyttöön vaatii vain sivuaskeleen tai pari totutuista toimintatavoista. ”Meidän on kurkotettava oman yhteisömme ulkopuolelle oppiaksemme uusista tekniikoista. On tärkeää järjestää tapaamisia, joissa tutkijat voivat ’ristipölyttää’ toistensa aloja”, Milica Todorović korostaa. ”Ja pitää mielessä, että vuoropuhelu luo lisäarvoa.” •

”HYVÄN TULOKSEN SAAMINEN EI RIITÄ – HALUAMME MYÖS TIETÄÄ, MIKSI UUDET METODIMME TOIMIVAT NIIN HYVIN.”

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 29

Teema

Voivatko älylaitteet ymmärtää meitä?

Virtuaaliapurit ovat tuoneet keskustelevan tekoälyn osaksi jokapäiväistä arkea. Seuraavaksi tietokoneet oppivat suhtautumaan meihin yksilöinä.

Teksti: Panu Räty Kuvitus: Ida-Maria Wikström

30 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 31

Teema

DIGITOITU PUHE PILKOTAAN SEKUNNIN MURTO-OSAN PITUISIKSI PALASIKSI.

D

IGITAALISET ÄLYAPURIT ovat siirtyneet

tieteiskirjallisuudesta taskuihimme ja kotiemme pöydille. Amazonin Alexa, Applen Siri ja Googlen Google Assistant ovat irrottamassa meidät tietokoneiden ja puhelimien ruuduista – ja tuomassa käyttöliittymäksi puhutut sanamme. Ääniohjauksella on jo helppoa tarkistaa uutiset, valita musiikkia kuunneltavaksi, tilata taksi ja ohjata kodin älylaitteita.

Mutta kuinka tekoälyä käyttävät älyapurit oikeastaan pystyvät ymmärtämään meitä?

1. vaihe: puheentunnistus

Älyapurien pitää toimiakseen olla aina päällä. Ne kuuntelevat ympäristöään horroksessa siihen asti, kunnes ne tunnistavat ympäristössä lausutun avainsanan.

Esimerkiksi Amazonin virtuaaliapuri havahtuu sanalla ”Alexa”. Heräämisen merkkinä älykaiuttimen led-rengas muuttuu siniseksi.

Myös Applen puhelimen Siri toimii samalla periaatteella. Kun Siri kuulee ”Hei Siri” -komennon, se alkaa äänittää käyttäjän puhetta ja lähettää sitä pilvipalvelussa toimivaan puheentunnistukseen.

Ensin digitoitu puhe pilkotaan lyhyiksi, sekunnin murto-osan pituisiksi palasiksi. ”Kaikki lähtee spektrianalyysistä eli taajuuksista, joita siellä on. Taajuusavaruudessa syntyy hahmoja, jotka kuvaavat erilaisia äänteitä”, sanoo Aalto-yliopiston signaalikäsittelyn ja akustiikan laitoksen professori Mikko Kurimo.

Pilkkomisen yhteydessä puheesta poistetaan kaikki puheentunnistuksen kannalta ylimääräinen materiaali, kuten esimerkiksi puhujan äänenkorkeus ja ympäristön äänet. ”Eli yritetään löytää piirteitä, jotka kertovat siitä, mitä äänteitä on sanottu”, Kurimo sanoo.

Puheentunnistusta vaikeuttaa se, että me ihmiset puhumme sekavasti, nielaisemme sanoja ja käytämme eleitä ja äännähdyksiä. Lausumamme sanat voivat myös kuulostaa toisiltaan, kuten vaikkapa englanninkielen sanat ate ja eight. ”Nykyään puheentunnistus tehdään yhä useammin syvällä neuroverkolla”, Kurimo sanoo.

Aivojen toimintatapaa jäljittelevät syvät neuroverkot 32 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

koostuvat neuroneista eli eräänlaisista yksinkertaisista laskureista. Neuroverkosta tulee tehokas, kun toisiinsa liitetyt neuronikerrokset työskentelevät muiden saman kerroksen ja seuraavan kerroksen neuronien kanssa.

Puheentunnistuksessa neuroverkkojen hakualgoritmeissa käytetään tilastollisten äännemallien lisäksi laajojen tekstimateriaalien avulla rakennettuja kielimalleja. Kielimallilla ennustetaan sanojen esiintymistodennäköisyyttä toistensa jälkeen ja todennäköistä ääntämismallia. Se auttaa karsimaan epätodennäköiset sanat tunnistuksen nopeuttamiseksi. ”Eli puheentunnistimen tehtäväkenttä on hakea mahdollisimman todennäköinen lause, jonka käyttäjä on sanonut.”

2. vaihe: luonnollisen kielen käsittely

Luonnollisen kielen käsittelyssä tekstistä yritetään purkaa sen merkitys – se, mitä käyttäjä haluaa digi­ apuriltaan saada.

Myös luonnollisen kielen käsittelyssä käytetään neuroverkkoja. Puheen datasta haravoidaan automaattisesti avainsanoja ja fraaseja, jotta saataisiin selville, mihin käyttäjän sanat mahdollisesti liittyvät.

Neuroverkot koulutetaan tehtäviinsä syöttämällä käsiteltäväksi iso määrä dataa ja vertaamalla saatuja arvoja oikeiksi tiedettyihin arvoihin. Korjauksia toistetaan niin pitkään, ettei tulos enää parane. Sen jälkeen järjestelmä pystyy toimimaan omin päin.

Eräässä Kurimon vetämässä hankkeessa on tutkittu audiovisuaalisen aineiston automaattista kuvailua. Aineistoiksi valittiin muun muassa Ylen arkistoimia videoita. Kehitetty menetelmä pystyy tulkitsemaan samanaikaisesti sekä videolla kuultavaa puhetta että liikkuvaa videokuvaa – ja tuottamaan niistä tekstimuotoisen kuvailun. Järjestelmää opetettiin käyttämällä vertailukohtana ihmisten kirjoittamia kuvauksia samoista videoista.

Keskeistä syvissä neuroverkoissa on niiden opetukseen käytettyjen tietokantojen koko. Siksi kaupallisia digiapureita tuottavat juuri Amazonin, Applen, Googlen ja Microsoftin kaltaiset jättiyritykset. ”Suurilla firmoilla on pääsy laajoihin tietokantoihin, ja niiden on aika helppo tehdä automatisointia. Jos chatbottia lähdetään tekemään ihan tyhjästä, se on työlästä. Tietokanta pitää kerätä jotenkin.”

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 33

Pieni tekoälysanasto • ALGORITMI Tehtävän suorittamisen määritelmä, joka avaa askel askeleelta, mitä prosessissa tapahtuu. Ohjelma-sana tarkoittaa algoritmin kuvaamista ohjelmointikielellä.

• CHATBOT (BOTTI) Automaattisesti tehtäviä suorittava, ihmisten vuorovaikutusta jäljittelevä ohjelmisto. Kehittyneimmillään tekoälyyn perustuva ohjelmien kokoelma, joka pystyy hakemaan vastauksia puheena tai tekstinä rajatuista aiheista.

• KONEOPPIMINEN Menetelmiä, joilla tietokone oppii päätymään haluttuun lopputulokseen itsenäisesti esimerkkien ja kokemuksen perusteella.

• NEUROVERKKO Koneoppimismenetelmä, joka väljästi tulkittuna jäljittelee ihmisaivojen toimintaa. Se koostuu toisiinsa kytketyistä keinotekoisista neuroneista eli yksinkertaisista prosessoreista. Kun neuroverkkoon lisätään tasoja, se muuttuu syvemmäksi ja pystyy suorittamaan yhä monimutkaisempia tehtäviä.

• TEKOÄLY Viittaa tietokoneen kykyyn tehdä älykästä toimintaa. Laaja sateenvarjokäsite erilaisille päättelysäännöille. Tunnetaan myös käsitteellä keinoäly.

• SOVELLETTU (KAPEA/HEIKKO) TEKOÄLY Ainoa tekoäly, jota ihmiskunta on toistaiseksi tehnyt. Ratkaisujen tuottamista ennalta rajattuun sovellusalueeseen yhdistämällä analytiikkaa ja automaatiota.

• YLEINEN (VAHVA) TEKOÄLY Tieteiskirjallisuudessa suosittu ajatus ihmisen älykkyyden jäljittelystä tietokoneella. Joskus yleiseen tekoälyyn liitetään myös koneen muuttuminen tietoiseksi.

Toistaiseksi teknologian kehitys ei ole lähelläkään yleisen tekoälyn rakentamista.

34 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

Teema

TIETEISELOKUVISTA TUTUKSI KESKUSTELUKUMPPANIKSI TEKOÄLY EI VIELÄ VENY. 3. vaihe: pyynnön toteuttaminen

Viimeinen vaihe toteuttaa käyttäjän pyynnön. Digiapurit hyödyntävät verkosta haettavien tietojen ohella esimerkiksi käyttäjän puhelimen yhteystietoja, kalenteria ja paikannustietoja käsittääkseen paremmin, mitä käyttäjä haluaa.

Siksi digiapuri voi vaikuttaa hämmästyttävän fiksulta yksinkertaisten pyyntöjen toteuttamisessa, kuten puhelun yhdistämisessä, säätietojen kysymisessä tai pizzan tilaamisessa.

Jos älyapuria pyytäisi kertomaan kuulumisia Piilaaksosta, kompuroivana vastauksena tulisi vain sekalaisia Piilaakso-sanaan liittyviä hakutuloksia. Digiapuri ei osaisi päätellä, kysyttiinkö siltä Piilaakson historiasta, säästä vai alueen yrityksistä. ”Äly loppuu kuin veitsellä leikaten, kun mennään suunnitteluavaruuden ulkopuolelle”, Kurimo sanoo.

Myös älyapureiden puheäänen tuottamisessa on siirrytty käyttämään syviä neuroverkkoja. Puheessa äänteet liittyvät aina toisiinsa, ja juuri yhteensopimattomat äänteet saivat varhaiset älyapurit kuulostamaan robottimaisilta. Nykyisin neuroverkot laskevat lennossa mallin vastauksena tulevan lauseen ääntämiseksi. ”Puhesynteesigeneraattorille syötetään painotettavat tavut ja sanat, mitkä tekevät puheesta luonnollisen kuuloista. Sitten generoitu signaali toimitetaan käyttäjän päätelaitteeseen ja soitetaan sieltä läpi.”

Kohti yksilöllisiä käyttöliittymiä

Tieteiselokuvista tutuksi keskustelukumppaniksi keskustelevinkaan tekoäly ei veny vielä pitkään aikaan.

Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitoksen professori Antti Oulasvirta pitää puhekäyttöliittymien ongelmana sitä, että ne eivät varsinaisesti ymmärrä kieltä. ”Tekoäly ei opi kieltä ikään kuin ruumiillisena ja ­sosiaalisena kanssakäymisenä. Se ei voi oppia kielellistä viitekehystä, mihin sanat tai eleet viittaavat.”

Tutkimus ihmisen ja tekoälyä käyttävien järjes-

telmien vuorovaikutuksesta etenee silti koko ajan, ja samalla kasvavat mahdolliset sovellusalueet. Yksi ­sovellusalue on Oulasvirran User Interfaces -ryhmän tutkima käyttöliittymien parantaminen laskennallisten mallien avulla.

Esimerkiksi verkkosivu on mahdollista muotoilla käyttäjän selainhistorian perusteella automaattisesti uusiksi siten, että se tuntuu käyttäjästä heti tutulta. ”Tällä tavoin voidaan tehdä miellyttävämpi selauskokemus. Esimerkiksi otsikot voivat löytyä melkein aina samasta kohdasta.”

Myös arkisesta tekstinsyötöstä on löytynyt uusia tutkimuskohteita. Yhdistämällä havaitsemista, oppimista ja muistin ilmiöitä tutkivaa kognitiotiedettä tekoälyyn voidaan rakentaa malleja, jotka ennustavat tarkasti ihmisen yksilöllisten ominaisuuksien vaikutusta esimerkiksi kirjoittamiseen puhelimen näytöllä. Kun mallit liitetään vaihtoehtoja simuloivaan koneelliseen optimoijaan, käyttöliittymä voidaan räätälöidä käyttäjän mukaan. Näin on löydetty esimerkiksi ratkaisuja vapinasta kärsivien ikäihmisten älypuhelinten käyttöön.

Oulasvirran ryhmässä on kehitetty myös ranskalaisten tietokonenäppäimistöjen uutta näppäinasettelua, jonka Ranskan standardointiviranomaiset ovat juuri hyväksyneet. ”Koko Ranskassa tullaan käyttämään optimoijan auttamaa tapaa kirjoittaa erikoismerkkejä”, Oulasvirta sanoo.

Meneillään on myös tunteiden mallinnukseen liittyvä tutkimushanke. ”Tekoälyn kentässä on lopulta kyse siitä, että inhimillisiä asioita pyritään esittämään laskennallisesti”, Oulasvirta sanoo.

Hän muistuttaa, että tavallinen puhelimen reittiopaskin perustuu tekoälyyn, vaikka käyttäjät eivät sitä tekoälyksi ehkä miellä. Oulasvirran näkemys asiasta on kuitenkin selvä. ”Aina kun jokin älyllinen kapasiteetti voidaan toteuttaa laskennallisesti, minun mielestäni se on tekoälyä.”• AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 35

Tieteestä

Seuraava vallankumous syntyy metsästä

Muovipillit ja -aterimet ovat pian historiaa. Niitä on turha kaivata, sillä tulossa on jotain paljon parempaa.

Teksti: Minna Hölttä Kuva: Aleksi Poutanen ALKUVUODESTA 2018 EU julkaisi histo­

riansa ensimmäisen, kiertotalouteen perustuvan muovistrategian. Tilastojen valossa sille on todella tarvetta.

Euroopassa syntyy joka vuosi yli 25 miljoonaa tonnia muovijätettä. Alle kol­ mannes siitä kierrätetään; loppu päätyy sekajätteeksi tai ympäristöön.

Rantojemme roskista 84 prosenttia 36 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

on muovia, josta valtaosa on kertakäyttötavaraa: vanupuikkoja, lautasia, pillejä ja haarukoita. Niille EU kaavailee nyt täyskieltoa vähentääkseen raakaöljyn käyttöä ja ympäristön muovikuormaa. ”Suurin osa muoveista ei reagoi kosteuteen. Siksi ne kestävät ja kestävät ympäristössä lähes ikuisesti”, sanoo VTT:n tutkimusprofessori Kristiina Kruus.

Kruus aloittaa joulukuussa 2018 Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulun dekaanina ja vetää yhdessä professori Orlando Rojasin kanssa uutta Suomen Akatemian rahoittamaa FinnCERES-lippulaivahanketta. Mil­ joo­na­satsauksen yhtenä tavoitteena on haastaa muovi kasvien tuottamasta biomassasta eli lignoselluloosasta teh-

Suomessa on asukasta kohden metsäbiomassaa enemmän kuin missään muualla Euroopassa.

dyillä uusilla materiaaleilla. Haaste on iso, sillä parjatulla muovilla on vahvuu­ tensa – ja toistaiseksi melkoinen etulyöntiasema.

Riko ja rakenna

Synteettisen muovin massatuotanto alkoi 1950-luvulla. Sen jälkeen sitä ­ on valmistettu huikeat 8,3 miljardia

tonnia. Tänä päivänä muovia tehdään jo kaksikymmentä kertaa enemmän kuin 1960-luvulla.

Muovin suosiota on helppo ymmärtää.

Muovi on vedenkestävä, kevyt ja muo­ vautuva materiaali, johon saadaan hal­ paa raaka-ainetta öljyteollisuuden sivu­ virroista. ”Infrastruktuuriin on investoitu niin AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 37

Tieteestä

SIIRTYMINEN MUOVIKAUDELTA BIOAIKAAN MULLISTAISI PERUSTEELLISESTI TEOLLISUUDEN JA TALOUDEN RAKENTEITA – SUOMELLE EDULLISEEN SUUNTAAN. mielettömiä summia, ettei ole realistista odottaa alasajon tapahtuvan ihan lähi­ vuosina”, Kruus sanoo.

Sivuvirtojen hiilivedyistä saadaan muovin rakennuspalikoita eli synteetti­ siä polymeeriketjuja. Lignoselluloosan biopolymeerit taas syntyvät fotosyntee­ sissä hiilidioksidista, vedestä ja aurin­ gosta. Biopolymeereistä muodostuu lig­ noselluloosan kolmea päärakenneosaa: selluloosaa, hemiselluloosaa ja ligniiniä. ”Meidän ideamme on rikkoa rakenne­ osat erilleen ja säilyttää silti polymeerien ominaisuudet – ja rakentaa sitten osista materiaaleja, joilla on myös aivan uusia ominaisuuksia”, Rojas kertoo.

Idea on tuttu paperinvalmistuksesta.

Siinä puukuidut irrotetaan ensin toi­ sistaan ja sekoitetaan sitten veden kans­sa massaksi, josta saadaan suo­dat­ tamisen, prässäyksen ja kuivatuksen jälkeen paperia. Rojas kollegoineen haluaa mennä paljon pidemmälle ja luoda rikkomalla j­ a rakentamalla toiminnallisia biomateriaaleja.

Kuidut voidaan esimerkiksi hajottaa nanomittakaavan palasiksi, kuten nanoselluloosaksi ja nanoligniiniksi.

Näin niihin saadaan nanomateriaaleille tyypillisiä ominaisuuksia, kuten suuri reaktiokyky ja pinta-ala. Materiaaleja voidaan hyödyntää esimerkiksi puhdis­tamaan vedestä lääkkeitä, hormoneja ja muita haitallisia aineita. Ja kun värittömiä selluloosapohjaisia nanomate­riaa­leja kootaan tietyllä tavalla, tuloksena on perhosen siiven lailla värejä toistavia pinnoitteita. Värikkyyden lisäksi rakenteeseen voidaan saada muitakin toimintoja.

Rojasin mukaan FinnCERESissä puhutaan materiaaliparadigman mullis­ tuksesta. ”Emme tyydy vain korvaamaan muo­ via, vaan haluamme tehdä jotain parem­ paa kehittämällä ominaisuuksia, jotka ovat ainutlaatuisia nimenomaan biopoly­ meereille.”

Luonnon oma komposiitti

Muovialan liikevaihto on pelkästään Euroopassa yli 300 miljardia euroa vuo­ 38 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

dessa. Siirtyminen muovikaudelta bio­ aikaan mullistaisi perusteellisesti teolli­ suuden ja talouden rakenteita – Suomelle edulliseen suuntaan.

Suomen maaperästä ei löydy öljyä, mutta maapinta-alastamme 78 pro­ senttia on metsän peitossa, ja biomas­ san määrä kasvaa joka vuosi. VTT:n tut­ kimuspäällikkö Katariina Torvisen mukaan Suomessa on asukasta kohden metsäbiomassaa enemmän kuin missään muualla Euroopassa. ”Ja maailman mittakaavassakin olemme kärkisijoilla.”

Metsäpohjaisia biotuotteita viedään Suomesta noin 14 miljardilla eurolla vuo­ dessa. VTT:n laskelmien mukaan viennin arvo voidaan jopa kaksinkertaistaa vuo­ teen 2050 mennessä, mikä kasvattaisi bruttokansantuotetta kolmisen prosent­ tia. Huima kasvu edellyttäisi, että Suomi ei jää selluntuottajaksi, vaan biomassaa jalostetaan pidemmälle korkean lisä­ arvon tuotteiksi.

Mikromuoviongelma on jo lisännyt etenkin selluloosakuitujen kysyntää, ja muoville etsitään vaihtoehtoja myös komposiiteissa ja pakkauksissa. Tor­ vinen ennustaa, että seuraavaksi EU:n kielto­listalle päätyy polystyreeni, kotoi­ semmin styroksi. ”Yhdysvalloissa muutama osavaltio on jo kieltänyt sen käytön. Me olemme kehittäneet teknologian, jolla biomas­ sasta voidaan valmistaa styroksin kor­ vaavaa kuituvaahtoa. Lisäksi vaahtoa voidaan käyttää esimerkiksi lämpö- ja äänieristeenä rakennuksissa.”

Muovia tuotetaan maailmassa reilut 300 miljoonaa tonnia vuodessa, sellua noin 200 miljoonaa tonnia. Kaikkea muo­ via ei siis voi korvata, eikä tutkijoiden mukaan ole tarkoituskaan. Fiksuinta on hyödyntää lignoselluloosaa niissä tuot­ teissa, joissa sen luonnolta saamat omi­ naisuudet ovat parhaimmillaan.

Yksi niistä on kestävyys.

Lignoselluloosa on jo itsessään kom­ posiitti, eli useamman materiaalin yhdis­ telmä. Evoluution myötä se on kehit­ tynyt antamaan puille rakenteen, jonka ansiosta ne kestävät myrskytuulia, tulvia,

FinnCERES – biomateriaalien osaamiskeskittymä • Suomen Akatemian rahoittama lippulaivahanke, joka kokoaa yhteen Aalto-yliopiston ja VTT:n tiiviin tutkimusyhteistyön, teollisuuden sekä kansalliset ja kansainväliset tutkimusverkostot.

• Hankkeen kulmakiviä ovat laadukas tutkimus, ainutlaatuinen infrastruktuuri ja yhteiskunnallinen vaikuttavuus.

• Kehittää uusia biopohjaisia materiaaleja teollisen mittakaavan tuotantoon kansainvälisille markkinoille. Materiaaleja voidaan hyödyntää niin arjessa kuin teollisuudessa: tekstiileissä, kotitaloustarvikkeissa, ilman- ja vedenpuhdistusjärjestelmissä, seuraavan sukupolven katalyytteinä, ultrakevyissä kuljetusvälineissä ja energian talteenottojärjestelmissä.

• Suomen Akatemia on myöntänyt hankkeelle noin yhdeksän miljoonan euron rahoituksen neljän vuoden ajalle. Rahoituksesta viidennes käytetään tutkimusyhteisöltä tulevien uusien avausten toteuttamiseen.

kuumuutta ja taudinaiheuttaja sekä run­ gon ja oksistojen läpi kulkevien satojen litrojen virtausten aiheuttamaa painetta. ”Vahvuuden kannalta puusta on mah­ dollista tehdä jopa luodinkestäviä mate­ riaaleja”, Orlando Rojas kertoo. ”Muovi tehdään elottomasta, fossiili­ sesta raaka-aineesta, jossa ei itsessään ole mitään toimintoja, toisin kuin eri­ laisiin stressitekijöihin sopeutuneissa elävissä materiaaleissa. Niistä me halu­ amme nyt ottaa oppia – ja hyödyntää niitä viisaalla ja kestävällä tavalla.” •

Kampus

Taidekokoelman teemana tasa-arvo Väre-rakennuksessa sovellettiin taiteen prosenttiperiaatetta.

Teksti: Noora Stapleton Kuva: Mikko Raskinen

Gloria Lauterbach muotoili Väreen suojamuurin päälle sijoittuvan teoksensa vasaroimalla suuren kuparilevyn käsivoimin.

OTANIEMEN KAMPUSTA yli kahden

v­ uoden ajan leimannut rakennushanke valmistui kesällä 2018, kun Väre avattiin.

Uudisrakennus kokoaa kaikki Taiteiden ja suunnittelun korkea­koulun laitokset saman katon alle. Samassa korttelissa sijaitsee myös kauppakeskus A Bloc sekä metroasema.

Aalto-yliopisto sovelsi rakentamisessa taiteen prosenttiperiaatetta ja hankki Väreeseen laajan taidekokoelman. Prosenttiperiaate on rahoitusmalli, jossa noin prosentti rakennusprojektin varoista kohdennetaan taidehankin­ toihin.

Global Equality -kokoelman teemat tuovat esille suomalaista tasa-arvoa, mutta painottavat myös korkeakoulun vahvaa kansainvälisyyttä. Teosten aiheet

käsittelevät muun muassa erilaisia identiteettejä, kansallisuuksia ja ­pako­­lai­suutta sekä sukupuolisuutta ja ­seksuaalisuutta.

Taiteilijoilla vankka yhteys Aalto-yliopistoon Kokoelmassa on runsaat 25 työtä, ja kaikki taiteilijat liittyvät yliopistoon.

Mukana on teoksia alumneilta, entisiltä professoreilta sekä opiskelijoilta. Materiaalien skaala on laaja: tekstiilitaidetta, keramiikkaa, valokuvaa, maalauksia, piirroksia ja veistoksia.

Pääteokset on sijoitettu rakennuksen auloihin ja valittu kutsukilpailun pohjalta. Tommi Grönlundin ja Petteri Nisusen Insight-installaatio muodostuu pyörivistä peilipinnoista, jotka heijasta-

vat, mitä ympäristössä tapahtuu. ­ Kirsi Kaulasen veistos Lumen sisältää 150 laserleikattua teräskukkaa ja kuvaa­­ihmisen suhdetta luontoon.

Gloria Lauterbachin teos Kreutz­ strasse voitti opiskelijataide­kilpailun, jossa haettiin ideoita Väreen ja Kauppakorkeakoulun tulevan rakennuksen viereiseen 70-metriseen betonimuuriin.

Lauterbach kertoo teoksen jäljittelevän kuparista kattoa, jonka Niklasmyrsky repi irti Zürichissä Sveitsissä vuonna 2015. ”Ajan myötä patinoituva kuparinen katto ja sen uumenista kasvava koivu kuvaavat hiljaista, lähes meditatiivista muutosta.” •

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 39

Yrittäjyys

Tavallista älykkäämpi työkaveri Suomalainen Curious AI on kärkijoukossa yleisen tekoälyn kehityskisassa.

Yrityksen tavoitteena on itseoppiva digitaalinen työkaveri, joka kykenisi työskentelemään asiantuntijan rinnalla.

Teksti: Laura Siira Kuva: Aleksi Poutanen KUVITTELE, ETTÄ saisit kymmenen hen-

kilökohtaista lisäapuria työhösi. Apurit olisivat digitaalisia, ja voisit itse kouluttaa ne haluamiisi tehtäviin. Mitkä toimet niille luovuttaisit?

Tekoälymaailmassa käydään tällä hetkellä tiukkaa kisaa siitä, kuka onnistuu ensimmäisenä kehittämään niin sanotun yleisen tekoälyn. Siinä missä nykyiset tekoälyteknologiat kehitetään tiettyä tarvetta, kuten kasvojentunnistusta varten, yleinen tekoäly soveltuisi ihmismäisen oppimis- ja päättelykykynsä ansiosta monien tehtävien suorittamiseen, eikä sen opettamiseen tarvittaisi ohjelmointitaitoja. Se mullistaisi tekoälyn soveltamisen arkipäivässämme.

Kolme vuotta sitten perustettu Curious AI on yksi kisan kirittäjäyrityksistä. Sen tavoitteena on luoda autonominen ja itseoppiva tekoäly, joka kykenisi työskentelemään asiantuntijan rinnalla.

Kyseessä olisi siis eräänlainen digitaalinen työkaveri, jonka kuka tahansa voisi kouluttaa avustamaan erilaisissa tietoa vaativissa tehtävissä. Yritys keräsi viime syksynä lähes kolmen miljoonan euron rahoituksen tuotekehityksensä tuke­ miseen. ”Tekoäly voisi esimerkiksi oppia vastaamaan sähköposteihisi tai hoitamaan kalenterivarauksiasi. Tämän tyyppisiä järjestelmiä on jo nyt, mutta edelleen tarvitaan joku koodaamaan käsin kaikki niiden toiminnot. Yleisen tekoälyn juju on, 40 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

Vanhempi tutkija Mathias Berglund visioi tulevaa, mutta Curious AI:n toimisto Helsingissä on silkkaa retroa.

että se oppii käyttämään kalenteriohjelmistoasi ilman, että tekoälyn kehittäjät ovat koskaan nähneetkään sitä”, sanoo Aallosta valmistunut tekniikan tohtori Mathias Berglund, yksi Curious AI:n perustajista.

Päästyään yrityksen tietokantoihin ja sisäiseen tiedonvaihtoon tekoäly voisi myös esimerkiksi ehdottaa vaihtoehtoisia toimintatapoja tehtaissa tai tuoda saman aiheen parissa toisistaan tietämättöminä työskenteleviä kollegoita yhteen. ”Tietotyön määrä maailmassa on valtava. Jos tekoäly pystyy tehostamaan siitä edes yhden siivun, mahdollisuudet ovat huikeat”, Berglund sanoo. ”Ja tämä on konservatiivinen näkemys tekoälyn vaikuttavuudesta.”

Jo nykyiset tekoälyteknologiat pystyvät itse oppimaan datasta syvien neuroverkkojen avulla. Ne oppivat kuitenkin vain tiettyyn tehtävään, ja oppiminen on refleksinomaista, mikä vaatii suunnattomat määrät dataa. Käsin tekeminen on toistaiseksi muodostunut pullonkaulaksi tekoälyn kehityksessä. ”Esimerkiksi itseajavissa autoissa tulee tietty raja vastaan, kun jokainen tilanne täytyy opettaa etukäteen. Yleisen tekoälyn myötä autot ottaisivat seuraavan harppauksen ja olisivat oikeasti autonomisia.”

Yleinen tekoäly pystyisi siis paitsi oppimaan ympäristöstään, myös suunnittelemaan toimintaansa itsenäisesti sen perusteella. Molempia teknologioita on jo olemassa, mutta oppimisen ja suunnittelukyvyn yhteensovittamisessa ei ole vielä toistaiseksi onnistuttu.

”Käyttäjien vallan kasvuun voi liittyä iso riski, kun puhutaan vaikkapa valtiollisista toimijoista – esimerkkinä sotilastarkoituksiin käytetyt tappajarobotit tai kasvojentunnistuksen ja koneoppimisen hyödyntäminen kansalaisten valvontaan”, hän sanoo.

Entä kuka on vastuussa, jos opettamasi tekoäly vastaa sähköpostiisi väärällä tavalla? Tai jos tekoäly aiheuttaa vahinkoa teollisissa prosesseissa. Tai itseajava auto aiheuttaa kolarin, kenen vika se on?

Berglundin mukaan kyse on riskienhallinnasta: kuinka vapaat kädet annamme tekoälylle toimia, kun sen itsenäinen päättelykyky kasvaa? Alussa tekoäly tulee väistämättä tekemään virheitä. ”Periaatteessa tekoäly tekee parhaimpansa mukaan sitä, mitä siltä pyydetään.

Eteen tulee kuitenkin varmasti tilanteita, joita emme tekoälyn opettajina ole osanneet ottaa huomioon, ja joilla voi siten olla yllättäviä seurauksia.”

Yleiseen tekoälyyn liittyvä perimmäinen pelko on, että se voisi lopulta kehittyä ihmistä älykkäämmäksi superälyksi ja riistäytyä käsistä kehittämällä aina vain älykkäämpiä teknologioita. Puhutaan tekoälyn singulariteetista.

Berglundin mukaan teknologia ei kuitenkaan välttämättä skaalaudu niin helposti, että skenaario olisi täysin realistinen. Hän vertaa kehitystä sään ennustamiseen. ”Se, että kahden päivän sääennusteeseen voidaan lisätä yhden päivän ennustus lisää, ei tarkoita, että kohta säätä voidaankin sitten ennustaa kuukausi. Yhden päivän lisäys vaatii jo uskomattoman paljon lisää laskentakapasiteettia, mikä jarruttaa kehitystä”, Berglund sanoo.

Käyttäjät vallan kahvassa ”Hyvä silti, että näitä pohditaan, sillä Kun kuka tahansa pystyy tulevaisuudessa toteutuessaan seuraukset voisivat olla opettamaan tekoälyä, käyttäjät nousekatastrofaaliset.” vat entistä merkittävämpään ­asemaan.

Tekoälyyn liittyvien riskien ehkäiseSe herättää myös kysymyksiä käyttäjien miseksi on Berglundin mukaan tärkeää aikeista ja vastuusta. pitää huolta siitä, etteivät valta ja pääTähän asti tekoälyn kehittäjät ovat oma keskity liian harvojen käsiin. Hän olleet Berglundin kaltaisia asiantuntimuistuttaa, että yhteiskunnassa riitjoita. tää kuitenkin tekoälyn sovelluskohteita,

jotka tekevät maailmasta ja arjestamme parempaa. ”Sekä kaupalliset toimijat että yliopistot ovat tällä hetkellä kiinnostuneita ratkaisemaan pitkälti samoja tekoälyn kehitykseen liittyviä kysymyksiä.”

Kohti ihmisen oppivaisuutta

Voisiko ensimmäinen yleisen tekoälyn kehittävä yritys olla suomalainen Curious AI? Tekoälyn ympärillä hypetystä riittää, mutta Berglundin mukaan ne yritykset, jotka todella kykenevät viemään alaa eteenpäin, ovat harvassa. ”On monia komponentteja, joiden tulee toimia yhteen, jotta tekoälystä saadaan oikeasti tehokas. Kansainväliset isot yritykset kehittävät sinänsä todella hyödyllisiä, mutta yksittäisiä teknologioita.

Meidän etujamme ovat tarpeeksi pieni, kansainvälisistä huippututkijoista koostuva tiimi, sekä pitkän tähtäimen visio ja suunnitelma siitä, miten asiat voisivat toimia kokonaisuutena.”

Berglund ei halua antaa arviota siitä, milloin kuka tahansa voisi ottaa paketista digitaalisen työkaverinsa. Yleisen, ihmismäisesti oppivan tekoälyn saavuttamista voidaan lähestyä asteittain. Tarkemmista yksityiskohdista puhuessaan hän on kuitenkin varovainen. ”Se, mitä olemme jo tehneet, on aika mullistavaa. Tekoäly kykenee oppimaan maailmasta sekä suunnittelemaan ja tekemään päätöksiä oppimansa perusteella. Kehityksessä on törmätty tiettyihin haasteisiin, joihin meillä on ratkaisuja. Muut eivät ole siihen pystyneet.”

Entä mitä Berglund itse tekisi, jos hänellä olisi 10 lisäapuria käytettävissä työssään tekoälytutkijana? ”Käyttäisin niitä yksityisopettajinani.

Ne tietäisivät, mikä minua kiinnostaa ja millä tasolla nykyinen osaamistasoni on, ja pystyisivät räätälöimään opetuksen sisällön sopivaksi juuri minulle. Uskon, että jatkuvan oppimisen merkitys vain korostuu tulevaisuudessa.” •

”TIETOTYÖN MÄÄRÄ MAAILMASSA ON VALTAVA. JOS TEKOÄLY PYSTYY TEHOSTAMAAN SIITÄ EDES YHDEN SIIVUN, MAHDOLLISUUDET OVAT HUIKEAT.”

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 41

Tieteestä

Leikistä syntynyt idea

auttaa siirtämään hiljaista tietoa Tekoäly ohjaa huomaamattomasti työntekijää rakentamaan ja huoltamaan laitteita.

Teksti: Riikka Hopiavaara Kuva: Mikko Raskinen PROFESSORI Yu Xiao istui lattialla ja

leikki legoilla parivuotiaan tyttärensä kanssa. Pienet sormet näpräsivät erilaisia rakennelmia, joita olisi ollut vaikea toistaa samanlaisina jälkikäteen ja jonkun toisen tekemänä. Leikkejä seuratessaan Yu Xiao alkoi pohtia, olisiko mahdollista kehittää ratkaisu, jolla tämänkaltaisessa rakentelussa syntynyttä oppia voisi siirtää automaattisesti muiden ­hyödyksi.

Aluksi idealla ei ollut sovelluskohdetta, mutta asiaa tutkittuaan Yu Xiao huomasi, että teollisuusyrityksillä oli ongelma, johon hänen ideansa sopisi. Teollisuuden laitteilla tuotetaan nykyisin massatuotteiden sijasta myös hyvin yksilöllisiä tuotteita eri asiakkaiden tarpeisiin.

Laitteiden käyttö ja huolto vaativat osaamista, joka tavallisesti syntyy pitkän käytännön työn tuloksena. Tuhansien pro-

sessien opettaminen uusille työntekijöille saattaa kuitenkin olla hankalaa.

Lego-palikat vaihtuivat Yu Xiaon mielessä erilaisiksi teollisuuden laitteiksi ja tuotteiksi, kun hän alkoi tutkijaryhmänsä kanssa kehittää älykästä ja automaattista hiljaisen tiedon opetusjärjestelmää.

He kutsuvat sitä ”kognitiiviseksi moottoriksi”.

Oppia suoraan aivoista aivoihin Käytännössä tutkijoiden kehittämä ­järjestelmä tarkoittaa sitä, että kamera kuvaa, kuinka työntekijä – tai lähinnä hänen kätensä – huoltaa tai kokoaa ­laitetta. Järjestelmä oppii videolta työvaiheet, miten ja missä järjestyksessä eri toimenpiteet tehdään, sekä käytettävät työkalut ja komponentit. Ja kun­työvuoroon vaihtuu tekijä, joka ei tunne

kyseistä laitetta, hän oppii eri apuvälineiden avulla toimimaan kuten kokenut työntekijä.

Tekniikka kertoo, milloin työntekijä on tekemässä virheen ja ohjaa oikeaan toimintaan. Aikaa ja vaivaa säästyy, kun uuden oppiminen ei vaadi opettajaa viereen istumaan. Myös työn luotettavuus lisääntyy, koska virheitä ei voi tehdä ilman, että järjestelmä huomaisi sen.

Näin työntekijän ei tarvitse stressata­ virheiden tekemisestä. ”Käytännön toteutus on vielä suunnitteilla, mutta tulemme käyttämään useita tekniikoita, kuten laseja, älyhanskoja ja erilaisia sensoreita”, Yu Xiao kertoo.

Tarkoituksena on luoda oppimiskokemus, jossa työntekijää ohjataan ilman, että hänen täytyy seurata kirjallisia ohjeita. ”Ohjaus on näkymättömissä, jolloin se ei ärsytä.”

Projektissa hyödynnetään monen ­ eri alan osaamista, perustutkimuksesta tekoälyyn, älyvaatteisiin ja käyttäjä­ kokemukseen liittyvään tutkimukseen.

Samaa konseptia voidaan hyödyntää kaikilla kognitiivisia kykyjä vaativilla aloilla, vaikka bussinkuljettajien tai lentäjien opettamisessa.

Nyt leikeissä syntyneestä ideasta on kulunut puolitoista vuotta, tutkimushanke on saanut rahoituksen ja prototyyppi on tekeillä. Yu Xiao on luottavainen tulevaisuuden suhteen. ”Uskon, että noin vuoden päästä meillä on prototyyppi valmiina ja tuotteen kaupallistaminen voi alkaa.” •

Cognitive Engine for Assembly and Maintenance Automation CEAMA -projekti on saanut Tutkimuksesta liiketoimintaa -rahoituksena lähes 700 000 euroa.

42 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

Vau!

Palkittu sovellus

syntyi opintojen ohessa Avoimuus on tie eteenpäin, sanoo Applen sovelluskehittäjien palkinnon saanut Ilari Niitamo.

Teksti ja henkilökuva: Lucas Millheim Kuva: Yatatoy ”OPISKELEN MEDIAN LAITOKSELLA ja

tarkoitukseni on valmistua taiteen maisteriksi joulukuussa 2018. Olen mukana myös Yatatoy-yrityksessä, joka on enemmänkin luova kollektiivi kuin varsinainen yritys.

Yatatoyn perustaja Lucas Zanotto ja minä työskentelimme aiemmin yhdessä Hello Ruby -projektissa, jota myös juuri valmistunut opinnäytetyöni käsittelee.

Koko viime vuoden teimme Bandimalia, ja julkaisimme sen marraskuussa 2017.

Bandimal on lapsille suunnattu sovellus, jonka avulla voi säveltää musiikkia.

Sillä voi esimerkiksi toistaa jatkuvaa rumpukomppia, vaihtaa instrumenttia swaippaamalla näytöltä eri eläinhahmoja, säveltää melodioita, vaihtaa looppien nopeutta ja lisätä efektejä. Lapset pitävät erityisesti musiikin mukaan liikehtivistä eläinhahmoista. Koetimmekin tehdä sovelluksesta mahdollisimman helppokäyttöisen ja hauskan. Äänivelhomme Ulrich Troyer sävelsi ja tuotti musiikin sekä samplet Wienissä. Lucas ja minä työs­ kentelimme Helsingissä.

Lucas kehitteli, kuvitti ja animoi eläinhahmot sekä stailasi Ulricihin kanssa instrumentit oikeanlaisiksi.

Lucas ja minä vastasimme sovelluksen designista ja käyttäjäkokemuksesta, ja minä rakensin sen.

Bandimal ohjelmoitiin Applen natiiviteknologioilla.

Ja sitten saimme Apple Design Award 2018 -palkinnon! Palkinnot jaetaan sovelluskehittäjien jokavuotisessa WWDC-konferenssissa, jossa palkitaan kymmenen parasta sovellusta. Se on monien mielestä suurin ja tärkein palkinto mobiilisovellusten alalla.

Palkitsemistilaisuus oli huikea kokemus. Ensimmäisenä päivänä sain vie-

Bandimal-sovelluksen avulla voi säveltää musiikkia.

raspassin ja minut istutettiin keynotepuheenvuorojen ajaksi eturiviin. Kun palkintojenjako alkoi, minut kutsuttiin lavalle ensimmäisenä. Konferenssin loppuaika kului uskomattomissa merkeissä: median haastatteluissa, Applen johtajien samppanjatilaisuudessa, ja kaiken aikaa sain ottaa vastaan onnitteluja.

Pian Bandimal nousi ostetuimmaksi mobiilisovellukseksi Suomessa. Se oli lapsille suunnattujen sovellusten ykkönen jopa 60 maassa ja kymmenen kärkisovelluksen joukossa 25 maassa.

Uskon, että Suomen menestys sovellusten ja pelien kehityksessä liittyy historiaamme tekniikan ja matkapuhelinten alalla. Meillä on perusymmärrys siitä, millaisia mobiilisovelluksia tarvitaan ja mikä toimii käytännössä. Myös pohjoismaisella minimalismilla lienee tämän kanssa tekemistä – kevyt esteettinen tatsi on meille yhteistä.

Suomalaisilla on tietyllä tavalla omi-

tuinen mielenlaatu, joka lisää luovuutta tekemisiimme. Ja koska pienessä maassa on pienet piirit, voi melkein sanoa tuntevansa kaikki. Ihmisiin on helppo ottaa yhteyttä ja saada asioita tehtyä.

Mielestäni avoimuus on jatkossa ymmärrettävä uudella tavalla. San Franciscon teknologiapiireissä se on jo tapahtunut: he eivät enää pihtaa ­asioita vain itsellään.

Vanhan ajattelutavan mukaan piti esimerkiksi varoa tarjoamasta työntekijöille koulutusta, sillä he saattavat oppia liikaa ja lähteä. Tai ei haluttu puhua kilpailijoille, ettei vain paljastaisi heille salaisuuksia.

Kun työskentelin San Franciscossa, ja bongasimme jotain Yatatoylle hyödyllistä teknologiaa, saatoimme vain soittaa yrityksen toimitusjohtajalle ja pyytää hänet lounaalle. Sitten kysyimme suoraan, miten voisimme integroida teknologian omaan järjestelmäämme. Mielestäni avoimuus on tie eteenpäin.” • AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 43

Ajankohtaista

Oppimaan oppiminen ja muita trendejä Aalto-yliopisto aloittaa uuden strategian valmistelun. Työn pohjaksi opiskelijat saivat tehtäväksi selvittää, millaiset megatrendit yliopistoon vaikuttavat. Tulevaisuutta tarkasteltiin jopa vuoteen 2035 saakka.

Teksti: Laura Siira Kuva: Anna Berg

USEIMMAT TULEVAISUUSSELVITYKSET

povaavat maailman muuttuvan yhä nopeammin. Erityisesti työelämään ja siihen valmentavaan koulutukseen koh­ distuu ennennäkemättömiä muutos­ voimia teknologisen kehityksen myötä.

Millaiseen tulevaisuuteen Aalto-­ yliopisto valmistautuu tulevassa strate­ giassaan? Millaiset trendit vaikuttavat oppimiseen ja tutkimukseen, ja toisaalta nykyisiin sekä tuleviin aaltolaisiin?

Vuonna 2019 toden teolla käynnisty­ vän strategiavalmistelun tueksi otettiin mukaan opiskelijat. Johtamisen profes­ sori Nina Granqvistin ohjaama opis­ kelijaryhmä määritteli erilaisten jul­ kaisujen ja asiantuntijahaastattelui­ den perusteella viisi keskeistä Aallon ­tulevaisuuteen vaikuttavaa trendiä. ”Megatrendit tuovat muutoksia yli­ opistojen toimintatapaan joko suoraan tai välillisesti. Esimerkiksi automatisaa­ tio kasvattaa tarvetta työvoiman uudel­ leen kouluttamiselle. Se puolestaan luo kysyntää ketterämmille opinnoille ja lisää kilpailua koulutussektorilla”, sanoo Kauppakorkeakoulussa opiskeleva Joona Orpana.

Pehmeät taidot korostuvat

Elinikäisen oppimisen tarve on trendi, joka muuttaa paitsi koulutussektoria, myös ihmisten elämää monin tavoin.

Keskustelu painottuu usein teknisten taitojen hallintaan, mutta työryhmän tekemissä haastatteluissa nousi esiin niin sanottujen pehmeiden taitojen, kuten luovuuden, kasvava merkitys. ”Teknologia kehittyy jatkuvasti, eivätkä vastahankitut tekniset taidot takaa osaamista kuin lyhyeksi aikaa.

Siksi korostuu kyky oppia uutta, ymmär­ tää itseä ja muita sekä tavoitella omien arvojen mukaista muutosta. Kestävä osaaminen syntyy yhdistelemällä oppi­ miseen kovia ja pehmeitä taitoja”, Orpana sanoo.

44 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

Sekä opiskelijat että Granqvist kuiten­ kin muistuttavat, että tulevaisuutta on vaikea ennustaa. Megatrendit ovat abst­ rakteja, monimutkaisia kokonaisuuk­ sia, ja myös niiden yhteisvaikutuksia on haastavaa ennakoida. ”Strategiatyössä on tärkeää pohtia ­yliopiston visiota sekä suunnitelmia sen tavoittamiseksi – mutta suunnitelmien tulee mukautua jatkuvasti. Tulevaisuuden arviointi on jatkuvaa työtä päivittäisen kehittämisen ohella”, Granqvist sanoo.

Yhteisö mukaan

Opiskelijoiden tekemää työtä hyödyn­ netään jatkossa strategiatyöpajoissa ja

yhteisökeskusteluissa. Yhteisön osal­ listuminen on kehitysjohtaja Sirkku ­Linnan mukaan Aallon strategiatyössä keskeistä. ”Haluamme tehdä prosessista mah­ dollisimman avoimen ja läpinäkyvän, sel­ laisen, johon on helppo lähteä mukaan”, Linna sanoo. ”Emme valmistaudu vain sopeutu­ maan maailman muutoksiin, vaan teke­ mään tulevaisuudesta sellaisen, kuin toi­ vomme sen olevan. Aalto on avainase­ massa esimerkiksi teknologisten läpi­ murtojen kehittämisessä – rakentamassa sitä, miten teknologia todellisuuttamme muokkaa.” •

Aallon eri aloja edustava opiskelijaryhmä sukelsi megatrendien maailmaan.

Mukana olivat Jacqueline German, Joona Orpana, Viktorija Piaulokaite ja Andreas Gratz.

Viisi Aallon toimintaympäristöön vaikuttavaa megatrendiä

Kasvavat odotukset teknologisia mullistuksia kohtaan

Välttämättömät ympäristöteot

Tiivistyvä yhteistyö yritysten ja yliopistojen välillä

Muuttuvat voimasuhteet

Teknologisen muutoksen vauhti on nyt ennennäkemätön. Valtavien datamassojen hyödyntäminen, tekoäly ja kvanttitietokoneet muokkaavat todellisuutta perinpohjaisesti.

Elämä pyörii tavalla tai toisella teknologisten mullistusten ympärillä. ”Tulevaisuuden aaltolaiset voisivat hyödyntää henkilökohtaista tekoälyä opinnoissaan, työssään ja jokapäiväisessä elämässään. Sen avulla voitaisiin antaa esimerkiksi räätälöityä opetusta.”

Koulutuskenttä on murroksessa. Jatkuvan kouluttautumisen tarve kasvaa, ja toisaalta ­digitalisaatio avaa uusia mahdollisuuksia muuttuville markkinoille. Kasvava koulutuskysyntä tuo kentälle uusia toimijoita, jotka haastavat yliopistojen perinteisen roolin.

Yliopistojen on luotava entistä vahvemmat suhteet elinkeinoelämään varmistaakseen koulutuksensa ajanmukaisuuden ja turvatakseen rahoituksensa. Jatkossa koulutus ja tutkimus ovat entistä enemmän erilaisten toimijoiden yhteistyötä. ”Yliopistojen ja yritysten välille syntyvissä ekosysteemeissä voitaisiin jakaa resursseja entistä monipuolisemmin. ­Yrityksillä voisi olla pääsy Aallon kursseille ja tutkimusdataan, ja vastineeksi yritysten henkilöstö lahjoittaisi yliopistolle aikaansa mentoroimalla ja luennoimalla.”

Sitaatit ovat suoria lainauksia opiskelijoiden tekemästä selvityksestä.

Niin kansalaisilta, yrityksiltä kuin valtioiltakin vaaditaan yhä suurempaa vastuuta ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi. Tarvitaan perustavanlaatuisia yhteiskunnallisia muutoksia, jotka muokkaavat maailmantaloutta ohjaavia valtarakenteita ja kannustavat innovoimaan ympäristön ehdoilla. ”Aallolla on mahdollisuus nousta maailmanmaineeseen kestävien ratkaisujen ja hyvinvoinnin edistäjänä. Tutkimustoiminta keskittyy jo nyt ­monille ympäristön kannalta keskeisille aloille, kuten kiertotalouteen sekä vaihtoehtoisiin ­energia- ­ja materiaaliratkaisuihin.”

Monikansallisten yhtiöiden vaikutus poliittisiin päätöksiin kasvaa, toisaalta ihmisten kiinnostus perinteiseen osallistumiseen vähenee. Samaan aikaan eri­arvoistuminen lisääntyy. Demokraattiset instituutiot ovat haastavassa tilanteessa.

Tarvitaan uudenlaisia tapoja vaikuttaa myös globaalisti. ”Maailmanlaajuisia haasteita voitaisiin ratkoa ­uudenlaisilla poliittisilla areenoilla, joiden päätöksentekoa eivät sanele valtiot. Esimerkiksi Aallon yrittäjyysekosysteemi voisi toimia sellaisena.”

Pidentyvän elämän merkityksellisyys

Teknologisen kehityksen tuomat muutokset ja toisaalta eliniän pidentyminen tarkoittavat jatkuvaa tarvetta oppia uutta ja päivittää tietoja.

Ihmisen roolit ja työtehtävät vaihtuvat entistä useammin, ja koulutus voi osaltaan tarjota elämälle tarkoitusta ja merkityksellisyyttä. ”Esimerkiksi monitieteisten kurssien, pehmeiden taitojen osaamisen ja työn mukaan joustavien opintojen kysyntä kasvaa. Tällöin alumnit hakeutuvat takaisin yliopiston piiriin useasti elämänsä aikana, ja heidän osaamistaan voi hyödyntää tiiviimmin, esimerkiksi mentoroinnissa.”

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 45

Väitöksiä

Mullistava kvanttitila Otto Mustonen onnistui valmistamaan ensimmäisenä maailmassa fysiikan nobelistin ennustaman kvanttitilan.

Se on lupaava askel kohti supertehokkaita kvanttitietokoneita.

gin teknillisen yliopiston professori F. Jochen Litterstin johdolla.

Mittauksissa hyödynnettiin muon spin -spektroskopiaa, jossa hyvin lyhyt­ ikäiset alkeishiukkaset – myonit – joutuvat vuorovaikutukseen tutkittavan materiaalin kanssa. Kvanttispinneste saatiin muodostumaan jäähdytetyssä materiaalissa. Ilmiön havaitseminen vaati mittavia laitteita aina isoa hiukkaskiihdytintä myöten. Koska laitteiston käytön päivähinta voi nousta kymmeniin tuhansiin euroihin, mittauspäivien tunnit oli käytettävä tarkkaan.

Teksti: Marjukka Puolakka Kuvat: Jaakko Kahilaniemi ”Teimme neljä vuorokautta putkeen 16-tuntisia päiviä. Mittasimme useita näytteitä, eikä yllätyksiltä vältytty. Kun VASTAVÄITTÄJÄ, Oxfordin yliopiston pro- data sitten näytti, että olimme onnistufessori Peter Battle, piti Otto Mustosen neet muodostamaan kvanttispinnesteen, työtä yhtenä koko professoriuransa paroli fiilis aivan huikea.” haimmista väitöstutkimuksista. MatKvanttispinnesteen valmistamisen kalla kohti työn huipentanutta väitöstilai- mahdollisti Aalto-yliopistossa kehitetty suutta oli kuitenkin monenlaista säätöä. menetelmä materiaalien magnetismin ”Tutkimuksen taustalla oli kemialliräätälöimiseen. nen intuitio – mitä tapahtuu, kun alku”Menetelmää voidaan hyödyntää aineita laitetaan yhteen? Mutta ei tutkimonissa muissakin materiaaleissa ja muksessa voi neljäksi vuodeksi eteensaada jatkossa aikaan jotain tosi mielenpäin suunnitella, mitkä jutut toimivat ja kiintoista.” mitkä eivät”, kertoo Mustonen, joka on kiitollinen tutkimusaiheen määrittelyyn Skottiviskiä ja huonoja elokuvia vapauksia antaneesta Aalto-yliopiston Väitöstyön jälkeen Mustonen pääsee tutrahoituksesta. kimaan uusia materiaaleja ja magneettiFyysikko, nobelisti Philip W. Andertiloja Glasgow’n teknilliseen yliopistoon, son esitti vuonna 1987, että korkean lämpötilan suprajohtavuus eli sähkövastuksen katoaminen liittyy erityiseen kvanttitilaan eli kvanttispinnesteeseen. Tilassa materiaalin elektronit käyttäytyvät nesteen tavoin, eivätkä järjestäydy edes absoluuttisessa nollapisteessä. Kvanttispinnesteet ovat lupaavia materiaaleja niin sanottuihin topologisiin kvanttitietokoneisiin, joilla voidaan päästä huippunopeisiin laskutoimituksiin.

Väitöstutkimuksen onnistuminen vaati useiden kemistien ja fyysikoiden tiivistä yhteistyötä. Aalto-yliopiston lisäksi mukana oli tutkimusryhmiä ­Britanniasta, Saksasta, Ranskasta ja ­Brasiliasta. ”Olen kiitollinen professori Maarit Karppiselle siitä, että yhteistyökuvioiden kautta pääsin luomaan kontakteja muihin yliopistoihin ja käyttämään alan huippuryhmien mittalaitteita.”

16-tuntisia mittauspäiviä

Huikeimmat hetkensä Mustonen koki Paul Scherrer -instituutissa Sveitsissä, jossa hän teki mittauksia Braunschwei46 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23

jonne hänellä on kolmivuotinen apuraha.

Skotlannissa odottaa myös huikea luonto, skottiaksentin ihmettely sekä ­viskiharrastus, joka syntyi jatko-opintojen aikana walesilaisen kollegan innoittamana. ”Lähimmät tislaamot on jo katsottu valmiiksi, sillä moni Aallon työkaveri on tulossa käymään luonani.”

Viskin lisäksi entistä työporukkaa yhdistävät huonot elokuvat, erityisesti 1980-luvun lopun matalan budjetin toimintaleffat, joista ei videovuokraamojen kulta-aikana ollut pulaa. ”Kun elokuva on toteutukseltaan luokattoman huono, ja tapahtumissa tai dialogissa ei ole päätä eikä häntää, on yhdessä katsominen ja kommentoiminen järjettömän hauskaa.”

Väitöstutkimuksen aikana työyhteisö auttoi monin tavoin jaksamisessa. Mustonen uskoo, että myös uudesta työyhteisöstä löytyy hyviä tyyppejä. Hyviä elokuvia voi katsoa yksin, huonoihin tarvitaan hyvä porukka.

Otto Mustonen 25.5.2018: Strongly Correlated Oxides: Half-metallicity in Chromium-based Rutiles and Quantum Magnetism in Copper-based Double Perovskites.

Väitöksiä

—

Aalto-yliopiston väitöskirjat verkossa: aaltodoc.aalto.fi, shop.aalto.fi

Portinvartijoista energiamurroksen sillanrakentajiksi SUURILLA ENERGIAYHTIÖILLÄ on yhä suurempia pai­

Mikroroskat haastavat jätevedenpuhdistamot VIIME AIKOINA on kannettu yhä enemmän huolta

­ ikroroskien ja erityisesti mikromuovin päätymisestä m ympäristöön. FM Julia Talvitie tutki väitöstyössään jätevedenpuhdistamoiden roolia mikroroskien kautta­ kulkureittinä Suomen vesistöihin. Kyseessä on ensim­ mäinen mikromuovista tehty väitöskirja Suomessa.

Tavallinen suomalainen jätevedenpuhdistamo pois­ taa valtaosan (noin 99 %) vastaanottamastaan mikro­ muovista, joka on kooltaan 0,02 – 5 mm. Jäteveden­ puhdistamot voivat kuitenkin olla suuri mikroroska­ kuormittaja, sillä niiden kautta kulkee jatkuvasti iso määrä vettä Itämereen sekä Suomen järviin ja jokiin.

Vuosittain arviolta 480 miljardia mikromuovihiuk­ kasta päätyy puhdistetun jäteveden mukana luonnon­ vesiin. Tutkimuksessaan Talvitie havaitsi Itämeren sinisimpukoissa korkeampia mikroroskamääriä jäte­ vesiä ­vastaanottavalla merialueella vertailualueeseen verrattuna.

Jätevesien puhdistusta voidaan tehostaa uusimpien puhdistustekniikoiden avulla. Talvitien tutkima mem­ braanisuodatustekniikka poisti lähes kaikki (99,9 %) mikroroskat esikäsitellystä jätevedestä. Myös jälki­ selkeytyksen jälkeistä jätevettä käsittelevät tertiääri­ käsittelyt, kuten hiekkasuodatin, poistivat tehokkaasti mikro­roskaa.

Työn tulokset auttavat vähentämään vesistöjen mikromuovikuormitusta, kun tulevaisuudessa suun­ nitellaan kokonaisuuden kannalta parasta mahdollista jätevedenpuhdistusta.

Julia Talvitie 18.5.2018: Wastewater treatment plants as pathways of microlitter to the aquatic environment.

neita vastata ilmastonmuutoksen ja teknologisen kehi­ tyksen haasteisiin. KTM Eeva-Lotta Apajalahti ­selvitti väitöstyössään suomalaisten energiayhtiöiden toimintaa ja roolia energiajärjestelmän murroksessa kohti uusiutuvaa energiaa.

Toinen tutkituista yhtiöistä, Helsingin kaupungin omistama Helen, on satavuotisen historiansa aikana päätynyt vahvaan hiili- ja teknologiariippuvuuteen, jonka taustalla on tehokkaan sähkön ja lämmön yhteis­ tuotannon, kaukolämpöverkoston ja fossiilisten poltto­ aineiden välinen suhde. Riippuvuudesta irtautuminen on hankalaa, muttei mahdotonta. Yksi yhtiön hiilivoi­ maloista on jo päätetty sulkea ennen sen taloudellisen käyttöiän päättymistä. Taustalla on kolme muutospai­ netta: hiilen käytön vähentäminen, sähkön ja lämmön yhteistuotannon kannattavuushaasteet sekä kaupunki­ tilan vapauttaminen asuinrakentamiseen.

Energiajärjestelmämme murrosta vaikeuttaa sen jäykkyys, toteaa Apajalahti väitöksessään. Jäykkyys on perua historiassa tehdyistä päätöksistä teknologian, infrastruktuurin, organisaatiorakenteen ja resurssien suhteen. Toisaalta suurten energiayhtiöiden mukaan­ tulo uusiutuvan energian liiketoimintaan voi sysätä energiamurroksen aivan uudelle tasolle – niillä on resursseja muokata esimerkiksi aurinkoenergian ja sähköisen liikenteen teknologisia kenttiä. Yhtiöistä voi tulla sillanrakentajia, jotka yhdistävät luovasti uutta ja vanhaa teknologiaa ja infrastruktuuria. • Eeva-Lotta Apajalahti 8.6.2018: Large energy companies in transition – from gatekeepers to bridge builders.

AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 \ 47

Arjen valintoja

Petri Myllymäki, uhkaako tekoäly ihmiskuntaa?

Professori antoi älyapurille potkut, eikä menetä yöunia supertekoälynkään vuoksi.

Teksti: Paula Haikarainen Kuva: Jan Ahlstedt Johdat Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston yhteistä tietotekniikan tutkimuslaitosta HIITiä – Helsinki Institute for Information Technology. Kuluvatko työpäiväsi enemmän Espoon vai Helsingin puolella?

Lainaan kuuluisaa todennäköisyys­ teo­reetikkoa, mäkihyppääjä Matti Nykästä, jonka mukaan mahdollisuu­ det ovat fifty–sixty. Vaikka välillä tun­ tuu, että aikani kuluu enimmäkseen met­ rossa, tapaamiset yhteistyökumppanei­ den ja rahoittajien kanssa tapahtuvat pääosin Helsingissä.

Tähtäsitkö professorin hommiin jo pienenä?

En. Haaveilin tutkijan urasta. Mutta minusta tulikin professori – jokapaikan­ höylä ja hallintomies.

Miten tekoäly näkyy arjessasi?

Me kaikki käytämme tekoälyä. Kun esi­ merkiksi luemme sähköpostia, tekoäly on suodattanut roskapostit toivottavasti onnistuneesti. Ja netin hakukoneet ovat primitiivistä tekoälyä.

Olen toki kokeillut puhetta tunnista­ van tekoälyassistentin käyttöä. Mutta älyn rajat tulivat nopeasti vastaan. Kun yritin järjestää tapaamista Helsinkiin Amerikassa asuvan henkilön kanssa, assistentti onnistui varaamaan kumman­ kin kalenteriin lounaspalaverin, mutta se oli San Franciscon aikaa. Kun sitten pari kertaa huomautin, että tapaaminen on Helsingissä, se osasi vaihtaa ajan. Mutta en ole jaksanut käyttää sitä sen jälkeen.

Joka päivä mietin, mitä kaikkea kone voisi tehdä puolestani. Kun ajan sähkö­ pyörällä töihin, kummastelen, miksei polkupyörässä ole vielä avustavaa jarru­ tusjärjestelmää yllättävien tilanteiden varalta. Tai kun kuljen julkisilla, reitti­ oppaassa voisi olla enemmän älyä. Nyt se seuraa reaaliaikaista tilannetta ja aika­ tauluja, mutta ei arvioi reittien epävar­ muuksia tai laske todennäköisyyksiä.

Sähköpostia lukiessa assistentti voisi 48 / AALTO UNIVERSITY MAGAZINE 23 21

suodattaa tyrkylle kaikkein kiireellisim­ mät ja tärkeimmät viestit. Ja järjestää ne suuretkin palaverit etsimällä sopi­ vat ajat ja paikat. Se säästäisi valtavasti aikaa.

Työsi vie sinua ympäri maailmaa konferensseihin ja tutkijatapaamisiin. Matkapäiviä kertynee paljon.

Nykyään matkustamiseen ei kulu yhtä paljon aikaa kuin työskennellessäni pää­ toimisemmin tutkijana. Mutta yritän ainakin kerran vuodessa käydä jossain huippukonferenssissa nähdäkseni, missä mennään.

Konferenssi Uncertainty in Artificial Intelligence on ehkä kaikkein lähim­ pänä omaa tutkimusalaani ja eräänlainen ”kotikonferenssi”, olen käynyt siellä nyt 28 kertaa peräkkäin. Sain palkinnon, kun tuli 25 vuotta täyteen, joten nimissäni lienee yhdenlainen maailmanennätys.

Eikö osallistumisen voisi hoitaa etänä?

Konferensseissa on mielestäni tärkeintä kohdata ihmisiä ja luoda kontakteja.

Moni projekti on käynnistynyt lounaalla tai kahvitauolla käydyistä keskusteluista.

Missä päin maailmaa alan kehitys on pisimmällä?

Aasiassa menee nyt lujaa. On jännittä­­vää nähdä, vaihtuuko valtikka PohjoisAmerikasta Aasiaan.

Tätä ei ole kauheasti rummutettu, mutta Suomi, erityisesti pääkaupunki­ seutu, on tekoälyn merkittävä kansain­ välinen keskus. Meitä arvostetaan – sen voi nähdä alan tapahtumissa, joissa pide­ tään vertaisarvioituja ja kutsuesitelmiä.

Ei niissä ole esimerkiksi muista Pohjois­ maista samalla tavoin väkeä. Se on tiet­ tyjen vahvojen persoonien, kuten Teuvo Kohosen, Erkki Ojan ja Heikki Mannilan, ansiota. Alan pioneerien luoman perinnön päälle on rakennettu uutta tie­ dettä, joka on vain vahvistunut.

Nyt Helsingin seudulla on monta

kymmentä tekoälytutkimuksen profes­ soria, volyymi on kansainvälisestikin merkittävää. Uuden FCAI-keskuksen myötä tulemme ylpeästi kaapista ulos ja kysymme, kuka haluaa tehdä töitä mei­ dän kanssa.

Supertekoälyllä tarkoitetaan ihmistä älykkäämpää konetta, mikä kuulostaa pelottavalta. Tutkijat ovat erimielisiä siitä, onko sellaista mahdollista rakentaa. Mitä itse tuumit?

Jos sen rakentaminen on mahdollista, uhkan todennäköisyys on samaa luok­ kaa kuin se, että tutkimuskeskus CERN räjäyttäisi maapallon antimateriahiukka­ sella. Tai että ydinsota lopettaisi kaiken elämän. Ei kannata menettää yöuniaan.

Minua ärsyttävät raflaavat uutiset, joissa julistetaan tekoälyn voittaneen maailman parhaan Go-pelaajan tai sha­ kin maailmanmestarin – ja nyt se osaa ajaa autoakin. Tulee muistaa, että se tekoäly, joka on paras Go-pelaaja, ei edes tiedä autoja tai ihmisiä olevan olemassa.

Sen koko universumi on yksi peli. Eikä se vapaa-aikanaan mieti ihmiskunnan tuhoamista. Siltä ainakin olemme tur­ vassa.

Toistaiseksi tekoälyt rakennetaan tekemään tai ratkaisemaan yhtä asiaa.

Esimerkkinä vaikka itseohjautuvat autot.

Jos tuuperrut tielle, robottiauto väistää sinua, koska tiellä on este. Mutta ei se ymmärrä hälyttää ambulanssia. Toki sille voi opettaa, että pitää soittaa apua, jos maassa makaa ihminen. Mutta kaikkien mahdollisten muuttujien luetteleminen on hyvin vaikeaa – eikä maalaisjärkeä oikein voi opettaa. Jokapäiväiset arkiset asiat voivatkin koneelle olla ylitsepääse­ mättömän vaikeita. •

Otaniemen Fat Lizard -ravintola on Petri Myllymäelle tärkeä tapaamispaikka. ”Pidän täällä kokouksia, jopa kehityskeskusteluita.”

Yhteistyö

Muutakin kuin musiikkia

Lyhytelokuvista videopeleihin – opiskelijoiden luovuus pääsi valloilleen Flow-tapahtumassa.

VIDEO: AaltoxFlow http://bit.ly/2P4LJ3D

Teksti: Lucas Millheim Kuvat lehden sisäkansissa: Anni Kääriä, Mikko Raskinen

Thu 1 Nov 2018, 11 - 17 Otahalli, Otaranta 6, Espoo

ELOKUISENA VIIKONLOPPUNA Helsingin Hanasaaren voimalaitoksen ja Kala­sata­man rakennustyömaan välinen kolkko teollisuusalue keräsi yli 80 000 musii­kin ystävää ja muovautui taiteen ­ ja muotoilun keinoin eläväksi kaupunki­ tilaksi.

Flow-festivaalin keskeisiä nähtävyyksiä oli toteuttamassa yli 40 Aalto-yliopiston opiskelijaa. Teoksista näkyvin oli Aika-lava, joka oli edellisvuonna esillä SuomiAreenassa Porissa ja pystytettiin nyt festivaalialueelle. Skeittaajat ottivat tilan haltuun jo ennen tapahtuman alkua. ”On hauskaa nähdä lava tässä ympä-

ristössä ja ihmisten käyttävän sitä ­uusin tavoin”, kertoo tuottaja Ransu Helenius arkkitehtuurin laitoksen puustudiosta.

Aika-lavan puurakenteiden sisään ripustettiin runsaat 100 neliömetriä valkoista kangasta. Se loi unenomaisen virtaavan tilan, jonne konserttivieraat saattoivat vetäytyä festivaalin hälinästä ja uppoutua videopeleihin. ”Kehittelimme pelejä, jotka liittyvät festivaalin teemaan: kestävyyteen ja Itämereen”, sanoo korealainen vaihto-opiskelija Jung Huh. Global Warning -pelin suunnittelija Caleb Rugg halusi saada työnsä esille

suurelle yleisölle: ”Odotan ennen kaikkea sitä, että tuhannet ihmiset pelaavat peliämme.”

Opiskelijat tekivät myös satametrisen seinämaalauksen ja päälavan näytöillä pyörineet animaatiot. Elokuvataiteen opiskelijoiden lyhytelokuvia esitettiin täpötäysille saleille.

Festivaalisunnuntaina opiskelijat järjestivät yhteisöllisen taidetyöpajan, jossa käytettiin kierrätettyjä kankaita. Aalto Junior -tiimi teki jättikokoisia saippuakuplia ja koristeli kangaskasseja lasten kanssa. •

Thu 1 Nov 2018, 11 - 17 Otahalli, Otaranta 6, Espoo Career Forum area argest ICT

Recruitment ndLargest CareerICT Fair Recruitment n Finland with Career Fair verand 100 exhibitors in Finland with

ee

over 100 exhibitors Thu 2018,11 11--17 17 Thu11Nov Nov 2018, Otahalli, Otaranta Otaranta 6, Otahalli, 6,Espoo Espoo

• Interview Coaching • CV & LinkedIn Clinic Career Forum area CareerResume Forum area Video ••Interview Coaching • Interview Coaching ••CV & LinkedIn Clinic Photo Station • CV & LinkedIn Clinic ••Video Resume Snap Corner • VideoMeeting Resume • Photo Station • Photo Station • Snap Meeting Corner

New TalentX area • Snap Meeting Corner

New TalentX area • Test your skills by solvin New TalentX area

• Test your skills solving life practical andby • Test your skills bywork solving entrance practical and work work life related problems and life Largest ICT RecruitmentCareer and Career Fair practical Forum area Largest ICT Free entrance related problems • Interview Coaching related problems inRecruitment Finland with over 100 exhibitors

and Career Fair in Finland with over 100 exhibitors

• • • •

https://fairs.aalto.fi/talentit/ https://fairs.aalto.fi/talentit/

CV & LinkedIn Clinic Video Resume Photo Station Snap Meeting Corner

@TalentITFair New TalentX area @TalentITFair • Test your skills by solving practical and work life related problems

Free entrance Organized

by Aalto University, Organized

by Aalto University,

Advancement andUniversity, Corporate Engagement Organized

by Aalto Advancement and Corporate Engagement Advancement and Corporate Engagement https://fairs.aalto.fi/talentit/

@TalentITFair @TalentITFair

@TalentITFair

@TalentITFair

TalentX Area in TalentX area in TalentX in cooperation with Area AYY cooperation with AYY

cooperation with AYY

TÄMÄ LEHTI KERTOO

tekoälystä atomikerroskasvatuksesta biomateriaaleista

aalto.fi