AI in Learning – tekoäly oppimisessa

Teksti: Kiia Tyni Kuvat: Kiia Tyni & Joakim Laine

Sateisena päivänä saavumme pitkästä aikaa Siltavuorenpenkereelle Psychologicumille tarkoituksenamme osallistua immersiivisen virtuaali-

todellisuusteknologian (engl. virtual reality, VR) kehittämiseen keskittyvään tutkimukseen. Vastassa meitä on Helsingin yliopistosta tohtorikoulutettava Joakim Laine sekä tutkimuksessa teknisen avustajan rooleissa toimivat Aino Seitamaa ja Elisa Rastas. Elon toimitus otetaan iloisesti vastaan VR-tutkimushuoneeseen. Toisilla meistä onkin jo jonkin verran kokemusta VR-peleistä, mutta toisilla vähemmän. Odotettavissa kuitenkin on, että VR-lasit tulevat olemaan laadultaan hieman eri tasoa, mitä kotona PlayStationia pelatessa on tullut käytettyä. Kuuntelemme ohjeistuksen päivän etenemisestä, jonka jälkeen ensimmäinen jääkin jo tutkimushuoneeseen, kun me muut siirrymme taukotilaan nauttimaan aamukahvia.

Osallistumme tutkimukseen, joka kuuluu hankkeeseen nimeltään AI in Learning – Tekoäly oppimisessa. Hanketta kuvataan heidän kotisivuillaan näin:

”AI in Learning – Tekoäly oppimisessa etsii uusia työkaluja ja käytäntöjä, joiden avulla tekoäly voi edistää oppimisen tasa-arvoa ja laatua paikallisesti ja kansainvälisesti. Lisäksi hankkeessa tarkastellaan, kuinka tekoälyä hyödyntävät verkkoympäristöt tukevat elinikäistä oppimista kouluissa ja työelämässä. Projektin keskeisenä tavoitteena on luoda uutta tietoa ihmisen ja koneen välisestä vuorovaikutuksesta sekä kehittää uusia tekoälyyn liittyviä työkaluja.” Olemme siis saapuneet Helsingin yliopiston koordinoimaan AI in learning – Tekoäly oppimisessa -hankkeen AIVR-laboratorioon, tuttavallisemmin IIVARIin. Hankkeessa on mukana

paljon osaamista eri tieteenaloilta: kasvatus, tietojenkäsittely-, neuro-, luonnon- ja yhteiskuntatieteiden sekä psykologian ja matematiikan aloilta. Yhteistyötä tehdään myös ulkomaalaisten yliopistojen kanssa, joita ovat Yhdysvaltojen Stanford University sekä Beijing Normal University ja Peking University, Kiinan kaksi vanhinta yliopistoa. Hanketta rahoittaa Business Finland ja mukana hankkeessa on myös School Day Helsinki Oy, NAPCON Neste Engineering Solutions Oy, Upknowledge Oy sekä Headai Oy. Myös Lapin yliopisto on mukana hankkeessa simulaatiopedagogiikan johtavien tutkijoiden kanssa. Hankkeen tieteellisenä johtajana toimii Hannele Niemi.

Ensimmäisenä tutkimukseen osallistunut

toimittajamme Johanna Tuomela saapuu kahvihuoneeseen tutkimuksesta. Olemme sopineet, ettei hihkuttaisi toisillemme mitään siitä, mitä huoneessa tapahtui. Johanna hymyilee veikeästi, hänen tekisi varmaan mieli kertoa mitä siellä huoneessa oikein

Aino Seitamaa, Joakim Laine & Elisa Rastas

tapahtui! Seuraava koehenkilö lähtee tutkimushuoneeseen, ja näin etenemme koko aamupäivän ajan. Kohta meitä istuukin vähemmistö kahvihuoneessa, ja muiden on jo vaikea olla keskustelematta siitä, millaista tutkimuksessa oli olla. Kun viimeinen lähtee kahvihuoneesta tutkimukseen, pääsemme viimein keskustelemaan kokemuksestamme. Tutkimus toteutettiin siis kahdessa huoneessa: VR-huoneessa sekä palautteenantohuoneessa, jossa piti arvioida omaa suoriutumistaan kokeessa.

”Tutkimuksessa seurataan virtuaalitodellisuuteen

immersoitunutta koe-henkilöä sillä välin, kun hän suorittaa erilaisia ongelmanratkaisutehtäviä. Tarkoitus on selvittää millaisia haasteita

immersoituneet oppijat saattavat itseopiskellessaan kohdata.”, Laine kertoo

Virtuaali-todellisuuden maailmaan uppoutuu nopeasti, kun laittaa lasit päähän ja ohjaimet käteen. Jo tässä vaiheessa voin suositella kaikille VR-lasien testaamista, mikäli sellaista ette vielä ole päässeet kokeilemaan. Ne ohjaimet, joita pidät käsissäsi, näkyvät myös VR-laseista katsotussa näkymässä (kuva oikealla), ja ne toimivat käsinäsi tässä virtuaalimaailmassa. Oli mukava huomata, että VR-lasien laatu oli todella hyvä. Virtuaalitodellisuuden tila, jossa olimme tutkimuksen ajan, oli todella aidon näköinen, vaikkakin melko tavallinen huone. Aiemmin VR-pelejä pelatessani pelissä on ollut jonkinlainen vartalo siitä huolimatta, että omaa vartaloa ei ole saanut mitenkään skannattua peliin. Meinasin hieman säikähtää, kun katselin alaspäin ja päätin niin sanotusti tuijottaa omaa napaani. Järkytyksekseni huomasin, ettei allani ollutkaan mitään, ei napaa eikä jalkojakaan. Olin pelkkä ilmassa leijuva puhuva pää VR-maailmassa! Tämä oli oikeastaan aika huvittavaa.

Tutkimus oli ohi ennen kuin huomasinkaan ja oli aika siirtyä pohtimaan omaa suoriutumista tutkimuksessa sekä antamaan palautetta. Tutkimuksen jälkeen jäi kova hinku päästä kokeilemaan lisää VR-laseja, mutta valitettavasti aikamme alkoi loppua kesken, emmekä tällä kertaa päässeet kokeilemaan VR-pelejä. Elon toimitus olisi kuitenkin tervetullut palaamaan IIVARI-tutkimuslaboratorioon perehtymään vielä lisää VR-maailmaan.

Näin kasvatustieteen opiskelijoina ja tutkimustyöstäkin kiinnostuneina haluamme tietysti tietää, millainen on tavallinen päivä IIVARI-tutkimuslaboratoriossa. Tähän meille mielellään myös vastataankin. Yhtenä päivänä toimitaan IIVARI-vastaavana, eli ollaan itse tutkimuslaboratoriossa ohjaamassa tutkimusta. Toisena päivänä tehdään haastatteluita ja pohditaan, keitä tutkimukseen osallistuneita kutsuttaisiin haastatteluun. Kolmantena päivänä tehdään videoanalyysia ja labelointia. Labelointi onkin sanana meille hieman vieras. Meille selitetään, että sisällönanalyysi voisi yhtä lailla kuvata tätä toimintaa. Työ on siis monipuolista sisältäen myös rekrytointia ja juoksevia asioita.

Käsissä pidettävät ohjaimet näyttävät samalta myös VRmaailmassa. Kuvakaappaus IIVARI-tutkimuslaboratoriosta

”Tekoäly ei opi mitään, mitä sille ei opeteta.”

Pohdimme yhdessä virtuaalitodellisuuden tulevaisuutta opetuksessa ja ohjauksessa. Mihin kaikkeen tekoäly pystyy? Laine kertoo, että tällä hetkellä kyse on koneopettamisesta, eli tekoäly ei opi mitään, mitä sille ei opeteta. ”Toistaiseksi tavoitteena on kehittää tekoälysovelluksia, jotka voivat tukea

ihmisen toimintaa. Kyse onkin ennemmin "tukiälyn" kuin täyden tietoisuuden omaavan tekoälyn kehittämisestä.”, Laine täsmentää.

Virtuaalitodellisuutta voidaan käyttää jo nykyisin kokonaisvaltaisten elämysten luomiseen opetuksessa. Autokoulussa osa ajotunneistakin tarjotaan nykyisin simulaationa. Opetushallitus (OPH) kirjoittaa sivuillaan, kuinka virtuaalitodellisuutta voidaan käyttää matkustamiseen ja sitä kautta eri kulttuurien oppimiseen. Ammattiin opiskellessa myös eri kädentaitoja voi harjoitella hyödyntämällä virtuaalitodellisuutta. OPH kirjoittaa myös siitä, kuinka VRteknologiaa voidaan käyttää myös empatiataitojen opetteluun ja esimerkiksi ennakkoluulojen ja syrjinnän käsittelyyn.

VR-tutkimus vaikuttaa etenevän jo kovaa vauhtia maailmanlaajuisesti. Yle kirjoitti taannoin siitä, kuinka ”kilpajuoksu ”metaversumin” johtopaikasta on jo käynnissä”. Metaversumi ulottuu virtuaalitodellisuutta asteen pidemmälle, hämärtäen rajaa fyysisen ja digitaalisen maailman välillä. Näin pitkälle ei kuitenkaan ole tarkoitus mennä tässä työpaketissa. ”Tutkimus keskittyy edistämään virtuaalitodellisuusperustaista itseopiskelua tukemalla niin sanotun "tekoälytutorin" kehittämistä, josta työpaketissa vastaa Upknowledge Oy”, Laine kertoo. Tutkimuksessa mukana oleva tohtorikoulutettava Laine kertoo, kuinka hänen näkemyksensä mukaan Suomesta on aikaisemmin puuttunut verkosto, jossa VR-tutkimusta voitaisiin toteuttaa. Tieteen ja toteuttajien kohtaaminen siis puuttuu Suomesta tai se on hyvin vähäistä.

Tutustuin tämän jutun kirjoittamista varten myös Hämeen ammattikorkeakoulun tutkimusartikkeliin vuodelta 2020, jossa arvioitiin VR-simulaatiopelin integrointia hoitotyön opetukseen. Toisin kuin esittelemässämme VR-tutkimuksessa kehitettiin tekoälytutoria, tässä tutkimuksessa pohdittiin virtuaalitodellisuuden käyttämistä ope-tuksessa ylipäätään. Laine kertoo, että AI in learning hankkeessa kehitettävän tekoälytutorin tarkoituksena olisi tunnistaa virtuaalitodellisuudessa opiskelevan avuntarpeita sekä tarjota hänelle osuvia tukitoimia, ja näin ollen vähentää ihmiskouluttajan tarvetta koulutustilanteissa.

HAMKin tekemän tutkimuksen mukaan opettajan läsnäolo on tärkeää oppimisen kannalta. Tutkimuksen mukaan opiskelijat tarvitsivat ohjausta pelin sisällöllisessä toiminnassa, mutta myös teknisen puolen asioissa. Ohjaajan läsnäolo koettiin tärkeäksi myös siksi, että opiskelijat saattoivat turhautua ongelmia kohdatessaan. Tässä tilanteessa pelinohjaaja kykeni rohkaisemaan opiskelijaa. Voisiko tekoälytutorin kehittäminen korvata ihmisohjaajan tällaisissakin tilanteissa? Tutkimusartikkelissa todettiin kuitenkin, että ohjaajaa tarvittiin myös turvallisuudesta huolehtimiseen, sillä VR-laseja käyttävä pelaaja ei ole tietoinen itseään ympäröivästä fyysisestä tilasta. AI in Learning – tutkimukseen osallistuessamme meillekin selvisi, että ihmisen läsnäoloa ei voida ainakaan vielä kokonaan poistaa, vaan ihmistä tarvitaan juuri esimerkiksi turvallisuudesta huolehtimiseen. Tekoälyn kehittyessä

Toimittajamme Johanna osallistumassa tutkimukseen. Joakim Laine seuraamassa tutkimustilannetta. Kuvakaappaus IIVARI-tutkimuslaboratoriosta

meille ihmisille voi kuitenkin vapautua aikaa tärkeämpiin asioihin panostamiseen, joten meidän tuskin tarvitsee olla huolissamme siitä, että robotit veisivät työmme.

Suuri kiitos Joakim Laineelle, Aino Seitamaalle ja Elisa Rastaalle lämpimästä vastaanotosta IIVARI:ssa sekä haastatteluun osallistumisesta.

Mikäli kiinnostuit tästä tutkimuksesta enemmän, voit seurata AI in Learning -Tekoäly oppimisessa -sivua Twitterissä, josta löydät sen nimellä @AIinLearning.

Tämän jutun julkaisuhetkellä on vielä mahdollisuus varata aika (10. joulukuuta asti), mikäli haluat osallistua tutkimukseen ja nähdä omin silmin mitä teimme VR-lasit päässä. Löydät ajanvarauksen menemällä osoitteeseen blogs.helsinki.fi/ai-inlearning ja valitsemalla valikosta kohdan ”TYÖPAKETIT” ja sen alta ” AI – Tutor vaativaan asiantuntijuuteen”.

Toimituksemme myös suosittelee aiheesta kiinnostuneille Reaktorin ja Helsingin yliopiston yhteistyössä kehittelemiä maksuttomia verkkokursseja, joissa voit oppia tekoälyn perusteet. Verkkosivuilla rohkaistaan jokaista ikään ja taustaan katso-matta osallistumaan kurssille. Voit suorittaa kurssit täysin omassa tahdissa. Mikäli kaipaat opintopisteitä, voit saada kurssin suorituksesta 2 opintopistettä Avoimen yliopiston kautta! Löydät kurssit osoitteesta elementsofai.com/fi/. Mäkinen, H., Havola, S. & Koivisto, J.-M. (2020). Virtuaalitodellisuus hoitotyön opetuksessa: pelipedagogiikan malli. HAMK Unlimited Journal 7.9.2020. http://urn.fi/URN:NBN:fife2020090267232

Opetushallitus. (05.10.2021). 5 vinkkiä virtuaalitodellisuuden käyttöön opetuksessa. Haettu 25.11.2021 osoitteesta: https://www.oph.fi/fi/uutiset/2021/5-vinkkiavirtuaalitodellisuuden-kayttoon-opetuksessa

Heikkilä, M. (18.10.2021). Facebook lupaa 10 000 työpaikkaa Eurooppaan – kilpajuoksu "metaversumin" johtopaikasta on jo käynnissä. Yle. Haettu 25.11.2021 osoitteesta: https://yle.fi/uutiset/312148512