Suomalaiskeksinnöstä tuli näyttelymenestys kotimaassa ja mediatähti valtameren takana.



Julkaistu Tiede-lehdessä 5/2007



Vedät käsiisi oranssinväriset puutarhahanskat. Vasemmalla jäljittelet otetta sähkökitaran kaulasta ja oikealla soittoliikkeitä. Sitten vain painat pedaalia ja annat mennä. Ja kuuntele: rocktähti, jota olet piilotellut sisälläsi, kirmaa vapauteen.

Oikeasti soiva ilmakitara veti kokeilijoita tiedekeskus Heurekan musiikkinäyttelyyn vuonna 2005. Ihmevempain on nähty myös muun muassa BBC:n aamiaisuutisissa, ja Australian ja Kanadan televisiokanavat sekä muut mediat ympäri maailman ovat jo pari vuotta rummuttaneet suomalaiskeksinnöstä.

Ilmakitaran kehittivät akustiikan, tietoliikenneohjelmistojen ja multimedian tutkijat Otaniemessä, Teknillisessä korkeakoulussa. Jotta kaikki pääsisivät nauttimaan virtuaalisoittamisesta, tuloksia hyödyntämään perustettiin viime vuonna uusi yritys, Virtual Air Guitar Company.

- Teimme TKK:ssa algoritmeja ja yleistä käyttöliittymää erilaisten soittimien simulointia varten, kertoo idean syntymisestä yhtiön toimitusjohtaja Aki Kanerva.

- Kitara oli hemmetin hauska simuloitava ja siksi itsestään selvä valinta. Ihmiset ovat tottuneet imitoimaan rokkistaroja ja heidän eleitään ja esiintymistään. Me lisäsimme musiikin.





Suomalainen ilmakitara on vain yksi esimerkki mielikuvituksellisista soittimista, joita elektroniikka on mahdollistanut:

- Digitaalinen tahtipuikko eli Digital Baton. Massachusettsin teknisessä korkeakoulussa MIT:ssä kehitettyä soitinta voi pitää thereminen nykyaikaisena muunnoksena.

- Laserharppu. Laitteessa näppäillään kielien sijasta lasersäteitä.

- Rokkaava T-paita. Australialainen kemisti-insinööri ja tekstiilitekniikan tutkija Richard Helmer esitteli viime vuonna paidan, johon on upotettu sähköisiä sensoreita. Tietokone tunnistaa käyttäjän liikkeet.

- Theremine eli thereminvox eli eterofoni.

Venäläisen Léon Thereminin vuonna 1919 keksimää laitetta soitetaan liikuttamalla käsiä antennien läheisyydessä.

- Valourut. Laite liittää musiikkiin automaattisesti värit.

- Vesiurut. Tällainen soiva suihkulähde on esimerkiksi Lahdessa.


Näin ilmaa soitetaan

Eleillä soittamisen salaisuus piilee tietokonenäössä ja äänen mallintamisessa. Web-kamera tunnistaa hansikkaat liikkuvina, oranssinvärisinä täplinä. Kuviteltua kitaraa voi liikutella miten tahansa, kunhan hansikkaat pysyvät kameran näkökentässä. Värikin on vapaa, kun vain erottuu taustasta.

- Valitsimme oranssin, koska muut värit sekaantuvat helpommin tavanomaisiin vaateväreihin, kertoo äänisynteesin tutkija professori Vesa Välimäki TKK:n akustiikan laboratoriosta.

Soittajan ei tarvitse pukea päälleen mitään tekniikkaa. Johdollisia datahanskoja kokeiltiin, mutta langaton liittymä osoittautui ylivoimaiseksi.

- Magiikka perustuu johdottomuuteen, Välimäki korostaa.

Hahmontunnistusohjelma tulkitsee liikkeet ja lähettää komentoja äänenmallinnusohjelmalle, joka ohjaa kaiuttimia.
Mallinnusohjelma jäljittelee kitaran jokaisen kuuden kielen värähtelyä ja sointia. Tutkijat ovat mallintaneet myös putkivahvistimen, joka tuottaa oikeanlaista säröä.

Tietokone ja ilmakitaralaitteiston moni muu komponentti ovat suoraan kaupan hyllyltä. Ohjelma perustuu vaativaan osaamiseen mutta toimii automaattisesti, joten soittaja voi unohtaa kaiken, mitä laitteiden sisällä on.


Matematiikasta se alkoi

Tietokoneiden nopeutuminen on osaltaan vauhdittanut äänisynteesin kehitystä. Tavallinen henkilökohtainen tietokone riittää nykyisin äänentuottoon, ja muu on pitkälti matemaattista mallintamista.

Soitinmallinnus lähti kehittymään 1980-luvulla Yhdysvalloissa. Stanfordin yliopiston opiskelijat Kevin Karplus ja Alex Strong loivat matemaattisen mallinnusmenetelmän musikaaliselle äänelle, niin sanotun Karplus-Strong-synteesin. Muut tutkijat kehittivät sen pohjalta digitaalisen aaltojohtosynteesin, jolla ilmakitarankin ääni tuotetaan.

Tutkijoista tunnetuin on niin ikään Stanfordissa vaikuttava professori Julius O. Smith, Välimäen mukaan alan kansainvälinen ykkösnimi.

Suomalaiset tulivat mukaan vähän myöhemmin mutta etenivät nopeasti kansainväliselle tasolle.

- Teknillinen korkeakoulu lähti tutkimaan äänisynteesiä voimaperäisesti 1990-luvun alusta, Välimäki kertoo.

- Alan suomalainen tienraivaaja, jolle pitää nostaa hattua, on professori Matti Karjalainen. Häntä voi sanoa ilmakitaran isäksi, vaikka mukana on ollut monia muitakin.

Monta diplomityötä ja väitöskirjaa on syntynyt soittimia mallinnettaessa. Myös kansainvälinen yhteistyö on ollut laajaa. Niinpä korkeakoulu on tutkinut yhdessä Milanon ja Erlangen-Nürnbergin yliopistojen kanssa virtuaalisten soittimien käyttöliittymiä.


Juuret Mozartin ajassa

Viime vuosikymmenien läpimurtoja edelsi puolestaan monen tutkijapolven työ. Nykyaikainen aaltojohtosynteesi juontaa juurensa kauas matematiikan historiaan.

Eräs merkittävimmistä oppi-isistä oli ranskalainen matemaatikko Jean d’Alembert, joka eli Mozartin kanssa samalla vuosisadalla, 1700-luvulla. D’Alembert keksi aaltoyhtälön kulkuaaltoratkaisun, jota nykyiset musiikkisyntetisoijat käyttävät lähes sellaisenaan.

- Jos d’Alembertilla olisi ollut tietokone ja hän olisi hoksannut pari muuta pientä teknistä jippoa, hän olisi pystynyt tekemään kielisoitinäänten synteesiä samalla tavoin kuin me, Välimäki huomauttaa.

Uusia musiikkilajeja syntyy

Tulevaisuus on liikesalaisuuksien peitossa mutta epäilemättä entistä vauhdikkaampi.

- Heurekan ilmakitara oli teknologiakokeilu, sanoo toimitusjohtaja Kanerva.

- Kaupallinen tuote on erilainen, emmekä halua kertoa siitä vielä tässä vaiheessa. Sen verran voi sanoa, että laitteilla pystyy sekä soittamaan rokkiklassikoita että musisoimaan luovemmin.

Syntyy uusia musiikin lajeja, jotka tekevät tähänastisista kuuntelijoista artisteja. Kun Kodakin laatikkokamera Brownie Box tuli vuonna 1900, kaikki pääsivät valokuvaamaan ilman etukäteisharjoittelua. Ehkä ilmakitara tekee saman musiikille.


Kalevi Rantanen on teknistä luovuutta tutkiva diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.



 

Hyvä harrastus – ja helppo. Lukemista löytyy aina. Kuva: Shutterstock

Kieli rikastuu, ajattelu syvenee ja sosiaalinen taju kehittyy.

Tietokirjan järki on selvä: saa tietoa, jolla jäsentää maailmaa ja vaientaa mutuilijat. Riittävästi tietoa hankkimalla tulee asiantuntijaksi, ja sillä on selvä hyötyarvo.

Entä missä on fiktion lukijan tulosvastuu? Mitä itua on kuluttaa aikaansa tuntitolkulla hatusta vedettyjen ihmisten hatusta vedettyihin edesottamuksiin? Paljonkin: romaani tai novelli opettaa toimimaan muiden ihmisten kanssa.

Fiktio simuloi sosiaalista maailmaa, esittää asiaa tutkinut Toronton yliopiston psykologian professori Keith Oatley. Niin kuin lentosimulaattori opettaa lentotaitoja, sosiaalisten tilanteiden simulaattori – romaani – opettaa sosiaalisia taitoja.

Kokeet vahvistavat, että fiktiota lukeneet tajuavat paremmin so­siaalisia kuvioita kuin tietotekstiä lukeneet. 

Suvaitsevaisuus kasvaa

Kuvitteellisesta tarinasta on sekin ilo, että pääsee väliaikaisesti jonkun toisen nahkoihin. Samastuminen tarinan henkilöön voi muuttaa lukijan käyttäytymistä ja pistää asenteet uusiksi, ovat kokeillaan osoittaneet Ohion yliopiston tutkijat.

Samastumisella on vaaransa. Romaanin aiheuttama itsemurha-aalto koettiin 1700-luvun lopulla, kun nuoret onnettomat miehet matkivat Johan Wolfgang von Goethen päähenkilön tekoa Nuoren Wertherin kärsimyksissä.

Ohiolaistutkimuksessa vaikutus oli rakentavampi: kun nuoret aikuiset olivat lukeneet tarinan miehestä, joka meni äänestämään, he menivät hanakammin vaaliuurnille vielä viikon kuluttua lukemisesta. He olivat saaneet kansalaishyvetartunnan.

Valkoihoisten suvaitsevaisuutta taas kasvattivat tarinat, joissa päähenkilö osoittautui homoseksuaaliksi tai afroamerikkalaiseksi. Lukijoilta karisi myös stereotypioita. Tämä kuitenkin edellytti, että päähenkilön ”erilaisuus” paljastui vasta tarinan myöhemmässä vaiheessa ja lukijat olivat ehtineet asettua hänen nahkoihinsa.

Stressi väistyy

Kun uppoutuu lukemaan, maailman meteli jää kauas ja paineet hellittävät. Tuttu tunne, josta on myös tieteelliset näytöt: lukeminen poistaa stressiä.

Terveystieteen opiskelijat saivat Yhdysvalloissa tehdyssä tutkimuksessa lukeakseen netistä ja aikakauslehdestä poimittuja artikkeleita, jotka käsittelivät historiallisia tapauksia ja tulevaisuuden innovaatioita. Aihepiirit olivat siis kaukana tenttikirjojen pakkolukemistosta.

Puolentunnin lukutuokio riitti laskemaan verenpainetta, sykettä ja stressin tuntua. Huojennus on yhtä suuri kuin samanpituisella joogahetkellä tai televisiohuumorin katselulla. Mikä parasta, apu löytyy helposti, lukemista kun on aina saatavilla.

Sanasto karttuu

Kirjoitettu kieli on ylivoimaisesti suurempi uusien sanojen lähde kuin puhuttu. Erot lasten sanavaraston runsaudessa voi johtaa suoraan siihen, miten paljon he altistuvat erilaisille teksteille, vakuuttavat lukemisen tutkijat Anne Cunningham ja Keith Stanovich.

Tiuhimmin uutta sanastoa kohtaa tieteellisten julkaisujen tiivistelmissä: tuhatta sanaa kohti harvinaisia on peräti 128. Sanoma- ja aikakauslehdissä harvinaisten sanojen tiheys nousee yli 65:n ja aikuisten kirjoissa yli 50:n.

Lastenkirjakin voittaa sanaston monipuolisuudessa televisio-ohjelman mennen tullen. Lapsilukija kohtaa kirjassa yli 30 harvinaista sanaa tuhatta kohti, kun aikuisten telkkariviihdettä katsoessa niitä tulee vastaan 23 ja lastenohjelmissa 20.

Juttelukaan ei pahemmin kartuta sanavarastoa. Aikuispuhe sisältää vain 17 epätavallista sanaa tuhatta kohti.

Syntyy omia ajatuksia

Ihmisen aivoja ei ole ohjelmoitu lukemaan. Kun taito kehittyi 5 500 vuotta sitten, näkemiseen, kuulemiseen, puhumiseen ja ajatteluun rakentuneet alueet alkoivat tehdä uudenlaista yhteistyötä.

Nyt olemme jälleen uudenlaisen lukukulttuurin alussa. Verkkolukeminen on tullut jäädäkseen, ja jotkut pelkäävät, että tyhmistymme, kun totutamme aivomme ärsyketulvaan ja pikaselailuun netissä. Tiedonvälitys on lisääntynyt räjähdysmäisesti mutta niin myös häly.

Syventyvän lukemisen kohtalosta kantaa huolta professori Maryanne Wolf Tufts-yliopistosta. Tapaa näet kannattaisi vaalia. Aivokuvaukset paljastavat, että paneutuva lukija käyttää laajasti molempia aivopuoliskojaan. Hän ei vain vastaanota kirjoittajan sanomaa vaan vertaa sitä aiemmin hankkimaansa tietoon, erittelee sitä ja rakentaa omaa ajatteluaan. Pintalukijalla ei tähän ole aikaa.

Mikko Puttonen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012 

Täysin raittiiden suomalaisnuorten osuus on moninkertaistunut vuosituhannen alusta.

Nuoruus raitistuu, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Nuorten alkoholin käyttö kasvoi vuoteen 1999, joka oli myös kaikkein kostein vuosi. Silloin vain joka kymmenes yhdeksäsluokkalainen ilmoitti, ettei ollut koskaan käyttänyt alkoholia.

Sittemmin täysin raittiiden osuus on moninkertaistunut, ilmenee vuoteen 2015 ulottuneesta eurooppalaisesta, nuorten päihteidenkäyttöä käsittelevästä Espad-tutkimuksesta.

Jopa muut eurooppalaiset jäävät jälkeen. Suomessa täysin raittiita 15–16-vuotiaista nuorista on joka neljäs, kun Euroopassa heitä on keskimäärin joka viides.

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL:n erikoistutkija Kirsimarja Raitasalo kollegoineen on ­koettanut tunnistaa niitä nuoruuden muutoksia, jotka voisivat selittää humalan hiipumista.

Ratkaisevaa näyttää olleen ainakin se, että alaikäisten on yhä vaikeampi saada alkoholia. Nykynuoret kokevat sen selvästi hankalammaksi kuin aiemmat ikäpolvet.

Kauppojen omavalvonta on osaltaan tehonnut. Kassoilla kysytään kaikilta alle 30-vuotiaan näköisiltä papereita.

Vanhemmat ja muutkin aikuiset ovat tiukentaneet asenteitaan nuorten juomiseen.

”Tietoisuus alkoholin haitoista on ehkä lisääntynyt. On tullut paljon tutkimustietoa esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa nuorten aivojen kehitykseen”, Raitasalo pohtii.

Nuorten omakin maailma on muuttunut toisenlaiseksi. Älylaitteet, pelit ja sosiaalinen media kyllästävät arkea. Pussikaljoittelu joutuu kilpailemaan monen muun kiinnostavan ajanvietteen kanssa ja on ehkä osittain hävinnyt niille.

Juovuksissa olemisesta on ehkä tullut myös tyylirikko. Nuoret eivät enää näytä arvostavan kännissä örveltämistä.

Kysely

Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä25798
Liittynyt16.3.2005

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Käyttäjä4809 kirjoitti: Eiköhän syy ole -90 luvulla alkaneen laman menetetyt työpaikat ja samalla supistettu koulutus, minkä seurauksena vuodestä -99 alkaen vanhemmilla ei enää ole ollut niin paljon rahaa annettavaksi nuorisolle. Sekä myös nuorisolle soveltuvien työpaikkojen vähentyminen ja samaan aikaan tapahtunut kohtuuton vuokrien nousu, vasinkin pääkaupunkiseudulla. En tiedä, mutta en usko rahaan. Esimerkiksi kilju, 10 % juoma joka maksaa joitain senttejä litralta, tuntuu olevan...
Lue kommentti
molaine
Seuraa 
Viestejä1189
Liittynyt3.8.2011

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

En kyllä usko, että rahalla on iso merkitys ja veikkaan, että käytettävissä olevat rahat on vain kasvaneet, jos verrataan vaikka omaan nuoruuteen. Ei viina suomessa ole niin kallista, etteikö köyhälläkin olisi varaa dokailla. Oma junnu ei läträä lainkaan viinan kanssa. Iso osa kavereistakaan ei, vaikka osa ilmeisesti jonkin verran lipittelee. Kyllä nuorten asenteet on mielestäni muuttuneet ihan selkeästi. Ehkä alkoholipolitiikka on toiminut? Kotoa ei meillä kyllä tällaista ole opittu...
Lue kommentti

Panterarosa: On selvää, että "Partitava kisaa kurupati-kuvaa" ei oikein aukene kehitysmaalaisille N1c- kalmukinperseille.