Koneesta tulee joskus älykkäämpi kuin ihminen, mutta kehitystä ei tarvitse pelätä, sanoo teollisuusroboteille aivoja kehittävä tohtori Tuomas J. Lukka.

Tutustu tutkijaan -sarja




Julkaistu Tiede-lehdessä 10/2009

Helsingin Korkeavuorenkadulla vanhan kerrostalon kivijalassa sijaitsevan liikehuoneiston ikkunaa koristavat leikkirobotit, joita ohikulkijat pysähtelevät katsomaan. Joku kurkistaa ikkunasta nähdäkseen, mitä robottien takana tehdään. Ovenpieleen ruuvattu kyltti kertoo firman nimeksi ZenRobotics, ja oven avaava muhkeaviiksinen mies vastaa kyselijöille: "Aivoja roboteille."

Filosofian tohtori Tuomas J. Lukka, 34, on yksi ZenRoboticsin kolmesta perustajasta ja osakkaasta. Hän on ennättänyt jo toimia tutkijana Helsingin, Jyväskylän ja Harvardin yliopistoissa sekä Teknillisessä korkeakoulussa. Hänen tutkimuskohteensa ovat vaihdelleet tietotekniikasta kiinalaisen go-pelin matemaattiseen mallintamiseen, ja nyt hän on omistautunut kehittämään koneälyä "vähän paremmaksi".

Lukka painottaa, että ZenRoboticsissa "jalat ovat tiukasti maassa". Siellä työ keskittyy teollisuusrobottien ohjausjärjestelmien kehittämiseen. Silti Lukka pitää mahdollisena, että hänen elinaikanaan nähdään ihmisen kaltainen robotti, joka pystyy lähes samaan kuin mekin.

- Sadan tai kahdensadan vuoden perspektiivillä koneiden älykkyys ylittää ihmisen älykkyyden. Tämän singulariteetiksi kutsutun taitekohdan jälkeistä teknologista kehitystä on vaikea ennustaa, sillä se nopeutuu ja nopeutuu, Lukka sanoo.

Tässä vaiheessa mieleen muistuvat tieteiskirjallisuuden ja -elokuvien visiot koneiden kapinasta ja tulevaisuudesta, jossa ihminen on jäänyt luomustensa jalkoihin. Mihin tämä tohtori Lukka on meitä oikein viemässä?


Media innostui nuoresta nerosta

Jos nimi Tuomas Lukka soittaa etäisiä kelloja ja tässä näkyvät kasvot tuntuvat tutuilta, palataan ajassa vuoteen 1995. Silloin vasta 20-vuotias Lukka väitteli tohtoriksi Helsingin yliopistossa ja "Suomen nuorin tohtori" nousi otsikoihin. Fysikaaliseen kemiaan kuuluvan väitöskirjan nimi oli Some Studies of Molecular Vibration and Vibration-rotation Hamiltonians, emmekä me maallikot tajunneet siitä juuri mitään.

Lapsuutensa ja nuoruutensa Lappeenrannassa eläneellä Lukalla oli hyvä pohja tutkijanuralle. Hänen molemmat vanhempansa olivat Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun professoreita - äiti logistiikan ja isä sovelletun matematiikan.

- Sain kodista tietyn tavan katsoa maailmaa ja käsitteet, joiden kautta sitä voi hahmottaa, Lukka kertoo.

Matemaattisesti ja musikaalisesti lahjakas poika oli valmis yliopistoon jo 17-vuotiaana ja päätti lähteä opiskelemaan Helsinkiin, pois vanhempien silmien alta. Tuomas oli ollut kesätöissä tietotekniikka-alalla ja haki alan opintoihin Teknilliseen korkeakouluun. Samalla hän aloitti myös fysikaalisen kemian opiskelun yliopistossa.

- Sen jälkeen, kun olin käynyt yliopistolla kvanttikemian kurssin, päätin että tällä mennään, Tuomas muistelee. Seuraavat kolme vuotta olivat intensiivistä opiskelua, ja niiden päätteeksi hän valmistui tohtoriksi.

Media innostui "nuoresta nerosta". Lukka muistelee, että julkisuus antoi mahdollisuuden tavata monenlaisia mielenkiintoisia ihmisiä. Mediajulkisuutta seurannut yksityisyyden menetys kuitenkin hämmensi:

- Se oli jossain mielessä imartelevaa, mutta koin yllättävän rankaksi sen, että minut tunnistettiin kadulla.


Go-pelin arvoitus ei ratkennut

Tutkijanuransa Tuomas Lukka aloitti komeasti Harvardin yliopistossa. Kätilönä tutkijanpestille oli Lukan vastaväittäjä, Princetonin yliopiston professori Kevin Lehmann. Alun perin professori oli arvellut, ettei parikymppisen vielä pitäisi väitellä, mutta luettuaan Lukan väitöskirjan, Lehmann ehdotti nuorta tutkijaa Harvard Society of Fellows -ryhmään.

Ryhmä otti vuosittain kolmen vuoden jaksoille kahdeksan nuorta tutkijaa, joilla oli vapaus tutkia mitä vain. Tuomas Lukka päätti ratkaista kiinalaisen go-lautapelin arvoituksen ja mallintaa sen matemaattisesti.

- Šakissa tietokonemallintamisessa oli päästy jo ihmisen tasolle, mutta gossa ei - se oli ratkaisematon ongelma.

Mustilla ja valkoisilla kivillä pelattavassa go-pelissä ihmisen käyttäytyminen ei ole konemaisen matemaattista, vaan pelaajalla on lukematon määrä pieniä luovia strategioita, joita hän pelatessaan toteuttaa. Samaan aikaan ihminen - "kasa märkää orgaanista ainetta" - osaa tarkkailla itseään ja arvioida, menetteleekö oikein.

Kolmen vuoden pesti päättyi, ja gon arvoitus jäi Tuomas Lukalta ratkaisematta - ainakin toistaiseksi. Hän myöntää, että ongelman ratkaiseminen oli tuossa vaiheessa ylivoimainen haaste.

- Tavallaan kyseessä oli epäonnistuminen, mutta kolme vuotta Harvardissa ei ollut missään nimessä hukkaan heitettyä aikaa. Opin sinä aikana hirveästi ja löysin uusia ajatuksia. Tuo vaihe antoi vankan pohjan sille, mitä nykyään teen ZenRoboticsissa.


Yritys voittaa yliopiston

Palattuaan kotimaahan Lukka pestautui Jyväskylän yliopistoon tutkimaan ja kehittämään tietotekniikkaa. Akateemista ympäristöä enemmän häntä alkoi kuitenkin viehättää yksityinen sektori.

Lukka konsultoi yrityksiä ensin tutkijanroolinsa ohessa, ja 2004 hän aloitti Hybrid Graphics -nimisessä firmassa matkapuhelinohjelmistojen kehittäjänä. Lyhyen Teknillisessä korkeakoulussa vietetyn tutkimusjakson jälkeen hän heittäytyi 2007 täysillä yritysmaailmaan.

- Koin akateemisessa maailmassa vieraaksi sen, että piti löytämällä löytää jotain uutta - olipa se tärkeää tai ei. Yksityisellä puolella tarpeellisuudelle on selvä testi: haluaako joku maksaa siitä. Minua motivoi työn hyöty.

Toinen yliopistoyhteisössä Lukkaa häirinnyt asia oli akateeminen vapaus. Miksi ihmeessä?

- Se sopii toisille paremmin kuin toisille. Minulle se ei sovi kovin hyvin. Saan tyydytyksen siitä, että pystyn ratkaisemaan konkreettisia ongelmia.

Kolmas yritysmaailman valtti on, että firmoissa tiimeillä on yhteinen tavoite: saada tilauksia ja hoitaa ne onnistuneesti. Lukan mukaan akateemisessa maailmassa menestyksen mittarina ovat vain henkilökohtaiset julkaisut ja tutkijoita rohkaistaan eristäytymään kammioihinsa.

- En miellä itseäni tutkijaksi vaan hakkeriksi sanan vanhassa merkityksessä. Teen siistejä asioita, joiden tavoitteena ei ole vain julkaista tutkimuksia vaan saada systeemi toimimaan.

Onko paluu akateemiselle uralle siis mahdotonta?

- Never say never. On se ehkä mahdollista, mutta ainakin lähivuodet viihdyn täällä. Tykkään start upin tunnelmasta; täällä on vauhtia ja vaarallisia tilanteita, Lukka nauraa.


Robotti on vielä tyhmä

Yritysmaailmassa Lukkaa harmittaa vain se, että projekteista ei voi kertoa avoimesti. Hän varmistelee yhtiökumppaniltaan Jufo Peltomaalta, mitä ZenRoboticsin asiakkuuksista oikein saa sanoa. Eipä juuri mitään. Yksi harvoista julkisista asiakkaista on Teollisuuden Voima, jolle yritys toimitti ydinreaktorin polttoainesauvojen sijoittelua optimoivan ohjelman.

Tuomas Lukka koodaa ZenRoboticsissa ohjelmia, joilla teollisuusrobotit saadaan tekemään hieman vaikeampia tehtäviä kuin nyt. Yksi esimerkki on jätettä kuljettavan liukuhihnan vieressä päivystävä robotti, jonka tehtävänä on poimia linjalta arvokkaita esineitä. Ihmiselle helpot tehtävät - havaitseminen ja tarttuminen - ovat vielä robotille äärimmäisen vaikeita.

- Koneet ovat tällä hetkellä älykkyydeltään hyönteisen tasolla. Se, että saataisiin robotti tulemaan pöydän viereen ja poimimaan siitä joku esine, edustaa jo huippututkimusta.

Vaikka tyhmiä ovatkin, robotit ovat jo nyt erittäin hyödyllisiä. Lukka muistuttaa, että suurin osa ympärillämme olevista tavaroista on robottien valmistamia. Juuri tämä on mahdollistanut sen, että meillä on varaa nykyisenkaltaiseen elintasoon.

- Robotiikassa ollaan nyt samassa vaiheessa kuin tietotekniikassa 1970-luvulla. Silloin oli isoja, salin kokoisia tietokoneita, joita käytettiin teollisuusmaisesti. Sitten alkoi tulla halpoja rakennussarjoja, joista saattoi rakentaa itselleen tietokoneen.


Apurimme tarvitsee tunteet

Tuomas Lukka ennustaa, että muutamassa kymmenessä vuodessa robotit tulevat osaksi ihmisten arkielämää. Saamme käyttöömme palvelurobotin, joka siivoaa pöydän ruokailun jälkeen, tiskaa astiat ja korjaa nurkkiin unohtuneet sukat pesuun.

- En usko, että kovin monella on mitään tuollaisia robotteja vastaan. Meillä on jo siivousrobotteja, jotka imuroivat lattioita tai leikkaavat nurmikkoa. Palvelurobotti on samanlainen, mutta fiksumpi.

Japanilainen tutkimuslaitos esitteli keväällä uuden robottineiti HRP-4C:n, joka kävelee ihmismäisesti ja osaa ilmaista kasvoillaan tunteita. Myös robomaailman julkkis, Hondan valmistama Asimo, muistuttaa ihmistä. Tuomas Lukka uskoo tulevaisuuden robottien olevan yhä ihmismäisempiä.

Ihmisillä on jo nyt tunteita robottipalvelijoitaan kohtaan. Lukka kertoo, kuinka siivousrobotti Roomban omistajat haluavat huollon jälkeen ehdottomasti juuri saman yksilön takaisin, vaikka kyseessä on vain pieni pyöreä metallilieriö. Millaisia tunteita ihmisen kaltainen robotti mahtaa herättää?

- On hyvin mielenkiintoista, miten me suhtaudumme robotteihin - etenkin siinä vaiheessa, kun koneellakin on tunteet. Ja tunteet robotteihin tullaan varmasti laittamaan. Ilman tunteita ne eivät pysty sosiaaliseen vuorovaikutukseeen ihmisten kanssa.

Tuomas Lukka selittää ihmisen tunteiden kehittyneen evoluutiossa siksi, että niistä on ollut hyötyä ympäröivän maailman kohtaamisessa. Tunteet ovat mekanismeja, jotka pitävät ihmisen radallaan - tai tarvittaessa vievät uudelle.

- Vastaavia mekanismeja tarvitaan myös roboteille. Sitä enemmän, mitä strukturoimattomammassa ympäristössä ne toimivat.

Koneiden tunteet palvelevat oppimista. Jos siivoojarobotti ei saa sotkuista huonetta kuntoon, sen pitää "turhautua" ja muuttaa toimintaansa. Kun työ sujuu hyvin, sen kannattaa tuntea tyydytystä ja tehdä työ samoin vastakin.


Koneet pysyvät kontrollissa

Tuomas Lukka lukee mieluusti muun muassa skotlantilaisen Iain M. Banksin tieteisromaaneja, joissa kuvataan ihmisten ja kehittyneiden robottien yhteiseloa, sekä englantilaisen Charles Strossin kirjoja, jotka käsittelevät singulariteetin jälkeistä maailmaa, maailmaa ilman ihmisiä.

Lukka kertoo tuntevansa muutkin scifin visiot robottien hallitsemasta tulevaisuudesta Matrixin lumetodellisuudesta Terminaattorin Skynet-tekoälyyn. Hän kuitenkin painottaa, että vaikka koneet ohittaisivat ihmisen älykkyydessä muutaman sadan vuoden kuluessa, se ei tarkoita koneiden kapinaa.

- Koko tekniikan kehityksen ajan Jacquardin kangaspuista lähtien on ollut ihmisiä, jotka ovat pelänneet teknologiaa. Mutta aina asiat ovat järjestyneet. Robottien irtautuminen kontrollista on epätodennäköistä, samoin uuden älykkyyden syntyminen tietoverkoissa. Kysymys on koneista - jos ne eivät tee, mitä niiden halutaan tekevän, ne korjataan.

Onko edes teoriassa mahdollista, että koneet kehittäisivät itselleen ajan kuluessa samanlaisen henkiinjäämisvietin kuin ihmiset, kieltäytyisivät tulemasta korjatuksi ja päihittäisivät ihmiset?

Lukka on pitkään hiljaa. Lopulta hän vastaa hieman monimutkaisin sanakääntein:

- Jos kysymys asetetaan niin, että onko olemassa sellainen konfiguraatio teknologiaa, joka pystyisi selviytymään paremmin kuin me, niin se on todennäköistä. Ihmisvartalo on hyvin rajoittunut. Se perustuu dna:han ja proteii¬nisynteesiin, jotka ovat monin tavoin huonoja rakennuspalikoita.

- Jos taas kysytään, onko todennäköistä, että päädymme tähän, vastaus on ei.


Robotiikka odottaa Microsoftiaan

Robotiikan kärjessä ovat japanilaiset isot tekniikkajätit, kuten Honda ja Toyota. Alalla kuhisee, ja kaikki tietävät, että jotakin tapahtuu pian. Nykyiset edelläkävijät voivat kohta olla vanhan IBM:n kaltaisia dinosauruksia, jotka jäävät nopeasti kasvavien haastajien jalkoihin.

Kun tietokoneet olivat samassa kehitysvaiheessa, Bill Gatesin ja Paul Allenin yritys MicroComputer SoftWare otti 1975 ensi askeleitaan New Mexicon Albuquerquessa. Nyt Helsingin Korkeavuorenkadulla käydään sijoittajakierrosta ja haetaan rahaa kasvuun.

Science fictioneissa on usein pahiksen roolissa kaikki robotit valmistava suuryritys. Onko tulevaisuus tällainen?
- Kaikki markkinoilla olevat yrittävät välttää tätä, mutta sääntelijän - yhteiskunnan - pitää valvoa sitä, että kilpailu toimii, Tuomas Lukka toteaa.

Entä jos se suurin onkin ZenRobotics?

- Jos ZenRobotics on se tulevaisuuden monopoli, saatan katua näitä sanoja. Tai ehkä en... Siinäkin tapauksessa toivoisin, että joku sääntelisi meitä, Lukka virnistää viiksiensä takaa.


Jarno Forssell on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.


Tuomas J. Lukka


Ikä: 34

Arvo
: filosofian tohtori (fysikaalinen kemia)

Työnantaja: ZenRobotics

Ala: tekoäly, mallintaminen, robotiikka

Harrastukset: musiikki, erityisesti pianonsoitto mutta myös cembalo, fagotti ja nokkahuilu.
"Olen tehnyt musiikillisen aikamatkan: aloitin kamarimusiikista, ja nyt soitan progea."


Etappeja

1974 syntyy Turussa.

1992 kirjoittaa ylioppilaaksi ja aloittaa yliopisto-opinnot.

1995 väittelee tohtoriksi Helsingin yliopistossa.

1996 aloittaa kolmivuotisen tutkijanpestin Harvardissa.

1999 palaa Suomeen ja aloittaa tutkijana Jyväskylän yliopistossa.

2004 siirtyy yksityiselle sektorille Hybrid Graphics -yritykseen.

2006 palaa hetkeksi akateemiseen maailmaan, Teknilliseen korkeakouluun.

2007 perustaa kahden kumppaninsa kanssa Zendroidin, joka muuttaa pian nimensä ZenRoboticsiksi Lucasfilmin pyynnöstä.

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Alzheimerin tautiin tarkoitettu lääke auttoi unien hallintaa.

Jos haluat hallita uniasi, se voi onnistua muistisairauden hoitoon tarkoitetulla lääkkeellä. Lääke virittää ihmisen näkemään niin sanottuja selkounia, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Selkounessa ihminen tiedostaa näkevänsä unta ja pystyy jopa vaikuttamaan siihen.

Joka toinen ihminen on mielestään nähnyt selkounen ainakin kerran elämässään. Joka neljäs näkee niitä kuukausittain, arvioi parin vuoden takainen tutkimuskatsaus.

Alzheimerlääke auttoi tuoreessa yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa koehenkilöitä selkouniin. Koehenkilöistä nuori nainen onnistui unessa rullaluistelemaan tavaratalossa, kun oli ensin suunnitellut sitä valveilla.

”Luistelimme ystäväni kanssa pitkin käytäviä. Oli niin hauskaa, että upposin täysillä uneen mukaan”, 25-vuotias nainen kuvailee.

Unet olivat koehenkilöiden mukaan lääkkeen vaikutuksesta todentuntuisempia kuin ilman lääkettä. Yhdysvaltalainen tutkimus julkaistiin Plos One -lehdessä.

Kokeessa tutkijat harjoittivat yli 120 eri ikäistä koehenkilöä näkemään selkounia. Ryhmään oli valkoitunut ihmisiä, jotka muistavat unensa hyvin ja ovat kiinnostuneita selkounista.

He opettelivat tekniikoita, joiden pitäisi helpottaa selkouneen pääsyä. Pitkin päivää ja ennen nukkumaan menoa voi esimerkiksi toistella itselleen, että kun näen unta, muistan näkeväni unta.

Unia voi visualisoida eli harjoitella mielessään etukäteen. Selkouneen päästyään voi tehdä todellisuustestejä, kuten onnistuuko seinän läpi käveleminen tai leijuminen.

Lääkekokeessa, jota johti selkounien uranuurtaja Stephen LaBerge, koehenkilöt saivat galantamiinia. Sitä käytetään lievän tai kohtalaisen vaikean Alzheimerin taudin hoitoon.

Lääke terästää asetyylikoliinin määrää aivoissa. Asetyylikoliini huolehtii viestien välityksestä aivosolujen välillä, virkistää muistia ja kiihdyttää rem-unta. Juuri remvaiheessa ihminen näkee yleisimmin unia.

Suurimman annoksen galantamiinia saaneista 42 prosenttia pystyi kuvauksensa mukaan selkouniin. Osuus oli huomattavasti suurempi osa kuin muissa koeryhmissä.

Koehenkilöiden unta ei mitattu unilaboratorioiden laitteilla, joilla tallennetaan silmien liikkeitä ja elintoimintoja. Tulokset perustuivat koehenkilöiden kertomaan.

LaBerge seurasi kuitenkin toisessa tuoreessa tutkimuksessaan silmien liikkeitä unennäön aikana. Silmien liikkeet kiihtyvät rem-unen aikana.

Kun koehenkilöt siirtyivät selkouneen, he liikuttivat silmiään ennalta sovitusti vasemmalta oikealle. Sitten heidän piti seurata unensa kohteita, joita he olivat ennalta visualisoineet.

Silmät liikkuivat sulavasti, samoin kuin ihmisen seuratessa katseella todellista kohdetta. Kuviteltua kohdetta seuratessa silmät liikkuvat nykäyksittäin.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Kysely

Oletko nähnyt selkounta?

mdmx
Seuraa 
Viestejä5216
Liittynyt23.11.2009

Viikon gallup: Oletko nähnyt selkounta?

Käyttäjä4499 kirjoitti: Mikä on mt häiriö? Kuten sanoin, minusta lääkkeen käyttö tuohon tarkoitukseen on arveluttavaa. Siinä mennään ehkä peruuttamattomasti alueelle, jonne ei pitäisi mielestäni olla mitään asiaa suoranaisesti. Ehkä en nyt vain ymmärrä tarvetta nähdä hallittua "unta" - miksi ei vain kuvitella? Jos "hourailet" saman, tunnet sen varmaan voimakkaammin. Mutta toisaalta et ole siitä niin tietoinen kuin hereillä ollessa, vai mitä? Niin siis, siinä nimenomaan on täysin tietoinen että...
Lue kommentti