Konenäkötutkija Joni Kämäräinen haluaa luoda nerokkaan robotin, ladata minuuden tietokoneelle ja loksauttaa suut auki.

Tutustu tutkijaan -sarja

Teksti: Annikka Mutanen

Konenäkötutkija Joni Kämäräinen haluaa luoda nerokkaan robotin, ladata minuuden tietokoneelle ja loksauttaa suut auki.

Julkaistu Tiede -lehdessä 8/2012

Tämä professori näyttää luennoillaan Terminaattori ykköstä. Kiinnittäkää tekin huomiota kohtaan, jossa Arnold Schwarzeneggerin esittämä robotti etsii skannaamalla itselleen vaatteet ja moottoripyörän. Juuri sellaisten kykyjen rakentamisessa konenäön ja hahmontunnistuksen tutkija Joni Kämäräinen haluaa jonain päivänä onnistua.

– Jos se tapahtuu lähiaikoina, voin jäädä varhaiseläkkeelle. Mutta en usko että tarvitsee, hän sanoo.

Mitä Terminaattorista sitten vielä puuttuu, kun näkeviä robotteja jo vilistää maailmalla, jopa professorin Lappeenrannan-laboratoriossa? Suurin osa, Kämäräinen sanoo. Tekoäly on hänen mukaansa vielä lapsenkengissä.

Ihmisaivot ovat monissa asioissa ylivoimaiset. Ihminen tunnistaa hämmästyttävän tehokkaasti kymmeniätuhansia asialuokkia. Otetaan esimerkiksi tuoli. Niitä on valtavasti erilaisia, mutta ihminen tunnistaa salamannopeasti kaikki tuoleiksi. Ihminen tajuaa myös, että tauluun maalattua tai peiliin kuvastuvaa tuolia ei voi käyttää istumiseen. Tekoälyltä tämä on aivan liikaa vaadittu.

Ihmisen verrattoman päättelykyvyn takana ei ole niinkään äärimmäinen äly kuin nerokas laiskuus. Ihminen käyttää oikoteitä ja arvaa.

Jos muurin takaa näkyy pelkät hiukset – tai kalju – ihminen tietää, että siellä on ihminen. Jos ihmiselle näytetään kuva, hän pystyy päättelemään, mitä on tapahtunut ennen sen ottamista. Kone ei siihen pysty, koska ihmisaivojen toimintaa ei osata mallintaa.

Aivoissa pyörivä ohjelmisto on yhä mysteeri. Se ratkeaa, kun löytyy laskennallinen malli, joka pystyy matkimaan ja ennustamaan aivojen tapahtumia – myös niiden tekemiä virheitä.

– Me sen selvitämme, miten ihmisäly toimii, Kämäräinen uhoaa. "Meillä" hän tarkoittaa omaa tieteenalaansa, tietojenkäsittelytiedettä. Sitten hän pehmentelee hiukan. – Toki yhteistyössä kognitiotieteilijöiden ja psykologien kanssa.

Piti tulla elokuvaohjaaja

Lukiolaisena Kämäräinen uneksi elokuvaohjaajan ammatista. Kirjoitusten jälkeen Taideteollisen korkeakoulun ovet eivät auenneet, joten hänen piti valita jotain muuta.

– Koulut menivät hurlumhei, mutta matikasta sain pidettyä huolta. Mieleen oli jostain iskostunut, että kunhan matematiikan numero on hyvä, niin muulla ei ole väliä.

Sillä numerolla hän pääsi Lappeenrannan teknilliseen korkeakouluun, jonka nimi on nyttemmin vaihtunut teknilliseksi yliopistoksi.

– Otin opinto-oppaan käteen ja hämmästyin, että tietotekniikkaakin voi opiskella. Olin aina tykännyt tietokoneiden kanssa temppuilusta ja pelailusta.

Kämäräinen viihtyi opinnoissa. 1990-luvun puolivälissä tietojenkäsittelytieteen opiskelijoissa oli anarkistista henkeä, Iron Maiden -paitoja, pitkiä tukkia ja sen näköisiä miehiä, etteivät he olleet käyneet suihkussa pitkään aikaan.

– Se oli tekniikan hevirokkia. Muilla oli salkut ja suorat housut, Kämäräinen muistelee.

Rauha tutkia Kouvolassa

Laitoksen laboratoriossa vallitsi myös kunnianhimoinen tutkimusperinne. Laboratorion oli perustanut Erkki Oja, joka puolestaan oli Teuvo Kohosen, maailmalla palkitun hahmontunnistuksen pioneerin oppilas. Kämäräisen saapuessa laboratorion isä oli jo siirtynyt Espoon Otaniemeen, mutta henki oli jäljellä.

– Proffat olivat hänen oppilaitaan, ja heidän intonsa tarttui.

Kämäräinen väitteli tohtoriksi piirreirrotuksesta Gabor-suotimilla. Se tarkoittaa kasvojen löytämistä kuvasta matemaattisilla työkaluilla. Nyt hän on professorina omassa opinahjossaan.

– Ja väitän, että Gabor-suodatuksesta meidän ryhmällä on eniten tietoa maailmassa.

Kämäräinen asuu Lahdessa ja viettää suuren osan viikoistaan Lappeenrannan teknillisen yliopiston Kouvolan-sivupisteessä. Kesäisenä päivänä Kouvolan toimitila on lähes autio. Paikalla vilahtaa vain kaksi muuta ihmistä.

– Tykkään olla täällä, kun kukaan ei koputtele oviin eikä kysele hallintojuttuja. Olen kauhistunut opetusministerin vaatimuksesta, että kesälläkin pitäisi olla opetusta. Kesä on parasta aikaa tehdä tutkimusta!

Tavoitteet korkealla

Mitään robotin näköistä Kouvolan komeroista ei löydy. Tutkimukseen ei tarvita kovin kummallisia vimpaimia. Näkemisen hoitaa kamera ja tunnistamisen algoritmit.

– Melkein mikä tahansa kamera kelpaa, ja loppu on matematiikkaa, Kämäräinen tiivistää.

Eikä työpöydän syrjäinen sijainti Kouvolan Kasarminmäen takana estä asettamasta tavoitteita korkealle. Professori Kämäräinen esimerkiksi uskoo, että koko ihmisen minuus on koodattavissa tietokoneelle. Aivoissa kaikki on ladattuna hermosolujen kytkentöihin eli synapseihin.

Hiiren synapsit mahtuvat tietokoneen muistiin, ja Harvardissa ne on jo koodattu sinne. Muistit ovat nykyään riittävän suuria ja kasvavat edelleen. Ongelmana on, että hiiri piti tappaa ennen synapsien koodaamista. Ihmiselle niin ei voi tehdä, mutta aivoista voisi mahdollisesti saada kuvia, joihin synapsit tallentuvat.

Kun minuus on koodattu, mitä sillä voisi tehdä? – Ladata Alzheimer-potilaalle joka aamu synapsit takaisin päähän. Elää elämänsä parhaita hetkiä uudelleen, saada vanhana oman lapsen hetkeksi syliinsä, Kämäräinen pohtii.

Diabetestesti silmästä

Terminaattoria ja tietokoneelle ladattavaa minuutta odoteltaessa Kämäräinen pursuaa vähäisempiä ideoita. Hänen ryhmänsä on muun muassa kehittänyt sovelluksen, joka etsii diabeteksen ensi oireita silmänpohjasta.

Diabetes on verisuonitauti. Se näkyy jo varhaisvaiheessa silmänpohjassa verisuonien pullistumina ja rikkoutumina sekä pieninä rasvapisteinä. Hahmontunnistusohjelma pystyy erottamaan diabeetikon silmänpohjan terveestä.

Ryhmä tavoittelee tästä suomalaista käytännön innovaatiota: laitetta, johon jokainen terveystarkastuksessa kävijä katsoo. Laitteen tekemän löydöksen perusteella potilas voitaisiin lähettää jatkotutkimuksiin. Keksintöä on tarkoitus testata Tampereen yliopistollisen sairaalan kanssa.

Tekeillä on myös ohjelmisto, joka editoi automaattisesti kotivideoita. Se tunnistaa tapahtumattomuuden sekä liiallisen toiston ja leikkaa ne pois. Näin se tuottaa vaikkapa 20 minuuttia katsomiskelpoista hautajaisvideota.

Kouvolan ammattikorkeakoulun kanssa on kehitteillä virtuaalinen "jokamiehen" tele­visiostudio, jonka ansiosta suoria studiolähetyksiä voisi tehdä edullisesti vaikka harrastelijalaitteilla. Se voi mahdollistaa tavisten seuraavan aluevaltauksen tiedonvälityksessä. Twitter ja muu sosiaalinen media ovat jo haastaneet tekstipohjaiset uutisvälineet. Saman eteen joutuu kohta televisio.

Algoritmi löytää rötökset

Kouvolan kaupunginjohtajalle Kämäräinen on esittänyt hanketta, jossa kaikista Kouvolan turvakameroista kerätään yön kuvamateriaali. Hahmontunnistusohjelma etsii aineistosta poikkeavat tapahtumat ja tekee niistä viiden minuutin tiivistelmän. Poliisi voisi siitä nopeasti katsoa, mitä kaupungissa on yön aikana tapahtunut. Rikokset ovat luultavasti siivilöityneet mukaan. Lentokentillä tämän kaltaisia ohjelmia on jo kokeiltu. Hahmontunnistus huomaa videokuvista esimerkiksi yksinäiset matkalaukut ja tekee niistä hälytyksen.

Hahmo, englanniksi pattern, ei tarkoita vain kuvallista hahmoa, vaan kaikenlaisia tunnistettavia säännönmukaisuuksia. Internet on kerryttänyt massiivisen määrän tietoa, ja ihmisten sinne tuottamasta aineistosta voi ennustaa, ketkä heistä tekevät rikoksia.

Onko näissä mahdollisuuksissa kenties joitain eettisiä hankaluuksia?

– Aina on, kun tehdään jotain uutta. Mikä ikinä on keksittävissä, insinöörit keksivät sen. He keksivät atomipomminkin, vaikka varmasti tiesivät, miten vaarallinen se on. Poliitikkojen tehtävä on piirtää rajat sille, miten keksintöjä käytetään. Meille ne ovat vain kiinnostavia ongelmia.

Maine motivoi

Mikä tässä kaikessa eniten sytyttää? Pitkätukkaprofessori yllättää ja sanoo sen, minkä tieteentekijät harvoin ääneen tunnustavat.

– Aina puhutaan, että tärkeintä on ison ongelma ratkaisu, mutta kyllä mainekin on tärkeää. Suuren yleisön tietoon emme pysty nousemaan niin kuin Einstein, mutta meillä on halu näyttää omalle pienelle piirille, tehdä läpimurto, joka saa muilta suun loksahtamaan auki.

Tietojenkäsittelyssä akateeminen kisa leukojen loksauttamisessa on repivän kovaa. Moni Kämäräisen jatko-opiskelija on järkyttynyt siitä, kuinka vertaisarvioijat lyttäävät julkaistaviksi lähetettyjä tutkimuksia. Rakentavampi kritiikki olisi Kämäräisen mielestä hedelmällisempää. Nyt vain erittäin hyvät työt saavat arvostavaa palautetta. Loput rankataan huonoiksi.

Murskakritiikkiä tulee välillä professorillekin. Se ei ole riittänyt lannistamaan hänen innostustaan, eivätkä sitä horjuta muutkaan maalliset pikkuseikat.

– Tekisin tätä vaikka ilmaiseksi. Jos voisin työskennellä ruokapalkalla luostarissa ja saisin sinne opiskelijoita työtovereikseni, niin kyllä kelpaisi.

Opiskelija, etsi virhe

Opettajana Kämäräinen suosii luostariin sopivaa tekniikkaa, liitutaulua. Sen avulla voi ajatella yhtä matkaa oppilaiden kanssa. Hänen toiveensa opiskelijoille on, että nämä yrittäisivät löytää opettajan esityksestä jonkin virheen ja väittää vastaan.

– Luennoitsijana on vaikea hahmottaa, mikä opiskelijoille on epäselvää. Kun he kysyvät, saan selville, mihin pitää keskittyä.

Tällainen opetustapa on joillekin opiskelijoille raskas, mutta Kämäräiselle itselleen se oli opiskeluaikana antoisin. – Vaativilta opettajilta oppi eniten.

Kämäräinen ei usko, että opiskelijoilta puuttuisi älliä. Saman tien hän innostuu käymään neromyytin kimppuun. Hänestä on harhaluulo, että huippututkijat ovat poik­keuksellisen älykkäitä syntymästä saakka.

– Jo Edison sanoi, että tutkimuksesta 1 prosentti on inspiraatiota ja 99 prosenttia perspiraatiota. Lahjakkuus on sitä, että jaksaa.

Matematiikasta ja tekniikasta kiinnostunut nuori tekee Kämäräisen mukaan virheen, jos ei lähde opiskelemaan niitä vain siitä syystä, että ei mielestään ole tarpeeksi hyvä matikassa.

– Jos pidät matematiikasta ja se kiinnostaa, niin loppu tulee kovalla työllä, hän vakuuttaa.

Mutta pääsevätkö kaikki kiinnostuneet opiskelemaan?

– Ainakin Lappeenrantaan pääsee. Hiomattomia timantteja.

Joni KämäräinenIkä 38Syntynyt ja käynyt koulunsa Jyväskylässä. Asuu Lahdessa.Opiskellut tietojenkäsittelytiedettä Lappeenrannan teknillisessä korkeakoulussa. Valmistui diplomi-insinööriksi 1999, väitteli tohtoriksi 2003 aiheena kasvojen löytäminen kuvasta matemaattisilla työkaluilla.Työ professorina Lappeenrannan teknillisessä korkeakoulussa, alana konenäkö ja hahmontunnistus.Perhe lääkärivaimo, 1- ja 5-vuotiaat pojat.Harrastuksena talvella hiihtely, kesällä pyöräily. 

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 
Viestejä25784
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.