Nokian kännykkä vaikuttaa fiksummalta kuin kumisaapas. Oma pöytätietokone saattaa tuntua liiankin älykkäältä shakkiottelun jälkeen. Kun tietotekniikka kehittyy, säilyvätkö sellaiset ominaisuudet kuin luovuus, huumori, tunteellisuus, taiteellisuus tai tietoisuus ihmisen yksinoikeutena?


TEKSTI:Eero Hyvönen



Nokian kännykkä vaikuttaa fiksummalta kuin kumisaapas.
Oma pöytätietokone saattaa tuntua liiankin älykkäältä shakkiottelun
jälkeen. Kun tietotekniikka kehittyy, säilyvätkö sellaiset ominaisuudet
kuin luovuus, huumori, tunteellisuus, taiteellisuus tai tietoisuus
ihmisen yksinoikeutena?

Julkaistu Tiede-lehdessä

2/2002

Ihminen peilaa itseään teknologian välityksellä: luomme kulloinkin käytettävissä olevalla tekniikalla kuvia itsestämme. Antiikin aikaan, kun elettiin pronssikautta, tarujen seppä Hefaistos, tulen jumala, takoi pronssista Talos-nimisen tekoihmisen vartioimaan Kreetan rantoja.

Hienomekaniikka edusti pitkään teknisen osaamisen huippua, ja tällöin eläimet ja ihminen miellettiin mutkikkaiksi kellopeleiksi. Valistuksen ajalla biologinen ja lääketieteellinen tietämys karttui, ja niinpä tohtori Frankenstein kyhäsi hirviönsä vainajien osista Mary Shelleyn kuuluisassa klassikkoromaanissa.

Nyt, kun elämme piikautta, Frankenstein varmaan rakentaisi luomuksensa puolijohteista ja ohjelmoimalla - ellei sitten viime aikoina nopeasti edistyneen geeniteknologian avulla.

Tekoälyllä kuulut kätilöt

Jo 1950-luvun lopulla älyllisten prosessien tutkiminen tietokonemallien avulla ja älykkäiden järjestelmien kehittäminen eriytyi omaksi tutkimusalueekseen, tekoälyksi (artificial intelligence). Alan perusväite on, että ajattelu on symbolien käsittelyä, laskentaa.

Tekoälytutkimuksella on kuitenkin pidemmät juuret. Sen henkisenä kätilönä voi pitää ranskalaista matemaatikkoa ja filosofia René Descartesia (1596-1650), jota kutsutaan modernin filosofian isäksi. Descartes keksi analyyttisen geometrian, joka muutti fysikaalisiin muotoihin liittyvän ongelmien ratkomisen algebralliseksi laskennaksi. Kun reaalimaailma kiskaistiin eroon sen kuvasta, ongelma oli ratkaistavissa matematiikan säännöillä.

Sama idea soveltui myös ajattelun systemaattiseen analysointiin ja kuvaamiseen. Näin Descartes jatkoi jo Aristoteleen alkuun panemaa ohjelmaa ajattelun formalisoinnista loogiseksi säännöstöksi.

Maailman kuvaaminen matemaattisina kaavoina oli suurmenestys, joka johti modernin tieteen syntymiseen. 1900-luvun alkupuolella se vei edelleen laskennan teoriaan ja tietojenkäsittelytieteeseen, joka selvittää, miten koneilla tehokkaimmin ratkaistaan matematiikaksi muotoiltuja ongelmia. Koitti tietotekniikan aikakausi.

Mallina nyt ihmisaivot

Myöhemmin usko symbolisen laskennan kaikkivoipaisuuteen on horjunut. Nyt kehitetään mm. neuroverkkojen kaltaisia tekniikoita, joissa lähtökohtana on laskennan sijasta ihmisaivojen biologisen rakenteen jäljittely.

Paradoksaalisesti ihmiselle vaikeat asiat, kuten matemaattisten yhtälöiden ratkominen, ovat koneelle helpoimpia ja ihmiselle helpot asiat usein vaikeimpia. Tämä jää helposti huomaamatta esimerkiksi visionääreiltä ja taiteilijoilta, jotka tuntevat huonosti alan tekniikkaa.

  havaitseminen. Koneen on esimerkiksi vaikea tunnistaa tutut kasvot ihmisvilinästä, tajuta, että narulla ei voi työntää lelua, tai ymmärtää, miten lasista kaatuva maito muuttaa muotonsa ja kastelee alla olevan pöytäliinan.

Ihmisen asema askarruttaa

Parhaillaan rakennetaan uutta kansainvälistä ISS-avaruusasemaa, jota Arthur C. Clarken kirjan ja Stanley Kubrickin elokuvan Avaruusseikkailu 2001:n mukaan kutsutaan myös Alfaksi. Se pursuaa tietotekniikkaa, mutta HALin kaltainen inhimillinen tietokone sieltä puuttuu. Onko se edes teoriassa tekniikan saavutettavissa - puhumattakaan viimevuotisen A. I. Tekoäly -elokuvan Davidista, inhimillisestä robottilapsesta?

Ajatus älykkäistä koneista haastaa ihmisen pohtimaan suhdettaan elottomaan materiaan. Olemme toki aiemminkin joutuneet arvioimaan uudelleen asemaamme maailmassa ja sen olioiden joukossa, yleensä vähemmän mairittelevin seurauksin.

Uuden ajan alussa Kopernikus lopetti narsistisen käsityksen Maasta maailman napana ja siirsi planeettamme Auringon kiertolaiseksi. 1800-luvun puolivälissä Darwin palautti ihmisen puun oksalle biologisten serkkujen seuraksi, ja viime vuosisadalla Freud alisti meidät alitajuntamme ja viettiemme orjiksi: emmekö hallitse edes omaa tajuntaamme?

Ellemme ole varuillamme, älykkäät järjestelmät vievät meiltä itsekunnioituksen rippeetkin. Shakin maailmanmestari Garri Kasparov kärsi 1997 kirvelevän tappion IBM:n kehittämälle Deep Blue -koneelle. Vielä 1990 Kasparov oli vakuuttanut, etteivät koneet tule koskaan voittamaan häntä.

Kolmen lajin luovuutta

Tietotekniikan haasteeseen on näppärä vastaus, joka - toistaiseksi - on toiminut hyvin. "Älykkyys" voidaan aina uudelleen määritellä sellaiseksi mystiseksi "luovaksi" ominaisuudeksi, jota ei vielä ole pystytty mekanisoimaan.

Meidän on kuitenkin tunnustettava, että tietokone on luova, jos se päätyy sellaiseen uuteen ratkaisuun, jota koneen ohjelmoija ei ole erikseen tullut ajatelleeksi. Englantilainen psykologi ja tekoälytutkija Margaret Boden erottaa luovuudessa kolme päätyyppiä.

Kombinatorisessa luovuudessa tuotetaan tutuista asioista uusia yhdistelmiä; tämä on tyypillistä mm. runoudessa ja vertauskuvien keksimisessä.

  luovuus ilmenee kykynä löytää uusia ratkaisuja annetun säännöstön puitteissa.

Transformationaalisessa luovuudessa mennään vielä pidemmälle ja sallitaan sääntöjen muuttaminen ratkaisun löytämiseksi.

Koneluovuus on yleensä eksploratiivista tyyppiä. Maailma, jossa ratkaisuja etsitään, on säännöin suljettu - kuten shakkipeli - mutta muodoiltaan niin rikas, että löydetyt ratkaisut vaikuttavat luovilta.

Usein voidaan puhua myös transformationaalisesta luovuudesta. Esimerkiksi tiedon louhinnassa (data mining) käsitellään suuria, jäsentymättömiä tietomassoja ja tavoitteena on löytää niistä uusia, ennen tuntemattomia riippuvuuksia tai sääntöjä. Järjestelmä saattaa esimerkiksi keksiä valintamyymälän kassakuitteja analysoimalla, että sinappia ja makkaraa ostavat asiakkaat pitävät yleensä oluesta.

Koneen empatia lisääntyy

Älyäkin inhimillisempänä ominaisuutena pidetään tunne-elämää. Erityisen oudolta saattaa tuntua ajatus tunteellisesta koneesta, sillä konemainen-käsitettä käytetään yleiskielessä usein juuri tunteellisen vastakohtana. Miten PC:ni voisi rakastua kollegan pinkinkuultavaan MacIntoshiin? Tai tuntea tuskaa siitä, että se joskus irrotetaan töpselistä?

Tunne-elämä on vahvasti sidoksissa fyysiseen minäämme ja syvimpiin henkisiin kerroksiimme, kuten vietteihin. Lisäksi sitä muokkaavat kaikki yksilölliset kokemuksemme vauvavaiheista alkaen.

Silti tällekin alueelle on jo syntynyt oma tutkimussuuntansa, tunteisiin liittyvä laskenta (affective computing). Käytännön tavoitteena on saada tietokoneet tunnistamaan käyttäjän tunnetiloja ja reagoimaan niihin kuin kärsivällinen, empaattinen ihmisapuri.

Massachusettsin teknisen korkeakoulun MIT:n tekoälylaboratoriossa on esimerkiksi kehitetty Hasbro-lelutehtaalle humanoidirobottinukke "MyRealBaby", joka saatiin kauppoihin vuoden 2000 jouluksi. Uudempaa tutkimusta edustaa Kismet-robotti, joka reagoi käyttäjäänsä kasvonilmein ja elein.

Käytännön sovellusten lisäksi tunnelaskennasta voi koitua toisentyyppistäkin hyötyä: täsmälliset laskennalliset menetelmät saattavat paljastaa jotakin uutta meidän tunteistamme ja niiden dynamiikasta.

Naurattaa - ja kohta nauraa?

Tekoäly valtaa yhä uusia alueita. Jopa huumorin viljelyyn on kehitetty ohjelmistoja. Esimerkiksi Edinburghin yliopiston tutkijan Kim Binstedin JAPE-niminen ohjelma kykenee sommittelemaan yksinkertaisia sanaleikkejä seuraavaan tapaan:

What kind of murderer has fiber? Serial killer!

Vitsien taso tuntuu esimerkin perusteella lähestyvän jo koululaishuumoria. Puujalkavitsejä kertovista koneista ei ainakaan lähitulevaisuudessa liene paljon käytännön hyötyä, mutta olennaista on koneälyn soveltaminen alueelle, johon ihmisellä on perinnäisesti ollut henkinen yksinoikeus. Seuraava haaste voisi olla naurava tietokone, joka esimerkiksi ymmärtäisi edellä mainitun nokkeluuden. Se olisi koneelta vielä suurempi saavutus.

Järkevän oloista toimintaa on yleensä huomattavasti helpompi tuottaa kuin ymmärtää. Tämän osoittavat esimerkiksi Joseph Weizenbaumin klassisen ELIZA-ohjelman kaltaiset keskusteluautomaatit ja erilaiset puppugeneraattorit.

Taiteessa apuri ja itsenäinen

Myös kuvataidetta on pidetty alueena, joka erottaa ihmisen muista eliökunnan lajeista, koneista puhumattakaan. Eläinten taiteellisuudesta ei ehkä voi puhua, vaikka ainakin simpanssien ja norsujen piirtämiä tauluja on myyty kokeilumielessä hyvällä hinnalla modernina taiteena. Tietokoneet ovat kuitenkin tulleet taidemaailmaan paitsi työvälineiksi myös yhä itsenäisemmiksi taiteen tekijöiksi.

  animaatioelokuvissa tuhansien muurahaisten tai ihmisten joukkokohtaukset luodaan liikuttamalla hahmoja automaattisesti keinotodellisuudessa. Kuvitteellisista elämänmuodoista tai sukupuuttoon kuolleista dinosauruksista tai varhaisista nisäkkäistä tehdään nyt aidonoloisia "luontodokumentteja" tietotekniikan keinoin (ks. Tiede 1/2002, s. 48-53).

Kuuluisa esimerkki itsenäisestä tietokonekuvataiteilijasta on Harold Cohenin kehittämä ohjelmisto Aaron, joka piirtää ja värittää mm. paratiisinäkymiä ihmisineen. Arkkitehtuurissakin taiteellista kykyä on onnistuttu formalisoimaan; automaattisesti on generoitu esimerkiksi Frank Lloyd Wrightin suunnitelmia.

Myös koneiden kirjallisuudessa on jo otettu ensi askeleet. Alan mainetekoja ovat automaattisesti luodut tarinat ja runot. Amerikkalainen visionääri ja tietokone-ekspertti Ray Kurzweil on kehittänyt kyberneettisen haikurunoja suoltavan koneen. Tämänhetkisistä tuotoksista näyttää olevan matkaa kirjallisuuden Nobelin palkintoon.

Konebach kuulostaa Bachilta

Taiteen lajeista helpoimmin formalisoitavissa lienee musiikki. Kehitys käynnistyi äänten syntetisoinnista ja nuotinnuksen apuvälineistä, mutta nopeasti oivallettiin, että myös sävellysprosessi on ainakin osittain mekanisoitavissa. Suurin osa nykyisestä mainosmusiikista on jo tietokoneiden tuottamaa, ja koneiden apu on sävellystyössä yhä tärkeämpää.

Suomessa professori Markku Nurminen laati jo 1960-luvulla todennäköisyyslaskentaan perustuvan mallin Toivo Kärjen tangoista näitä transponoimalla. Mallin avulla tietokoneohjelma pystyi säveltämään uusia "Kärjen tangoja" parin kappaleen minuuttivauhdilla. Näistä yksi nousi komeasti Suomen suosikkilistalle; sovitus kuitenkin oli Toivo Kärjen itsensä. Koska kappaleen säveltäjänä oli tietokone eikä ihminen, kappaleesta saadut tekijänoikeustulot päätyivät lopulta Turun yliopistolle.

  kappale ei johda mihinkään, mutta jos näyte on lyhyt, konetuotoksia voi olla vaikea erottaa ihmisen sävellyksistä.

Jotkin ulkomaiset sävellyskoneet tuottavat Mozartin, Stravinskyn, Joplinin ja muidenkin säveltäjien tyylin mukaista musiikkia. Koneelta sujuu myös jazzin improvisointi Charlie Parkerin tyyliin.

Metatieto, askel tietoisuuteen

"Haluaisin luoda koneen, joka olisi tekijästään ylpeä", kiteytti aikoinaan Connection Machine -supertietokoneen luoja Daniel Hillis tekoälytutkijan unelman älykkäästä, ihmisen kaltaisesta koneesta.

Descartes arveli olevansa olemassa, koska ajatteli: "Cogito, ergo sum." Syntyi ajatus tietoisuudesta, jota ihminen voi älyllään tutkia. Voisiko tietokone vastaavasti laskea olevansa olemassa, olla tietoinen itsestään? Voisiko se olla paitsi ylpeä tekijästään myös tyytyväinen omaan itseensä?

Ainakin tekoälyn ja tietotekniikan piiristä löytyy paljon esimerkkejä alkeellisesta metatiedosta, tiedosta, joka kohdistuu toiseen tietoon tai itseensä. Esimerkiksi sopivat vaikka itseään korjaavat koodit, itseään muokkaavat ohjelmat sekä oppivat ja opettavat järjestelmät.

Konetietoisuuden mahdollisuudet riippuvat siitä, mitä tietoisuudella tarkoitetaan. Tietoisuutta lienee vielä vaikeampi määritellä kuin älykkyyttä tai elämää. Nämä kaikki ovat yhdistelmäkäsitteitä, joihin liittyy monia eri piirteitä. Siksi on ehkä parempi puhua käsitteisiin liittyvistä ominaisuuksista ja aste-eroista.

Pragmaattinen lähestymistapa vaikeiden käsitteiden määrittelyssä on tarkastella toimintaa. Niin teki tekoälyn pioneeri Alan Turing 1950 formuloidessaan Turingin kokeena tunnetun kriteerin koneen älykkyydelle: kone on älykäs, jos sen vastauksia ei pysty erottamaan ihmisen vastauksista. Olennaista on ulospäin syntyvä vaikutelma. Vastaava kriteeri sopii ehkä tietoisuudellekin.

Turingin kokeen ratkojille järjestetään vuosittain kansainvälinen Loebner Prize -kilpailu. Sen perustaja Hugh Loebner lupasi 1990 testin ensimmäisenä läpäisevän koneen kehittäjälle 100 000 dollarin palkinnon. Palkinto odottaa vielä voittajaansa, mutta joka vuosi palkitaan ohjelmisto, joka on parhaiten harhauttanut ihmistuomareita ihmismäisyydellään.




Linkkejä:

Tekoelämä (artificial life):


http://alife.org/

Tietokonemaalari "Aaron" ja kyberneettinen runoilija (computer art):


http://www.kurzweilcyberart.com/

MIT:n humanoidiroboteista (humanoid robotics):


http://www.ai.mit.edu/projects/humanoid-robotics-group/index.html

Linkkejä tekoälyyn (artificial intelligence):


http://www.aaai.org/Resources/resources.html

Suomen Tekoälyseura ry:


http://www.uwasa.fi/stes/


Kehityksen suunta selvä

Innokkaimmat maalailevat jo visioita, joissa hidas biologinen evoluutio vähitellen korvautuu yhä kehittyneempien, kaikkialle levittäytyvien koneiden nopealla evoluutiolla.

Ray Kurzweilin laskelmien mukaan tuhannen dollarin pöytätietokoneen teoreettinen laskentateho vastaa ihmisen aivoja jo kolmenkymmenen vuoden kuluttua. Kuudenkymmenen vuoden kuluttua tavallisen henkilökohtaisen tietokoneen kapasiteetti vastaisi koko ihmiskunnan aivomassaa!

Arvio perustuu ns. Mooren lakiin, jonka "sääti" jo 1960-luvulla Gordon Moore, yksi Intel-yhtiön perustajista. Kun transistorien koko piirilevyllä pienenee, prosessorien suoritusnopeus kasvaa vastaavasti. Jo pitkään laskentanopeudet ovat tuplaantuneet aina noin puolentoista vuoden välein. Tämän hämmästyttävän nopean eksponentiaalisen kasvun ennustetaan jatkuvan vielä parikymmentä vuotta.

Nykyisessä Mooren lain vauhdittamassa kehityshuumassa on vaikea kuvitella, millaisia tietokoneet ovat esimerkiksi muutaman sadan vuoden kuluttua. Lisäksi käyttöön saattaa tulla aivan uudentyyppisiä koneita, esimerkiksi kvanttitietokoneita tai biologisia laskureita.

Raaka laskentateho ei kuitenkaan tee koneesta inhimillistä - tärkeintä on koneeseen ohjelmoitava älykkyys ja ihmismäiset ominaisuudet. Ohjelmoinnin haasteet ovat valtavat, mutta ensimmäiset askeleet ihmismäisten koneiden luomiseksi on otettu ja kehityksen suunta on selvä: vähitellen koneista tulee yhä ihmismäisempiä.

Samalla inhimillisyyden käsite muuttuu, aivan vastaavasti kuin älyn käsitteelle on käynyt tekoälytutkimuksessa. Tähtäämme liikkuvaan maaliin: inhimillisyys on vastakin juuri sitä, mihin huippukone ei ihan vielä yllä.

Eero Hyvönen on tietojenkäsittelytieteen professori Helsingin yliopistossa. Artikkeli perustuu syyskuussa 2001 ilmestyneeseen teokseen: Eero Hyvönen (toim.), Inhimillinen kone - konemainen ihminen. Yliopistopaino, Helsinki 2001.

Venäjän MM-kisojen virallinen ottelupallo on Telstar18. Adidas on valmistanut kisapallot vuodesta 1970. Kuva: Wikimedia Commons

Tulevaisuuden huippufutarin peliasuun kuuluu älysiruja ja antureita, jotka rekisteröivät joka liikkeen, ja älypallo raportoi maalit ilman tuomaria.

Mistä tulevaisuudessa keskustellaan, jos jalkapallo-ottelun tuomitsemisestakin poistetaan inhimilliset erehdykset? miettii moni penkkiurheilijaveteraani. Viime vuonna kansainvälinen jalkapalloliitto Fifa nimittäin hämmästytti maailmaa ryhtymällä kokeilemaan älysirutekniikkaa tuomitsemisen apuna.

Teknisen avun mahdollisuus ei ole uusi asia mutta valmius sen hyväksymiseen on.

Aiemmin tuomarin näköaistin avittamiseen on suhtauduttu nihkeästi. Kun televisiokamerat ilmestyivät kentän laidalle 1950-luvulla, tulivat pian myös nauhoitetut ja hidastetut otokset. Äkkiä kävi mahdolliseksi tutkia rauhassa, menikö pallo todella maaliin ja tuomitsiko tuomari oikein. Fifa reagoi päättämällä, että nauhoitukset jätetään huomiotta. Tuomarin sana on laki, näkyi filmillä mitä tahansa.

Yksi seuraus päätöksestä on ollut ikuinen kiista siitä, oliko Englannin joukkueen hyökkääjän Geoff Hurstin kolmas maali MM-finaalin jatkoajalla vuonna 1966 oikea maali vai ei. Hurstin laukaus osui poikkipuuhun ja kimposi alas, mutta minne? Tuomari, joka näki tilanteen heikosti, päätti, että pallo oli maalissa, mutta moni on tuomiosta edelleen eri mieltä.

Nyt linja on muuttumassa jalkapallomaailmassa. Testattavassa seurantajärjestelmässä pallo ilmoittaa sijaintinsa tietojärjestelmään. Tuomari kantaa ranteessaan älyrengasta, joka piippaa, kun tulee maali.

Paikannusanturit palloon ja sääriin

Jalkapallon seurantalaitteisto on kehitetty saksalaisessa tutkimuslaitoksessa Fraunhofer-instituutissa, ja sen on valmistanut saksalainen yritys Cairos Technologies AG. Saksalaiset toivoivat, että älypalloa olisi potkittu jo tämän kesän ottelussa. Näin MM-kisojen isäntämaa olisi päässyt esittelemään tekniikkaansa oikein leveällä rintamalla.

Kehitystyö osoittautui kuitenkin odotettua työläämmäksi ja hitaammaksi. Fifa testasi älypalloa nuoriso-otteluissa viime syksynä. Seurantajärjestelmä havaitsikin kaikki maalit 32 ottelun sarjassa. Valitettavasti tietokone kirjasi maaleiksi myös joitakin ohi menneitä laukauksia. Siksi Fifa heitti älypallon takaisin insinööreille luotettavuuden parantamista varten.

Ensimmäinen yritys oli ehkä hiukan ahne. Heti alussa yritettiin luoda laitteisto, joka kerää valtavasti tietoa.

Cairoksen seurantajärjestelmässä pallon mikrosiru lähettää 2 000 kertaa sekunnissa paikannustietoja antenneihin, jotka sijaitsevat kentän laidalla. Yhtiön mukaan pallon sijainti pystytään määrittämään puolentoista sentin tarkkuudella. Mahdollista on mitata myös pallon nopeus, kiihtyvyys, lämpötila ja paine.

Myös pelaajalla on älysiru kumpaankin säärisuojukseen piilotettuna. Älysiru kertoo hänen sijaintinsa, nopeutensa ja kiihtyvyytensä. Hänen potkaistessaan palloa pystytään mittaamaan laukaisun nopeus. Mittaustuloksista saadaan selville myös askeltiheys ja askelten pituus.

Kilpailijat ovat huomanneet Cairoksen hankkeen vaikeudet. Tanskassa Goalref-niminen yritys on kehittänyt seurantalaitteistoa, joka toteaa vain maalit. Tanskalaiset toivovat näin pääsevänsä suurempaan luotettavuuteen.

Älysirutekniikka ottaa ensi askeliaan, mutta suunta on selvä ja heijastaa tekniikan yleistä kehitystä. Sirut ja sensorit tulevat kaikkialle, ja esineet ja ihmiset muuttuvat tietoverkkojen silmuiksi. 

Värinätyynyillä vinkkejä lihaksille

Vielä villimpää on odotettavissa hieman kaukaisemmassa tulevaisuudessa. Ensin tekniikka seuraa pelaajaa etäältä mutta sitten alkaa myös kulkea hänen mukanaan. Taustalla on nouseva tieteenhaara haptiikka, joka tutkii viestin lähettämistä ja vastaanottamista kosketuksen avulla.

Haptiikan tutkija Hendrik-Jan van Veen hollantilaisesta tutkimuslaitoksesta TNO:sta, joka vastaa Suomen VTT:tä, on työtovereineen ideoinut opastavaa peliasua. Urheilijoiden vaatteisiin upotetaan sensoreita, joka mittaavat lihasten toimintaa. Tietokone käsittelee mittaustulokset ja antaa palautetta kosketuksen avulla. Pienet värähtelevät tyynyt kertovat urheilijalle, mitä lihaksia hänen pitäisi käyttää enemmän. Värinä nilkassa voi viestittää, että nyt vauhtia kinttuihin.

Toistaiseksi tekniikkaa ovat testanneet melojat laboratoriossa, mutta tutkijat suunnittelevat asuja myös jalkapallovalmennusta varten.

On helppo kuvitella, miten monipuolisia mahdollisuuksia haptiikka avaa jalkapallossa. Miksei värisijän voi upottaa vaikka pelihousuihin, jolloin haluttaessa saataisiin myös katsojien ja pelaajien välille uudenlaista viestintää. Kannustushuutojen lisäksi suosikkipelaajille voi tulevaisuudessa antaa hellän etäpotkun takapuoleen: Älkää nukkuko! Tsemppiä!

Kun haptiikkaan yhdistetään älykkäät sensoriverkot, syntyy jotain vielä mielikuvituksellisempaa. Joskus verkko pystyy laskemaan optimaalisia syöttöketjuja, ja haptinen värisijä viestittää, mihin suuntaan pitää potkaista. Silloin pelaajilla on jaloissaan todelliset taikakengät.

Video mullisti pelianalyysin

Älysirut ovat vasta tulossa, mutta jalkapallo on teknistynyt ja tieteellistynyt paljon aikaisemmin.

Valmennuksessa video otettiin käyttöön heti, kun kamerat kehittyivät tarpeeksi pieniksi, eli 1970- ja 1980-luvun vaihteessa. Sitä ennen valmentajat ja heidän apulaisensa olivat tarkkailleet peliä kentän laidalta ja tehneet muistiinpanoja kynällä ja paperilla.

Kun kameraan yhdistettiin tietokone, kuvamateriaalista pystyttiin jalostamaan kaikkea mahdollista tietoa kentän tapahtumista. Pelaajat ja valmentaja saattoivat nyt katsoa kuvaruudulta, mitä pelissä todella oli tapahtunut. Pallon ja pelaajien liikkeet, syötöt, laukaisut, haltuunotot ja muut tapahtumat voitiin kirjata tarkasti ja objektiivisesti. Syntyi uusi tieteenhaara, pelianalyysi.

Pelaajan vointia voi valvoa yötä päivää

Mikä sitten on ollut pelianalyysin ja muun jalkapallotutkimuksen arvokkainta antia? Vastaus voi ensi alkuun tuntua yllättävältä.

– Yksilöllisyyden vahvistuminen on ollut tärkein kehitystrendi valmennuksessa ainakin jo 1990-luvulta asti, sanoo biomekaniikan dosentti, ”jalkapalloprofessori” Pekka Luhtanen, joka työskentelee Kilpa- ja huippu-urheilun tutkimuskeskuksessa Kihussa. Luhtanen on tutkinut Suomessa jalkapalloa ehkä syvällisemmin kuin kukaan muu ja on kansainvälisesti tunnettu pelianalyysin kehittäjä.

Miten niin yksilöllisyys? Jalkapalloahan esitellään malliesimerkkinä tiimityöstä. Tarkemmin katsottuna ristiriitaa ei kuitenkaan ole. Mitä taitavammin jokainen pelaaja hoitaa oman tehtävänsä, sitä hienompaan kokonaistulokseen päästään. Joukkue on sitä parempi, mitä onnistuneemmin osataan sijoittaa oikeat pelaajat oikeille paikoille.

Tekniikka on mahdollistanut entistä paljon yksilöllisemmän valmennuksen. Videolta valmentaja voi tutkia esimerkiksi askelten pituuksia ja tiheyksiä, hetkellisiä asentoja ja nivelten liikelaajuuksia.

Sykemittarilla, joka tuli samoihin aikoihin kuin video eli 1980-luvun alussa, pystytään seuraamaan kuormitusta ja voimavarojen palautumista vaikka vuorokauden läpi.

Mittausten ansiosta pelaaja saa valtavan määrän tietoa itsestään. Vähitellen hän oppii kuuntelemaan kehonsa signaaleja, jolloin laitteita tarvitaan vähemmän. Tekniikka osaltaan auttaa häntä kehittymään ”24 tunnin pelaajaksi”, jota myös lepo, palautuminen ja vapaa-aika auttavat pääsemään parhaaseen mahdolliseen suoritukseen.

Vahvoissa seuroissa, kuten Ajaxissa, valmennus on yksilöllistetty pitkälle. Eri ikäluokkia ja pelin osa-alueita varten on erikoistuneita valmentajiaan. Pelaajat harjoittelevat hyvinkin pienissä ryhmissä.

Pelaajat ovat sekä fyysisesti että psyykkisesti erilaisia. Jotkut ovat perusluonteeltaan hyökkääviä, toiset puolustavia, kolmannet rakentavia. Tarkka tieto pelaajien yksilöllisistä ominaisuuksista auttaa sijoittamaan heidät sopivimmille pelipaikoille. 

Joskus kielteinen tunne onkin hyväksi

Pelaajien fyysisen kunnon ja pelitekniikan lisäksi valmentajien pitää virittää heidän mieltään. Fyysisesti tasavahvojen ja älyllisesti yhtä taitavien joukkueiden ottelussa tuloksen ratkaisevat tunteet. 

Liikuntatieteiden tohtori Pasi Syrjä Jyväskylän yliopistosta on tutkinut, miten huippujalkapalloilijan tunteet vaikuttavat hänen pelituloksiinsa. Tulokset rikkovat tavanomaisia myyttejä.

Olemme tottuneet pitämään itsestään selvänä, että urheilussa ja muuallakin myönteiset tunteet parantavat suoritusta ja kielteiset vahingoittavat. ”Ajattele positiivisesti”, neuvovat konsultitkin.

Tutkijat ajattelivat samalla tavoin aina 1990-luvulle saakka. Tunteiden tutkimus lähti liikkeelle sotilaspsykologiasta. Psykologit tutkivat toisen maailmansodan aikana sotilaan ahdistusta taistelukentällä. Ahdistusta totuttiin pitämään häiriönä ja yksinomaan kielteisenä tunteena.

Uudempi tutkimus on osoittanut, että myös kielteiset tunteet voivat olla hyödyllisiä ja myönteiset haitallisia. Kielteinen ja epämiellyttävä tunne on joskus tehokas ja stimuloiva. Myönteinen tunne voi olla myös lamaannuttava.

Joitakin auttaa jopa pelokkuus

Syrjän väitöskirjatutkimuksessa pelaajat kuvasivat tunteitaan useilla kymmenillä adjektiiveilla.

Tuskin on yllättävää, että ”latautunut”, ”motivoitunut” tai ”sähäkkä” tunne yhdistyi onnistumisen kokemukseen. Yhtä odotettavissa on, että jos on "väsynyt", "haluton" tai "veltto" olo, tuloksia syntyy huonosti.

Mielenkiintoista sen sijaan on, että löytyi positiivisia mutta haitallisia tunteita. Vahingollisia positiivisia tunteita pelaajat luonnehtivat useimmiten sanoilla "huoleton", "tyytyväinen" ja "tyyni".

Kielteisiä mutta hyödyllisiä tunteita kuvasivat esimerkiksi adjektiivit "jännittynyt", "tyytymätön" ja "hyökkäävä".

Mutta tässä ei ollut vielä kaikki. Hyödyllisten ja haitallisten tunteiden valikoima vaihteli pelaajasta pelaajaan. Esimerkiksi "huoleton" tunne vaikuttaa moniin pelaajiin haitallisesti mutta joihinkin myönteisesti. "Pelokas" tunne on useimmille haitaksi mutta joillekin hyödyksi.

Tieto omasta tunneprofiilista auttaa pelaajaa vahvistamaan juuri niitä tunteita, jotka auttavat häntä saavuttamaan parhaat tulokset. Näin valmentaja pystyy yksilöllistämään valmennusta myös tunnepuolella.

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

Julkaistu Tiede-lehdessä 4/2006

Jalkapallon pieni historia

1863 yksitoista englantilaista seuraa sopivat jalkapallon säännöistä.

1800-luvun loppupuoliskolla tasaisen pyöreä kumikalvo alkaa korvata epäsäännöllisen muotoisen sianrakon jalkapalloissa. Pallon lujittamiseksi uloin kerros ommellaan nahasta. Jalkapallokengät ovat nilkkapituisia ja nappulat metallisia.

1904 perustetaan Kansainvälinen jalkapalloliitto Fifa.

1909 kenkien metallinappulat kielletään vaarallisina ja siirrytään nahkaisiin.

1920-luvulla kehitetään ruuvattavat, vaihdettavat nappulat.

1930 ensimmäiset MM-kisat järjestetään Uruguayssa.

1954 MM-kisat televisioidaan ensimmäisen kerran. Fifa päättää, ettei nauhoituksia käytetä tuomareiden apuna.

1962 tanskalainen Select Sport esittelee 32:sta kuusikulmiosta ommellun pallon. Vuosikymmenen edetessä siirrytään mataliin, ketteriin kenkiin ja kehitetään ensimmäiset täysin synteettiset pallot.

1970 saksalainen Adidas valmistaa ensimmäisen Telstar-kisapallon. Se saa nimensä 1960-luvun Telstar-satelliitista.

1980-luvulla synteettiset pallot syrjäyttävät nahkaiset pallot. Kenkiä parannellaan biomekaanisten mittausten turvin. Valmennuksessa otetaan käyttöön videointiin perustuva pelianalyysi ja sykemittariseuranta.

1990-luvulla palloihin aletaan lisätä polymeerivaahdoista valmistettu sisäkerros, joka nopeuttaa pomppua ja parantaa vesitiiviyttä.

1991 pelataan ensimmäinen MM-ottelu naisten jalkapallossa.

2000-luvulla uudet polymeerimateriaalit vahvistavat ja keventävät kenkiä.

2005 Fifa testaa sijaintinsa ilmoittavaa älypalloa nuorten turnauksessa Perussa. Tekniikka lähetetään jatkokehittelyyn.

2012 Maaliviivakamerat seuraavat maalin syntyä MM-kisoissa Brasiliassa.

2017 Fifa testaa videotuomarointia, Video Assistant Referee -järjestelmää, MM-kisojen esiturnauksessa Confederations Cupissa Venäjällä.

2018 Videotuomarointi, lyhyesti Var, otetaan käyttöön MM-kisoissa Venäjällä. Seurantakamerat paikantavat pelaajat kentällä. Katsomosta saa erityissovelluksella yhteyden vaihtopenkille, ja virallinen kisapallo tarjoaa omistajalleen nfc-sirun välityksellä oheispalveluja.

Aikajana päivitetty 13.6.2018

Keskiaika toi viinamarjat, perunat ja plomut.

Kesäkuumalla tekee mieli syödä mehukkaita hedelmiä. Globaalien markkinoiden ansiosta niitä on nykyään tarjolla ympäri vuoden, mutta kesäntuoreina ne maistuvat aivan erikoisen hyviltä.

Suomessa ei kasva yhtään kotoperäistä hedelmälajia. Kaikki ovat alkuaan muualta tuotuja.

Vanhimmasta päästä on omena, jonka nimityksellä on vastine muutamissa lähisukukielissä. Sanaa on arveltu vanhaksi iranilaiseksi lainaksi, mutta sen esihistorialliset kulkureitit ovat hämärän peitossa. Vanhoina aikoina kauppaa käytiin etenkin ylellisyystuotteilla, koska jokapäiväisessä elämässä tarvittavat perushyödykkeet tuotettiin itse.

Keskiajan Turun arkeologisissa kaivauksissa on löydetty viinirypäleiden ja viikunoiden jäänteitä, ja ilmeisesti myös niihin viittaavat sanat ovat olleet kaupunkilaisille tuttuja. Muualla Suomessa fiikunat ja viinamarjat opittiin tuntemaan viimeistään 1500-luvun puolimaissa, kun Mikael Agricola kertoi niistä suomenkielisissä teoksissaan.

Viini oli tärkeä tuontituote jo keskiajalla, ja siitä käytettiin vanhaa germaanista lainanimitystä viina 1800-luvun alkuun asti. Viikunan alkujuuret ovat latinassa, jossa ficus tarkoittaa sekä viikunahedelmää että viikunapuuta.

Agricola mainitsee myös perunan, jolla hän tarkoittaa päärynää, latinaksi pirum. Niitä kasvatettiin hänen aikanaan jo Suomenlahden eteläpuolella. Päärynä-sana on kuitenkin lainattu ruotsista, jossa latinan sanaa on muokattu omaan kieleen sopivaksi ottamalla mallia marjaa tarkoittavasta bär-sanasta.

Luumutkin olivat Itämeren alueen vanhaa kauppatavaraa, ja niitä saatettiin jopa viljellä Naantalin luostarissa 1400-luvulla. Luumu-sana on tullut ruotsista, ensi alkuun asussa plomu tai plumo.

Murteissa ja vanhassa kirjakielessä luumuja on nimitetty myös väskynäksi. Se on lainaa varhaisuusruotsin sanasta swetzkon, joka puolestaan perustuu uusyläsaksan sanaan Zwetschge. Se on alkuaan mukaeltu loppuosa latinan sanasta damascena ja kertoo, että luumut tulivat alun perin Damaskoksen suunnalta.

Tavallisten suomalaisten ruokavalioon metsämarjat ovat kuuluneet esihistoriallisista ajoista lähtien, mutta tuoreiden tuontihedelmien syöntiä on alettu opetella vasta 1800-loppupuolella. Sanomalehti Suometar raportoi huhtikuussa 1856, kuinka kauppalaiva täynnä ”appelsiinia, sitronia ja mandelia” oli saapunut Tallinnan satamaan. Muutaman vuoden kuluttua sama onni kohtasi myös helsinkiläisiä.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 7/2018