Eleohjaus tulee kaikkialle, mutta ensin sitä hiotaan viihdekäytössä.

Teksti: Kalevi Rantanen

Eleohjaus tulee kaikkialle, mutta ensin sitä hiotaan viihdekäytössä.

Julkaistu Tiede -lehdessä 2/2011.Käyttäjä hallitsee konetta liikkeillään ja äänellään, ilman mitään kapuloita tai muita apuvälineitä. Tähän pystyy Microsoftin uusi Kinect-sensori, joka toimii pelikonsoli Xboxin kanssa. Kilpailevat koneet, Nintendon Wii ja Sonyn Move, vaativat ainakin toistaiseksi ohjaimen.”Tiedät jo, miten käyttää Kinectiä”, mainosti Microsoft julkistaessaan tuotteensa Yhdysvalloissa. – Riittää, että nousee ylös sohvalta ja osaa liikuttaa kehoaan, sanoi Jari Keskitalo, joka vetää yhtiön Xbox-bisnestä Suomessa. Epäilijöitä on. Sonyn tutkija Richard Marks kuvaili New York Timesissa viime lokakuussa, että valintojen tekeminen käsien liikkeillä tuntuu maagiselta mutta tunne häviää pian ja eleohjaus alkaa tuntua kömpelöltä. Katsotaanpa, mille on katetta, myynti- vai vastaväitteille.

Kädenheilautuksilla käyntiinKokeilin Kinectiä Microsoftin esittelytilassa, joka vastasi mitoiltaan ja valaistukseltaan olohuonetta. Peli lähti käyntiin muutamalla edestakaisella kädenheilautuksella. Tutun käyttäjän ohjelma tunnistaa. Uutta käyttäjää se pyytää näyttämään itseään monessa asennossa tunnistuksen luomiseksi. Äänitunnistusta ei vielä testaushetkellä ollut suomenkielisenä, mikä oikeastaan oli hyvä. Testi kovenee, kun koneen on toteltava pelkkiä eleitä.Kokeilin ensiksi kuntoiluohjelma Your Shapea, ja valitsin kuntonyrkkeilyn. Piti löydä mäsäksi vihreitä kuutioita vuoroin oikealla, vuoroin vasemmalla nyrkillä. Pelaajan kopio liikkui ruudulla. Kuutio pirstoutuu, jos nyrkki liikkuu oikein. Mitä suuremmalla vauhdilla nyrkkeilee, sitä enemmän tulee pisteitä. Kalorilaskin näyttää energiankulutuksen.Ohjelma rakentaa pelaajasta kuvan, jossa on 50 000 pistettä. Se seuraa liikkeitä tarkkaan ja viiveettä. On hyppäys eteenpäin, että kone pystyy muodostamaan ihmisestä tarkan kokovartalokuvan ja seuraamaan nopeitakin liikkeitä.

Lajeja heitoista tanssiinSuomalaiskansallista lajia keihäänheittoa pystyy Kinectin avulla harrastamaan niin hyvin kuin olohuoneessa on mahdollista. Kiinnostava kokemus oli myös keilaaminen. Ohjelma mukautuu käyttäjän päähänpistoihinkin: palloa voi halutessaan heittää sääntöjen vastaisesti. Tanssikeskus Dance Central sisältää yli 600 tanssiliikettä. Käyttäjä voi harjoitella tansseja myös hidastetusti. – Eräs tanssinopettaja sanoi, että liikkeet on kuvattu ohjelmassa moitteettoman tarkasti, kertoo Jarno Kallunki-Mättö, joka hoitaa Xboxin myynninedistämistä Suomessa. Parin tunnin kokeilu antaa vain pinnallisen käsityksen, mutta ensivaikutelma on vahva. Miksi meidän pitäisi painella nappuloita tai heilutella säätimiä, jos voimme ohjata konetta liikkeillä?

Mahdoton mahdolliseksiUutta laitteessa on varsinaisesti eleohjauksen yleiskäyttöisyys. Ele- ja puhetunnistimia on rakennettu jo kauan erikoistarkoituksiin, mutta kuluttajalaitteelta vaaditaan jotain, joka tähän mennessä on ollut tieteisfantasiaa. Kotona ihmiset puhuvat kaukana mikrofonista ja katsovat kameran ohi. Valaistus vaihtelee. Sensorin on tunnistettava erikokoiset ja erinäköiset ihmiset ja silloinkin, kun he ovat osittain huonekalujen tai toistensa takana.Kun Microsoft päätti muutama vuosi sitten kehittää ohjaimettoman käyttöliittymän, monet pitivät tehtävää mahdottomana. Osoittautui kuitenkin, että ratkaisun osat olivat jo syntyneet 30–40 viime vuoden aikana.Kamerat olivat parantuneet niin, että huonetta pyyhkivän infrapunasäteen ja valon puolijohdetunnistimen avulla pystyttiin rakentamaan aito kolmiulotteinen kuva. Silmä oli valmis, mutta vaikeampaa oli sensorin aivojen rakentaminen. Miten erottaa valtavasta kuvapiste- ja äänivirrasta data, jonka käsittelyyn pelikoneen kapasiteetti riittäisi?

Olennaisin data löytyiTutkijat hyödynsivät maatalousohjelmia, joilla erotetaan kaalit pellolla ja lehmät niityllä. He tutkivat ohjelmia, jotka pystyvät kertomaan, mikä lääketieteellisen kuvan piste esittää maksaa ja mikä sydäntä.Ongelmana oli tunnistuksen hitaus. Vanhat ohjelmat saattoivat tutkia yhtä kuvaruutua päivän, mutta pelisensorin oli seurattava ruutua, joka vaihtui 30 kertaa sekunnissa.Insinöörit tutkivat balettitanssijoiden liikesarjoja. Kun ihminen tekee liikkeen A, seuraava liike B ei tapahdu täysin satunnaisesti, vaan valittavana on rajallinen joukko todennäköisiä suuntia.Liikevaihtoehtoja jäi silti liikaa, mutta ratkaisu löytyi: kehon jokaisen pisteen sijasta riittää, kun laite seuraa nivelten liikettä.Prototyyppiä kokeilivat sitten sadat ihmiset yrityksen sisällä ja lopulta kymmenet tuhannet pelaajat. Loppukäyttäjiltä tuli kullanarvoista palautetta. – Xbox-käyttäjät ovat vaativia, muistuttaa Jarno Kallunki-Mättö.

Muut laitteet seuraavatKoska kotiin ja vapaa-ajan käyttöön on usein vaikeampi suunnitella laitteita kuin työelämän sovelluksiin, pelit ja viihde ennakoivat tekniikan kehitystä laajasti.Kinect edustaa kehitysvirtausta, josta käytetään nimitystä adaptiivinen informatiikka. Adaptiiviset koneet käsittelevät tehokkaasti dataa, joka voi olla yhtä hyvin ihmisen tuottamaa kuin elottomista esineistä mitattua. Esimerkiksi suomalaisyrityksen kuvaus jätteenlajittelujärjestelmästään ZenRobotics Recyclerista kuulostaa melkein Kinect-sensorin esittelyltä. – En tunne Microsoftin Kinectiä tarkemmin, mutta kuvauksesta päätellen tekniikka on samankaltaista, sanoo professori Erkki Oja, joka johtaa adaptiivisen informatiikan tutkimuksen huippuyksikköä Aalto-yliopistossa. – ZenRoboticsin laite on kehitetty suoraan adaptiivisen informatiikan tutkimuksen pohjalta.

Palstan pitäjä Kalevi Rantanen on diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Tietotekniikkaa ohjaimettoman liittymän takana

– Syvyystunnistus– Konenäkö– Koneoppiminen– Puheentunnistus– Elekäyttöliittymä– Henkilötunnistus– Äänen prosessointi– Rinnakkaislaskenta