Tekoäly lukee ihmistä kuin avointa kirjaa

Oulun yliopiston tekoälytutkimuksen uusimmat tuulet liittyvät ihmisen hyvinvointiin ja toimintaan. Tekoäly tunnistaa tunteita niin kasvokuvasta kuin puheäänestäkin ja tekee toimintaympäristöstä ”älykkään tilan”. Kasvatustieteen professori Sanna Järvelä visioi tekoälystä oppimisen stimuloijaa. 

Susanna Pirttikangas ja Sanna Järvelä seisovat Tellus Innovation Arenan seinään kiinnitetyn näytön edessä ja ilmeilevät. Videokuvassa kasvojen vieressä väikkyy tunnenimikkeitä ja prosenttilukuja: anger 9,4 %, happiness 30,7 %, sadness 13,6 %... Pienen sydänkuvion lukema kertoo kummankin naisen pulssin.

Oulun yliopiston spin-offina aloittaneen Valossa-yrityksen kehittämä sovellus havainnollistaa yliopiston tekoälytutkimuksen uusimpia tuulia. ”Mikroilmeiden ja emootioiden, ihmisen hyvinvoinnin ja olotilan tunnistaminen muun muassa konenäöllä on yksi Oulun yliopiston kärjistä tekoälyssä”, datatieteen dosentti Pirttikangas toteaa. ”Meiltä on jo aiemmin spinnannut useita tekoäly-yrityksiä, joiden sovelluksia käytetään esimerkiksi sisätilapaikantamisessa, tietoturvassa ja laaduntarkastuksessa.”

Mutta myös ihminen on yksi tekoälyn kohteista, ja siksi Valossa-näytön äärellä on oppimistutkija, kasvatustieteen professori Järvelä. Hänellä ja konenäön tutkijoilla on meneillään yhteinen projekti: Suomen Akatemian rahoittama tutkimus tähtää käytännön sovelluksiin, jotka helpottavat oppimista ja osoittavat sen ongelmia.

”Olemme puolivälissä, keräämässä datamassaa muun muassa vuorovaikutuksesta ryhmässä. Kun selvitämme, mikä datassa on merkityksellistä, voimme seurata ryhmän ongelmakohtia ja tunnistaa oppimisen triggereitä”, Järvelä kertoo.
”Ja konenäkö on vain yksi keino. Dataa voi kerätä esimerkiksi sykkeestä ja ihon sähkönjohtavuudesta ja yhdistellä videodataan. Fysiologinen kanava tarjoaa ihmistieteille uusia mahdollisuuksia ihmisen ymmärtämiseen.”

Myös puhe voi toimia lähdemateriaalina: Oulun yliopistossa on mallinnettu puheäänen käyttäytyminen eri tunnetiloissa. Niin sanottujen fysiologisten signaalien avulla tapahtuvassa tunteiden tunnistuksessa päästään jo keskimääräisen kuulijan tai katsojan tarkkuuteen.

Älykäs tila tukee ihmisen toimintaa

Tellus Innovation Arenallakin on esillä tekoälyn eri muotoja. Valossa-sovelluksen vieressä toinen näyttö kertoo muun muassa ilman lämpötilasta, hiilidioksidipitoisuudesta ja kosteudesta eri puolilla Arenaa. Meneillään on tutkimushanke, jossa mittausantureiden keräämästä datasta analysoidaan esimerkiksi eri tilojen käyttöaste.

”Yksi tavoite on tilojen optimaalinen käyttö”, Susanna Pirttikangas sanoo. ”Seuraava askel analyysissa on ihmisten hyvinvointi ja toimintakyky: voidaanko sitä parantaa vaikkapa valaisulla, tai alkaako jokin kokous mennä pieleen, loppuuko happi, onko huonekalujen sijoittelu optimaalista.”

Sekä Järvelän että Pirttikankaan esimerkkien yhteinen nimittäjä on ”älykäs tila”. Sillä ei ole yhtä määritelmää, mutta yleispiirteeksi Pirttikangas nostaa pyrkimyksen parantaa ja tukea ihmisen toimintaa tekoälymenetelmien avulla.
Eikä älykäs tila ole välttämättä paikkaan sidottu: Oulun yliopiston konenäön tutkimusryhmän Älypeili-sovellus laajentaa sen kaikkialle, missä kännykkä toimii. Sovellus analysoi kasvokuvasta syke- ja hengitystietoa ja välittää sen pilvipalveluun ja sieltä lääkärille. Älykäs tila liittyy myös alkamassa olevaan tutkimushankkeeseen, joka pyrkii turvallisuuden ja työn sujuvuuden parantamiseen tehdasympäristössä. ”Vuoden 2018 puolella siitä voi kertoa enemmän”, Pirttikangas sanoo.

Kaikki tämä edellyttää monentyyppistä osaamista. Pirttikangas havainnollistaa asiaa Tellus Innovation Arenan älykkään tilan kautta. ”Tässäkin tarvitaan tekoäly- ja signaalinkäsittelymenetelmiä, joilla data analysoidaan, palvelimia, joihin se kerätään, sekä tietoliikenneyhteyksiä: data siirretään 5G-verkossa, jonka kehittämisessä Oulun yliopisto edustaa globaalia huippua.”

Lisäksi tekoälyn laajeneminen ihmisen toimintaan vaatii yhä poikkitieteellisempää otetta. ”Oulun yliopiston tekoälytutkijoilla on yhteistyötä kaikkien tiedekuntien kanssa. Emme kehitä menetelmiä menetelmien itsensä vuoksi, vaan mukana on aina sovellusalueen ja sen tarpeiden asiantuntija”, Pirttikangas sanoo. Järvelä vahvistaa tämän. ”Aiemmin oli tyypillistä, että kun jokin härveli saatiin valmiiksi, ihmistieteilijät pistettiin katsomaan, miten sitä voisi käyttää”, hän karrikoi. ”Mutta nyt tieto ihmisen tunteista, ajattelusta ja vuorovaikutuksesta otetaan huomioon jo siinä vaiheessa, kun tekoälyratkaisuja aletaan miettiä.”

Pitkäaikainen osaaminen näkyy digibarometrisijoituksessa

Oulun yliopiston monitieteisestä tekoälytutkimuksesta löytyy varhainen esimerkki: Polar Electron sykemittari, jota on kehitetty 1970-luvun lopulta lähtien tekoälytutkijoiden, elektroniikkasuunnittelijoiden sekä lääkäreiden yhteistyönä. Nykyiset hyvinvointisovellukset, kuten Älypeili, edellyttävät yhä enemmän lääketieteen ja ihmistieteiden panosta. Tutkimusalan varhain alkanut kehitys lienee yksi tekijä, jonka ansiosta Oulun yliopisto komeilee Suomen tekoälyorganisaatioiden kärkinelikossa (Digibarometri 2017).

Parhaimmillaan tekoälyn bisnespotentiaali yhdistyy yhteiskunnalliseen hyötyyn. Tähän tähtää Sanna Järvelän oppimistutkimuskin. ”Kun ongelmat ja triggerit saadaan analysoitua, voimme pohtia, pystyttäisiinkö tekoälyn avulla myös stimuloimaan oppimista. Tekoäly voisi esimerkiksi kertoa, liittyvätkö vaikeudet emotionaalisiin vai kognitiivisiin seikkoihin, ja antaa eri vaihtoehtoja tavoitteisiin ja strategioihin”, hän visioi. ”Olemme nyt perustutkimusvaiheessa. Käyttötarpeet ja sovellukset selkenevät tutkimuksen edistyessä.”

Teksti: Jarno Mällinen

KUVASSA: Susanna Pirttikangas ja Sanna Järvelä pohtivat ihmisen toimintaa tukevaa älykästä tilaa. Kehityslinjan päässä kangastelee ”Internet of Things”, jossa nettiin kytketyt arkiset esineet ja laitteet tuottavat vielä enemmän dataa tekoälyn käyttöön.

Viimeksi päivitetty: 12.2.2018