7 nerokasta algoritmia: Kone näkee syövän, arvaa mielialasi ja opettaa jopa empatiaa

Hyvä vai paha? Nyt on oikea aika keskustella koneiden älystä, jotta se saadaan parhaaseen mahdolliseen käyttöön. Suomella on suuret mahdollisuudet algoritmien kehittelyssä.

algoritmit
Algoritmit
Suomalaisilla on paljon annettavaa esimerkiksi itseohjautuvien autojen kamera- ja anturitekniikkaan. Tekoäly ja algoritmit mahdollistavat, että aiemmin paljon tilaa vienyt ja kallis tulee pieneksi ja edulliseksi. Mikä ennen oli hidasta, on algoritmien ansiosta nopeaa.Laura Merikalla / Yle Uutisgrafiikka

Emme voi aavistaakaan, mitä voidaan saavuttaa, kun ihmismieltä vahvistetaan tekoälyllä. Sodat, taudit ja köyhyys on mahdollista poistaa. Menestyminen tekoälyn luomisessa olisi suurin hetki ihmiskunnan historiassa.

Näin on kirjoittanut (siirryt toiseen palveluun) maailmankuulu teoreettisen fysiikan tohtori Stephen Hawking.

Toisaalta Hawking sanoo tekoälystä ja algoritmeistä myös näin (siirryt toiseen palveluun):

Tekoäly voi olla sivistyksen historian pahin juttu, jollemme ehkäise sen vaaroja. Se voi luoda uusia harvainvallan ja sorron keinoja.

Jälkimmäinen näkökulma on valittu maailmalla ensimmäistä useammin mediaotsikoihin.

Lista algoritmien ja tietokoneiden synneistä on julkisessa keskustelussa pitkä: ne aiheuttavat pörssiromahduksia (siirryt toiseen palveluun), kadottavat inhimillisyyden (siirryt toiseen palveluun), mahdollistavat digikartellit (siirryt toiseen palveluun) ja jopa kansalaisten luokittelun (siirryt toiseen palveluun), rikkovat sosiaalisia rakenteita (siirryt toiseen palveluun), tuhoavat nuorison (siirryt toiseen palveluun), vaarantavat demokratian...

Algoritmit kehittyvät käsittämätöntä vauhtia ja vaikuttavat taustalla tiedostamattamme. Siksi kriittisyys onkin paikallaan.

Kaiken epäluulon keskellä on hyvä muistaa, että useimmat tietokoneisiin ohjelmoidut matemaattiset reseptit voivat myös luoda toivoa. Niiden avulla voidaan vaikkapa estää ilmastonmuutosta ja rakentaa ympäristöystävällisempiä kaupunkeja. (siirryt toiseen palveluun)

Ymmärtääkseen algoritmien roolia maailman muutoksessa on hyvä ymmärtää edes perusteet siitä, miten ne toimivat.

Algoritmi: Näin pukeudut talvella

Koodia
Yle Uutisgrafiikka

Yllä on laadittuna yksinkertainen algoritmi, jossa esimerkkinä on pukeutuminen talvisena aamuna. Toinen yksinkertainen algoritmi voisi olla ruokaresepti.

Algoritmi siis kertoo tietokoneelle sen omalla kielellä, mitä halutaan saavuttaa. Algoritmeja on lukemattomia, ja ne raksuttavat koneissa ja sovelluksissa taukoamatta toistensa kanssa päällekkäin, limittäin ja ristikkäin.

Ylen artikkelisarjassa kerrotaan, miten tietokoneiden algoritmit ja niiden käsittelemät suuret tietoaineistot vaikuttavat yhteiskuntaan, talouteen ja työelämään. Sarjan ensimmäisessä osassa pohdittiin tietokoneiden ja demokratian välisiä yhteyksiä.

Nyt toisessa osassa nostamme esiin esimerkkejä siitä, miten tietotekniikan edistysaskeleet helpottavat elämää ja auttavat tekemään parempaa liiketoimintaa. Suomen mahdollisuudet algoritmeissä ovat erittäin suuret.

1. Tekoälykamera erottaa yksityiskohdat pellosta – ja terroristin turvatarkastuksessa

Traktori peltotöissä.
Suomalaisten kehittämällä tekniikalla kamera näkee ihmissilmää huomattavasti tarkemmin mitä pellolla on - käytettyä lannoitetta myöten.Ismo Pekkarinen / AOP

Suomalaisessa algoritmikehityksessä eletään läpimurron aikoja.

VTT:n tutkijaryhmä on kehittänyt viime vuosien aikana hyperspektrikuvantamista, jolla voi olla mullistavat vaikutukset terveydenhuoltoon, maatalouteen, ympäristövalvontaan (siirryt toiseen palveluun), rikospaikkatutkintaan (siirryt toiseen palveluun) ja vaikka yksittäisen ihmisen (siirryt toiseen palveluun) ruokaostoksiin.

Kamera voi saada kiinni myös terroristin turvatarkastuksessa (siirryt toiseen palveluun). Se huomaa veren happipitoisuuden noususta, että ihminen jännittää.

Algoritmeilla toimivan hyperspektrikameran kehittyminen alkoi oikeastaan kännykkäkameroista. Aiemmin valokuvakamerat olivat kalliita ja isoja. Kännykät kutistivat kamerateknologian hinnat ja koot.

– Samalla teknologian käyttömahdollisuudet parantuivat, VTT:n ryhmän vetäjä Anna Rissanen selittää. Tutkijat alkoivat kilpailla kameroiden skaalautuvuudella: kuinka pientä ja kuinka suorituskykyistä voidaankaan tehdä toimivaksi.

Nyt kamerat ovat pienentyneet muutaman millimetrin kokoisiksi. Kilpailu skaalautuvuudesta ei kuitenkaan ole päättynyt.

VTT:ssä on jo vanhastaan ollut osaamista myös spektridatan hyödyntämisessä, koska siellä on vuosikymmeniä kehitetty puolijohdeteknologioita (siirryt toiseen palveluun) ja antureita kuvantamiseen.

Kun pikkiriikkiset kamerat ohjelmoidaan algoritmien ja tekoälyn avulla, niille saadaan aivan uudenlaista käyttöä.

VTT:n kehittelemiä algoritmeja löytyy nyt muun muassa maatalouden tehostamiseen tarkoitetuista lennokkikameroista, elintarvikkeiden laaduntarkkailusta ja ihosyövän seulonnasta.

Suomessa on erityisosaamista miniatyyrikameroiden rakentamisessa ja siinä, miten niihin yhdistetään tekoälyalgoritmit niin, että saadaan aikaan jotain mullistavaa.

Avokadoja ruokakaupassa.
Hyperspektrikamera erottaa pilaantuneet ja raa'at hedelmät.Petteri Juuti / Yle

Hyperspektrikamera voidaan asentaa myös kännykkään (siirryt toiseen palveluun). Tulevaisuudessa kännykkä voi tunnistaa vaikka väärennetyn rahan tai erottaa raa'at avokadot kypsistä (siirryt toiseen palveluun).

Rissanen ei paljasta, käykö VTT jo neuvotteluja hyperspektrikameroiden myynnistä puhelinvalmistajille.

Itse kamera on kuitenkin vasta alkua.

– Tekniikan varsinainen potentiaali liittyy siihen, että datan käsittelyssä käytetään tekoälyoppimista, hän korostaa.

Hän antaa esimerkikin lääketieteestä. Ihosyövän ovat näihin päiviin saakka todenneet lääkärit, joilla on vuosien kokemus tai tuhansittain työtunteja takana.

– Kamera pystyy tekemään ihosta tulkinnan yhdistämällä spektridatan ja kuvan sekunneissa. Se voidaan opettaa tulkitsemaan ympäristöä eri tavoin datan perusteella, Rissanen selittää.

mies käyttää kännykkää
Suomalaisten vahvuus on algoritmien eli sovellusten kehittäminen laitteisiin. "Meillä on uniikkia osaamista mittaus- ja anturiteknologiassa. Kun ne yhdistetään tekoälyn tuomaan hyötyyn, voidaan saavuttaa paljon", VTT:n tutkimustiimin johtaja Anna Rissanen sanoo. Älypuhelinkin voisi esimerkiksi varoittaa ilmansaasteista.AOP

– Kameran mahdollisia käyttötapoja on enemmän kuin osataan edes kuvitella. Varsinainen hyöty Suomelle voi syntyä ainutlaatuisesta osaamisesta mittaus- ja anturiteknologiassa. Kun se yhdistetään tekoälyn tuomaan hyötyyn, meillä on huikeita mahdollisuuksia.

Suomessa on Rissasen mukaan erityisosaamista juuri siinä, miten miniatyyrikameroita rakennetaan ja miten niihin yhdistetään tekoälyalgoritmit niin, että saadaan aikaan jotain mullistavaa.

– Tämä on ollut Suomessa jatkumo: teemme jatkuvasti yhteistyötä ja koko ajan tulee uusia yrityksiä, joiden kanssa kehittelemme uusia sovelluksia.

Kasa rakennusjätettä jätteenlajitteluhallissa.
Rakennusjätteen seassa voi olla myrkkyjä. Hyperspektrikamera löytää ne silmänräpäyksessä.Olli Koski / Yle

Yksi VTT:n yhteistyökumppaneista on oululainen Specim. Se on kehittänyt tiettävästi maailman ensimmäisen kannettavan hyperspektrikameran (siirryt toiseen palveluun). Laite tunnistaa kuvasta materiaaleja – ja ennen kaikkea niiden eroja. Tulokset se kertoo suoraan kuvauspaikalla ja auttaa käyttäjäänsä päätöksenteossa.

Tänä vuonna Specim valmistaa jo tuhat tällaista hyperspektrikameraa.

Kameraa käytetään toistaiseksi eniten laadunvalvonnassa ja lajittelussa. Esimerkiksi rakennusjätteitä lajitteleva ZenRobotics käyttää Specimin hyperspektrikameroita.

Hyperspektrikamera
Specimin kehittelemä kamera erottaa valkoisista riisinjyvistä valkoiset muovijyvät. Ihmissilmä ei näe eroa.Specim

– Rakennusjätteen seassa voi olla myrkkyjä ja asbestia. Materiaalin tunnistamiseen tarvitaan kamera. Lisäksi tarvitaan robotti joka toimii ja algoritmi, joka ohjaa robottia toimimaan oikealla tavalla, Specimin perustaja Esko Herrala kertoo.

Elintarviketeollisuudessa kameran algoritmi seuraa laatua (siirryt toiseen palveluun): se tarkkailee, että pakastevihannespussiin ei pääse herneiden, maissin ja paprikan lisäksi esimerkiksi kiviä tai kuolleita hiiriä.

Jatkossa Specim aikoo myydä kameroita jo kymmeniä tuhansia kappaleita vuodessa. Niitä voivat käyttää myös ammattilaiset (siirryt toiseen palveluun) kuten lääkärit, rikospaikkatutkijat, geologit tai biologit.

– Jos haluaa etsiä tauteja kasvihuoneessa, tarvitsee vain mukana kannettavan kameran. Se ilmaisee heti näytöllään, onko kaikki hyvin.

Lue seuraavaksi muista nerokkaista algoritmeistä maailmalla:

2. Algoritmi nopeuttaa verkkokauppaa

.

Postipakettien logistiikkakeskus.
Amazonin logistiikka- ja jakelukeskus Rheinbergissä Saksassa.Friedemann Vogel / EPA

Maailman todennäköisesti kuuluisimman verkkokaupan Amazonin liiketoiminnallista tekoälyä on kehitetty ja hiottu vuositolkulla. Algoritmejä säädetään jatkuvasti nokkelammiksi. Sen ansiosta yhtiö käärii nyt omaisuuksia ja valtaa koko ajan uusia aloja (siirryt toiseen palveluun).

Yhtiön tavarantoimitukset asiakkaille ovat nopeutuneet, ja jo nyt se pystyy toimittamaan tilatut tuotteet perille parissa tunnissa (siirryt toiseen palveluun)kymmenissä yhdysvaltalaisissa kaupungeissa.

Amazon on erittäin hyvä ennustamaan ihmisten verkkokäyttäytymisen perusteella, mitä he haluavat ostaa. Yhtiön tavoite onkin lähettää asiakkailleen tuotteita jo ennen kuin nämä ovat niitä tilanneet (siirryt toiseen palveluun).

Tämä onnistuu seuraamalla ihmisten käyttäytymistä. Jos asiakas etsii vaikkapa tietyn merkkistä takkia monilla verkkohauilla, hän todennäköisesti myös hankkii sellaisen piakkoin.

Amazon aikoo hankkia lisää jalansijaa myös Pohjoismaista. (siirryt toiseen palveluun) Yhtiön kerrotaan suunnittelevan ison pakkaus-, jakelu- ja lähetyskeskuksen perustamista Tukholmaan.

Verkkokauppajätti on viime aikoina lisännyt juuri jakelukeskustensa määrää nopeasti. Pohjoismaita lähimmät keskukset sillä on nyt Puolassa ja Saksassa. (siirryt toiseen palveluun)

3. Algoritmi opastaa puhelinmyyjää empatiassa

Puhelinkuulokkeet ja näppäimistö.
Koneäly tunnistaa asiakkaan mielenlaadun paremmin kuin puhelinmyyjä itse.Brian Jackson / AOP

Tekoäly tuntee ihmiset paremmin kuin ihminen itse, väittää amerikkalainen puhelinmyyntiopastusta myyvä Cogito (siirryt toiseen palveluun).

Alun perin amerikkalaisessa huippuyliopistossa MIT:ssä kehitetty algoritmi pohjaa käyttäytymistieteisiin. Cogiton robotit arvioivat langan toisessa päässä olevan ihmisen mielentilaa ja käyttäytymistä äänen perusteella.

Myyntipuhelun aikana robotti kertoo myyjälle reaaliajassa, mitä on viisainta sanoa asiakkaalle eri vaiheissa puhelua. Se myös neuvoo muuttamaan äänensävyä ja äänenpainoa tai hidastamaan ja nopeuttamaan puhevauhtia sen mukaan, miten asiakas myyjälle vastaa.

Yksi Cogiton perustajista, MIT:n professori Alex Pentland, on tutkinut ihmisten elekieltä, ääntenpainoja ja mimiikkaa kymmeniä vuosia. Sen lisäksi hän on perehtynyt tekoälyyn ja tietojenkäsittelyyn.

Ihmisten välinen viestintä voidaankin Pentlandin tutkimusten mukaan tiivistää sarjaksi matemaattisia yhtälöitä. Näiden yhtälöiden perusteella Cogiton robotit nyt neuvovat puhelinmyyjiä.

Cogiton asiakkaina on muun muassa suuria yhdysvaltalaisia vakuutus- ja luottokorttiyhtiöitä (siirryt toiseen palveluun).

4. Algoritmit pelastavat koralliriuttoja

Opiskelija Filippiinien yliopistosta tutustuu koralliriuttojen suojeluun 2008.
Isoa Valliriuttaa on yritetty pelastaa jo vuosikausia. Koneälyn avulla niiden tilaa seurataan tehokkaammin kuin pelkän ihmisälyn voimalla.Dennis M. Sabanga/ EPA

Satamien jäte, maatalouden valumavedet ja ilmastonmuutos tukahduttavat Ison Valliriutan koralleja. Suurin osa koralleista on menettänyt värinsä tai kuihtunut viime vuosikymmeninä ympäristön muutosten vuoksi.

Queenslandin teknologiayliopiston QUT:n ja Australian meritieteen instituutti ovat kehittäneet algoritmejä, jotka kartoittavat ilmiötä ja auttavat riutan ekosysteemin suojelussa. Tutkimustiimi käyttää koneoppimista ja droneja, jotka lentävät edestakaisin koralliriutan yllä.

Droneissa on ihmissilmää tarkemmat kamerat (siirryt toiseen palveluun), jotka analysoivat keräämänsä tietoa koko ajan, ja vetävät siitä johtopäätöksiä korallien tilasta.

Ison Valliriutan kuntoa seurataan myös merenalaisilla droneilla (siirryt toiseen palveluun), eräänlaisilla pienillä sukellusveneillä, jotka pystyvät sukeltamaan 150 metrin syvyyteen.

Yleensä syvissä vesissä kuviin tallentuu lähinnä vihreän ja sinisen sävyjä, mutta Blueye Pioneer -dronit saavat valonpuutteesta huolimatta talteen koko värikirjon. Laitteiden kanssa voi kommunikoida veden pinnalta kännykällä.

5. Sää- ja ilmastoalgoritmit parantavat turvallisuutta

Maria hurrikaani.
Jos hirmumyrskyjä voidaan lähitulevaisuudessa ennustaa algoritmien avulla, säästetään sekä ihmishenkiä että rahaa. Hurrikaani Maria lähestyi viime syksynä Puerto Ricoa, satelliittikuvassa oikealta alhaalta. Ylhäällä hurrikaani Jose jatkoi matkaansa luoteeseen.EPA-EFE / US NAVY

Maailman maantiedettä analysoiva Orbital Insight -yhtiö oivalsi joitakin vuosia sitten, että yhdistelemällä eri satelliittien avaruudesta lähettämää kuvaa se pystyy tuottamaan kullanarvoista tietoa (siirryt toiseen palveluun).

– Vuonna 2015 ensimmäistä kertaa tietokoneet pystyivät tunnistamaan esineen paremmin kuin ihminen, Orbitalin perustaja James "Jimi" Crawford sanoi tammikuussa Newsweek-lehdessä (siirryt toiseen palveluun).

Tekoäly oppii erottamaan satelliitin lähettämästä kuvasta ja datasta puun tai laivan miljardien muiden asioiden joukosta.

Orbital Insight onkin saanut huomiota muun muassa jäljittämällä salakalastajia eri satelliiteista keräämänsä tiedon avulla. Yhtiö auttaa esimerkiksi metsän tuhoutumisen seurannassa ja köyhyyden kartoittamisessa.

Tekoälyä ja algoritmeja yhdistelee satelliittikuviin myös Planet Labs – entisten Nasan insinöörien perustama yhtiö, joka on jo maailman eniten satelliitteja avaruuteen lähettänyt taho.

Sen kanssa kilpailee ensimmäinen suomalainen kaupallinen satelliittiyhtiö Iceye, josta Yle kertoi viime syksynä. Aalto-yliopistossa alkunsa saanut Iceye kehittää pieniä satelliitteja, jotka ottavat tutkakuvaa maapallon pinnasta.

Piraattikalastajia puolestaan on jäljittänyt Orbital Insightin lisäksi Spire Global -yhtiö. Spire aikoo kehittää sääilmiöiden ennustamisesta tulevaisuuden bisneksensä (siirryt toiseen palveluun).

6. Algoritmin puhe kertoo pizzan kypsymisen

Seuraava massailmiö käyttöliittymissä voi olla puheääni.

Esimerkiksi Amazonin Alexa -puheentunnistajaa voi pyytää etsimään (siirryt toiseen palveluun) tietyn näyttelijän elokuvaa tai ajastamaan pizzan paistumisen älykaiuttimen kautta.

Applen Siri taas on henkilökohtainen puheella ohjattava avustaja. Se osaa esimerkiksi kirjoittaa viestejä ja kalenterimerkintöjä tai hakea tietoa internetistä puheäänellä tehdyn pyynnön perusteella. Siri toimii myös suomeksi. (siirryt toiseen palveluun)

Kun koteihin tulee yhä enemmän toisiinsa kytköksissä olevia älylaitteita, niiden ohjaaminen äänellä yleistyy.

7. Algoritmi tietää, mitä lentomatkustaja haluaa

Irlantilaisen Boxever-yhtiön menestys perustuu koneoppimiseen. Sen robotit käyttävät lentoyhtiöille asiakkaista ja näiden käyttäytymisestä kertynyttä datamassaa (siirryt toiseen palveluun) ja ennakoivat vaikkapa, kenelle kannattaa myydä hotellihuonetta ja kenelle vuokra-autoa (siirryt toiseen palveluun).

Koneet seuraavat matkaa eri vaiheissa ja päättelevät, mitä matkustaja saattaa milloinkin haluta.

Tässä linkissä (siirryt toiseen palveluun) kerrotaan, miten lentoyhtiö voi Boxeverin koneälyn avulla kääntää matkalaukun perilletulon myöhästymisenkin voitokseen . Kun yhtiö pystyy kohdentamaan markkinointiaan ja palvelujaan tarkemmin yksittäisille ihmisille, asiakastyytyväisyys paranee.

Boxeverin asiakkaina on jo useita suuria lentoyhtiöitä.

Lue Ylen algoritmi-sarjan edellinen osa tästä: Kyllä, algoritmit uhkaavat demokratiaa - Valta luisuu some-miljardööreille