Augmented reality, urban data and the related opportunities

To achieve a final breakthrough, augmented reality needs smart content and genuine value added applications for consumers and professionals. Key enablers for this are 3D models of urban environments and buildings, big data and artificial intelligence.

Augmented Reality or AR broke through among consumers with the Pokemon Go application in the summer of 2016. It has been possible already for some time to present various services and tourist information via mobile phone AR visualisation. AR hit applications in the last Christmas season included Stockmann’s augmented Christmas window and a virtual Santa Claus roaming the aisles of the department store.

Augmented reality is expected to become part of our everyday lives in the coming years, as data glasses become lighter. However, it will also require sufficient motivation to use data glasses – smart content and context awareness, which enable useful information to be displayed to the user before she even asks for it.

A key source of content for the future mixed reality applications will be 3D models of cities and buildings, and the related big data which AI will filter to meet user needs. In this blog, I will focus on urban AR applications, an area in which VTT has been active for some time.  We are also developing AR applications for other fields such as manufacturing industry.

Urban applications

In city planning, AR enables project stakeholders to see how a designed building will look in its actual location. VTT brought AR into the decision-making process at the beginning of the decade. In the picture/video below, Helsinki City Planning Committee is using AR tablets to evaluate plans for the Clarion hotel in 2012. AR has also been used to present building plans to citizens and residents, who can then review plans from their own homes, for instance.

smart_city_charleswoordward

Less conventionally, we have have enabled historical photographs augmented in urban environments, together with organisations such as the Helsinki and Lahti City Museums. The video below shows how the app works on site. In the future, this could work on the basis, say, user created own content (photographs, videos and comments), which would enable whole new kinds of applications when combined with artificial intelligence.

New opportunities for augmented reality are provided by the 3D city models that for example the City of Helsinki just released as open data in November 2017. Besides visualisation, 3D city models can be used as content repositories for AR applications and for the accurate camera tracking required by AR.

New forms of Mixed Reality (MR) presentations are being created, as generalisations of mobile outdoor AR. An example of this is augmentation of 360 videos recorded using autonomous drones. These augmented videos can be broadcast in real time and immersively as ‘remote experiences’ for multiple users at events such as planning meetings.

Inside buildings

BIM-based design enables the 3D presentation of building models and the related metadata. BIMs are today created for most new construction sites. However, they are seldom utilized after the design phase, and printed 2D drawings are still mostly used as reference at construction sites.

VTT was the first in the world to demonstrate AR methods on a construction site, already in 2010. Currently VTT, alongside Fira Oy and Sweco Rakennetekniikka Oy, is implementing AR and BIM-based planning in renovation; aims include reducing the duration of plumbing renovations from months to weeks. These methods are being piloted at a real renovation site in Hernesaari in Helsinki.

smartcity_charleswoordward3

The picture shows an employee’s view of the AR application

Big data on buildings comes from various data sources connected to the Internet, such as IoT sensors, process monitoring and simulation systems, automation systems and digital maintenance manuals, etc. When linked to a 3D model of a building, these form a so-called digital twin, in which the data sources have coordinates ready for use in AR applications.

Besides just visualisation, AR enables interaction with and reporting to back-end systems, by clicking at the building’s devices on the touchscreen, or by pointing at them in the data glasses’ view. Applications include building maintenance and monitoring of industrial processes. VTT is currently implementing an AR maintenance system integrated with Granlund Manager facility management system, at VTT Espoo in Otaniemi. As an example of industrial applications, the image below shows an AR view of equipment and processes on a factory shop floor.

smart_city_charleswoordward4

Augmented reality is already being used in consumer entertainment and advertising, and – in the professional arena – for the visualisation of building models for stakeholders. Next-generation professional applications will include lifecycle applications for industry and buildings, such as servicing and maintenance. In the near future, AI and big data will facilitate a new level of consumer appications in urban environments. With strong multidisciplinary research expertise, VTT has excellent opportunities to be a trendsetter in this development process.

For further details on VTT’s AR research see www.vtt.fi/multimedia.

charleswoordward
Charles Woodward
Principal Scientist, VTT
charles.woodward(at)vtt.fi
@CalleWoodward

 

This post part of our series of blogs focusing on artificial intelligence and augmented reality in the operating environment of smart cities. The first part was published in December 2017: The role of artificial intelligence in building smart cities  This series continues in 2018, follow us #MySmartCity

Lisätty todellisuus, kaupunkien data ja sen luomat mahdollisuudet

Lisätyn todellisuuden lopulliseen läpimurtoon tarvitaan fiksut sisällöt, jotka mahdollistavat todellista lisäarvoa antavat sovellukset kuluttajille ja ammattikäyttöön. Keskeisessä roolissa tässä ovat kaupunkien ja rakennusten 3D-mallit, big data sekä tekoäly.

Lisätty todellisuus (Augmented Reality, AR) iski kuluttajien tietoisuuteen viimeistään Pokemon Go -sovelluksen myötä kesällä 2016. Pitkään on ollut mahdollista myös erilaisten palveluiden ja turisti-informaation esittäminen kännykän AR-näkymässä. Kuluvan joulusesongin AR-hittejä ovat olleet Stockmannin augmentoitu jouluikkuna sekä virtuaalinen joulupukki myymälän käytävillä seikkailemassa.

Lisätyn todellisuuden uskotaan tulevan lähivuosina osaksi arkipäiväämme datalasien kevenemisen myötä. Tarvitaan kuitenkin myös riittävä motivaatio datalasien käyttämiseen – fiksu sisältö ja kontekstitietoisuus, jotka mahdollistavat hyödyllisen informaation tuomisen käyttäjän nähtäväksi ennen kuin hän osaa sitä pyytääkään.

Keskeistä sisältöä tulevaisuuden yhdistetyn todellisuuden sovelluksiin tarjoavat kaupunkien ja rakennusten 3D-mallit ja niihin liittyvä big data, joita suodatetaan käyttäjän tarpeisiin tekoälyn keinoin. Keskityn tässä blogissa erityisesti kaupungin ja rakennusten AR-sovelluksiin, joissa VTT:kin on jo pitkään ollut aktiivinen. Näiden lisäksi kehitämme mm. valmistavan teollisuuden AR-sovelluksia.

Kaupunkisovellukset

Kaupunkisuunnittelussa lisätyn todellisuuden avulla voidaan esittää hankkeen sidosryhmille, miltä suunniteltu rakennus näyttäisi todellisella rakennuspaikalla. VTT on tuonut lisättyä todellisuutta mukaan päätöksentekoprosessiin jo vuosikymmenen alussa. Alla olevissa kuvassa Helsingin kaupunkisuunnittelulautakunta arvioi Clarion-hotellin suunnitelmia AR-tableteilla vuonna 2012. Lisätyllä todellisuudella on myös esitelty rakennussuunnitelmia kansalaisille ja asukkaille, jotka näin voivat tarkastella suunnitelmia vaikka kukin omasta asunnostaan käsin.

smart_city_charleswoordward

Perinteisestä poikkeavana sisältönä, olemme toteuttaneet historiallisten valokuvien augmentointia kaupunkiympäristöihin yhdessä mm. Helsingin ja Lahden kaupunginmuseoiden kanssa. Videossa alla näkyy, kuinka sovellus toimii paikan päällä. Tulevaisuudessa tämän voisi ajatella toimivan vaikkapa käyttäjien tuottaman sisällön (valokuvien, videoiden ja kommenttien) perusteella, mikä tekoälyyn yhdistettynä mahdollistaisi myös aivan uudenlaiset sovellukset.

Uusia mahdollisuuksia lisätylle todellisuudelle tarjoavat 3D-kaupunkimallit, joita Helsingin kaupunki on julkistanut avoimena datana marraskuussa 2017. Visualisoinnin lisäksi 3D-kaupunkimalleja voidaan hyödyntää myös AR-sovellusten sisältöpankkina sekä AR:n edellyttämän tarkan kameraseurannan toteuttamiseen.

Ulkotiloissa käytettävän mobiilin AR:n ohelle syntyy parhaillaan uusia yhdistetyn todellisuuden (Mixed Reality, MR) esitysmuotoja. Yhtenä esimerkkinä on augmentoinnin toteuttaminen autonomisten lennokkien (dronien) 360-videonäkymään, joka voidaan jakaa reaaliaikaisena ja immersiivisenä monen käyttäjän ”etäkokemuksena” vaikkapa suunnittelukokouksiin.

Rakennusten sisällä

BIM-pohjainen suunnittelu mahdollistaa rakennusmallin ja siihen liittyvän metadatan esittämisen 3D:ssä. BIM-malleja tehdäänkin jo useimmista uusista rakennuskohteista. Niiden hyödyntäminen suunnitteluvaiheen jälkeen on kuitenkin vähäistä, ja rakennustyömailla toimitaan edelleen paperisten 2D-piirustusten varassa.

VTT on demonstroinut AR-menetelmiä rakennustyömaalla ensimmäisenä maailmassa jo 2010. Parhaillaan VTT kehittää Firan ja Sweco Rakennetekniikan kanssa BIM-pohjaisen suunnittelun käyttöönottoa korjausrakentamiseen; tavoitteena on mm. pienentää putkiremonttien kesto kuukausista viikkoihin. Menetelmiä on vast’ikään pilotoitu todellisessa saneerauskohteessa Helsingin Hernesaaressa.

smartcity_charleswoordward3

Kuvassa työntekijän näkymä AR-sovellukseen Hernesaaren pilotissa.

Rakennuksiin liittyvää big dataa ovat erilaiset internetiin liittyvät tietolähteet, mm. IoT-sensorit, prosessien seuranta- ja simulointijärjestelmät, automaatiojärjestelmät, digitaaliset huoltokirjat jne. Nämä linkitettynä rakennuksen 3D-malliin muodostavat rakennukselle ns. digitaalisen kaksosen (Digital Twin), jossa tietolähteillä on valmiina myös koordinaatit AR-sovelluksia varten.

Visualisoinnin lisäksi AR-sovellus mahdollistaa myös interaktion ja raportoinnin taustajärjestelmiin rakennuksen laitteita kosketusnäytöllä klikkaamalla tai datalasien näkymässä osoittamalla. Käyttötarkoituksia ovat mm. talon huoltotoimet sekä teollisuuden prosessien monitorointi. VTT toteuttaa parhaillaan Otaniemen Digitalon laajuista AR-huollon opastuspilottia, joka on integroitu Granlund Managerin kiinteistöhuoltojärjestelmään. Esimerkkinä teollisuuden sovelluksista, alla olevassa kuvassa näkyy työntekijän AR-näkymä tehdashallin laitteisiin ja prosesseihin.

smart_city_charleswoordward4

Lisätty todellisuus on jo todellisessa käytössä kuluttajille suunnatussa viihteessä ja mainonnassa sekä ammattilaispuolella mm. rakennusmallien visualisoinnissa sidosryhmille. Seuraavan sukupolven ammattisovellukset tulevat teollisuuden ja rakennusten elinkaarisovelluksiin, kuten huolto ja kunnossapito. Tekoäly ja big data mahdollistajina älykkäät kaupunkisovellukset tulevat lähivuosina myös kuluttajien käyttöön. Monialaisena ja vahvana tutkimusosaajana VTT:llä on erinomaiset mahdollisuudet toimia tämän kehitysprosessin suunnannäyttäjänä.

Lisätietoa VTT:n AR-alan tutkimuksesta: www.vtt.fi/multimedia

charleswoordward
Charles Woodward
Principal Scientist, VTT
charles.woodward(at)vtt.fi
@CalleWoodward

 

Tämä blogi kuuluu tekoälyä ja yhdistettyä todellisuutta fiksun kaupungin toimintaympäristössä tarkastelevaan blogisarjaamme. Ensimmäinen osa julkaistiin joulukuussa 2017: Tekoäly fiksun kaupungin rakentamisessa 
Pysy teeman hermolla ja seuraa jatko-osia vuoden 2018 alkupuolella.

What is a Smart City? You decide.

How far along are you in turning your city into a smart one? The term ‘Smart City’ was coined some 25 years ago and has evolved since then. The concept no longer refers to technologies only. Today, cities need to strive to become sustainable rather than just smart. Furthermore, they need to offer easy living and well-being for their citizens, and a fertile environment for businesses to thrive while also ensuring resilient and efficient operations. However, the exact definition of what it means to be smart, should be left for the cities and their citizens to decide.

Such definitions are formed in practice through some key elements. A holistically smart vision and sustainable goals set the direction towards the preferred future of the city. The goals will need to be further developed into concrete objectives, so that progress and success can be measured over time. Once these elements are in place, a sustainable future can be pursued in a smart way. Urban co-creation and new citizen-centric urban design processes are required in city planning to ensure that the Smart City strategy is aligned with the goals of the different stakeholders in the urban ecosystem. Welcome to Smart City 2.0.

The triple bottom line of people, planet and profits

The driving force behind any Smart City should be the building of a better society: an inclusive community with a healthy living environment that is safe, secure, and resilient. The cities should equal provide opportunities for all; through access to services, energy, housing, mobility and more. At the same time, the urban challenges of congestion, funding of basic services, provision of housing and maintaining the condition of infrastructure need to be tackled. Urbanisation and the growth of cities also mean that the cities exert an increasing amount of pressure on natural resources and the climate.

Extending the triple bottom line

Smartness is also about bringing the city’s goals into governance and involving the community in the change. At the same time, every Smart City project, be it small or large, should focus on replicability and scalability of the solutions for maximum impact. Smart Cities come to life through concrete actions, when new innovative solutions are realised in the urban environment. In order to constantly steer the development towards the desired future, the impacts and success of individual projects need to be monitored.

Investing in the city’s sustainable and smart future pays off. While no universal definition for Smart Cities exists, each city should define smartness in their own terms while taking care of the extended triple bottom line. Processes and indicator sets for this work are readily available, so the development doesn’t need to start from zero. Once the city’s key performance indicators, or KPIs, are defined, these can be integrated with the city’s decision-support tools to ensure that the economic, environmental and social sustainability targets are achieved and used in decision-making.

If you want to read more about VTT’s vision regarding smart and sustainable cities, read our new white paper: Let’s turn your Smart City vision into reality.

Antti Ruuska VTT
Antti Ruuska
Business Development Manager, VTT
antti.ruuska(a)vtt.fi
Twitter: @antti_ruuska

 

Smart City development is inherently multi-technological and cross-disciplinary, and as an application-oriented research organisation VTT is an ideal partner. We work with the public sector and private companies as well as technology providers in research and innovation activities that expedites the development of smarter cities.  We can guide you from the early phases of vision-creation and concept development to practical implementations of smart outcomes.

Mitä Smart City tarkoittaa? Sinä päätät.

Kaupungin kestävään ja älykkääseen tulevaisuuteen panostaminen kannattaa nyt. Onko sinun kaupunkisi jo älykäs?

”Smart City” yhdistetään käsitteenä vahvasti teknologiaan, mutta se tarkoittaa paljon muutakin. Kaupunkien on tarjottava asukkailleen elämisen helppoutta ja hyvinvointia, mahdollistettava suotuisa liiketoimintaympäristö yrityksille sekä varmistettava palvelujen joustavuus ja tehokkuus. Tämä kaikki samalla, kun huomioidaan kestävän kehityksen asettamat vaatimukset. Smart City voidaan nähdä kokonaisuutena, jossa teknologia tukee kaupunkeja pääsemään tavoitteisiinsa. Se, mitä älykäs kaupunki tai Smart City tarkalleen tarkoittaa, on syytä jättää kaupunkien ja niiden asukkaiden päätettäväksi.

Mutta miten kaupunkien tulisi jäsentää Smart City -tavoitteitaan? Ensiksi tarvitaan visio näyttämään suuntaa tulevaisuudelle. Kaupungin visio on myös muunnettava konkreettisiksi tavoitteiksi ja välietapeiksi, jotta sen edistymistä voidaan seurata luotettavasti. Kun nämä elementit ovat olemassa, kaupunki voi edistää fiksusti kestävää tulevaisuuttaan. Älykkäiden kaupunkien suunnittelussa tarvitaan myös uudenlaista yhteiskehittämistä eri sidosryhmien kanssa sekä asukaslähtöistä ajattelua. Näin varmistetaan, että Smart City tukee koko kaupunkiekosysteemin tavoitteita.

Kaupungin kolmoistilinpäätös: ihmiset, luonnonympäristö ja taloudellinen tulos

Jokaisen Smart Cityn keskiössä tulisi olla paremman ja kestävämmän yhteiskunnan kehittäminen. Käytännössä tämä tarkoittaa kaupunkilaislähtöistä, terveellistä, turvallista ja mukautuvaa kaupunkiympäristöä ja palveluiden parempaa saavutettavuutta. Samalla se tarkoittaa myös esimerkiksi resurssitehokkaampaa ja ilmastoystävällisempää energian, asumisen ja liikkumisen järjestämistä ja urbaanien ongelmien ratkomista.

Kolmoistilinpäätöksen laajentaminen

Kaupungin älykkyys tarkoittaa myös sitä, että fiksut tavoitteet tuodaan osaksi kaupungin hallintoa ja että kaupunkilaiset osallistuvat aktiivisesti tavoitteiden määrittämiseen ja toteuttamiseen. Tulevaisuuden Smart City syntyy konkreettisten toimien tuloksena, kun uusia innovatiivisia ratkaisuja otetaan käyttöön urbaanissa ympäristössä. Yksittäisten hankkeiden ja kokeilujen vaikutuksia ja onnistumista on myös arvioitava jatkuvasti, jotta voidaan varmistaa, että kehitys kulkee oikeaan suuntaan. Smart City hankkeissa ja kokeiluissa on myös kiinnitettävä huomiota ratkaisujen toistettavuuteen ja skaalautuvuuteen.

Kaupungin kestävään ja älykkääseen tulevaisuuteen panostaminen kannattaa. Koska Smart Citylle ei ole olemassa yleismaailmallista määritelmää, jokaisen kaupungin on määriteltävä älykkyys omalla tavallaan. Samalla on huolehdittava kestävän kehityksen toteutumisesta ja ratkaisujen toistettavuudesta ja skaalautuvuudesta.

Kehitystyötä ei tarvitse aloittaa nollasta, sillä toimivia toimintamalleja ja indikaattoreita on jo olemassa. Kun kaupungin keskeiset suorituskykymittarit (KPI:t) on määritelty, ne voidaan yhdistää kaupungin päätöksenteon tukityökaluihin. Näin varmistetaan, että kaupunki kulkee kohti yhteisesti sovittua, fiksua tulevaisuutta. Tätä kaikkea on Smart City.

Lue lisää VTT:n älykkäiden ja kestävien kaupunkien visiosta
white paper -kannanottomme: Let’s turn your Smart City vision into reality.

Lähde mukaan kehittämään älykkäitä kaupunkeja. Teknologian tutkimuskeskus VTT on Smart City -huippuasiantuntija. Työskentelemme yhteistyössä sekä julkisen ja yksityisen sektorin yritysten että teknologian tuottajien kanssa. Tutkimme ja luomme innovatiivisia ratkaisuja, jotka nopeuttavat älykkäiden kaupunkien kehittämistä. Visiosta kohti Smart Cityä yhdessä!

Antti Ruuska VTT

Antti Ruuska
liiketoiminnan kehityspäällikkö
Twitter: @antti_ruuska

Hyvät asiakkaat, kumppanit ja VTT:läiset

Vuosi 2017 alkaa olla jo takana. Tänä vuonna on juhlistettu 100-vuotiasta Suomea ja 75-vuotiasta VTT:tä. Edessä on vielä joulun juhlistaminen ja lyhyt rauhoittuminen ennen uutta innostavaa vuotta.

Tänäkin vuonna on tapahtunut paljon. Automme ovat liikkuneet autonomisesti lumessa maailmanennätysvauhtia ja olemme tehneet proteiineja ilmakehän hiilidioksidista sähköllä. Kaiken tämän ovat mahdollistaneet hienot ja osaavat ihmiset meillä, asiakasyrityksissä ja kumppaneillamme. Iso kiitos kaikille teille siitä työstä, jota olette tehneet tämänkin vuoden aikana!

Mitä seuraavilta vuosilta on odotettavissa? Teknologian kehitys ei ole koskaan ollut niin kiinnostavassa vaiheessa kuin nyt. Sen sijaan, että on joku tietty kehitystä hallitseva teknologia, niin nyt on todella monta jännittävää kehitysvaihetta menossa bioteknologiasta energiatekniikkaan ja kaikkeen siltä väliltä. Kaikkia näitä vielä kiihdyttää entisestään digitalisaatio ja sen kiehtovana osana tekoäly eri muodoissaan.

Seuraavina vuosina tulemme näkemään eksponentiaalisesti kiihtyvää kehitystä, joka vaatii meiltä eettistä ja kestävää lähestymistä siitä, miten hyödynnämme tätä kehitystä. Jos mennyt 75 tai 100 vuotta on edes jonkinlainen häivähdys tulevasta, niin meitä odottaa upea tulevaisuus!

Kiitos kuluneesta 75-vuotisjuhlavuodesta ja hyvää uutta vuotta!

antti
Antti Vasara
Toimitusjohtaja, VTT
@ahavasara

 

Vuoden 2017 kohokohtia kuvina ja twiitteinä @VTTFinland
VTT – 75 vuotta teknologiaa -kuvagalleriaan

The role of artificial intelligence in building smart cities

Artificial intelligence is one of the great promises of today’s technology. It is associated with the megatrend of digitalisation. At VTT, we set out to examine the relationship between this promise and urbanisation, another key megatrend shaping our future. We focused on where the two megatrends – digitalisation and urbanisation – converge, i.e., the smart city.

On 17 November 2017 we held a My Smart City workshop, where we asked what kind of opportunities do artificial intelligence and augmented reality offer for developing cities. What kind of data do cities have and how is it being used? What kind of future visions are there, and how could artificial intelligence and augmented reality contribute to joint development of cities? At the end of the workshop, we addressed ethical and psychological themes surrounding the subject.

In this blog, I will focus on artificial intelligence (AI), as it seems to provoke more contradictions and, at the same time, to provide new opportunities in the development of cities. Augmented reality (AR) is already a more widely approved phenomenon. AR can be used for visualising future solutions in urban environments for city dwellers and other decision-makers. This is a fantastic and useful thing, and, at the same time, it is great fun and fascinating to step into the future by wearing virtual glasses! However, in this context the opportunities offered by AI fascinate us even more, as they give people something to object to as well.

Having AI as a mayor?

The planning of city operations and environments is filled with decision-making that shapes the future. In a good decision-making process, information is first collected and analysed, and then a decision is made. Could AI handle this process, and perhaps even be better in it than, for example, a politician? AI can collect data automatically, and it understands the present situation on the basis of a large amount of source material. After this it can predict the future, and, on top of that, gradually learn more in the process. Someone has even suggested that AI could serve as a mayor for cities! It has also been said that AI is a way of keeping people far away from decision-making for as long as possible, and this way better decisions can be made without all kinds of appealing parties slowing down or disturbing the decision-making process.

But how could we trust a decision-maker that cannot distinguish a chihuahua from a blueberry muffin? Artificial intelligence cannot necessarily make this distinction; and even if it learned to do so little by little, in practice AI can only compare data with previous images, after being told what they represent. In other words, after seeing enough muffins and chihuahuas, it can begin to distinguish between them with reasonable certainty. AI therefore learns linearly. In that sense, it also sees the future as a continuum of the present. How could it handle societal transformations in which the direction of development changes?

AI always traces its origins in a person, a person who has his or her own values, culture, interests and understanding. Because AI is created by people, it is culturally embedded. Furthermore, the material collected by the machine, the analysis and decision-making reflect certain values and beliefs, in the same way as they would reflect human ones. If we want AI to analyse for us how effectively we could create a residential area with 25,000 inhabitants and 10,000 jobs, we teach it to make such analyses. Instead, if we wanted to have information on what would make 25,000 people satisfied with their residential area, we would need different starting points for the analysis.

In my personal opinion, the great potential lies in the discussing AI. We could, for example, install discussing benches or swings in parks or playgrounds, allowing us to collect information for decision-makers based on discussions between AI and citizens, while simultaneously creating an amusing discussion experience for citizens. At least my 8-year-old son likes to talk to and amuse himself by having conversations with the mobile phone AI. Someone in the park who sits down on a bench to rest for a while could either talk with the bench, if he or she so wishes, or tell it that I’m sorry, but today I don’t feel like talking.

In my opinion, another promising observation of the opportunities offered by AI is a joint intelligence, where an entity consisting of a human being and AI is capable of making better decisions than earlier. One example of this could be a process, where AI is used for collecting data and making a rough analysis of it. The results of this rough analysis would then be given to people to process, allowing their experience and everyday understanding to affect the analysis. Basically, we are already implementing such a process when using, say, a navigator. If we have earlier experience-based information on the route being selected, we may even select a route opposed to the one suggested by the navigator. In other words, we do not allow the navigator AI to guide us when we do not need any guidance.

However, large masses of data are often impossible to process logically by human brain; here, the AI can be of assistance. As suggested by AI researcher Timo Honkela, we can also believe that we could enhance democracy in decision-making by using AI; the use of AI would allow thousands or even a higher number of people to participate in the decision-making process for real. In other words, AI could really be an integral element of a smart city, a supportive tool for decision-making. I still keep on hoping that this kind of development would become stronger, but in such a way that we, the people, stay in control of how things are managed.

Read more:  www.vttresearch.com/sustainable-and-smart-city

Nina_Wessberg
Nina Wessberg
Research Team Leader, VTT
nina.wessberg(a)vtt.fi
@NintsuW

 

This blog is the first in our series of blogs focusing on artificial intelligence and augmented reality in the operating environment of smart cities. The next articles in the series will be published under VTT blogs during the early months of 2018. With this series of blogs, we wish to enliven the debate about artificial intelligence and augmented reality.

Viekö koneet työt? – Osa 2: Robottirahtari ihmisen armoilla

Autonomiset kuljetusvälineet tekevät tuloaan. Laivat ja autot laitetaan kulkemaan itsekseen ilman kyyditsijää. Mutta tuleeko tästä businesstä vai kumiseeko haippi tyhjyyttä? Hyväksyvätkö ihmiset nämä laitteet?

Mis robotti käy, siit ihmisenkin löytää. Sananlasku on osuva, sillä robotilla on aina kytkös ihmiseen. Jopa Mars-mönkijän tehtävät suunnitellaan päivä kerrallaan ihmisen toimesta. Pohdin tässä kirjoituksessa autonomisen kuljetusvälineen ja ihmisen suhdetta kolmella toisiinsa kietoutuvalla tasolla, jotka ovat fyysinen, taloudellinen ja sosiaalinen. Laitteiden tulee toimia niille tarkoitetulla alueella, niitä pitää pystyä myymään, ja ihmisten tulee hyväksyä ne.

Autonomisen laitteen käytössä toimintaympäristön piirteet ja kytkös ihmiseen merkitsevät yhtä paljon kuin tekniset ominaisuudet. Esimerkiksi robottiautot tekevät jo nyt hyvää kaupallista työtä, mutta tämä tapahtuu kaivosalueiden suljetuissa ympäristöissä. Jättimäisten robottirekkojen kanssa samalle alueelle ei ihmisellä ole asiaa paitsi rekan kyydissä.

Raha ja turva merillä

Turvallisuuskriittinen työ on sellaista, jossa ihmishenki on vaarassa, mikäli asiat menevät pieleen. Näitä töitä yleensä ohjaavat säännöt. Esimerkiksi merenkäynnissä ja autoilussa on omat sääntönsä. Onnettomuuksilta vältytään, mikäli kaikki osapuolet noudattavat sääntöjä ja mitään yllättävää ei tapahdu. Tekoäly noudattaa sille asetettuja sääntöjä, mutta se ei ihmisen tavoin kykene joustavuuteen yllättävässä tilanteessa. Vika ja onnettomuuden lähde voi olla myös tekoälyssä itsessään. Siksi autonomista kuljetuslaitetta ei ole hyvä jättää pelkästään tekoälyn harteille, kun laite toimii ihmisten parissa. Tarvitaan siis ihmisen valvontaa.

Henkilöstösäästö saavutetaan siten, että yksi henkilö valvoo useampaa laitetta, jotka ovat tekoälyn välittömässä hallinnassa. Työntekijöiden ei tarvitse enää olla kentällä olosuhteiden armoilla vaan työ tehdään valvontakeskuksen mukavissa ja turvallisissa tiloissa. Työ tosin sisältää uusia haasteita. Tiedeyhteisö on vasta hiljattain alkanut puhua niin sanotusta tekoälyläpinäkyvyydestä eli siitä, miten helppoa tekoälyn toiminnan ja toimivuuden seuraaminen on käyttäjän näkökulmasta. Erityisen haastavaa on oppivan eli ohjeistoaan muokkaavan tekoälyn seuranta. Samalla pitää ymmärtää ja seurata myös tekoälyn ohjaamien laitteiden toimintaympäristöä sekä sensori- ja kommunikaatioteknologioiden toimintaa. Toimintaa on hyvä seurata erilaisilla sensoreilla siltä varalta, että jokin sensoreista ei toimi tai signaalia häiritään. Esimerkiksi pelkkään GPS-signaaliin ei ole hyvä turvautua jo siksi, että ulkopuolinen toimija voi hämätä paikannusta muodostamalla oman satelliittisignaalia vahvemman signaalin.

Suuri haaste on siinä, että toiminnan pitää olla taloudellisesti kannattavaa perinteiseen toimintamalliin verrattuna. Pitää olla selvästi halvempaa maksaa valvomotiimille kuin vanhalle kenttähenkilöstölle, jotta säästöjä kertyy, koska tekoälyn ohjaamat laitteet vaativat toimiakseen uusia sensoreita ja kommunikaatiovälineitä. Vikaantuvia laitteita on entistä enemmän, eikä niitä voi enää huoltaa tai korjata paikan päällä, vaan paikalle pitää lähettää asiantunteva teknikko. Tällä hetkellä henkilöstökulujen on arvioitu olevan noin kuusi prosenttia laivan käytön kustannuksista, mutta kuluja tuottaa myös ihmisten tarvitsema infrastruktuuri. Autonomisella laivalla ei tarvita vessaa eikä keittiötä.

Haasteista viis – businesstä ja innovaatioita tulee kumminkin

Vielä ei ole täyttä varmuutta, minkälaisin järjestelyin on halvempaa valvoa laivoja etäkeskuksista kuin kansimökistä tavalliseen tapaan. Merenkäynti on konservatiivinen ala, ja usko autonomisiin laivoihin vaihtelee innosta epäuskoisuuteen. Itse uskon ainakin autonomiateknologioiden hyödyllisyyteen. Vaikka kaupallisesti toimiviin miehittämättömästi kulkeviin valtamerilaivoihin olisi vielä matkaa, sensoriteknologiat ja tekoäly voivat hyödyttää merenkävijää uusilla tavoilla jo lähitulevaisuudessa. Laivojen tilan etävalvontaa tehdään jo nyt.

Voidaan esimerkiksi miettiä, kannattaako ympärivuorokautinen vahdinpito aavalla merellä. Väsymys, tylsyys ja turhautuminen heikentävät turvallisuutta. Ehkä olisi parempi järjestää asia niin, että öisin tekoäly ja valvomo valvovat ja herättävät vahtivuorolaisen vain tarvittaessa. Lisäksi haastavissa olosuhteissa vaikkapa arktisella merellä on hyvä tukea tilannetietoisuutta uusilla välineillä.

Muutos ei tapahdu nopeasti. Tarvitaan hyvää työn suunnittelua, ja tähän kehitykseen on otettava mukaan työntekijät. Heiltä opitaan asioita toimintaympäristön haasteista, jotka huomioidaan autonomisten laitteiden suunnittelussa.

Metro, automaatio ja suuret tunteet: pelätäkö ihmisten pelkoa?

Liikennevälineistä minulle rakkain on Pariisin metro. Sillä pääsee kolmessa vartissa suurkaupungin joka kolkkaan. Järkevät karttakuvat näyttävät selkeästi, mihin ollaan menossa laiturialueelle käveltäessä. Linja 14 oli Pariisissa asuessani kaupungin ainoa kuskiton metrolinja. Hieman yllättäen askel laiturialueelta vaunuun toi epämukavan pelon tunteen. Tunne häipyi nopeasti, kun juna nytkähti liikkeelle. Olin metrossa yksi monista, joten sosiaalisten vaikuttimien saattelemana myös alitajuntani ymmärsi, että aihetta pelkoon ei ole.

Pariisissa opiskelemallani teoriaviitekehyksellä tutkin myöhemmin pääkaupunkiseutulaisten Helsingin automaattimetroon liittyviä mielipiteitä. Teorian mukaan ihmisten jaettu ymmärrys maailmasta kehittyy, kun uusista ilmiöistä keskustellaan, ja tähän keskusteluun vaikuttavat olemassa olevat yhteiskunnalliset valta- ja merkitysrakenteet. Ranskalainen sosiaalipsykologinen teoria rakentaa siltaa yhteiskunnan ja inhimillisen ymmärryksen välille.  Havaitsin, että automaattimetroon suhtaudutaan pääkaupunkiseudulla kielteisesti myönteisestä mediakeskustelusta huolimatta. Tieto automaattimetrosta kuitenkin vähensi kielteisyyttä. Ajatus automaattimetrosta yhdistyi kokemuksiin tietokoneiden epävarmuudesta, ajatukseen työttömyydestä sekä science fiction -kirjallisuuden kauhukuviin.

Automaattimetrotutkimukseni soveltui hyvin teoriapohdiskeluun, mutta suurta käytännön merkitystä sillä ei ollut. Automaattimetroa ei koskaan saatu Helsinkiin, ja nyt ajattelen niin, ettei ihmisten ennakkokäsityksillä ole kovin suurta merkitystä teknologian käyttöönotossa. Varsinainen mielipide muodostetaan välittömässä käyttötilanteessa itse välineen kanssa. Tämän osoittaa oma kokemukseni Pariisin metron 14. linjalla sekä tilastot: vaikka ennakkokäsitys robottiteknologiasta sisältäisi vastahankaa, käyttökokemus voi olla hyvinkin myönteinen.

Ei siis tule olla kovin huolissaan ihmisten ennakkoajatuksista, jos itse laitteet ovat hyviä. Pelkoja kannattaa kuitenkin hälventää viestinnän keinoin. Jos ennakkopelot yhdistyvät ongelmiin tai onnettomuuksiin, teknologian maine voi romahtaa suhteettomasti.

Automaatio ja automatisoitavat

Mielestäni teknologiayritysten ei myöskään tarvitse olla liian huolissaan työntekijöistä, joiden työtä automatisointi periaatteessa uhkaa. Merimiesunioni on skeptinen autonomisia laivoja kohtaan samoin kuin kuljettajien ammattiliitto oli Helsingin automaattimetroa kohtaan. Tästä huolimatta ainakin ulkopuoliselle tutkijalle kuljettajat olivat hyvin avoimia metron automatisointia koskevissa asioissa. Kapinahenkeä ei havaittu. Tosin kuljettajille oli luvattu, etteivät he menettäisi työpaikkaansa vaan vain toimenkuva muuttuu. Kenties oli myös niin, että vanhat metrokuljettajat jo näkivät eläkkeen lähestyvän, ja nuoremmille oli kiinnostavaa olla mukana teknologisessa muutoksessa.

 

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Mikael Wahlström
Erikoistutkija, valtiot. tohtori (sosiaalipsykologia)
mikael.wahlstrom(a)vtt.fi

 

Kirjoittaja on tutkinut autonomisten laivojen turvallisuutta AAWA-projektissa. Aalto-yliopiston kanssa tehty turvallisuusanalyysia koskeva projektin raportti löytyy täältä. Tutkimus Helsingin automaattimetroon liittyvistä näkemyksistä löytyy täältä.

Kolmiosaisen kirjoitussarjan ensimmäisessä osassa käsiteltiin terveydenhuoltoa.
Viimeisessä osassa, joka julkaistaan tammikuussa, käsitellään ihmistä koneen mallina.