Pärjäämmekö tulevaisuuden tekoälyn kanssa?

Mitä on koneoppiminen? Miksi tekoäly päättelee eri tavoin kuin ihminen? Miten tekoälystä tulee superälyä?

Yövyin alkuvuodesta isossa hotellissa Berliinissä. Huoneeseen astuessani siellä tuntui olevan viileää. Ovensuusta löytyi tarra, jossa kerrottiin, että hotellissa oli otettu käyttöön ”Smart climate control” javoisin itse säätää haluamani lämpötilan TV:n kautta. Avasin TV:n ja navigoin muutaman mutkan kautta ilmastointisivulle. Sieltähän se löytyi: nykyinen lämpötila 18 astetta ja edellisen asiakkaan asettama tavoitelämpö 25. Säätelin tavoitelämmön 22 asteeseen ja lähdin illalliselle. Palattuani lämpö oli kivunnut 19 asteeseen, johtuen varmaankin huoneeseen päälle jääneestä PC:stäni. Aika viileältä tuntui vielä, joten soittelin apua hotellin vastaanotosta. Pian apua tulikin. Huoltomies toi käyttööni vanhan ajan lämpöpuhaltimen. Kovaäänistä puhallinta ei voinut pitää yöllä päällä, joten yöksi lämpö taas laski 18 asteen tuntumaan. Aamulla heräsin kuitenkin virkeänä oikein hyvin nukutun yön jälkeen, sillä onhan se niin, että viileässä nukkuu paremmin. Jäinkin miettimään, että ehkä se Smart climate control oli niin fiksu, että se tajusi minua paremmin minulle sopivan lämpötilan. Olisin kuitenkin arvostanut jonkinlaista selitystä, sillä nyt jäi voimaton olo ”älykkäästä” systeemistä, joka tekee mitä tahtoo, eikä ihmisellä ole siihen sanomista. Hotellin henkilöstökin oli selvästi alistunut älykkään ilmastoinnin edessä, eikä edes yrittänyt korjata huoneeni systeemiä vaan tukeutui vanhaan kunnon lämpöpuhaltimeen. Eikö oikeasti fiksu systeemi pitäisi myös ihmisen ajan tasalla päätöksistään – kertoisi, mihin se pyrkii. Jos se ei toimi tai ei pysty täyttämään ihmisen toivetta, niin myös kertoo syyn tälle?

Tekoälystä superälyyn

Tekoälyä on tutkittu jo vuosikymmeniä, mutta nyt se on kokemassa vahvan renessanssin. Aiemmat yritykset, joissa koneeseen koetettiin tuoda jonkun aiheenkaikki asiantuntijatietämys, kaatuivat omaan mahdottomuuteensa. Nykyään vallalla on koneoppimiseen perustuva tekoälyn kehittäminen, jossa ajatuksena on, että kone oppii pikkuhiljaa, kun sitä opetetaan, mutta myös itsekseen. Koneoppiminen soveltuu hyvin isojen datamäärien analysointiin ja tukemaan ihmistä datapohjaisessa päätöksenteossa. Esimerkiksi lääketieteessä tekoälyn avulla voidaan tutkia erilaisia mittauksia, ja kone pystyy muodostamaan yhteyksiä datan välille. Näin tekoälyn avulla voidaan muun muassa ennustaa taudin kehittymistä, kun verrataan potilasdataa aiempien potilaiden dataan. Koneoppimiselle on tyypillistä, että tulos ei ole eksakti vaan se on todennäköisyyksiin perustuva ennustus. Siksi kone ei pysty antamaan johtopäätöksilleen samanlaisia yksityiskohtaisia perusteluja kuin ihmisasiantuntija.

Koneoppimiselta odotetaan paljon paitsi lääketieteessä myös yritysten palveluliiketoiminnassa, jossa tekoälyn avulla voidaan analysoida kentältä kerättyä laitetietoa ja ennustaa esimerkiksi vikaantumista. Näissä sovelluksissa tekoäly toimii itsenäisesti, analysoi dataa ja antaa ihmisille ehdotuksia seuraavaksi tarvittavista huoltotoimista ja jopa niiden sopivasta ajankohdasta ottaen huomioon taloudelliset tekijät.

Näiden positiivisten vaikutusten lisäksi tulevaisuuden tutkijat ovat maalailleet synkkiäkin tulevaisuudenkuvia tulevaisuuden ”superälystä”, joka pystyisi esimerkiksi itse kehittämään omaa älykkyyttään, tekisi itse johtopäätöksiä, muodostaisi oman tahdon ja näin voisi karata niin suunnittelijoiden kuin käyttäjienkin käsistä.

Millainen olisi mahdollinen polku nykyisistä koneoppimiseen perustuvista tekoälysysteemeistä tuohon superälyyn? Tekoälyä on tulossa paitsi verkon kautta saataviin palveluihin myös liikkuviin koneisiin kuten autonomisiin autoihin ja robotteihin. Olisiko nyt jo syytä miettiä kehityspolkuja sellaisiksi, että tekoäly varmasti pysyy ihmisen hallinnassa?

Älykäs ihminen osaa ratkaista ongelmat, joihin viisas ihminen ei edes joudu. Tätä vanhaa viisautta kannattaa soveltaa myös tekoälyyn: jos tekoäly edustaa älykkyyttä ja ihminen viisautta, niin ihmiselle on taattava rooli, jossa hän pystyy estämään tekoälyn itselleen ja ihmisille aiheuttamat ongelmat. Tekoälyn ja ihmisen välillä on oltava sujuva yhteys ja päätösvallan pitää viime kädessä olla ihmisellä. Näin tekoäly ei oppiessaankaan karkaa ihmisten hallinnasta.

Lue lisää: VTT and Smart City

Kaasinen Eija
Eija Kaasinen
Senior Scientist, VTT
@eijakaasinen 
eija.kaasinen(a)vtt.fi

 

Blogisarjan seuraavassa osassa paneudutaan ihmisen ja tekoälyn vuorovaikutukseen.

Kaupunkilaiset hyvää kaupunkia kehittämään – Keskusteleva tekoäly voi parantaa palveluita ja auttaa uudistamaan kaupunkilaisten ja kaupungin vuoropuhelua.

Voisiko tulevaisuuden kaupunkikehittäminen toimia näin: kaupungilla liikkuessasi puhelimeesi kilahtaa viesti: Kaupunki kysyy: Sopivat paikat tulevalle ratikkapysäkille? Haluat ottaa heti kantaa, sillä lapsesi menee kyseistä reittiä kouluun ja haluat varmistaa mahdollisimman turvallisen koulumatkan. Pääset samalla näkemään myös reaaliaikaisen yhteenvedon muiden kaupunkilaisten mielipiteistä ja pysyt ajan tasalla suunnittelun tilanteesta. Ehkäpä haluat samalla ilmaista mielipiteesi sopivasta katuvalaistuksesta tai ympäristön siisteydestä? Tarvitaanko lisää roskiksia ja kierrätyspisteitä?

Jatkaessasi matkaa saat viestin suunnitteilla olevasta uudesta vapaa-ajankeskuksesta. Saat puhelimeesi linkin, jonka kautta näet yhdistettyä todellisuutta hyödyntävät vaihtoehdot tulevista suunnitelmista.  Tarkastelet visuaalisia malleja puhelimesi näytöllä.  Pääset antamaan mielipiteesi sopivasta vaihtoehdosta, helposti näppäilemällä.

Tämä vuorovaikutus voidaan toteuttaa chatboteilla eli keskustelevalla tekoälyllä, jota on käytetty yritysten asiakaspalveluissa jo jonkin aikaa. Aiemmin asiakaschatin toisessa päässä oli asiakaspalvelija vastaamassa kysymyksiin. Nykyiset chatbotit taas ovat ohjelmistorobotteja, jotka voivat auttaa esimerkiksi löytämään tiedon ja palvelun nopeasti nettisivuilta. Ne voivat tehdä erilaisia yksinkertaisia toimintoja kuten lippujen ostamista tai ajan varaamista. Kehittyneemmät versiot hyödyntävät tekoälyä ja koneoppimista ja käyvät läpi laajoja tietomassoja.

Vaikka chatbotit ovat vielä aika alkeellisia, ne oppivat koko ajan älykkäämmiksi. Kokonaan ne eivät asiakaspalvelua korvaa, vaan voivat vastailla helpoimpiin kysymyksiin ja ohjata vaikeammat kysymykset ihmisille. Chatbotit säästävät parhaimmillaan aikaa, kustannuksia ja inhimillistä työvoimaa. Tiedon saa välittömästi, eikä aikaa tarvitse käyttää nettisivujen selailuun. Teknologiataitojen puutekaan ei rajoita chatbotin käyttöä; jos osaa käyttää tekstiviestiä, osaa käyttää todennäköisesti myös chatbottia. Vielä helpompaa se on puhekäyttöliittymällä kuten Sirillä, jolloin ei tarvitse edes näpytellä ruudulle mitään.

Chabotit ovat yksi vaihtoehto avata keskustelua kaupungin ja kaupunkilaisten välillä ja lisätä läpinäkyvyyttä ja osallistumista.  Monet viimeaikaiset älykkäät kaupunkistrategiat korostavat tarvetta ottaa mukaan erilaisia kaupunkisuunnittelun sidosryhmiä kehittämällä kaupunkia alhaalta ylöspäin, yhdessä kaupunkilaisten kanssa. Keinoja ja hyödynnettäviä teknologioita yhteiskehittämiseen ei puutu.

Yhteiskehittäminen helpoksi

Kaupungit ovatkin järjestäneet asukkaille kyselyitä, asukasiltoja, yhteiskehittämistyöryhmiä ja nuorisopaneeleita.  Yllättäen Tampereen kaupungin kanssa tekemämme tutkimuksen mukaan, osallistumisesta jäävät helpoiten syrjään ruuhkavuosiaan elävät nuoret aikuiset ja keski-ikäiset, joiden tavoittaminen nykyisillä keinoilla on hankalaa. Seniorikansalaiset tavoitetaan hyvin asukasilloissa ja nuorison näkemykset kartoitetaan nuorisopaneeleissa, mutta kiireistä arkeaan elävä ikäryhmä ei ehdi osallistua kaupungin tilaisuuksiin eikä jaksa nähdä vaivaa kyselyihin vastaamiseksi. Kuitenkin kaikkien ryhmien näkemyksiä pitäisi kuunnella kaupunkien kehittämisessä.

Jotta yhteiskehittäminen tavoittaisi mahdollisimman monia, keinoja ja menetelmiä tulisi uudistaa. Yhteiskehittämisen tulisi siis olla helppoa ja siellä missä ihmiset ovat – vapaa-aikana omalla kotisohvalla, työmatkalla puhelimella tai lenkkipolulla puistonpenkillä levähtäessä.  Pullonkaulana kehityksessä ovat usein vanhat vakiintuneet tavat tehdä asioita. Tekeminen täytyy uuden teknologian myötä järjestellä uusiksi, uudistamalla joitakin työprosesseja ja kytkemällä vuorovaikutus kaupunkilaisten kanssa osaksi toimintaa. Tällaisen palvelun täysi hyöty saavutetaan vain silloin, kun sitä käytetään kiinteänä osana päätöksentekoa ja organisaation toimintaa, eikä muusta toiminnasta irrallisena kanavana. Onko keskusteleva tekoäly osana kaupunkikehitystä utopiaa vai mahdollinen askel suuntaan, jossa kaupunki voisi toimia palveluna, joka tuotetaan kaupunkilaisille?

Lue lisää: VTT and Smart City

Oksman_Virpi
Virpi Oksman
Senior Scientist, VTT
virpi.oksman(a)vtt.fi

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

Energiatehokkuus on kaupunkien kestokyvyn avaintekijä

miimu_airaksinen

YK:n kestävän kaupunkikehityksen tavoitteet (New Urban Agenda) hyväksyttiin muutama viikko sitten Quitossa, Ecuadorissa järjestetyssä YK:n kestävän kaupunkikehityksen Habitat-konferenssissa. Uusien kestävän kaupunkikehityksen tavoitteiden määrittely ei ollut helppo tehtävä, sillä YK:n jäsenvaltioiden edellytykset ja intressit vaihtelevat valtavasti. Kaupunkialueiden kestävä kehitys vaatii kuitenkin kiireellisiä toimenpiteitä.

Tosiasia on, että maapallon pinta-alasta vain noin 2,7 % on kaupunkialueita, mutta niiden osuus luonnonvarojen kulutuksesta on 70 % ja hiilidioksidipäästöistä 75 %. Lisäksi meillä on runsaasti haasteita, että saamme kaupungeistamme terveellisiä, turvallisia ja miellyttäviä paikkoja asua ja tehdä työtä.

Kestävän kaupunkikehityksen tavoitteeksi nostettiin ensimmäistä kertaa energian merkitys. On tunnettu tosiasia, että energiantuotanto on kaupunkien hiilidioksidipäästöjen ja ilmanlaatuongelmien merkittävin aiheuttaja. Energiaa tarvitaan kaupungeissa liikenteeseen, lämmitykseen, jäähdytykseen ja valaistukseen sekä vesi- ja viemärijärjestelmiin. Energiaa tarvitaan myös laitteiden ja koneiden käyttämiseen. Vähähiiliseen yhteiskuntaan siirtyminen edellyttää hiilen käytön radikaalia pienentämistä tai hiilidioksidin talteenottoa energiantuotannossa, mutta erittäin suuri merkitys on myös energiankäytön tehostamisella. Ympäristöystävällisintä energiaa on se, jota ei tarvitse lainkaan tuottaa. Energiatehokkuudella ei pelkästään pienennetä energiankulutusta ja päästöjä, vaan se on myös yksi kaupunkien resilienssin avaintekijöistä. Resilienssillä tarkoitetaan tässä äkillisiin muutoksiin/uhkiin (kuten voimakkaat tuulet tai terrorismi) sopeutumista ja siitä toipumista. Energiatehokkuuteen kuuluu energian tarpeen vähentäminen ja ennen kaikkea kysyntähuippujen rajoittaminen. Kysyntää voidaan ohjata paitsi älykkäällä tekniikalla ja myös itseoppiviin ja mukautuviin algoritmeihin perustuvilla säätöjärjestelmillä, joilla vähennetään ja siirretään kysyntää entistä tehokkaammin. Käyttäjien hyvinvoinnista ei kuitenkaan tarvitse tinkiä, vaan sitä voidaan jopa lisätä.

Älykkäät kaupungit ja tehokkaat resurssit

Energian lisäksi konferenssin asialistalle oli ensimmäistä kertaa nostettu älykkäät kaupungit. Älykkäiden kaupunkien käsite on sikäli ainutlaatuinen, että sitä voidaan soveltaa sekä teollistuneisiin kaupunkeihin ja alueisiin että kehittyviin talouksiin. Älykkäiden kaupunkien etuna on, että nykyisen infrastruktuurin toimintaa on mahdollista tehostaa mukautuvilla, helposti asennettavilla antureilla sekä hyödyntämällä itseoppivia ohjausalgoritmeja. Uusilla menetelmillä voidaan lisäksi tuottaa kaupunkipalveluita tehokkaammin myös kehittyvissä maissa, jolloin vältetään raskaat ja kalliit infrastruktuuri-investoinnit. Hyviä esimerkkejä ovat uusiutuvien energianlähteiden hyödyntäminen kaupungeissa ja asuinyhteisöissä. Interaktiivisella kommunikaatiolla voidaan lisätä asukkaiden osallistumista ja omistajuutta omilla asuinalueillaan, millä parannetaan alueen houkuttelevuutta ja koettua elämänlaatua.

Älykkäitä järjestelmiä hyödyntämällä on mahdollista käyttää resursseja tehokkaammin. Yhtenä keinona on eri lähteistä kerätyn tiedon yhdistäminen ja hyödyntäminen. Nykyaikaisessa rakennuksessa on tyypillisesti yli 20 000 tiedonkeruupistettä, joten kaupungeissa tietoa on käsittämättömän runsaasti. Selvää onkin, ettei kenelläkään voi olla kapasiteettia tällaisen tietomäärän käsittelemiseen. Tarvitsemme siis älykkäitä, itseoppivia ja ennakoivia järjestelmiä, jotta suurin osa tiedosta saadaan käyttöön. Eräs älykkäiden kaupunkien tärkeimmistä periaatteista on datan käsitteleminen siten, että tuloksena on merkityksellistä tietoa päätöksenteon tueksi, arkielämän helpottamiseksi ja ympäristömyönteisyyden saavuttamiseksi. Samalla säästyy aikaa niille asioille, jotka ovat meille kaikkein tärkeimpiä.

Miimu Airaksinen
Tutkimusprofessori

YK:n asuinyhdyskuntaohjelman (UN Habitat) toimintajaosto 9 on kaupunkipalveluihin ja -teknologiaan erikoistunut toimintajaosto, johon kirjoittaja nimitettiin vuonna 2015 asiantuntijaksi valmistelemaan YK:n kaupunkikehitysstrategiaa.

Twitter: @MiimuAiraksinen