SOM-opas noviiseille, myös itseopiskeluun

15.4.2015

Akateemikko Teuvo Kohosen uusi kirja hänen kehittämistään SOM-kartoista on vapaasti ladattavissa netistä. Se havainnollistaa kädestä pitäen, miten Matlab-ohjelmointikielellä kirjoitetaan SOM-algoritmeja. SOM-kartta nostaa tietomassasta esiin keskeisiä asioita, ja ne ryhmittyvät kuvallisessa esityksessä yhteyksiään vastaavaan järjestykseen.

Teuvo Kohonen on kirjoittanut SOM-menetelmästään aikaisemmin jo pari kirjaa, mutta niissä on Kohosen mielestä eräs puute. Siksi piti tehdä vielä yksi kirja, viime joulukuussa ilmestynyt "MATLAB Implementations and Applications of the Self Organizing Map".

”Olen ennenkin kirjoissani toki maininnut, että SOM-karttoihin on olemassa valmiita ohjelmistopaketteja. Varsinaiset ohjelma-scriptit ovat kuitenkin puuttuneet. Nyt ne ovat mukana.

Puute ei tosin ole haitannut menetelmän leviämistä maailmalla. SOM on ehkäpä levinnein suomalainen tutkimustulos. Se on samalla yksi maailman tunnetuimmista neuroverkkolaskentamenetelmistä.”

”Huomasin, että jotkut noviisit olivat tehneet jopa kardinaalivirheitä algoritmia soveltaessaan. SOM on oppiva prosessi, mutta oikeiden parametrien valitseminen siihen ei ole itsestään selvää. Uuden kirjani myötä tämä puute korjaantuu. Mukana on suuri joukko kiinnostavia pikku sovelluksia, joilla aloittelijakin pääsee alkuun, ja joita voi itse laajentaa.”

Monet SOM-työkalupakkien algoritmit ovat hyödynnettävissä vain tietyillä ohjelmointikielillä.  

”Meidän käyttämässämme Matlabissa on erittäin hyvä grafiikka, ja sillä saa nopeasti tuloksia. Siksi se on tässä kirjassa suosituksena.”

Palvelus nuorille

Suomen Kulttuurirahasto myönsi Kohoselle vuosi sitten kirjaa varten varttuneiden tieteentekijöiden Eminentia-apurahan. Tuki teki mahdolliseksi open access -julkaisemisen.

”Halusin tehdä palveluksen uudelle opiskelijapolvelle. Tänä päivänä opiskelijat oppivat enimmäkseen verkosta, ja sieltä he löytävät ilmaisen kirjan nopeasti. Näin toivottavasti kasvaa uusia SOM-käyttäjäsukupolvia. Uskon, että varsinkin datatekniikan jatko-opiskelijat kiinnostuvat siitä.

Kohonen on tarkoittanut 190-sivuisen opuksen myös oppikirjaksi, esimerkiksi tiedonlouhintaan.”

”Saksalainen professori Thomas Vilmann Mittweidan yliopistosta kertoi jo valinneensa sen kursseilleen. Latinalaisessa Amerikassakin on ollut paljon kiinnostusta. Heti kun he saivat linkin kirjaan, he lähettivät sen tekoälyseuransa jäsenille”, Kohonen mainitsee.

Ilmaiseksi ladattavia open access -kurssikirjoja ei ole Suomessa aiemmin juuri julkaistu.

”Lähinnä joitakin oppaita ja tietysti väitöskirjoja. Korkeatasoisia open access -oppikirjoja tarvittaisiin lisää. Toivottavasti käy niin, että muutkin opettajat nyt innostuvat.”

Mielenkiintoisia sovelluksia

SOM on suomeksi itseorganisoituva kartta (Self-Organizing Map). Se on kuvallinen kaavio, jossa samankaltaiset aiheet sijoittuvat lähekkäin.

”Se muistuttaa jonkin verran tilastotieteessä käytettyjä nelikenttiä, mutta on niitä paljon havainnollisempi ja yleisempi. Sillä saadaan nostettua datamassasta esiin tärkeitä yhteyksiä, joita olisi muutoin vaikea huomata.”

Kohonen esitteli keksintönsä suurelle konferenssiyleisölle vuonna 1982. Hänet on palkittu lukuisilla palkinnoilla ja kunnianosoituksilla.

”Hakukone löytää vain listoja, mutta SOM-kartasta näkee yhdellä silmäyksellä toisiinsa liittyvät asiat. Tämä tuntui heti mielekkäältä, vaikka en osannut arvata kuinka merkityksellinen siitä tulisi.

Aluksi SOM:ia käytettiin automaattisessa puheentunnistuksessa, mutta sen jälkeen sitä on sovellettu mitä erilaisimmissa tehtävissä eri puolilla maailmaa, kuten tilastotieteessä, teollisuudessa, robotiikassa, biolääketieteessä, taloustieteissä ja suurten tekstitietokantojen organisoinnissa.”

”Eräässä suomalaisessa selluloosatehtaassa tutkittiin menetelmällä selluloosan keittimiä ja todettiin eräs epästabiilisuus. Se poistui keittimen rakenteita muuttamalla.”

”Mielenkiintoinen on myös Washingtonin osavaltiossa kehitetty ohjelmisto rikollisten profilointiin. Tähtitieteilijät käyttävät sitä galaksien luokitteluun.”

Äly on myös kemiaa

Kohonen kertoo, etteivät digitaaliset tietokoneet ole koskaan erityisemmin iinnostaneet häntä.

”Olen sen sijaan kiinnostunut neurotietokoneista, mitkä toimivat kuten aivot. Aivothan eivät ole digitaalisia ollenkaan, mutta silti ne ovat nykytietokoneita tehokkaampia.”

Kohonen tunnetaan paitsi neuroverkkoasiantuntijana myös älykkäiden koneiden ja tulevaisuuden tietotekniikan tutkijana. Milloin älykkäät koneet tulevat?

”Aina sanotaan, että ne ovat ihan nurkan takana. Ilman muuta tekoälymenetelmiä tullaan käyttämään entistä enemmän, varsinkin lääketieteen ja kielenkääntämisen tietokannoissa. Mutta jos inhimillisiä kykyjä haetaan koneille niin ne pysyvät siellä nurkan takana pitkään.”

Kohonen on sitä mieltä, että neuroverkkojenkin mahdollisuudet ovat aika rajalliset, jos ei ruveta ottamaan biologiaa tarkemmin huomioon.

”Neuroverkko matkii biologisia järjestelmiä, mutta ei loppuun asti, sillä aivoissa on sen lisäksi kemiallista tiedonkäsittelyä. Kemiallisia funktioita voidaan simuloida matemaattisilla lausekkeilla. SOM-algoritmissahan tällainen funktio on jo keskeisesti mukana.”

Päivitys kirjaan tulossa

Kohonen kehuu big datan nykytutkimusta Suomessa kansainvälisesti erittäin korkeatasoiseksi ja vertailukelpoiseksi.

”SOM on melko pieni sektori sitä. Sen tutkimus on Suomessa kukoistanut kauan, mutta on tällä hetkellä hieman laantumassa. Omassa laboratoriossamme tutkitaan edelleen muun muassa kuvatietojen hakua suurista tietokannoista. Myös esimerkiksi Åbo Akademissa on aktiivista SOM-tutkimusta taloustieteen alalla. Tietysti toivon, että uuden kirjani myötä tutkimus hieman piristyisi täällä.”

Viime vuonna 80 täyttänyt Teuvo Kohonen toimi pitkään teknisen fysiikan professorina ja Suomen Akatemian akatemiaprofessorina. Hän jäi eläkkeelle Teknillisestä korkeakoulusta 15 vuotta sitten, mutta hänellä on vielä työhuone Aalto-yliopiston tietojenkäsittelytieteen laitoksella.

”Seuraavaksi luultavasti teen uuteen kirjaani päivityksiä. Formaatti pitäisi vaihtaa sellaiseksi, että ohjelmat olisivat suoraan imuroitavissa.”

Kohonen on eläkkeellä löytänyt vanhan musiikkiharrastuksensa.

”Soittelen sekalaisia instrumentteja, mutta erikoisin lienee saha. Fyysikko ja insinööri kun olen niin kehitin soittosahan mekaniikkaa. Saavutan sillä jopa 2,5 oktaavin sävelaloja. Bachin Air, Saint-Saënsin Joutsen ja Järnefeltin Kehtolaulu soivat kauniisti sahalla.”

Teksti: Ulla Willberg

Teuvo Kohonen, MATLAB Implementations and Applications of the Self Organizing Map

Linkki kirjaan: http://docs.unigrafia.fi/publications/kohonen_teuvo/

Viimeksi muokattu 15.4.2015
Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »