Vuorovaikutteinen liiketekoäly ratkoo kansanterveyden ongelmia

23.8.2017

Monesti kiinnostus urheiluharrastuksen jatkamiseen lopahtaa nopeasti. Niin nuoriso kuin aikuisetkin viettävät päivänsä mobiililaitteita tuijottaen, ja videopelit saavat nuorison jäämään sohvalle. Mitä jos teknologialla saataisiin ihmiset taas innostumaan liikunnasta?

Aalto-yliopiston tietokonepelien apulaisprofessori Perttu Hämäläisen johtamassa tutkimuksessa perehdytään liikunnan tietokoneavusteiseen mielikuvaharjoitteluun. Tutkimukselle on myönnetty Suomen Akatemian rahoitus vuosille 2016–2020, ja sen yksi tarkoitus on selvittää liikuntamotivaatioon vaikuttavia tekijöitä. Mielikuvaharjoittelun uskotaan vahvistavan liikkujan uskoa itseensä ja siten lisäävän motivaatiota liikunnan harrastamiseen. Tutkimuksessa koehenkilöt harrastavat seinäkiipeilyä, kamppailulajeja sekä jalkapalloa teknologian kanssa ja ilman.

”Kiipeilyseinä sopii tutkimukseen hyvin sen vuoksi, että sen avulla voidaan muodostaa hyvin kontrolloitu koeasetelma liikunnan ja liikeoppimisen kontekstissa. Kiipeilyssä paikallaan pysyvään ympäristöön saadaan luotua monia erilaisia reittejä kokeiltavaksi augmentoinnilla eli lisätyllä todellisuudella”, kertoo Hämäläinen.

Käyttäjäkokeissa vertaillaan, kuinka kiipeilijät suoriutuvat kiipeilyseinän testipulmista reittiä itsekseen suunnittelemalla sekä teknologiaa suunnittelussa hyödyntäen. Tekoälyn avulla koehenkilöt saavat etsiä juuri omalle keholleen sopivaa strategiaa kiipeilypelin mallinnetulla kiipeilijällä. Kun tekoälyhahmolle annetaan tiedot koehenkilön kehon mittasuhteista ja koostumuksesta, hahmo pystyy ehdottamaan reitin kiipeämistä esimerkiksi mahdollisimman vähillä liikkeillä.

”Koehenkilöiden ajatuksia teknologian hyödyistä selvitetään sekä kyselylomakkeella että haastattelemalla. Lisäksi tilanteessa kerätään dataa muun muassa siitä, kuinka monta kertaa koehenkilö haluaa yrittää tiettyä reittiä ja kauanko reitin selvittäminen kestää”, kertoo Hämäläinen kiipeilytutkimuksen kulusta.

Välivaiheet luovat tunteen kehittymisestä

Kaikessa liikunnassa yhdistyvät kognitiiviset ja fyysiset puolet, mutta joissain lajeissa kognitiivinen puoli painottuu toisia enemmän. Aivot tarvitsevat jumppaa siinä missä kehokin, jotta liikunnasta saa kaiken irti.

”Aivoissa tapahtuu isoja asioita, ennen kuin mitään motorista tapahtuu. Se on tutkijalle tosi mielenkiintoista”, summaa tutkimuksen käyttäjäkokeista vastaava psykologi Jari Takatalo.

Kiipeilyharrastaja voi harjoitella lajin kognitiivista puolta tietokoneen avulla. Näin harjoittelu onnistuu myös silloin, kun keho on liian väsynyt todelliseen harjoitteluun.

”Uskomme, että kiipeilijä haluaa testata simulaatiossa löytyneitä uusia liikkeitä ja strategioita myös oikeasti. Simulaation avulla oppiminen parantaa kiipeilijän koettua pätevyyttä, mikä herättää kiinnostusta kokeilemaan”, Hämäläinen sanoo.

Hämäläinen on tutkinut koettua pätevyyttäja tehnyt kokeellisia pelejä pelaajan voimaannuttamiseen. Kun pelaaja käyttää omaa ruumistaan eräänlaisena peliohjaimena, pelihahmo liikkuu ruudulla pelaajan mukaisesti. Koska pelihahmot eivät ole sidoksissa ihmisen fysiikkaan, ne voivat kehittyä nopeastikin. Pelihahmoon samaistuminen on Hämäläisen mukaan yleistä, ja hahmon kehitys pitää yllä pelaajan motivaatiota.

”Tuntuu yllättävän luonnolliselta, että pelihahmo hyppää ruudulla viisi metriä, kun oikeasti hyppäät pelatessasi puoli metriä. Supersankari-minään alkaa uskoa.”

Vaikka tutkimuksella on annettavaa kaikenlaisille liikkujille, Hämäläinen uskoo tutkimuksen hyödyttävän eniten aloittelijoita ja keskitason harrastajia. Aloittelijoihin kannattaa Hämäläisen mukaan keskittyä sen vuoksi, että useimmiten liikuntaharrastus lopetetaan jo alkumetreillä. Vaikka ulkoiset palkinnot ja rangaistukset motivoivat osaa ihmisistä, intohimon ja sisäisen motivaation sytyttäminen on tärkeämpää.

”Hyvä peli toimii hyvän valmentajan tavoin. Se luo pieniä saavutettavissa olevia välivaiheita, jotta tuntee koko ajan kehittyvänsä”, pohtii Hämäläinen.

Vanhaan lajiin uusia ulottuvuuksia

Tutkimuksen avulla vanhoihin lajeihin saadaan uusia haasteita. Perinteinen kiipeily keskittyy paljon sormivoimaan, mutta augmentoidulla kiipeilyseinällä mukaan saadaan esimerkiksi ajoitus- ja koordinaatiohaasteita.

Aiemmin Hämäläisen ryhmässä tutkijatohtorina työskennellyt Raine Kajastila pyörittää nykyään start up -yritystä, joka muuttaa kiipeilyseinän interaktiiviseksi kosketusnäytöksi konenäön ja projektorin avulla. Hämäläinen oli mukana kehittämässä Augmented Climbing Wall -ohjelman ensimmäistä versiota ja toimii nyt Kajastilan yrityksen neuvonantajana. Interaktiiviset kiipeilyseinät liikuttavat ihmisiä jo ympäri maailmaa, ja KAUTE-säätiö palkitsi Kajastilan vuoden 2016 nuorena tutkijayrittäjänä.

Akatemian rahoittama tutkimus rakentuu osittain Hämäläisen ja Kajastilan yhteisen tutkimuksen perustalle. Tuloksia pystytään todennäköisesti hyödyntämään tulevaisuudessa erilaisissa ohjelmistoissa, jotka ovat tavallisenkin liikkujan saavutettavissa. Vaikka Hämäläinen näkee tutkimuksessa bisnespotentiaalia, tutkimusta ohjaavat muut syyt.

”Tutkimuksen perimmäinen tavoite on parantaa kansanterveyttä. Siihen pystyy vaikuttamaan hitaasti, mutta otetaan asia kerrallaan. Hyvin tehdyllä pelillä voi olla vaikutusta jo väestötasolla: Pokémon Go -pelin ansiosta ihmiset ovat kävelleet miljardeja kilometrejä globaalisti mitattuna”, kertoo Hämäläinen.

Hämäläisen tutkimuksessa kehitettävällä teknologialla voi olla käyttöä myös pelien animaatioteollisuudessa. Animaattori voi ottaa koreografin roolin ja antaa tekoälyhahmon määritellä itsenäisesti liikkeiden yksityiskohdat. Lisäksi projektilla voi olla annettavaa liikunta- ja lääketieteeseen, sillä tutkimuksessa kehitetään älykästä biomekaniikkasimulaatiota. Biomekaniikan avulla voidaan tutkia, miten jokin tietty liike rasittaa kehoa.

”Nykyiset biomekaniikkatyökalut eivät pysty vastaamaan siihen, miten liikkeestä saadaan tarkoituksenmukaisempi. Teknologiamme avulla kone voi kehittää uusia liikeratoja, joilla voi esimerkiksi kiivetä reitin mahdollisimman pienellä sormirasituksella”, pohtii Hämäläinen tutkimuksen muita hyötyjä.

”Liiketekoäly kiehtoo minua myös esteettisenä kokemuksena. Oikeastaan puhutaan laskennallisesta luovuudesta, kun emme kerro tekoälyhahmolle, mitä sen pitäisi tehdä, vaan pyydämme siltä tiettyä lopputulosta. Tämän jälkeen hahmo improvisoi, ja tulokset ovat toisinaan erittäin jännittäviä”, Hämäläinen nauraa.

Teksti ja kuvat: Meiju Granroth

Viimeksi muokattu 23.8.2017
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 »