Väitös: Tietokonesimuloidut metsät apuna kasvillisuuden hyvinvointia seuraavan tekoälyn kouluttamisessa
Kimmo Riihiaho kehitti osana väitöstutkimuksessaan simulaattorin, jonka avulla voidaan luoda tarkkoja kasvillisuussimulaatioita esimerkiksi metsistä. Simulaatiometsistä saatua dataa voidaan hyödyntää tekoälyn kouluttamisessa. Tekoälyllä voidaan analysoida spektrikameralla otetuista ilmakuvista metsän kasvillisuuden hyvinvoinnin tilaa ja esimerkiksi mahdollisia tuholaisvahinkoja.
Kimmo Riihiaho tarkasteli väitöstutkimuksessaan tietokoneella luotuja tarkkoja spektrisiä simulaatioita kasvillisuudesta ja sitä, miten simulaatioita voidaan hyödyntää yhdessä oikeasta luonnosta spektrikameralla otettujen kuvien tutkimuksessa.
Väitöstutkimuksessa kehitetty HyperBlend-simulaattori on varsin muovautuva ja pystyy luomaan tarkkoja simulaatioita esimerkiksi metsistä tai fotobioreaktoreissa kasvatettavista mikroleväkasvustoista.
Riihiaho kertoo, että oikeassa maailmassa spektrikameroita voidaan hyödyntää esimerkiksi metsien ja kasvillisuuden terveydentilan tarkkailussa. Haasteeksi kuitenkin usein tulee valtava datamäärä ja sen analysointi.
”Spektrikamera on laite, joka pystyy mittaamaan kohteesta heijastuvaa tai sen läpi kulkevaa valoa erittäin kapeilla aallonpituuskaistoilla. Sen spektrinen erottelukyky on paljon normaalia kameraa parempi ja spektrikuvista voidaan päätellä paljon erilaisia asioita kuvattavan materiaalin ominaisuuksista”, Riihiaho kertoo.
Valtavan datamäärän analysointi ihmisvoimin on kuitenkin mahdotonta ja siksi siihen käytetään erilaisia koneoppimismenetelmiä.
HyperBlendillä voidaan luoda loputtomasti aineistoa ja käyttää sitä tekoälyn kouluttamiseen
”Koneoppimismenetelmät eivät osaa automaattisesti analysoida spektrikuvista kasvin hyvinvointia, vaan ne pitää ensin kouluttaa. Etenkin neuroverkkojen kouluttaminen vaatii valtavan määrän koulutusdataa, ennen kuin ne voivat toimia luotettavasti. Tarvittavan datamäärän kerääminen luonnosta vie paljon aikaa ja siksi koulutusmateriaalia tekoälylle kannattaa luoda simulaattorien avulla”, Riihiaho kuvailee.
Droonien yleistyminen ja kohtuullinen hinta yhdessä keveämpien spektrikameroiden kanssa on kasvattanut kiinnostusta droonien hyödyntämiseen metsien kasvillisuuden biofysikaalisen ja biokemiallisen tilan tarkastelussa.
Tälläkin hetkellä simuloitua spektridataa hyödynnetään erilaisten tekoälymenetelmien kouluttamisessa, mutta olemassa olevat simulaattorit keskittyvät pääasiassa avaruus- ja lentokonepohjaisen datan simulointiin.
Riihiahon kehittämä HyperBlend sen sijaan keskittyy erityisesti matalalla lennätettyjen kuvantimien kuvadatan simulointiin.
”Simulaattorissa käyttäjä valitsee kasvien lehtien parametrit, kuten vesimäärän ja klorofyllipitoisuuden sekä määrittelee maaperän koostumuksen ja metsän geometrian, eli muun muassa puiden muodon, määrän ja sijainnin”, Riihiaho kuvailee simulaattorin toimintaa.
Samankaltaisia virtuaalisia metsiä voidaan luoda simulaattorilla automaattisesti miten paljon tahansa. Lopuksi tuotetaan varsinaiset simuloidut spektrikuvat, joita voidaan hyödyntää tekoälyn kouluttamisessa.
”Tähän mennessä HyperBlendiä on käytetty metsien ja fotobioreaktoreiden
simulointiin. Tulevaisuudessa HyperBlend ja sen kaltaiset simulaattorit ovat apuna, kun tekoälytyökaluja koulutetaan automaattisesti tarkkailemaan esimerkiksi tuotantokasvien ja peltojen hyvinvointia tai tunnistamaan automaattisesti metsissä piileviä tuholaisia”, Riihiaho summaa.
Väitöstilaisuus
FM Kimmo Riihiahon väitöskirjan “Spectral Simulation of Photosynthesizing Organisms” tarkastustilaisuus järjestetään 7.3.2025 klo 12.00 alkaen. Tilaisuutta voi seurata Jyväskylän yliopiston Agora-rakennuksessa tai etäyhteydellä.
Vastaväittäjänä toimii CEO Tuomo Kauranne (Arbonaut) ja kustoksena apulaisprofessori Ilkka Pölönen (Jyväskylän yliopisto).
Väitöstilaisuuden kieli on suomi.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Kimmo RiihiahoInformaatioteknologian tiedekunta
Puh:+358504796641kimmo.a.riihiaho@jyu.fiwww.jyu.fi/fi/henkilot/kimmo-riihiahoTeemu RahikkaViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 469 9377teemu.m.rahikka@jyu.fiKuvat
Linkit
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
QS Ranking 2025: Liikuntatieteet sijalla 47, kaikkiaan 10 Jyväskylän yliopiston alaa mukana arvostetussa listauksessa12.3.2025 12:00:00 EET | Tiedote
Vuoden 2025 QS World University Rankings by Subject -vertailun tulokset on julkaistu. Jyväskylän yliopiston aloista maailman sadan parhaan joukossa jatkoi liikuntatieteet, jonka sijoitus vertailussa on 47:s. Viime vuonna sijoitus oli 39:s. Lähellä huippua kasvatustieteet sijoitettiin välille 101–150 (viime vuonna 76. sija.) Psykologian sekä kielitieteiden sijoitus säilyi välillä 151–200.
Keskustelevan tekoälyn käyttö kouluissa voi tukea sekä oppimista että opettajien työtä12.3.2025 09:10:52 EET | Tiedote
Pieta-Anniina Sikströmin väitöskirjassa tutkittiin, miten keskustelevaa opetusteknologiaa voidaan käyttää oppimisen tukena suomalaisessa lukio-opetuksessa. Sikströmin mukaan keskustelevat teknologiat voivat tukea opiskelijoiden yksilöllistä ja itsenäistä oppimista. Lisäksi sen käyttäminen voi vapauttaa opettajan aikaa, mitä opettaja voi käyttää niiden opiskelijoiden auttamiseen, jotka tarvitsevat enemmän tukea.
28 800 opiskelijan avoin yliopisto: Yli neljännes Suomen avoimista yliopisto-opinnoista opiskellaan Jyväskylän yliopistossa12.3.2025 08:56:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston avoin yliopisto pitää paikkansa Suomen suosituimpana avoimena yliopistona. Vuonna 2024 JYU avoimessa opiskeltiin 26 prosenttia Suomen avoimista yliopisto-opinnoista. ”Joustava osaamisen kehittämisen mahdollisuus on keino tuoda tutkittua tietoa osaksi yhteiskunnan toimintoja”, sanoo avoimen yliopiston varajohtaja Merja Karjalainen Jyväskylän yliopistosta.
Pakko jaksaa – korostuuko korkeakouluopinnoissa suoriutuminen hyvinvoinnin kustannuksella?11.3.2025 09:44:38 EET | Tiedote
Opiskelijoiden hyvinvointi ja opiskelumenestys eivät aina kulje käsi kädessä. Vaikka opiskelijat olisivat sitoutuneita opintoihinsa, tämä ei välttämättä paranna heidän akateemista suoriutumistaan ja ’opiskeluholismi’ voi jopa haitata hyvinvointia ja suoriutumista. Tämä haastaa perinteiset käsitykset siitä, että opintoihinsa tiukasti sitoutuneet opiskelijat pärjäisivät myös opinnoissaan hyvin.
Yhteishaku 2025 alkaa: Tarjolla uusi kansainvälisiin tehtäviin tähtäävä koulutus11.3.2025 08:00:00 EET | Tiedote
Korkeakoulujen kevään toinen yhteishaku on käynnissä 11.–25.3.2025. Jyväskylän yliopistossa on tarjolla noin 2 800 aloituspaikkaa 100 hakukohteessa kuudessa tiedekunnassa ja Kokkolan yliopistokeskus Chydeniuksessa. Suosituimpia koulutusalojamme ovat psykologia, kauppatieteet, luokanopettajankoulutus sekä liikuntapedagogiikka.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme