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
Lasten ja nuorten urheiluseuraharrastaminen yleistynyt etenkin tytöillä – eriarvoisuus tulotason ja asuinpaikan mukaan kasvussa13.8.2025 07:00:00 EEST | Tiedote
Lasten ja nuorten urheiluseuraharrastaminen on lisääntynyt merkittävästi 1980-luvulta lähtien, Jyväskylän yliopiston uusi tutkimus kertoo. Tytöt harrastavat nyt urheiluseuroissa liikuntaa yhtä usein kuin pojat. Maaseudulla urheiluseuraharrastaminen on vähäisempää ja kustannusten nousu rajoittaa pienituloisten harrastusmahdollisuuksia. Tutkija ehdottaa ratkaisuiksi matalan kynnyksen harrastusmahdollisuuksia, kuten koulupäivän yhteydessä järjestettäviä liikuntamahdollisuuksia.
Väitöstutkimus kannustaa suhtautumaan kriittisesti yrittäjyyteen sovellettujen teorioiden ja tutkimusmetodien yleisiin olettamuksiin12.8.2025 10:30:49 EEST | Tiedote
Kauppatieteiden maisteri Reza Yamini tutki tohtorinväitöksessään yrittäjyyteen sovellettuihin teorioihin ja toimintatapoihin liittyviä yleisesti hyväksyttyjä oletuksia. Yaminin väitös kritisoi vallitsevaa näkemystä, jossa yrittäjähenkisyyteen liitetään tiettyjä vakiintuneita ominaisuuksia kuten innovatiivisuus ja riskinotto. Väitöskirja paneutuu asiaan syvemmin ja osoittaa, että yrittäjähenkisyyden käsite määräytyy kontekstin ja tavoitteiden mukaan. Se korostaa myös oppimisen, mukautumiskyvyn ja neuvokkuuden tärkeyttä yrittäjyydessä.
Ligniinillä tehoa viruksia ja bakteereja vastaan12.8.2025 07:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen tutkimus on paljastanut, että kasvien rakenteelle tärkeällä ligniinillä, on antimikrobista tehoa viruksia ja bakteereja vastaan. Tulokset korostavat, että ligniinillä, joka on myös tärkeä puuteollisuuden sivutuote, on potentiaalia lupaavana vihreänä vaihtoehtona synteettisille antimikrobisille aineille esimerkiksi pinnoiteaineissa, pakkausmateriaaleissa tai pintojen desinfiointiaineissa. Tutkimus on yhteistyötä Spinnova Oy:n ja CH Bioforcen kanssa.
Jyväskylän yliopiston Vuokatin liikuntateknologian yksikkö ja jääkiekkoseura KalPa yhteistyöhön11.8.2025 14:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston Vuokatin liikuntateknologian yksikkö (JYU-Vuokatti) ja Kuopion KalPa Hockey Oy ovat solmineet jääkiekon tutkimusyhteistyösopimuksen. Yhteistyön keskeisenä tavoitteena on analysoida isoja jääkiekon data-aineistoja ja tuottaa tietoa valmennuksen tueksi mm. kuormittumisen ja palautumisen osalta.
Väitös: Joustava matemaattinen ajattelu tukee ongelmanratkaisua sekä yksin että ryhmässä (Skyttä)11.8.2025 13:13:22 EEST | Tiedote
Salla Skyttä tarkasteli väitöskirjassaan, miten oppilaiden kyky tunnistaa ja hyödyntää aritmeettisia yhteyksiä vaikuttaa heidän suoriutumiseensa tosielämän ongelmanratkaisutehtävässä. Tulokset viittaavat siihen, että joustavuus aritmeettisissa tehtävissä oli hyödyksi ongelmanratkaisussa tasapainotehtävissä.
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