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
Pyöräilitkö lapsena kouluun? Todennäköisesti myös lapsesi kulkevat koulumatkansa omin voimin7.8.2025 06:00:00 EEST | Tiedote
Kuljitko lapsena kouluun kävellen, pyöräillen tai talviaikaan hiihtäen? Jos kuljit koulumatkasi aktiivisesti, todennäköisesti myös lapsesi kulkevat kouluun omin voimin. Näin kertoo Jyväskylän yliopiston tutkimus, joka osoitti ylisukupolvisen yhteyden vanhempien ja heidän lastensa koulumatkaliikunnassa. Tutkija muistuttaa, että omin voimin kouluun kulkeminen on helppo ja käytännöllinen tapa lisätä liikettä arkeen.
Jyväskylän yliopiston täydennyshaku tarjoaa opiskelupaikkoja kieliin ja luonnontieteisiin6.8.2025 09:36:57 EEST | Tiedote
Jäitkö korkeakoulujen yhteishaussa ilman opiskelupaikkaa? Sinulla on vielä mahdollisuus päästä syksyn opintoihin mukaan täydennyshaussa!
Päiväkodin aloitus on iso askel – näin ammattilaiset tukevat pieniä lapsia30.7.2025 07:30:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston tutkimuksessa tarkasteltiin, miten varhaiskasvatuksen ammattilaiset tukevat noin 1-vuotiaita lapsia heidän ensimmäisenä päiväkotipäivänään. Tutkimuksesta selviää, kuinka ammattilaiset ja pienet lapset rakentavat yhdessä varhaiskasvatuksen aloitusta ja millaisia pedagogisia ratkaisuja ammattilaiset työssään hyödyntävät.
Jyväskylän kansainvälinen kesäkoulu tuo maailmanmainetta Jyväskylän yliopistolle28.7.2025 12:46:06 EEST | Tiedote
Jyväskylän kansainvälinen kesäkoulu, Suomen suurin ja vanhin kesäkoulu, houkuttelee opiskelijoita ympäri maailmaa kehittämään akateemista osaamistaan STEM-aloilla elokuussa 4.-15.8.2025. Osaamisen kehittämisen rinnalla opiskelijoille syntyy arvokkaita kansainvälisiä suhteita ja rikkaita kokemuksia Suomen kesäisessä Jyväskylässä. Kesäkoulun ohjelmaan kuuluu myös kaikille avoin yleisöluento kyberturvallisuudesta.
Jyväskylän yliopiston ja amerikkalaisen yrityksen yhteistyöstä syntyi maailman tarkin sydänkäyriä tunnistava ohjelmisto ja tytäryhtiö Keski-Suomeen14.7.2025 13:45:27 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopisto ja yhdysvaltalainen hitech-yritys USAMedX loivat yhteistyössä täysin automaattisesti toimivaan sydäniskuriin sykekäyrien tunnistuksen. Ohjelmistoa tullaan käyttämään kotikäyttöön tarkoitetussa sydäniskurissa, joka pystyy analysoimaan potilaan sydänkäyrän ja antamaan sydäniskun tarvittaessa automaattisesti. Yhteistyö johti lopulta myös USAMedX:n tytäryhtiön perustamiseen Jyväskylään.
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