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
Väitöstutkimuksen mukaan ryhmälauluopetus edistää nuorten hyvinvointia kehollisuuden ja hengitystietoisuuden kautta9.5.2025 09:48:03 EEST | Tiedote
Ryhmälauluopetus voi vahvistaa nuorten itsetuntoa, lievittää stressiä ja vähentää sosiaalista ahdistusta, todetaan FM, MuM Mari Koistisen musiikkikasvatuksen väitöstutkimuksessa.
Viisaus ei ole pelkkää tietämistä8.5.2025 13:00:00 EEST | Tiedote
Uusi tutkimus haastaa arkikäsitykset viisaudesta. Toisin kuin usein ajatellaan, pelkkä tieto ei tee ihmistä viisaaksi.
Pyöräillen vai vanhempien kyydillä kouluun? Vanhempien liikunnallisuus ja lyhyet matkat edistävät aktiivista kulkemista8.5.2025 06:30:00 EEST | Tiedote
Koulumatkojen kulkeminen aktiivisesti, esimerkiksi pyöräillen tai kävellen, on vähentynyt merkittävästi, osoittaa Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellisen tiedekunnan pitkittäistutkimus. Tutkimuksessa verrattiin 1980-luvulla koulua käyneiden koulumatkaliikkumista heidän lastensa koulumatkaliikkumiseen 2010-luvun lopulla. Vanhempien rooli on tärkeä, sillä heidän liikunnallisuutensa vaikuttaa myönteisesti lasten aktiiviseen koulumatkaliikkumiseen.
Uudet professorit esittäytyivät juhlaluennoilla 7.5.20257.5.2025 14:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston uudet professorit esittäytyivät keskiviikkona 7.5.2025. Juhlaluentonsa pitivät taloustieteen professori Mika Haapanen, kognitiivisen neurotieteen professori Piia Astikainen, kansainvälisen kehitystutkimuksen professori Tiina Kontinen sekä aivojen kehityksen professori Jan Kujala.
Tuoretta professoria Miriam Nokiaa kiehtoo muistin hermostollinen perusta7.5.2025 10:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston rehtori Jari Ojala on nimittänyt Miriam Nokian psykologian professorin tehtävään. Professuurin erityisalana on käyttäytymisen muutoksen taustalla olevat, erityisesti keskus- ja autonomisen hermoston perusmekanismit.
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