Älykkäät tekstiilit uudistavat käsityksemme materiaaleista – ja lajienvälisestä viestinnästä

Ensi vuoden alkupuolella alkavassa PAST-A-BOT-hankkeessa kartoitetaan uusia tapoja ihmisten, muiden lajien, koneiden ja ympäristön vuorovaikutukselle. Euroopan tutkimusneuvosto ERC on myöntänyt professori Jaana Vapaavuorelle hanketta varten 5-vuotisen Consolidator Grant -rahoituksen.

Tutkijoiden tavoitteena on kehittää tekstiilirobotteja, jotka pystyvät esimerkiksi aistimaan ympäristöään ja käsittelemään tietoa, mutta myös muuttamaan muotoaan tai mekaanisia ominaisuuksiaan. Käytännössä kyse on pehmeistä, toiminnallisista tekstiilirakenteista, jotka on rakennettu älylangoista, ja jotka pystyvät tunnistamaan ääntä, tärinää sekä eri materiaalien komponentteja toisistaan. Niiden moniaistiset ominaisuudet mahdollistavat lähestymistavan, joka korostaa kestävää ja sopusointuista suhdetta ympäristöön – ekologisen tasapainon vaalimista ja sitä, että myös muilla kuin ihmisillä on omat arvonsa ja oikeutensa – ja joka huomioi eri lajien tavat kommunikoida ja havainnoida maailmaa.

Lisäksi hankkeessa tutkitaan myös loogista tietojenkäsittelyä, joka perustuu liikkuviin älylankoihin, jotka tuottavat määrätyn liikkeen ulkoisen signaalin vaikutuksesta. Erilaisia lankatekniikoita yhdistelemällä näistä voidaan rakentaa kytkimiä, joilla voidaan suorittaa matematiikasta tunnettuja loogisia laskentaoperaatioita.

Teknologiat ja tulevaisuuden sovellukset

Yksi hankkeen keskeisimmistä tutkimusaiheista ovat muunneltavat, pehmeät vuorovaikutuspinnat (customizable soft interfaces). Uudenlaisten pehmeiden ja muovailtavien robottien lisäksi tutkimus voi mahdollistaa ääntä ja ympäristöään aistivia tekstiilipintoja sekä kehittyneitä avustavia vaatteita, jotka helpottavat liikkumista tai pukeutumista tukea tarvitseville.

Ääni nouseekin projektissa keskeiseksi lajienvälisen viestinnän muodoksi. Tiedonlähteenä sitä on tutkittu yllättävän vähän, vaikka se on ekosysteemeissä tärkeä kommunikaation tapa eri lajien välillä. Esimerkiksi kasvien kommunikoinnista tiedetään edelleen vain vähän, professori Jaana Vapaavuori kertoo.

”Kuivuudessa monet kasvit, kuten vaikkapa tomaatit, tuottavat korkeita kavitaatioääniä, joita emme kuule, ja toisaalta kasveja syövät hyönteiset voidaan tunnistaa omista ääni- ja tärinäkuvioistaan. Kehittämällä ratkaisuja, jotka ovat herkkiä ekosysteemille tärkeille taajuusalueille voidaan siis parantaa ihmisten ja muunlajisten välistä viestintää, sekä ylipäänsä kasvattaa ymmärtämystämme ympäristöjemme tilasta”, hän jatkaa.

Tulevaisuuden sovelluksia voisivat olla esimerkiksi pehmeät puettavat robotit, jotka aistivat kehon biokemiallisia muutoksia ja voivat täsmäannostella lääkkeitä oikea-aikaisesti. Maataloudessa tekstiilirobotit voisivat reagoida muutoksiin kasvien ympäristössä: varjostaa niitä kuumuudessa tai torjua tuholaisia vain tarvittaessa säästäen siis ympäristölle haitallisia torjuntakemikaaleja. Äänen – siis muun kuin ihmisäänen – avulla ohjattavat tekstiilit voivat avata myös uusia tapoja hajottaa ja kierrättää materiaaleja.

Uusi tapa ajatella materiaalitutkimusta

Vapaavuori kertoo, että hankkeen tavoitteena on tuoda materiaalitieteen tutkimukseen uusi lähestymistapa, jossa suunnittelu ei perustu vain nykyhetkeen ja lähivuosiin. Materiaalien pitäisi hyödyntää menneisyyden unohdettuja tai keskeneräisiksi jääneitä teknologioita ja samalla huomioida koko elinympäristön, siis muidenkin kuin ihmisten, tarpeet sekä tulevaisuuden mahdollisuudet.

“Haluamme kyseenalaistaa ajatuksen lineaarisesti etenevästä materiaalitutkimuksesta, jossa keskitytään vain nykyisten teknologioiden parantamiseen ja tuotantomäärien kasvattamiseen”, Vapaavuori sanoo.

Vaikka hankkeella on paljon potentiaalisia sovelluskohteita, Vapaavuori korostaa, ettei tutkimuksessa keskitytä vain vallitsevan tilanteen tarpeisiin. Sen sijaan tavoitteena on luoda monitieteinen, joustava ja toistuvaan kehittämiseen perustuva viitekehys, joka auttaa suuntaamaan katseen tulevaisuuteen.

“Haluaisin problematisoida kysymyksen siitä, millaisia ‘ratkaisuja’ me etsimme. Ehkä koko kysymys on muotoiltava uudelleen, sillä meillä ei ole mitään tieteellistä evidenssiä, että tämän päivän tilanteesta voisi suoraan ennustaa tulevaisuuden tarpeita”, Vapaavuori pohtii.

“PAST-A-BOT - Past-aware material networks towards tomorrow’s textile robots” on tutkimushanke, jolle on myönnetty Euroopan tutkimusneuvoston Consolidator Grant -rahoitus, jonka arvo on yli kaksi miljoonaa euroa. Viisi vuotta kestävä hanke käynnistyy vuoden 2026 alkupuolella.

Professori Jaana Vapaavuori kertoo tutkimusalastaan – katso luento: