Robottiautot valtaavat kadut ensi vuonna? Totta vai tarua: viisi väitettä itseohjautuvista autoista
Autonomisesta liikenteestä pöhistään paljon, mutta miten, missä ja milloin robottiautoja alkaa näkyä kaduilla?
Näkymättömät voimat ohjaavat jo autoja ja nostureita, mutta mitä kaikkea robottien liikkeelle saamiseen tarvitaan?
Itseohjautuva auto eli tuttavallisemmin robottiauto on tehnyt tuloaan jo vuosia, mutta liikenteen seassa niitä ei vielä nähdä. Teollisuudessa erilaiset robotit taas ovat tehneet töitä jo vuosikymmeniä, mutta niidenkin yleistyminen törmää ajoittain vastoinkäymisiin. Miten nämä robotit toimivat, mikä saa ne liikkeelle – ja mitkä ovat suurimmat haasteet niiden tiellä?
A!ex saattaa näyttää ihan tavalliselta katumaasturilta, mutta valkoisen kiiltävän kuoren alle – ja vähän päällekin – kätkeytyy viimeisintä huutoa olevaa teknologiaa aina tutkista tekoälyyn. A!ex on robottiauto, jonka avulla Aalto-yliopistossa tehdään monitieteistä tutkimusta – samalla kun ollaan mukana edistämässä koko liikennejärjestelmän vallankumousta.
”A!ex oli ihan tavallinen auto, joka on nyt varusteltu aivan huippulaadun havainnointi- ja paikannussensoreilla, kuten kameroilla, tutkilla ja laserkeilaimella, sekä algoritmeja pyörittävällä tietokoneella – ja näin siitä onkin tullut itseohjautuva ajoneuvo”, kuvailee A!exilla tutkimusta tekevä tutkijatohtori Gökhan Alcan Sähkötekniikan korkeakoulusta.
A!ex on saatu tuunattua tutkimuskäyttöön erillisen ohjelmistopaketin ansiosta, jolloin aivan normaalin näköisestä Lexus RX -maasturista muuntautui robottiauto. Ja lukeepa ’Robot car’ auton takalasissakin, jotta muut liikenteessä kulkijat tietäisivät, että tummennettujen lasien takana autoa ohjaavat ihmiskuljettajan sijaan näkymättömät voimat.
Paitsi että A!exin kuljettajan paikalla on ihmisen yhä edelleen istuttava.
Suomen lainsäädäntö sallii myös etäyhteydellä operoivan kuljettajan, mikä itsessään on harvinaisuus Euroopassa. Robottiauton testaamiseen yleisillä kaduilla vaadittiin pitkällinen, jopa kuukausia kestänyt lupaprosessi. Lupa kyllä heltisi, mutta samalla luvattiin liikenne- ja viestintävirasto Traficomille, että turvakuljettaja istuu mukana autossa. Ja löytyypä itseohjautuvasta autosta tarpeen tullen komea hätäkytkinkin, suuri hehkuvan punainen painike.
Laboratorioinsinööri Jesse Pirhonen Insinööritieteiden korkeakoulusta on vastuussa A!exin eri laitteista ja ohjelmistoista, sekä siitä, etteivät sillä kokeiluja tekevät tutkijat sotke robottiauton perusominaisuuksia – tai muiden ryhmien työtä. Mutta myös A!exin ohjauspyörän takana istuminen on tullut Pirhoselle tutuksi vuosien saatossa; onhan hän yksi vain kolmen nimetyn turvakuljettajan joukosta, joka robottiauton kanssa saa lähteä yleisille teille kruisailemaan – ja hänkin vain rajatulla alueella.
”Koeajamme A!exia yleisillä teillä algoritmien testaamiseksi ja kehittämiseksi, mutta lähinnä vain täällä Otaniemen kampuksen alueella”, Pirhonen selventää.
Muillekin teille on A!exin kanssa mahdollista toki lähteä, mutta sitä varten täytyy olla testisuunnitelma, ja asia pitää myös ennalta sopia Traficomin kanssa.
Itseohjautuvuus syntyy muun muassa laserkeilaimen ja tekoälyn yhteistyönä
Algoritmien lisäksi A!exin liikkeelle lähtemiseen tarvitaan paitsi monitieteistä tutkimusta, myös lukuisia muitakin näkymättömiä voimia.
Jo mainittu hätäkytkin on autossa lähestulkoon siinä, missä vaihdekeppi normaalisti sijaitsisi – se A!exista nimittäin puuttuu. Turvakuljettaja pystyy silti tarvittaessa vaihteenvalitsimella säätämään automaattivaihdelaatikkoa. Ohjauspyöräkin on sentään varmuuden vuoksi paikallaan, mutta pääasiassa robottiauton liikkeiden ohjaamisesta vastaa huippuunsa viritetty ja myös jatkuvasti kehittyvä tekniikka.
Robottiauton takakontti kätkee sisäänsä paitsi näitä algoritmeja käsittelevän tietokoneen, myös virranjakojärjestelmän, joka jakaa virtaa tietokoneen lisäksi myös muun muassa antureille ja näytöille. Päätöksenteon avuksi A!exin eri kamerat ja tutkat välittävät koneelle tietoa, samalla kuin katolla oleva laserkeilain tunnistaa ympäristöstään muun muassa vastaantulevat autot ja jalankulkijat, ja samalla paikantaa auton sijaintia.
Robottiauton ohjainlaite saa tietokoneelta sitten algoritmien muodostaman päätöksen, miten liikenteessä on syytä edetä – onko eteen tullut vaikka yllättäviä esteitä.
Pirhonen ja Alcan mainitsevat, että tällä hetkellä A!exin tutkimuksessa on kaksi päälinjaa: toisessa kehitetään juuri tätä robottiauton ohjausta, eli etsitään ratkaisuja siihen, että A!exin ohjausjärjestelmä kykenisi – täysin itsenäisesti – ajamaan turvallisesti. Tätä varten on kehitettävä robottiauton päätöksentekokykyä: A!exin ohjauksen hoitavia algoritmeja koulitaankin tekemään päätöksensä ennen kaikkea turvallisuus mielessä.
Entä sitten se toinen A!exin kehityksen päälinja? Se tähtää mahdottomalta tuntuvaan tehtävään: että robottiauto havainnoisi turvallisesti myös haastavissa sääolosuhteissa, kuten vaikkapa Suomen talvessa.
Miten taklata sääolosuhteet robottiauton tieltä?
Gökhan Alcan ja Jesse Pirhonen esittelevät robottiauto A!exia ja sillä tehtävää tutkimusta kesäkuisena päivänä Otaniemessä. Kuuman auringon paahteessa jäiset maantiet ja pöllyävä lumi ovat viimeinen mieleen juolahtava asia. Ne ovat kuitenkin yksi suurimmista syistä sille, miksi robottiautot eivät Suomen teillä vielä ajele.
Talviset kelit ovat haastavia ihan jokaiselle kuljettajalle, eikä suinkaan vähiten konenäön varassa toimiville roboteille. A!exin havainnointi- ja navigointikykyyn vaikeissa keliolosuhteissa etsii keinoja muun tiimin mukana myös tutkijatohtori Risto Ojala. Hän esittelee yhtä Aalto-yliopistossa kehitetyistä työkaluista, joilla pyritään vähentämään sääolosuhteiden vaikutusta robottiautojen havainnointiin.
”Lumisade on yksi keskeisistä haasteista itseohjautuville autoille, koska se estää sensoreita havaitsemasta mitä ajoneuvon ympärillä on. Esimerkiksi laserkeilain heijastaa lumihiutaleiden aiheuttamaa ’kohinaa’, eikä havainnoi ympäristöään. Ryhmämme onkin kehittänyt algoritmin, jonka avulla pystymme pääsääntöisesti poistamaan lumihiutaleet laserkeilaimen datasta, jolloin tuon kohinan sijaan nähdäänkin oikeaa ympäristöä”, Ojala selittää.
Ojala uskoo vakaasti, että tulevaisuudessa itseohjautuvat autot pääsevät maanteille – jopa Suomen vaikeissa talvioloissa. Kehitys on kuitenkin vielä kaukana tulevaisuudessa, sillä ensin tarvitaan teknologian läpimurto helpommissa olosuhteissa. Ojala kuitenkin muistuttaa, että esteet tai hidasteet robottiautojen tiellä eivät liity yksinomaan tekniikan kehittämiseen.
”Autojen itseohjautuvuuteen liittyy myös lainsäädännölliset kysymykset. Vaikka itseohjautuvat autot olisivatkin turvallisempia kuin ihmisten kuljettamat, ihmiset eivät kuitenkaan hyväksy sitä, että kone tekee virheitä. Ihmisille on siis vaikea hyväksyä se, että yksittäinenkään onnettomuus sattuisi itseohjautuvan auton virheen takia, vaikka kokonaisuudessaan onnettomuusprosentit olisivat pienempiä kuin ihmisten kuljettamilla autoilla”, Ojala sanoo.
Älynosturi ei säästä välitä, mutta senkään toiminnassa ei kyse ole vain teknologiasta
Teollisuudessa näkymättömien voimien ohjaamia robotteja on ollut käytössä jo vuosikymmenien ajan, mutta myös niitä tutkitaan ja kehitetään jatkuvasti autonomisemmiksi ja älykkäämmiksi. Aalto-yliopiston teollisen internetin kampuksella tutkimuksen näkyvintä kärkeä edustaa Konecranesin kanssa yhteistyönä vaalittava älynosturi Ilmatar. Robotiikan ja itseohjautuvuuden tutkijoille nosturi voi kuulostaa laimealta tutkimuskohteelta, mutta todellisuudessa se on ihan kaikkea muuta:
”Se on softaa, se on älylaitteita, se on kaikkea sitä mitä autonomiselta koneelta ja älykkäältä järjestelmältä voi nykyään olettaa. Kun tarkemmin asiaa miettii, niin tämähän on juuri hyvin iso robotti”, toteaa Teollisen internetin kampuksen AIIC:n operatiivinen johtaja Jari Juhanko.
Teollisen internetin kampuksen toiminnan mahdollistaa Juhangon mukaan nimensä mukaisesti kaksi asiaa: teollinen ja internet. Teollinen viittaa siihen ympäristöön, jossa älynosturiakin tutkitaan, jolloin kehitystyön keskiössä on valmistavan teollisuuden yritysten tarpeet ja niiden kanssa tehtävä tiivis yhteistyö. Internet puolestaan liittyy juuri niihin näkymättömissä oleviin voimiin, joita älynosturinkin liikkeelle saamiseksi tarvitaan.
”Internet tarkoittaa konnektiviteettia, eli sen avulla nämä laitteet pystyvät kommunikoimaan muiden laitteiden kanssa välittämällä tietoa. Esimerkiksi yksinkertaisimmillaan omasta sijainnista, mutta myös kaikesta muusta mikä liittyy vaikkapa robotin kunnon valvontaan ja turvallisuuteen”, Juhanko toteaa.
Teknisten ominaisuuksien lisäksi älynosturin tutkimusta ja toimintaa ohjaavat kuitenkin muutkin näkymättömät voimat, muun muassa erilaiset liiketoimintamallit tai juridiikka. Teollisuuden digitalisaatiossakaan ei Juhangon mukaan olekaan kyse pelkästä teknologiasta, vaan robottien liikkeelle saamiseen vaaditaan kaikkien osa-alueiden toimintaa yhdessä ja vieläpä samanaikaisesti.
”Jos joku näistä elementeistä puuttuu, niin meillä on pöytä, missä jalat ovat eri mittaisia: se keikkuu ja sitten jossain vaiheessa kaatuu. Tasapaino pitää hakea siitä, että kaikki elementit ovat kohdallaan”, Jari Juhanko painottaa.
Aidat ja punainen ohjain turvallisuuden takeina
Samoin kuin A!exin, myös Ilmattaren käyttöä ohjaavat erilaiset turvamääräykset, ja se on Juhangon mukaan ’prioriteetti ykkönen’ eli robotti ei saa aiheuttaa ihmiselle vaaraa missään tilanteessa. Nykymääräysten mukaisesti älynosturin tutkimusta tehdäänkin hallissa aidatulla alueella.
”Tämän turvaominaisuudet eivät vielä riitä täyttämään cobotin, eli yhteistoiminnallisen robotin vaatimuksia siitä, että se saisi toimia täysin autonomisesti ihmisen kanssa samassa tilassa”, Juhanko mainitsee.
Älynosturin ohjausta varten on avoin rajapinta Konecranesin järjestelmiin, jolloin sen liikettä ohjaa tietokone, mutta myös käsiohjaus on mahdollista – sitä varten hallin seinustalta löytyy radio-ohjain; ja kuten A!exin hätäkytkin, sekin on väriltään punainen. Myös Ilmattaressa on kamera, jolla konenäkö havaitsee ympäristössä olevat mahdolliset esteet, kuten vaikka väärään aikaan väärään paikkaan eksyneen toimistotuolin – tai ihmisen.
Jos verkkoyhteys robottiin syystä tai toisesta katkeaa, nosturi pysähtyy Juhangon mukaan välittömästi. Samoin jos nosturia ohjataan etäältä, sen yhteyttä on valvottava jatkuvasti. Myös muuta valvontaa vaaditaan, ettei mitään vaarallista pääse tapahtumaan, ja siinä astuu jälleen teollisuuden robottien toimintaa suitsiva regulaatio peliin.
”Autonomiaa halutaan koko ajan enemmän, mutta myös sen regulaatio muuttuu. Minkälaisia turvallisuustekijöitä vaaditaan ja hyväksytään, sitä keskustelua käydään kyllä ihan koko ajan”, Juhanko painottaa.
Ihmiset voivat kuitenkin olla myös esteenä tai hidasteena teollisuuden autonomian laajenemisen tiellä, muistuttaa Juhanko.
”Tarvitaan vielä ihmisten hyväksyntä sille, että maailma muuttuu. Paljon on puhuttu siitä, että robotisaatio ja koneiden autonomia vie työpaikat. On kuitenkin myös todettu, että ne työt, mitkä autonomia korvaa, ovat tyypillisesti tylsiä, yksitoikkoisia ja toisteisia, ja ne juuri onkin helpoin automatisoida. Täälläkin puhutaan, että varsinkin teollisista työntekijöistä iso pula – niin tämä voi olla siihen ratkaisu”, Juhanko pohtii.
Kaikesta huipputekniikastaan ja koneälystään huolimatta itseohjautuva Ilmatar-nosturi ei kuitenkaan vielä täysin toimi ilman ihmisen käsivoimia.
”Ainoa haaste vielä nykypäivänä siinä on tuo perinteinen koukkusysteemi, eli kun koukkuun laitetaan jotain kiinni, siinä tarvitaan ihmiskäsiä. Meillä on kuitenkin suunnitelmana – yhteistyössä kumppaneidemme kanssa – rakentaa sellainenkin robotti, joka tähän pystyisi”, Juhanko mainitsee.
Ilmatar saattaa siis jatkossa saada koukkuunsa nostettavaa ilman ihmisen lihasvoimia. Ja kuten Risto Ojala toiveikkaana mainitsi, jonain päivänä – vaikka sitten kaukanakin tulevaisuudessa – myös robottiautojen itsenäiseen matkustamiseen liittyvät näkymättömätkin ongelmat ratkaistaan, ja niistä tulee yhtä yleisiä kuin teolliset robotit. Mutta ainakin vielä toistaiseksi robottiauto A!ex tekee kaduilla matkaa vain harvalukuisen turvakuljettajajoukon valvovan silmän alla.
Gökhan Alcan
Risto Ojala
Itseohjautuva auto A!ex yllyttää tutkijoita yhteistyöhön
Valkoinen auto näyttää tavalliselta katumaasturilta. Tarkemmin katsottuna sen katolta havaitsee laserkeilaimen. Ohjaamosta ei löydy edes vaihdekeppiä, sillä A!exin vaihteet vaihtuvat algoritmien avulla.
Älynosturi sai avoimen kehitysympäristön
Kehitysympäristö koostuu Ilmatar-nosturista ja sen digitaalisesta kaksosesta. Monia kaksosen osia voidaan nyt hyödyntää nosturiin liittyvien uusien tuotteiden ja palveluiden kehittämisessä – mihin aikaan ja missä päin maailmaa tahansa.
Suomen tekoälykeskus FCAI
- Julkaistu:
- Päivitetty:
Lue lisää uutisia
Kurkistus funktionaalisten polysakkaridijohdannaisten elektrospinning-tutkimukseen
Meillä oli kunnia isännöidä vierailevaa puhujaa, tutkija Issei Otsukaa Grenoble Alpesin yliopistosta "Kahvia ja tiedettä" -tapahtumassamme. Otsuka vierailee Suomessa Researcher Short Mobility -ohjelmassa, jonka tarkoituksena on edistää Ranskan ja Suomen välisiä tieteellisiä kumppanuuksia.
Tutustu meihin: Apulaisprofessori Ville Miikkulainen
Ville Miikkulainen siirtyy professoriksi Aalto-yliopiston yliopistonlehtorin tehtävästä.
Wood Programin 30-vuotisjuhlaprojekti nousee Kuhmon torille
Aalto-yliopiston puuarkkitehtuuriin erikoistuvat opiskelijat toteuttavat joka vuosi Wood Program -projektin. Opintokokonaisuuden 30-vuotisjuhlavuonna yhteistyökumppanina toimii Kuhmon kaupunki. Toteuttava kohde on Kuhmon torille nouseva torilava.