Todenmukaista grafiikkaa tekoälyllä

Smart Art - Machine learning imperfections in materials

Tietokoneella tuotettua grafiikkaa käytetään kaikkialla televisiosta elokuviin ja tietokonepeleihin. Tutkijat ovat kouluttaneet koneoppimisen tekoälyalgoritmia kuvasarjalla, jossa on tosielämän pintarakenteita ja vastaavia tietokoneella luotujen esineiden pintarakenteita. Tietokone pyrkii ennustamaan muuttujat, jotka parhaiten auttavat tietokoneella luotua esinettä vastaamaan todellista. Sitten tietokone tarkastaa, vastaavatko sen tekemät ennusteet tosielämän esimerkin arvoja. Kun tietokone pystyy ennustamaan nämä muuttujat oikein, se voi alkaa tuottaa tietokonemalleja aivan uusista tosielämän valokuvista.

MIT-yliopiston tutkija ja Aalto-yliopistossa väitellyt Miika Aittala huomauttaa: ”Jokaisen yksityiskohdan on oltava ruudulla kunnossa, ettei mikään pistä poikkeavana silmään. Katsojat ovat todella taitavia huomaamaan, jos toteutus on graafisesti pielessä.”

Jos tietokone ei onnistu pintarakenteen kuvaamisessa, esine saattaa näyttää joko liian kiiltävältä tai samealta. Tämä on yksi tyypillisimmistä tilanteista, missä tietokoneella luotu kuva erottuu selvästi epäaitona. Esineen pintarakenteen ulkonäkö riippuu todellisuudessa siitä, miten valo vaikuttaa materiaalin kanssa.

On tarpeellista varmistaa, että kaikki tietokoneella luodut osiot näyttävät oikeilta. Puolivillainen grafiikan tuottaminen saattaa olla huonompi vaihtoehto kuin kokonaan tekemättä jättäminen. Esimerkiksi elokuvien lopussa on tästä syystä varsin pitkä tekijäluettelo, kun siinä listataan kaikki lukuisat visuaalisista tehosteista vastaavat henkilöt. Mahdollisuus automatisoida työläs prosessi tietokoneella luotujen kuvien todenmukaistamiseksi voi auttaa myös taiteilijoita keskittymään olennaisempiin taiteellisiin kysymyksiin.

Professori Jaakko Lehtisen ryhmän tutkijat Aalto-yliopiston tietotekniikan laitoksella ovat valjastaneet tekoälyalgoritminsa ongelman ratkaisemiseksi.                                  

Pintarakenteiden täydellinen kuvaaminen on vaikeaa, koska ne ovat täynnä mikroskooppisia virheitä. Esineiden pinnalla on kaikenlaisia pieniä möykkyjä ja kuoppia, joita ei näe paljaalla silmällä, mutta juuri ne saavat pinnat näyttämään erilaisilta. Tällä hetkellä tietokonegrafiikan osaajat joutuvat manuaalisesti testaamaan erilaisia teennäisiä muuttujia saadakseen pintarakenteen näyttämään oikealta - esimerkiksi kuoppaisuutta simuloiden.

Jos tietokone pystyisi muodostamaan oikeat muuttujat yksinkertaisesta näytekuvasta, prosessi voisi nopeutua huomattavasti. Jos tietokonegrafiikan osaaja esimerkiksi haluaisi elokuvan kohtaukseen nahkaisen salkun, hän voisi syöttää tietokoneeseen muutaman kuvan nahkaisesta pintamateriaalista ja tietokone voisi päätellä nahkasalkun ulkomuodon suoraan kuvien pohjalta. Vielä ihanteellisempaa olisi, jos graafikko voisi ladata yksinkertaisia kuvia puhelimellaan, joiden ei tarvitsisi olla teknisesti korkealaatuisia. Miika Aittalan nykyinen tutkimus liittyykin yksinkertaiseen tietokonegrafiikan pintarakenteiden tuottamiseen puhelimella otetuista kuvista.

”Tutkijan näkökulmasta asiat tapahtuvat nopeasti ja ihan uudella tavalla. Neuroverkkojen avulla päästään käsiksi ongelmiin, joista oli aikaisemmin vaikea saada mitään otetta. Myös toimintamalli alkaa kokonaisuudessaan selvitä, kun neuroverkkoja hyödynnetään riittävän kauan.”

More from this series

Smart Art - Machine learning imperfections in materials
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Todenmukaista grafiikkaa tekoälyllä

Neuroverkot ja koneoppiminen ovat alkaneet muuttaa ihmisen ja tietokoneen välistä vuorovaikutusta ennalta-arvaamattomasti monella eri saralla, myös tietokonegrafiikassa.
Smart Art - Finland's Art and Craft School Robotti
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Uudelleen ohjelmoitua taidekasvatusta

Käsityökoulu Robotti on lapsille suunnattu koulu, jossa opetellaan elektroniikkaa, ohjelmointia ja digitaalisia tekniikoita. Siinä on yhtä paljon kyse hauskanpidosta ja virtapiirien bendauksesta kuin myös uuden oppimisesta rajoja rikkomalla.
Smart Art - Quantum Garden
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Taideteos kutsuu ohikulkijoita auttamaan kvanttifysiikan tutkijoita

Quantum Garden on interaktiivinen taideteos, jota pelaamalla kerätään dataa kvanttitietokoneen kehittämistä varten.
Smart Art - AI needs art
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tekoäly taiteen äärellä

Ilman taidetta tekoälyn tarinasta jää jotain löytymättä. Näin uskoo tohtoriopiskelija Kasperi Mäki-Reinikka, joka haluaa törmäyttää taiteen ja tekniikan – ja hyödyntää niiden välistä jännitettä.

Lisää tästä aiheesta

Kansikuvat Verma ja Lee
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Hyvää suunnittelua vauvasta vaariin

Aalto ARTSin elokuun väittelijät ratkaisevat ongelmia eri käyttäjäryhmät huomioonottavilla suunnittelumetodeilla.
Mika Juuti studied the use of machine learning in information security for his dissertation.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tietoturvatutkijan täytyy osata ennakoida hyökkääjän seuraava askel

Tohtorikoulutettava Mika Juuti keskittyi väitöskirjassaan koneoppimisen hyödyntämiseen tietoturvajärjestelmissä.
Photoactive rod-like virus bundle schematic
Tiedotteet, Tutkimus ja taide, Yliopisto Julkaistu:

Virukset ja väriaineet voidaan valjastaa vedenpuhdistukseen

Aalto-yliopiston tutkijat kehittivät uuden tavan luoda viruspohjaisia materiaaleja. Tulevaisuudessa niitä voidaan hyödyntää muun muassa nanolääketieteessä ja ympäristöteknologiassa.
Kuva: Sanna Lehto
Yhteistyö, Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Miten katkaista haavoittuvaisuusketju

Claudia Garduño ja AaltoLAB Mexico selvittivät, kuinka empatian, tiiviin kuuntelemisen ja muotoiluajattelun avulla voidaan löytää alkuperäisyhteisön keskeisimmät ongelmat.
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu