Vielä jokin aika sitten ajateltiin, että kotirobotit ovat todellisuutta vasta sitten, kun nykynuoret ovat ehtineet eläkeikään.

Mutta nyt Tampereen teknillisen yliopiston signaalikäsittelyn laitoksen Associate Professor Joni Kämäräinen heittää ilmaan jo rohkeamman arvion: "Robotit tulevat koteihimme jo 10–15 vuodessa, jopa nopeammin".

Eikä kyse ole vain tyhmistä imuriroboteista, vaan älykkäistä robottikavereista. Nyt suunnitteilla oleviin lemmikkien kaltaisiin palvelrobotteihin verrattuna takavuosien koirarobotit ovat hyvin alkeellisia. Nehän osasivat oikeastaan vain pyörittää silmiään, istua ja näyttää söpöiltä.

"Robottikaverit ovat vähän hassuja mutta älykkäitä, vähän samaan tapaan kuin Harry Potterin Dobby-kotitonttu", selittää Kämäräinen.

"Niillä on samat aistit kuin meillä: ne tuntevat, näkevät ja kuulevat, ja niille voidaan kehittää myös hajuaisti. 

Aluksi ne katselevat mitä teemme, ja sitten ne alkavat täyttää tiskikonetta ja imuroida. Ne huolehtivat asioista ja katsovat lasten perään. Kun tulemme kotiin töistä, kaikki paikat ovat kunnossa."

Paras asia on oppimiskyky

Tulevaisuuden tietokoneita ei ohjelmoida, vaan ne koulutetaan. Samaan tapaan tekoälyn avulla robotteihin ohjelmoidaan oppimiskyky. Elleivät ne heti osaa tehdä jotain, ne voivat opetella sen kokeilemalla – vastaavasti kuin pikkulapsi opettelee juomaan mukista.

"Robotit osaavat myös kommunikoida keskenään. Ne kysyvät toisiltaan neuvoja robottien oman, rinnakkaisen internetin kautta. Ja mikä parasta: kun yksi robotti on oppinut vaikkapa keittämään kahvia, se voi kertoa asiasta muille. Pian sen jälkeen kahvi porisee kaikissa robotin ja kahvinkeittimen omistavissa kodeissa maailmalla."

Vaikka HULC on suunniteltu sotilaiden käyttöön ja militaaripuoli on luonnollisesti hyvin kiinnostunut tällaisista ihmisen kykyjä lisäävistä tekniikoista, ovat eksoskeletonien suurimmat hyödyt kuitenkin varsin arkisia. 

Yksinkertaisimmillaan eksoskeleton, eli ulkoinen tukiranka, on keinotekoinen kehon ulkopuolella oleva rakenne, joka tulee ja vahvistaa meitä. Esimerkiksi hyönteisten ja äyriäisten panssaria voi ajatella yksinkertaiseksi, biologiseksi eksoskeletoniksi – samoin kuin ritarien haarniskoita sekä vastaavia, nykyaikaisia erilaisia suojapukuja. 

Kun tukirankaan yhdistetään moottorit tai muut voimalaitteet, pystyy ihminen lisäämään olennaisesti suorituskykyään. Erityisen suuri apu tällaisista laitteista on vammautuneille tai jostain syystä heikoille henkilöille, jotka parhaimmillaan voivat toimia samalla tavalla kuin terveet ihmiset. 

Muutamia tällaisia eksoskeletoneja on jo myynnissä, mutta ne ovat vielä kömpelöitä ja niiden toiminta-aika on varsin rajallinen. Tekniikka kuitenkin kehittyy koko ajan (pitkälti sotilaiden ansiosta/vuoksi) ja helposti päälle puettavat, myös "terveiden" käyttöön suunnitellut laitteet ovat pian tulossa markkinoille.

Kun nämä laitteet pystyvät aikanaan toimimaan nykyistä joustavammin, joko siten, että ne seuraavat viiveettä raajojen toimia ja vain tehostavat niitä, tai jopa saavat ohjauskäskyjä aivoilta samaan tapaan kuin raajat, ovat mahdollisuudet todella kiinnostavia. Eipä ihme, että tieteistarinoissa on paljon erilaisia eksoskeletoneja, joiden avulla ihmisestä tulee superihminen – etenkin jos ja kun mukaan laitetaan aistejammekin parantavia sekä laajentavia laitteita.

Kenties rollaattorin raahaamisen sijaan tulevaisuuden ikäihmiset hyppäävät aamulla eksoskeletoniin ja lähtevät valloittamaan Everestiä!

de Vaucanson on jäänyt historiaan, koska hän keksi aikanaan ensimmäiset robotit. 

Kyllä, siis 233 vuotta sitten ja kyseessä olivat robotit.

Tarkalleen ottaen de Vaucanson rakensi eräät ensimmäiset automatat, jotka olivat nykyaikaisten robottien täysin mekaanisia ja yksinkertaisia esiasteita. Näistä kuuluisin oli tämä päivän kuvana oleva mekaaninen ankka, Canard digérateur, jonka tarkoituksena oli jäljitellä elävän, oikean ankan syömistä, juomista, ruoansulatusta ja kaikkea mitä sen jälkeen tapahtuu. 

Ankan oli tarkoitus toimia siten, että sen sisään laitettiin jyviä, jotka hajoaisivat kuten vatsassa ja lopulta tulisivat toisesta päästä ulosteena.

Ei sinänsä ole yllättävää, että ankka ei toiminut suunnitellusti. Ensinnäkin otsikkokuvana oleva ankka on oikeasta, alla olevasta ankasta tehty taiteellinen versio, joka näytti paremmalta kuin oikea suurine säiliöineen ja putkistoineen. 

Toiseksi systeemi ei toiminut (edes alla olevassa, suuremmassa ankassa, missä varsinainen “ruoansulatus” oli ankan ulkopuolella); sitä piti koko ajan hoitaa ja “ruokaa” viedä säiliöissä ja putkissa eteenpäin.

Perjantaina vietettiin ympäri keskisen Euroopan "Tutkijoiden iltaa", eli yliopistojen ja tutkimuslaitosten tutkijat avasivat oviaan ja tulivat myös turuille sekä toreille kertomaan tekemisistään.

Näin tapahtui myös Pisassa, Italiassa, missä koko aukio kuuluisan Pisan tornin ympärillä muuttui tiedetoriksi. Mukana siellä oli myös Pisan yliopiston robotiikan tutkimuslaitos, joka kantaa skoottereistaan tutun yhtiön perustajan pojan Enrico Piaggion nimeä. He toivat näytille Walkman-nimisen robotin, joka on suunniteltu toimimaan pelastajana erilaisissa onnettomuustilanteissa. Tukevatekoinen ja autonominen robotti pystyy toimimaan esimerkiksi maanjäristyksen jälkeen raivaustöissä tai ydinvoimalaonnettomuuksissa – tilanteissa ja paikoissa, minne ihmiset eivät voi mennä paikalle.

Walkman on ihmisen kokoinen: pituutta metri ja 85 senttiä, massaa 100 kiloa. Se pystyy toimimaan yli tunnin ajan yhdellä latauksella. Jännittävää robotissa on se, että se pystyy kävelemään ja myös ajamaan autoa. Se voi käyttää ihmisille tarkoitettuja työkaluja ja sen pystyy muutenkin tekemään kahdella robottikädellään sellaista, mitä ihminen voisi tehdä.

33 moottorilla varustetun robotin "yläruumis" voi kääntyä 180°, joten se voi toimia hyvin ahtaissa paikoissa. Sen "päässä" on luonnollisestikin kameroita ja antureita, joiden kautta sitä voidaan käyttää etänä.

Lisää tietoa Walkmanista on tutkimuslaitoksen nettisivuilla (italiaksi) ja kuvia tutkijoiden yöstä on mm. täällä.

Sateiseen päivään sopii vetinen kuva. Soulin kansallisen yliopiston ja Harvardin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet pikkuruisen robotin, joka hyppää ilmaan. Siinä ei vielä ole mitään ihmeellistä, mutta suomalaisilta mökkirannoiltakin tutun vesimittarin tavoin keinoötökkä pystyy loikkaamaan yhtä helposti niin veden pinnalta kuin kovalta maankamaraltakin.

Tutkijat selvittivät, miten vesimittari pystyy yhdistämään sopivan voiman, ponnistuksen keston ja syvyyden, jolla veden pintajännitystä hyödyntämällä pääsee ilmaan. Kirjaimellisena lisätwistinä oli se, että vesimittari kiertää hypätessään jalkojaan. Toimivan robotin rakentaminen ei ollut helppoa ja tutkijaryhmä joutui testaamaan useita prototyyppejä ennen kuin löysivät oikean ratkaisun.

Yhdeksi keskeiseksi tekijäksi osoittautui se, että robotin jalkojen on oltava ponnistusvaiheessa mahdollisimman pitkään kosketuksissa vedenpinnan kanssa. Soveltamalla vesimittareilta matkittuja ominaisuuksia tutkijat rakensivat ”hyppijän”, joka pystyy kohdistamaan veteen 16 kertaa omaa painoaan vastaavan voiman rikkomatta silti pintajännitystä.

Kuva: Seoul National University

Kalifornian yliopiston Berkeleyn kampuksella on toiminnassa robotti, jonka me kaikki varmaankin haluaisimme kotiin: laitteen nimi on BRETT, eli Berkeleyn robotti tylsien toimien tekemistä varten (Berkeley Robot for the Elimination of Tedious Tasks), ja nimi kertoo kaiken siitä mihin tutkijat ovat sen toivottavasti pystyvän.

Suuri osa kotitalouksien tylsistä toimista on kuitenkin aika monimutkaisia ja ne vaativat varsin paljon älykkyyttä. Kyse on aika usein eräänlaisesta palikkatestistä: pitää löytää samankaltaisia esineitä ja tehdä niille jotain, ja toistaa samaa monta kertaa, paitsi hyvin harvoin esineet ovat aian samanlaisia ja tarkasti ennalta määritetyillä paikoillaan.

Koska kaikkia arkisen elämän tehtäviä ei kerta kaikkiaan voi opettaa robotille ennalta, onkin hankkeen tärkein päämäärä kehittää robotille kyky yrittää ja oppia erehdyksistään. Algoritmien suunnittelijoiden kannalta kyse on oikeastaan siitä, että robotti käsketään yrittämään jotain asiaa uudelleen ja uudelleen hieman eri tavoilla, kunnes tehtävä onnistuu.

Eräs tällainen esimerkki on palasista koostuvan lelun kokoaminen.  Robotti voi ensin kuvata osia eri puolilta ja hahmottaa millaisista osista on kyse. Tekoälyn avulla se pohtii erilaisia tapoja liittää osia toisiinsa ja siirtyy sitten koettamaan näitä.

Berkeleyn tutkijaryhmä kertoi tänään Seattlessa pidettävässä robotiikan ja automaation konferenssissa saavuttaneensa tässä läpimurron. BRETT onnistuu tekemään sille uusia tehtäviä itsenäisesti yrityksen ja erehdyksen metodilla; robotti laitettiin esimerkiksi ripustamaan vaatteita henkareissa tangolle  ilman, että sille on kerrottu tietoja ympäristöstään tai tangon sekä ripustimien sijainneista. 

Periaatteessa siis BRETT voidaan laittaa vain huoneeseen ja kertoa sille, että “laita vaatteet roikkumaan”. Kun ajatellaan tulevaisuuden kotirobotteja, on tämä erittäin tärkeä askel eteenpäin. Niiden täytyy pystyä itse keksimään miten asiat tehdään, hahmottamaan paikkansa tilassa ja määrittämään käsivarsiensa liikeradat tilassa. Ja muodostamaan sitten tehtäväsarjan, jonka muistamalla ja muokkaamalla robotti pystyy suoriutumaan vastaavanlaisista tehtävistä hieman eri tilanteissa.

Miltä tuntuisi olla yksin taidemuseossa yöllä?

Juuri parhaillaan on Tate-museossa Lontoossa meneillään jännittävä projekti, missä tätä voi käydä kokemassa – tosin robotin kautta. Yleisö voi ohjata yöllä netin kautta robotteja museossa ja käydä katselemassa haluamiaan teoksia ja paikkoja.

Kyseessä on idea, jolla The Workers -suunnittelutoimisto osallistui kilpailuun, jonka tarkoituksena oli keksiä uusia tapoja hyödyntää uutta digitekniikkaa museokokemuksen parantamiseen. Kilpailuun tuli monia ideoita, joista monet otettiin tarkempaan suunnitteluun, mutta monet myös hylättiin liian hankalina tai kalliina. Tate Median luova johtaja Jane Burton päätti kuitenkin selata vielä kerran hylättyjä ehdotuksia, ja hän ihastui ajatukseen museossa yöllä vaeltavista roboteista.

Projektitiimin jäsenen David di Ducan mukaan lähtökohtana robottien ideoinnissa oli ainainen haave siitä, että pääsisi katsomaan museota yöllä, jolloin se on aivan erilainen paikka kuin päivällä. Kulkeminen yksin autiossa, pimeässä museossa on varmasti monen muunkin haaveena.

Ideaa ei toteutettu ihan alkuperäisenä, mutta kevytversionakin se on upea: viiden yön ajan elokuun 13. päivästä alkaen museon nettisivuilta on voitu ohjata robotteja ja käydä katselemassa museota sekä sen teoksia.

Tai ei aivan koko museota, sillä robotit eivät pääse kulkemaan portaissa, minkä vuoksi ne liikkuvat ainoastaan museon päägallerioissa. Niissä on lisäksi turvalaitteet, jotka estävät niitä törmäämästä toisiinsa, seiniin tai arvokkaisiin taideteoksiin.

Robotteja on neljä ja kukin niistä toimii klo 22 alkaen kolmeen saakka (Lontoon aikaa) yöllä akkujen voimalla. Ne pystyvät liikkumaan joka suuntaan vapaasti ja niiden "päässä" on kaksi pystysuunnassa kääntyvää kameraa sekä LED-valot. Joka neljäs minuutti uusi henkilö pääsee ohjaimiin, kun toimintaa hallitseva systeemi valitsee netistä uudet käyttäjät.

Robotteja voi käydä ohjaamassa (tai yrittämässä ohjata, sillä ne ovat hyvin suosittuja) vielä parin yön ajan klo 24-05 Suomen aikaa yöllä osoitteessa afterdark.tate.org.uk. Testasimme tätä ja idea paitsi toimii, niin on myös kerrassaan maaginen. Mikä suomalainen museo tekisi myös tällaisen?

Pidätkö puutarhanhoidosta, mutta olet liian kiireinen tai tumpelo hoitamaan sitä?

Ei hätää, professori Ken Goldbergillä on ratkaisu: Telegarden, eli etäpuutarha. Kyseessä on vuosien 1995 ja 2004 välisenä aikana tehty, South Carolinan yliopiston ja Itävallan Linzissä sijaitsevan Art Electronica -keskuksen yhteishanke, missä netin kautta pystyttiin hoitamaan puutarhaa kauko-ohjattavalla teollisuusrobotilla.

Puutarhanhoito oli tässä tapauksessa joukkoistettu siten, että ihmiset ympäri maailman pystyivät katsomaan kameran kautta miten kasvit voivat ja he saattoivat sitten esimerkiksi kitkeä tai kastella robotin avulla. He saattoivat jopa istuttaa uusia kasveja ja hoitaa "omaa" kasviaan etähoivaten sitä.

Goldbergin mukaan Telegarden kehitettiin kontrastiksi sille, millaisena internet ja uusi tekniikka koetaan: monimutkaisena, matemaattisena ja konemaisena. Sitä se toki onkin, mutta näillä on myös pehmeämpi, intiimimpi ja humaanimpi puolensa.

"Siinä missä internet on yleensä nopeaa toimintaa vaativa ympäristö, missä voimme olla yhteydessä sekä vaihtaa tietoja millisekunneissa, vaatii puutarhanhoito aikaa ja kärsivällisyyttä. Sitä pitää hoitaa huolellisesti."