8. elokuuta 2024
Kaupungin simulaation kuva kehitettiin generatiivisen tekoälyn avulla. Kuvan lähde: Adobe Stock
Maailmassa, jossa huipputeknologia usein kumpuaa Piilaakson laboratorioista, joitakin innovatiivisia ratkaisuja ammennetaan odottamattomimmista lähteistä. Tutkijat ottavat vihjeitä videopeleistä ja muurahaisista ja soveltavat suuria kielimalleja epätavallisilla tavoilla ratkaistakseen monimutkaisia reaalimaailman ongelmia.
Kuvittele kukoistava metropoli korkeine rakennuksineen, laajoine puistoineen ja virtaviivaisine julkisine liikennevälineineen. Voisiko tämän kaupungin suunnittelu olla lähtöisin paitsi asiantuntevilta kaupunkisuunnittelijoilta, myös intohimoisilta kansalaisilta, jotka ovat myös innokkaita kaupunkien rakentamisen peliharrastajia?
Lancasterin yliopiston Isossa-Britanniassa tekemän uuden tutkimuksen tavoitteena on mullistaa kaupunkisuunnittelu ottamalla kaupungin lasten panos huomioon suunnittelussa. Acta Ludologicassa, vertaisarvioidussa pelien ja digitaalisten pelien keskustelua käsittelevässä tieteellisessä aikakauslehdessä, julkaistu tutkimus havainnollistaa yleisön osallistumisen puutetta nykyisissä kaupunkikehityskäytännöissä ja ehdottaa pelialustojen, kuten muunnellun ”Cities: Skylines” - tai ”Sim City”-alustan, käyttöä realististen simulaatioiden tarjoamiseksi asukkaille ja heidän osallistumisensa ja tietoisuutensa lisäämiseksi kaupunkisuunnittelussa.
Tämän tutkimuksen ytimessä oleva teknologia on hienostunut muunnelma pelistä ”Cities: Skylines”, jonka avulla pelaajat voivat tuoda peliin oikeita rakennuksia ja malleja luodakseen elävän näköisiä kaupunkiympäristöjä. Osallistujat voivat hallita kaupungin elämän osa-alueita, kuten koulutusta, julkisia palveluita ja veropolitiikkaa, samalla kun pelin kojelauta seuraa kansalaisten onnellisuutta. Tämä interaktiivinen lähestymistapa ei ainoastaan opeta pelaajille kaupunkisuunnittelun monimutkaisuuksia, vaan toimii myös työkaluna tosielämän sovelluksissa. Lancasterin suunnittelujohtoisen ImaginationLancaster- tutkimuslaboratorion tutkijat Paul Cureton ja Paul Coulton ovat osoittaneet tämän menetelmän tehokkuuden Lancasterin kaupunginvaltuuston kanssa järjestetyissä työpajoissa otettuaan lapset mukaan uuden puutarhakylän suunnitteluun.
Tämän tutkimuksen vaikutukset ovat syvälliset. Yhdistämällä pelisuunnittelun kaupunkisuunnitteluun tutkijat tarjoavat kustannustehokkaan, nautinnollisen ja skaalautuvan menetelmän kansalaisten osallistumisen lisäämiseksi suunnitteluprosessiin. Tämä lähestymistapa vastaa myös kiireelliseen tarpeeseen muuttaa yleisön osallistumista, kuten Royal Town Planning Instituten tiedot osoittavat nuorten vähäisestä kiinnostuksesta suunnitteluun.
Tutkimuksen päätelmänä on, että tällainen innovatiivinen peliteknologian käyttö voisi tukea suunnittelijoita, parantaa taitojen kehittymistä ja tarjota tarvittavat työkalut ihmisten osallistamiseen syvällisemmin asuintilojensa muutokseen. Viime kädessä tämä tutkimus tasoittaa tietä yhteistyökykyisemmälle ja dynaamisemmalle tulevaisuudelle kaupunkikehityksessä.
Seuraava pysähdys epätavanomaisten teknologisten inspiraatioiden tarkastelussamme vie meidät DNA:n mikroskooppiseen maailmaan. Saksan TU Dresdenin tutkijat käyttävät tekoälyä avatakseen DNA:n piilotetun kielen ja tarjoavat uusia näkemyksiä genetiikasta ja sairauksista.
DNA:ta kuvataan usein elämän piirustukseksi, joka sisältää kaikki organismin rakentamiseen ja ylläpitämiseen tarvittavat ohjeet. Kaikkien DNA:n sisältämien tietojen tulkitseminen on kuitenkin uskomattoman monimutkaista eikä sitä ole vielä täysin ymmärretty, ja perinteiset DNA-analyysimenetelmät voivat olla hitaita ja työläitä. Siinä kohtaa tekoäly astuu kuvaan.
Dresdenin teknillisen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden tekoälymallin nimeltä GROVER (Genome Rules Obtained via Extracted Representations), joka käsittelee DNA-sekvenssejä kuin kieltä käyttäen luonnollisen kielen käsittelyssä käytettyjä tekniikoita. Analysoimalla DNA-koodin kuvioita ja rakenteita tekoäly voi tunnistaa sekvenssejä. Tämä menetelmä, joka on samanlainen kuin vieraan kielen tulkinta, mahdollistaa tutkijoiden käyttää GROVERia geneettisten tietojen nopeampaan ja tarkempaan tulkintaan.
Harjoittelemalla koko ihmisen genomia GROVER luo DNA-sanakirjan, jonka tutkijat toivovat voivan avata oivalluksia geneettisistä koodeista, edistäen genomitiedettä ja yksilöllistä lääketiedettä. Tämä Nature Machine Intelligence -lehdessä julkaistu tutkimus voi johtaa merkittäviin läpimurtoihin DNA:n monimutkaisuuden ymmärtämisessä.
”Kielen osalta puhumme kieliopista, syntaksista ja semantiikasta”, projektin tutkija Melissa Sanabria kertoi yliopiston verkkosivuille. "DNA:n kohdalla tämä tarkoittaa sekvenssejä säätelevien sääntöjen, nukleotidien ja sekvenssien järjestyksen sekä sekvenssien merkityksen oppimista." Kuten GPT-mallit oppivat ihmiskieliä, GROVER on pohjimmiltaan oppinut 'puhumaan' DNA:ta.
TU Delftin MAVLabin tutkijat ovat tehneet merkittävän läpimurron robottinavigoinnissa ammentamalla inspiraatiota siitä, miten muurahaiset navigoivat ympäristössään. Muurahaiset käyttävät sekä visuaalista tunnistusta (ajattele tilannekuvia) että askelten laskemista (ajattele matkan mittaamista) palatakseen kotiin, jopa pitkien matkojen jälkeen. MAVLab on jäljitellyt tätä menetelmää ja luonut hyönteisistä inspiroituneen navigointistrategian pienille ja kevyille roboteille.
Perinteiset autonomiset navigointijärjestelmät perustuvat usein laitteistoon, joka voi olla epäkäytännöllinen pienille roboteille. Luonnosta inspiroituneina MAVLabsin tutkijat ovat suunnitelleet järjestelmän, jossa robotit ottavat tilannekuvia ympäristöstään navigoinnin helpottamiseksi. Tämä menetelmä, joka muistuttaa Hannun ja Kertun leivänmurupolkua, sisältää sen, että robotti ottaa visuaalisia kuvia ajoittain ja käyttää niitä paluumatkansa ohjaamiseen. Yhdistämällä nämä tilannekuvat matkamittaukseen robotit kulkevat pidempiä matkoja tehokkaammin, mikä vähentää merkittävästi laskennallista kuormitusta.
Tätä biotieteistä inspiroitunutta lähestymistapaa on onnistuneesti testattu pienellä CrazyFlie-nimisellä dronella, joka pystyy navigoimaan jopa 100 metrin päähän käyttämällä vain 1,16 kt muistia. Tutkimus tasoittaa tietä pienten robottien käytännön käyttöönotolle erilaisissa tosielämän tilanteissa, joissa perinteiset navigointimenetelmät eivät välttämättä ole mahdollisia. Vaikka järjestelmä ei luo yksityiskohtaisia karttoja, se tarjoaa vankan ratkaisun tiettyihin tehtäviin, kuten varaston seurantaan ja kasvihuonekasvien valvontaan, joissa yksinkertainen paluu lähtöpisteeseen -toiminto riittää.
Olipa kyse sitten videopelien hyödyntämisestä kaupunkisuunnittelun parantamiseksi, muurahaisten navigointitaitojen hyödyntämisestä robotiikan tehostamiseksi tai tekoälyn hyödyntämisestä DNA:n kielen tulkitsemiseksi, nämä edistykselliset esimerkit osoittavat, että laatikon ulkopuolella ajatteleminen voi johtaa merkittäviin edistysaskeliin. Ja tutkijoiden jatkaessa luonnon ja sen ulkopuolisen maailman tarkastelua inspiraation löytämiseksi, voimme odottaa lisää näitä innovatiivisia ratkaisuja, jotka muuttavat tapaamme elää ja olla vuorovaikutuksessa teknologian kanssa.