Näkeminen, havainnoiminen, on A ja O liikenteessä. Samalla silmälasit ovat välttämätön turvaväline jokaiselle iän myötä.
Tulevat älykkäät silmälasit tarjoavat ratkaisuja haasteekseen – voimme pian seurata visuaalista informaatiotulvaa ja -havaintoa arjen tilanteissa, kirjoittaa VTT:n vanhempi tutkija Kati Pettersson.
Tämä avaa mahdollisuuksia parantaa aivojen terveyttä, neurogonomia ja hyvinvointia ja mahdollistaa erilaisten sairauksien varhaisen diagnosoimisen.
Ihmiset räpytvät tai liikutavat silmistään satoja tuhansia kertoja päivässä. Silmän silmänalusen ja liikkeistä voimme tunnistaa parametrit, jotka sisältävät valtavan määrän tietoa ihmisen visuaalisesta havainnosta, terveydestä, kognitiivisesta tilasta ja aivojen toiminnoista. Pian älykkäät silmälasit auttavat meitä hyödyntämään tätä tietoa.
Anturiteknologian kehittämisen ansiosta voimme pakata erilaisia antureita pienessä tilassa: esimerkiksi laaja valikoima biosignaalien antureita voidaan jo integrointaa silmälasinkarmoihin. Näiden ns. älykkäiden silmälasien avulla pystymme seuraamaan esimerkiksi silmien liikkeiden ja visuaalisen havainnon havaitsematta ihmisen luonnossa ympäristössä. Tämä todennäköisesti mullistaa ymmärryksemme ihmisen visuaalisesta havainnosta jokapäiväisissä tilanteissa.
Algoritmist ja koneoppiminen ovat avainvälineitä
Toistaiseksi silmien liikkeistä ja visuaalisesta havainnosta on tutkittu pääasiassa laboratorioympäristössä, jossa henkilö pysyy paikallaan ja suorittaa tietyn tehtävän. Kun teknologinen kehitys mahdollistaa vähitellen liikkuvan henkilön luotettavan mittaamisen, saamme valtavan määrän uutta ja objektiivista tietoa ihmisen visuaalisesta havainnosta ja silmien liikkeistä. Tämän tiedon hyödyntämiseksi tarvitsemme kuitenkin uusia työkaluja.
Visuaalinen havainto ja siten silmien liikkeet eroavat huolellisesti kontrolloiduissa laboratorio-olosuhteissa kuin tosielämän tilanteissa. Ennen kuin vapaasti liikkuvan henkilön silmäliikkeet voidaan tulkita, meidän on kehitettävä uusia algoritmeja. Niiden voi käyttää tunnistamaan parametrit, jotka kuvaavat visuaalista havaintokykyä. Lisäksi tarvitsemme koneoppimiseen perustuvia menetelmiä, jotta näistä parametreista voidaan tunnistaa erilaisia kognitiivisia tiloja (kuten henkistä kuormitusta).
Siirtyminen laboratoriosta liikkuvan henkilön tutkimiseen on tehtävä hallitusta, jotta voimme löytää oikeat ominaisuudet biosignaalsista ja ymmärtää, mitä he voivat kertoa meille. Lisäksi visuaalinen ympäristö ympärillämme ja tosielämän tilanteet vaikuttavat ihmisiin eri tavoin. Siksi tarvitsemme nopeita, kevyitä ja yksilöllisiä algoritmeja sekä tehokasta koneoppimisen niiden kehittämiseen.
Virtuaalitodellisuus muodostaa sillan kiinteän laboratorioympäristön ja todellisen elämän välille – se tarjoaa kontrolloidun ympäristön algoritmien ja menetelmien kehittämiselle. Virtuaalitodellisuudessa voimme täysin hallita visuaalista ympäristöä ja tarkkailla sekä ihmisen kohtaamista ärsykkeitä että niiden vaikutuksia esimerkiksi kognitiiviseen tilaan. Juuri tätä olemme tutkineet ja kehittäneet VTT:llä Suomen Akatemian rahoittamaan EYES-hankkeessa. Työmme jatkuu AWARE-hankkeessa, jota rahoittaa myös Suomen Akatemia, joka jatkuu vuoteen 2027 asti yhteistyössä Tampereen yliopiston ja Lapin yliopiston kanssa.
Monia mahdollisuuksia terveydenhuoltoalalla
Silmänliikkeen tutkimuksen edistysaskelet avaavat merkittäviä mahdollisuuksia terveydenhuoltoalan sovelluksille. Älylasit voivat olla kuluttajien saatavilla muutamassa vuodessa. Niiden lisääntyvä käyttö mahdollistaa silmien liikkeiden laajemman seurannan, ja kertynyttä dataa voidaan käyttää esimerkiksi neurodegeneratiivisten sairauksien tai tarkkaavaisuushäiriöiden tunnistamiseen. Tulevaisuudessa silmistä tunnistettu parametrit antavat tietoa kognitiivisesta tilastamme, auttavat hallitsemaan aivojemme kuormitusta ja edistämään ihmisten aivojen terveyttä.
Kiinnostaako?
Lue lisää visiostamme silmien liikkein mittaamisesta, visuaalisen havainnon tutkimisesta ja henkilön kognitiivisen tilan arvioimisesta virtuaalitodellisuudessa.
(VTT/Kati Pettersson)
