FM Ilkka Kosunen väittelee torstaina 22.3.2018 klo 12 Helsingin yliopiston Exactum-rakennuksen salissa D122 (Gustaf Hällströmin katu 2b, 1. krs) aiheesta Exploring the Dynamics of the Biocybernetic Loop in Physiological Computing. Vastaväittäjänä toimii professori Stephen Fairclough (Liverpool John Moores University, Iso-Britannia) ja kustoksena professori Giulio Jacucci (Helsingin yliopisto). Väitöstilaisuus pidetään englanniksi.

Biokyberneettisen silmukan dynamiikan vaihtelu sovellusalueittain

Perinteinen ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutus on hyvin epäsymmetristä: tietokone voi esittää ihmiselle monimutkaista audiovisuaalista informaatiota, kun taas ihmisen kommunikaatio koneen suuntaan on rajattu näppäimistöön ja hiireen. Samoin, vaikka ihmisellä on mahdollisuus saada informaatiota tietokoneen sisäisestä tilasta, kuten muistin ja prosessorin käyttöasteesta, ei tietokoneella ole vastaavaa mahdollisuutta tutkia ihmisen sisäisiä tiloja kuten tunteita. Mittaamalla reaaliajassa ihmisen fysiologisia signaaleja nämä molemmat ongelmat voidaan ratkaista: näin näppäimistön ja hiiren lisäksi tietokone saa suuren määrän informaatiota ihmisen kognitiivisista ja affektiivisista tiloista. Esimerkiksi mittaamalla ihmisen sykettä tai ihon sähkönjohtavuutta voi tietokone päätellä, onko käyttäjä juuri nyt kiihtynyt tai rentoutunut.

Tällaista fysiologisten signaalien reaaliaikaista hyödyntämistä ihmisen ja koneen vuorovaikutuksessa on tutkittu onnistuneesti monessa eri yhteyksissä: autonkuljettajien väsymystä voidaan mitata ja tarvittaessa varoittaa ajajaa, tietokonepelaajia mittaamalla on mahdollista säätää pelin vaikeustasoa sopivaksi ja älykello voi reagoida käyttäjän stressiin ehdottamalla rentoutumisharjoitusta. Näitä tapauksia yhdistää se, että käyttäjän fysiologisia signaaleja käytetään reaaliajassa sopeuttamaan järjestelmä käyttäjän itsensä tarpeisiin. Tällaista järjestelmän sopeuttamista reaaliajassa käyttäjän fysiologisten signaalien perusteella kutsutaan “biokyberneettiseksi silmukaksi” (biocybernetic loop).

Biokyberneettisen silmukka on perinteisesti määritelty systeemin sopeuttamiseen yksittäisen käyttäjän sen hetkisen fysiologisen vasteen mukaan. Väitöskirjan tarkoitus on tutkia, kuinka biokyberneettisen silmukan dynamiikkaa voidaan laajentaa sekä tilassa (voiko silmukka käsittää useita käyttäjiä) ja ajassa (voiko silmukan idea toimia myös ei-reaaliajassa). Erityisesti keskitytään tutkimaan, kuinka muutokset silmukan dynamiikassa vaikuttavat silmukan toteutuksen yksityiskohtiin: kannattaako käyttäjää mallintaa eri tavoin ja ovatko tietyn tyyppiset silmukat soveltuvampia koneoppimiseen verrattuna ns. käsintehtyyn ratkaisuun.

Väitöskirja sisältää kahdeksan käyttäjätutkimusta, jotka peilaavat biokyberneettisen silmukan käyttäytymistä erilaisissa konteksteissa. Tutkimukset osoittavat, että biokyberneettistä silmukkaa voidaan käyttää myös osana järjestelmän suunnittelua, kun fysiologisten mittausten tulokset ohjataan järjestelmän kehittelijöille, ja järjestelmän muiden käyttäjien auttamiseen suosittelujärjestelmissä, joissa käyttäjän antamaa implisiittistä palautetta käytetään hyväksi suositeltaessa tuotteita toisille käyttäjille.

Väitöskirjan saatavuus

Väitöskirjan elektroninen versio on saatavilla Helsingin yliopiston e-thesis-palvelussa osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-4139-2.

Painettuja väitöskirjoja voi tiedustella väittelijältä itseltään: ilkka.kosunen@gmail.com.