Nikolai Paukkonen
Kuluvana vuotena mediassa on puhuttu paljon siitä, mitä vaikutuksia tekoälyllä ja erityisesti suurilla kielimalleilla (large language models, LLM) tulee olemaan eri aloilla, myös arkeologiassa (ks. esim. Suomen laajimmat pyyntikuoppakohteet: järjestelmien pieniä osasia?). Tekoälyn kehityksen kanssa rinta rinnan ovat kulkeneet erilaiset robotiikan sovellutukset, joilla niilläkin on valtava potentiaali arkeologisten kenttätöiden ja löytöjen käsittelyn alueilla. Kuten tekoälyyn, liittyy robotiikankin kehitykseen hurjia visioita ja synkkiä kauhukuvia, joista osa on perusteltuja, osa ei niinkään (ks. New excavation robot shapes future of archaeology).
Uutisissa arkeologia esiintyy usein ammattina, jota robotit ja tekoäly tuskin tulevat koskaan korvaamaan (Ks. The 22 safest jobs during the robot revolution). Onkin vaikea kuvitella, että ilman merkittäviä uusia keksintöjä minkäänlaiset robotit oppisivat kaivamaan stratigrafisesti: maaperän koostumus vaihtelee, irtokivet ja juuret pitäisi erottaa rakenteista ja löytöjäkin pitäisi havaita. Kaivaminen vaatii monimutkaista kykyä mukautua muuttuviin olosuhteisiin ja jatkuvaa tulkinnan päivittämistä siitä, mikä on oleellista, mikä olisi syytä dokumentoida ja minkä voi huoletta poistaa. Tällaiseen työhön ihminen on toistaiseksi ylivoimainen.
Kaivaminen on etenkin mielikuvien tasolla arkeologin ammatin ytimessä, mutta todellisuudessa ala pitää sisällään paljon muutakin. Esimerkiksi kenttätöiden raportointi ja karttojen piirtäminen ovat tietokoneistuneet lähes täysin, mihin edellä mainittu suurten kielimallien ja muiden tekoälysovellutusten kehitys tulee varmastikin vaikuttamaan entisestään. Erilaiset CAD- ja GIS-ohjelmien tekoälypohjaiset lisäosat tulevat tekemään monet puuduttavat toimistotyöt. Kuitenkin myös monia fyysisiä työvaiheita voidaan tulevaisuudessa automatisoida robotiikan menetelmin.
Tämä ei tarkoita sitä, että jonkinlainen kävelevä ihmistä muistuttava androidiarkeologi alkaisi kanniskella löytölaatikoita, täyttää lomakkeita tai kelluttaa maanäytteitä – tällainen yleisratkaisu on yhä kaukaista tieteisfiktiota. Robotiikan sovellutus voisi sen sijaan olla esimerkiksi liukuhihnalla kulkevia löytöjä luokitteleva robottikäsi, joka toimii konenäön perusteella. Robotiikkaa edustaa myös automatisoitu hyllyjärjestelmä, joka noutaa löytöjä tunnistenumeron perusteella varastosta. Myös automatisoitu mittausdokumentointi pitäisi lukea robotiikan alle: pyörille, droneen tai esimerkiksi Boston Dynamicsin Spot-robottikoiran selkään kiinnitetty laserkeilain voidaan ohjelmoida keräämään tarkkaa mittausaineistoa kaivausalueesta säännöllisin väliajoin ja tasalaatuisesti. Esimerkiksi rakennusalalla tällainen alkaa olla jo todellisuutta.
Huhtikuussa 2023 osallistuin CAA 2023 (Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology) -konferenssiin Amsterdamissa Hollannissa. Yksi viimeisen päivän viimeisistä sessioista käsitteli nimenomaan robotiikkaa arkeologiassa. Oli mielenkiintoista kuulla kansainvälisellä areenalla, millaista työtä arkeologian ja robotiikan yhdistämiseksi on jo tehty. Ala on toisaalta yhä alkutekijöissään, ja toisaalta kehitystä on tapahtunut muutamassa vuodessa paljon. Esitelmät antoivat esimakua siitä, millaisia mullistuksia voi olla luvassa Suomessakin.
Session avasi Arianna Traviglia (Istituto Italiana di Tecnologia). Esitelmässään hän kävi läpi robotiikan kehityksen yleisiä linjoja ja tarjosi mielenkiintoisia esimerkkejä Italiassa tehdyistä robotiikan arkeologisista sovellutuksista. Ensimmäisenä esiteltävänä oli kehittynyt PISA/IIT SoftHand -robottikättä hyödyntävä järjestelmä, jonka avulla voidaan automatisoida arkeologisten löytöjen 3D-skannaamista. Käden herkkyys ja mukautumiskyky mahdollistavat sen, että se voi käsitellä hyvinkin hauraita esineitä ilman pelkoa niiden vaurioitumisesta. Toinen esimerkkitapaus oli EU-rahoitteinen REPAIR-hanke (lyhenne sanoista Reconstructing the Past: Artificial Intelligence and Robotics), jossa kehitetään robotiikan, konenäön ja tekoälyn avulla järjestelmää, jolla voitaisiin yhdistää ja koota suurikokoisia mutta pirstoutuneita esine kokonaisuuksia. Projektin testitapauksena on kaksi tuhansiksi fragmenteiksi hajonnutta Pompejin seinämaalausta, jotka on tarkoitus yhdistää kokonaisiksi täysin koneellisesti (projektin nettisivu ja YouTube-video sen toiminnasta). Vastaavan työn tekeminen ihmiskäsin vaatisi vuosia, ellei kymmeniä.
(Alla suomalainen esimerkki arkeologisten löytöjen 3D-dokumentoinnista:)
Kolmantena esittelyssä oli myöskin Pompejissa jo käyttöön otettu hanke, jossa autonomisia lentäviä droneja sekä pyörillä liikkuvia kuvausrobotteja käytetään laajan ja yleisön suosiman arkeologisen alueen kunnon dokumentointiin ja seurantaan (Robotic Inspection for Generating Heritage Information and Observation, RINGHIO). Pompejin arkeologinen alue kattaa kymmeniä hehtaareja ja satoja rakennuksia, joiden tilan seuraaminen automatisoidusti on paitsi tehokkaampaa, myös todennäköisesti tarkempaa, kuin mikäli se tehtäisiin pelkästään ihmisvoimin. Neljäs tapausesimerkki käsitteli kehitteillä olevaa täysin automatisoitua varastojärjestelmää, jonka avulla massiivisia museokokoelmia voitiin hallita ja hallinnoida tehokkaasti (Automated archaeological Warehouse, AWE). Tämän kaltaisella järjestelmällä voidaan paitsi tietää tarkalleen, missä kokoelmien esineet milloinkin ovat, myös kuljettaa niitä automatisoidusti varastotiloista tutkijoiden ja museon tarpeisiin.
Muidenkin puhujien esitykset avasivat lupaavia näkymiä. Mauhing Yip Norjan teknis-luonnontieteellisestä yliopistosta oli esittelemässä tutkimusryhmänsä kokeita meriarkeologisten kohteiden 3D-dokumentoinnissa. Vedenalaisella SLAM (Simultaneous Localisation and Mapping) -sensorijärjestelmällä varustetulla robotilla voidaan skannata automaattisesti esimerkiksi hylkyjä. Menetelmää voidaan käyttää kaikenlaiseen dokumentointiin ja mittaukseen, mutta esitelmässä korostui myös automatisoitujen menetelmien hyöty työturvallisuuden kannalta: 3D-mallin tuottaminen ennen ihmissukeltajien laskeutumista kohteelle helpottaa sukellustehtävän suunnittelua ja siten vähentää riskejä. Vastaavalla tavalla robotteja voitaisiin hyödyntää rakennusarkeologiassa esimerkiksi sellaisten tilojen tutkimiseen, joissa on sortumisvaara, vaarallisia aineita tai happivajeen riski.
Geofyysisten mittausten tekemisen arkea helpottaisi huomattavasti Lieven Verdonckin (Archéologie et Philologie d’Orient et d’Occident, École normale supérieure) esittelemä pyörillä kulkeva maatutkausrobotti, joka osaa itse mitata ja ajaa säädetyn tiheyden mukaisen linjaston. Perusteellisessa testauksessa oli lähdetty liikkeelle prototyypistä, jonka liikkuminen perustui peräti kahteen tarkkuus-GPS-antenniin, LiDAR-sensoriin, etäisyysmittariin sekä laitetta seuraavaan takymetriin. Vaihe vaiheelta karsitussa lopullisessa tuotteessa oli yksi GPS-antenni sekä LiDAR-sensori, joten robotti pystyi paitsi ajamaan säännönmukaista linjaa, myös väistämään esteitä ja palaamaan sitten oikeaan suuntaan. Ottaen huomioon, että tyypillisesti maatutkausten aikaa vievin osuus on ollut nimenomaan mitattavan alueen valmistelu ja mittaus, olisi tällainen järjestelmä äärimmäisen hyödyllinen, jotta laaja-alaiset geofyysiset tutkimukset yleistyisivät.
João Marreiros (MONREPOS-tutkimuskeskus) esitteli työryhmänsä hanketta, jossa voitiin automatisoida erilaisia kokeellisen arkeologian asetelmia kiviteknologian ja käyttöjälkitutkimuksen kysymysten ratkaisemiseksi. Ihmisvoimin on kuluttavaa tutkia esimerkiksi sitä, miten kivityökalu kestää tuhat tai kymmenen tuhatta iskua erilaisia materiaaleja vasten. Automatisoiduilla järjestelmillä, jotka hyödyntävät esimerkiksi Universal Robots -yhtiön robottikäsiä, voidaan toteuttaa koeasetelmia, jotka perinteisin menetelmin olisivat vaikeita, epäkäytännöllisiä tai mahdottomia toteutettavia. Ryhmän on ehtinyt myös julkaista aiheesta (Paixão et al. 2021; Marreiros et al. 2020; Calandra, Gneisinger & Marreiros 2020).
CAA 2023:n robotiikkasessio oli inspiroiva ja avasi näkymiä aiheeseen, joka suomalaisessa arkeologiassa on ollut toistaiseksi näkymättömissä. Esitelmät havainnollistivat hyvin sitä, miten robotiikan vallankumous tullee etenemään: pieninä harppauksina, jotka helpottavat yksittäisissä työläissä, raskaissa tai vaarallisissa työvaiheissa – sen sijaan, että kertaloikalla otettaisiin käyttöön jokin universaali laite, jolla pystyttäisiin korvaamaan ihmisarkeologi täydellisesti.
Arkeologia on harvoja humanistisia ja akateemisia aloja, joiden perusluonteeseen kuuluu raskas, kuluttava ja joskus vaarallinenkin fyysinen työ. Siinä mielessä kaikenlainen automatisaatio ja robotisaatio olisivat tervetulleita – joskin tällä hetkellä itse kaivaminen täytyy yhä tehdä lihasvoimin. Viime aikoina Suomessa on ollut jopa merkkejä orastavasta kenttäarkeologien työvoimapulasta, mikä myöskin edellyttää luovia ratkaisuja. Kun yliopistojen sisäänottomääriin ei liene luvassa tuntuvia korotuksia, eivätkä nytkään opintonsa aloittavista tulevista arkeologeista kaikki suuntaa kenttätöihin, on erilaisten henkilöintensiivisten työtehtävien korvaaminen koneilla vaihtoehto, jota on syytä tarkastella vakavasti. Tällaisissa olosuhteissa pelko siitä, että robotit veisivät ihmisten työt, ei ole relevantti. Pikemminkin näin saataisiin korvattua monotonisia ja raskaita tehtäviä, jolloin ihmiset voivat käyttää työaikaansa mielenkiintoisempiin luovuutta ja ongelmanratkaisukykyä vaativiin tehtäviin. Esimerkiksi kymmenien tuhansien kaupunkikaivauslöytöjen luokittelu on työ, jollaiseen ei ole järkevää tuhlata korkeasti koulutettujen ihmisten aikaa.
Robotiikan, niin kuin muidenkin monimutkaisten teknisten alojen sovellutuksissa arkeologiassa, on ongelmana arkeologiaa yleisesti vaivaava resurssien puute. Keksinnöt ja kehitystyö tehdään lähes aina aivan jotakin muuta käyttötarkoitusta varten. Arkeologit haalivat ja muokkaavat tuotteita ja laitteita omiin käyttötarkoituksiinsa sopiviksi sen jälkeen, kun niistä on tullut riittävän edullisia ja helppokäyttöisiä. Robotiikassa kehitystyö on keskittynyt esimerkiksi logistiikan, asiakaspalvelun, hoitotyön ja sotilasteknologian kaltaisille valtaville ja rahakkaille sektoreille. Seurauksena on se, että arkeologinen erityisosaaminen ja robotiikan tuntemus eivät helposti kohtaa. Yhteistyö esimerkiksi suomalaisten teknillisten korkeakoulujen automatiikkaan ja robotiikkaan keskittyvien osastojen kanssa voisi tarjota mielenkiintoisia mahdollisuuksia– vastaavanlaista yhteistyötä tehtiin aikanaan menestyksekkäästi esimerkiksi mittausalan tutkijoiden ja arkeologien kesken. Uskon, että robotiikka on paitsi merkittävä osa arkeologian tulevaisuutta, myös osittain jo sen nykyisyyttä, kuten yllä olleista esimerkeistä saattoi huomata. Muualla Euroopassa on jo otettu ensimmäiset askeleet robotiikan tuomiseksi osaksi arkeologiaa, joten Suomessakin olisi aika aktivoitua.
———
Kirjoittaja on väitöskirjatutkija Helsingin yliopiston geotieteiden tohtoriohjelmassa.
Lähteet:
Calandra, I., Gneisinger, W. & Marreiros, J. 2020. A versatile mechanized setup for controlled experiments in archeology, STAR: Science & Technology of Archaeological Research, 6:1, 30-40, https://doi.org/10.1080/20548923.2020.1757899.
Marreiros, J., Calandra, I., Gneisinger, W. et al. 2020. Rethinking Use-Wear Analysis and Experimentation as Applied to the Study of Past Hominin Tool Use. J Paleo Arch 3, 475–502. https://doi.org/10.1007/s41982-020-00058-1
Eduardo Paixão, Antonella Pedergnana, João Marreiros et al. 2021. Using mechanical experiments to study ground stone tool use: Exploring the formation of percussive and grinding wear traces on limestone tools. Journal of Archaeological Science: Reports, Volume 37. https://doi.org/10.1016/j.jasrep.2021.102971
KALMISTOPIIRI 