Eksosomaattinen oppiminen

Fyysisten ja kielellisten välineitten avulla ihminen voi ylittää itsensä. Vuorovaikutuksemme kyseisten välineiden kanssa on keskeistä oppimisen kannalta. Yhdessä nämä erilaiset välineet muodostavat osan kulttuurisista voimavaroistamme. Jo pikainen silmäys omaan asuntoomme osoittaa kuinka tärkeäksi erilaiset fyysiset välineet ovat tulleet erilaisten toimintojen ylläpidossa ja erilaisten ongelmien ratkaisuissa. Elämme autojen, puhelinten, CD-soittimien, mikroaaltouunien, televisioiden, kahvinkeittimien ja tietokoneiden maailmassa. (Säljö 2001, 72.) Nämä kaikki em. välineet sijaitsevat oman kehomme ulkopuolella, ne ovat siis eksosomaattisia.

Oppimisen suhteen onkin kysyttävä, että onko tekniikka ihmisen sisä- vai ulkopuolella? Toinen yhtä keskeinen kysymys on, että onko oppiminen aina samanlaista? Tekniikan kehittyessä meidän kommunikointimme on muuttunut, samalla tavalla myös oppiminen on muuntunut. Oppiminen eilen ja tänään eivät siis ole täysin samanlaisia tapahtumia. Onkin hyvä luoda katsaus taaksepäin, ja tarkastella sitä kuinka ihmiset ennen kommunikoivat ja oppivat. Yksi olennainen ero eilispäivän ja nykypäivän välillä on siinä, että aina ei ole ollut instituutiota nimeltä koulu. Kuitenkin myös ennen ihmiset kommunikoivat ja oppivat.

Ihminen on monessa suhteessa heikko ja rajoittunut olento. Hän ei ole erityisen voimakas, nopea eikä kestävä verrattuna muihin lajeihin. Lisäksi ihmisen muisti on rajallinen. Yksi psykologian historian merkittävimmistä tutkimuksista on Millerin tutkimus vuodelta 1956, jonka mukaan me kykenemme käsittelemään vain rajallisen määrän tietoa. Työmuistimme kapasiteetti on vain 7 +/-2, mikä on pieni määrä olennolle, joka sentään rakentaa tietoyhteiskuntaa. Muistimme rajallisuus ilmenee myös silloin, kun yritämme muistella mitä meidän tulisi tehdä seuraavalla viikolla. Olemme myös heikolla, kun joudumme päässä laskemaan kertolaskuja kolminumeroisilla luvuilla. (Säljö 1999, 3)

Artefaktit ja mediointi

Ihminen kompensoi puutteitaan taitavasti. Varsinkin kommunikaatio korvaa hyvin ihmislajin heikkouksia. Kielen avulla ihminen kykenee kommunikoimaan lajitovereittensa kanssa sekä analysoimaan ympäristöään. Ihminen on myös kehitellyt erilaisia artefakteja (keinotekoisia välineitä). Artefaktien avulla ihminen suoriutuu tehtävistä, jotka muutoin olisivat hänelle ylivoimaisia. Esimerkiksi kirves mahdollisti materiaalin työstämisen paremmin kuin pelkästään paljain käsin. Auto ja lentokone nostivat omalta osaltaan ihmisen nopeuden ja kestävyyden aivan toiselle tasolle verrattuna aiempaan tilanteeseen. (Säljö 1999, 4)

Kello auttaa meitä puolestaan saapumaan ajoissa paikalle tapaamista varten. Puhelin mahdollistaa yhteyden pidon etäisyyksistä riippumatta. Muita merkittäviä artefakteja ovat mm. kiikari, mikroskooppi ja kivääri. Artefaktit ovat eräänlainen jatke omalle kehollemme. Siitä taas seuraa, että tekniikan kehityksen mukana tiedon ja osaamisen tarpeemme muuttuvat. Esim. nykyaikainen maanviljelijä käyttää taitavasti hyväkseen traktoria, puimuria ja viljavuusanalyyseja. Aiemmin maanviljelijän piti puolestaan osata käsitellä härkiä, jotka vetivät auraa pellolla. Myös lentäjän ammatti on muuttunut. Suihkuhävittäjän ohjaimissa tarvitaan toisenlaista osaamista kuin entisen potkurikoneen ohjaaja tarvitsi. Sama trendi koskee myös www-graafikkoa ja taiteilijaa. Webgraafikon on osattava käyttää kuvankäsittelyohjelmia ja muutenkin ymmärrettävä jotakin näytön resoluutiosta. (Säljö 1999, 4-6.)

Nykyään meillä on radiot, TV:t, CD-soittimet, kännykät, faksit ja tietokoneet. Ne eivät ole kuolleita tavaroita vaan merkittäviä välineitä ihmisen kommunikaation kannalta. On myös tutkittu, että me suomalaiset kulutamme keskimäärin 7,5 tuntia mediaa joka päivä.

Alun perin ihminen kykeni oppimaan vain omista kokemuksistaan. Kommunikaation kehittyessä ihminen kykeni myös oppimaan toisilta ihmisiltä. Tiedon ja informaation välittämiseen käytettiin ihmisten välistä vuorovaikutusta. Vanhimmat tiedossa olevat luolamaalaukset ovat iältään 30 000 - 35 000 vuotta vanhoja. Jo silloin ihminen otti ilmaisunsa avuksi tekniikoita, jotka olivat hänen oman kehonsa ulkopuolella (värit ja maalausvälineet). (Säljö 1999, 5)

Kirjoitetun kielen kehittyminen oli hyvin merkittävä vaihe ihmisen historiassa. Koko maailmankäsityksemme sekä käsitys tiedosta ja kommunikaatiosta nojaa kirjakieleen. Teksti voi siirtyä ajassa ja paikassa. Se avaa portteja sellaisiin paikkoihin, joista emme ole kuulleet, joita emme ole nähneet tai joista emme tienneet aiemmin mitään. Kirjakieli onkin merkittävästi muuttanut meidän tapaa ajatella ja kommunikoida. (Säljö 1999, 5)

Oppimisen historia

Yhteiskunnassa, jossa on käytössä kynä ja paperi, oppiminen on väistämättä erilaista kuin yhteiskunnassa, jossa vastaavia resursseja ei ole käytössä. Antiikissa henkilö, joka osasi tunnetuista kertomuksista tuhansia säkeitä ulkoa, oli kuuluisuus. Hänet kutsuttiin tietysti hienoihin juhliin esiintymään ja esittämään taitojaan. Antiikin Kreikassa parhaimmat oppilaat osasivat ulkoa tuhansia säkeitä Odysseuksesta ja Iliaasta. Kirjakielen kehitettyä yhteiskunta ei enää kaipaa em. kaltaisia muistitaitureita. (Säljö 1999, 6)

Hyppäys uuteen teknologiaan ei ole koskaan helppo ja itsestään selvä. Esimerkiksi kirja oli Platonin mielestä este puhtaan terveelle oppimiselle. Platonin mielestä laiskat ja hemmotellut opiskelijat pinnasivat, kun lukivat Odysseusta ja Iliaasta sen sijaan, että olisivat opetelleet sen ulkoa. Platonin mielestä aivojen tulisi saada oikeanlaista harjoitusta. (Säljö 1999, 7)

Kun kansakouluissa 1800-luvulla alettiin käyttää rihvelitauluja, oli tietysti taas niitä jotka kritisoivat moista tempausta. Näiden kriitikkojen mielestä opiskelijat eivät enää yhtä paljon kuin aiemmin laskisi laskuja päässälaskuina. Samanlaisen epäilyksen kohteeksi joutui taskulaskin 1980-luvulla. Monet epäilijöistä olivat opettajia, joiden mielestä laskeminen taskulaskimella ei ollut oikeaa laskemista. Nyt ollaan samanlaisen kynnyksen kohdalla. Tietotekniikan hyödyntäminen opetuksessa ja opiskelussa saa välillä yllättävän kovaa vastustusta osakseen. Nykyinen mediayhteiskunta on ensimmäinen kunnon haaste perinteiselle koululle, joka on monopolisoinut oppimisen tapahtuvaksi luokkahuoneen sisällä. (Säljö 1999, 7)

Älykkäät robotit

Robottien ensimmäinen sukupolvi esiteltiin 1960-luvun puolivälissä. Silloin roboteille oli ominaista, että ne osasivat suorittaa vain ennalta ohjelmoituja geometrisia liikeratoja. Kymmenen vuotta myöhemmin alettiin puhua toisen sukupolven ohjelmoitavista automaatioroboteista, joita on valtaosa teollisuuden nykyisin käytettävistä automaatioroboteista. Kolmannen sukupolven robotit ovat vielä pääosin tutkijoiden laboratoriokäytössä. Niille roboteille on tunnusomaista, että ne osaavat käyttää aisteja. Tunto-, näkö- ja kuulohavaintoja seulovat robotit pystyvät suoriutumaan jo monimutkaisista tehtävistä, vaikka olosuhteet muuttuisivatkin. (Rosti 2001, 35.)

Todellista murrosta robottiteknologiassa odotetaan neljännen sukupolven laitteilta, jotka kykenisivät itsenäiseen päättelyyn, ongelmanratkaisuun ja oppimiseen. Itsenäinen päättely vaatii kuitenkin tehokasta tekoälyä. Lupaavimmat tulokset tekoälyn kehittämiseksi on saatu neuroverkkojen hyödyntämisestä. Neuroverkko muodostuu sensoreista ja servoista. Verkon pisteiden välisistä yhteyksistä luodaan geneettistä koodia mukaileva binaarikartta. Neuroverkko jalostetaan valitsemalla sukupolvista se binaarikartta, joka on parhaiten suorittanut annetun tehtävän. Menetelmä on tehokas ja tuo mukanaan aidon oppimisen. (Rosti 2001, 35.)

Mihin tehtäviin uusia robotteja sitten kaavaillaan? Ainakin sotateollisuudessa on kiinnostusta, koska robotti voisi korvata ihmissotilaan. Siviilipuolella tekoälyllä varustettu robotti voisi toimia vartiointi- ja pelastustehtävissä. Toisaalta tekoälylle saattaa piankin löytyä runsaasti käyttökohteita myös kodista. Tosin älykkäimmätkään robotit eivät täsysin voi korvata ihmistä, sillä robotit keskittyvät yhteen ainoaan tehtävään tai tehtäväalueeseen. Esimerkiksi upseeri voi työpäivänsä jälkeen palata kotiin laittamaan ruokaa ja siivoilemaan, mutta sotateollisuuden valmistama robotti voisi olla kotona varsinainen painajainen.

Tietokone lyö ihmisen laudalta - ainakin shakissa

Innalan (2001, 100) mukaan jo ennen tietokoneaikaa tehtiin suunnitelmia shakkia pelaavista koneista. Asialla olivat ainakin Charles Babbage 1864, Alan Turing 1947 ja Claude Shannon 1949. Kaikki shakin säännöt tunteva ohjelma kehitettiin 1958, mutta se ei vielä tarjonnut ihmiselle kunnollista vastusta heikon laskutehonsa vuoksi. Ensimmäinen vakavasti otettavista ohjelmista oli Mac Hack vuonna 1996. Seuraavana vuonna ohjelma Deep Blue voitti shakin maailmanmestarin Garri Kasparovin kuuden pelin näytösottelussa.

Kyetäkseen pelaamaan kelvollista shakkia ohjelman on pystyttävä laskemaan eri siirtovaihtoehtojen seuraukset riittävän pitkälle ja osattava lisäksi arvioida muodostuneet asetelmat riittävän tarkasti. Ensimmäinen tehtävä vaatii hakualgoritmin, joka karsii kaikkien mahdollisten jatkojen muodostamaa puuta sellaiseksi, että prosessorin laskuteholla ylletään riittävän syvälle. Toinen tehtävä edellyttää arviointifunktiota, joka ohjelmoidun shakkitietonsa pohjalta antaa tutkittaville asemille numeeriset arvot. Poikkeuksena on pelin alkuvaihe, jolloin ohjelmat tekevät siirtonsa muistiinsa talletetusta avauskirjastosta. Kyseinen kirjasto voi muodostua miljoonista korkeatasoisista peleistä. (Innala 2001, 100.)

Kyborgit tulevat

Ihon alle sijoitettava mikrosiru voi pelastaa kuulon, näön tai liikkumiskyvyn. Ihmeiden aika ei siis ole ohi, sillä mikrosirujen avulla kuurot voivat jälleen erottaa ääniä, sokeat hahmottaa ääriviivoja ja liikuntakyvyttömät ottaa askelia. Lisäksi mikrosirut mahdollistavat oven avaamisen kulkijalle tai vaikka valon sytyttämisen. Tulevaisuudessa sen avulla voidaan ohjata tietokonetta ajatuksen voimalla. (Kompuutteri 2000, 48.)

Professori Kevin Warwickia on leikkimielisesti nimitelty maailman ensimmäiseksi kyborgiksi eli tietokoneen ja ihmisen yhteensulaumaksi. Hän kykeni käsivarteen sijoitetulla mikrosirun avulla mm. avaaman ovia pelkästään ojentamalla kättään. Ohut siru oli vain 23 millimetrin pituinen ja 3 millimetrin levyinen. Warwickin käsivarressa ollut siru oli lasia. Sirun rikkoutumisen pelossa hän ei käyttänyt sitä kauan, mutta ehti silti todistaa tekniikan toimivaksi. (Kompuutteri 2000, 49-50)

Mikrosirun asentaminen ihmiseen tuntuu tieteistarinalta, mutta koirille se on tuttu juttu. Yli puolet tanskalaisista korista kantaa lapsen pikkusormen kynnen kokoista sirua niskanahassaan. Siru sisältää tietoa koiran rodusta, syntymäpäivästä ja omistajasta. Tämä käytäntö on johtanut siihen, että irrallaan tavatut ai vahinkoa aiheuttaneet koirat voidaan tunnistaa ja niiden omistajat tavoittaa nopeasti. Koirilla ei ole vaatteita, joten siksi siru on laitettava osaksi sitä itseään. Ihmiseen sirua ei välttämättä tarvitse istuttaa kehoon, sillä siru voi olla ranteessa kuten rannekello tai se voi kengässä tai vaatteissa. Esimerkiksi dementoituneilla vanhuksille voidaan panna kenkään mikrosiru, joka käynnistää hälytyksen asukkaan poistuessa hoitokodin tiloista. Ruotsissa on vankeja, joilla elektroniset kahleet. Sellaiset kahleet valitsevat henkilöt voivat istua tuomionsa kotona, sillä laite ilmoitta poliisille välittömästi mikäli henkilö poistuu kotoaan. Hurjimmissa kokeissa on kuitenkin yhdistetty siru ja hermolisäke. Atlantan yliopistossa tehdyssä kokeessa tutkijat onnistuivat siinä, että aivosolut kasvattivat hermosäikeitä onttojen sirujen sisään sulkien samalla sisäänsä elektrodeja. (Kompuutteri 2000, 50-52)

(1) Somaattinen tarkoittaa: ruumiiseen, elimistöön, kehoon kuuluva, mutta eksosomaattinen tarkoittaa vastaavasti kehon ulkopuolella olevaa.

Lähteet:

Innala, H. (2001). Tietokone lyömässä ihmisen laudalta. Tietokone (6-7), 100.

Kompuutteri (2000). Siru ihon alla. Kompuutteri (2), 48-53.

Rosti, J. (2001). Neuroverkko tuo robottisaalista. Tietokone (4), 35.

Säljö, R. (1999). Lärande då och nu. [online http://www.itis.gov.se/studiematerial/kopia/pdf/284.pdf].

Säljö, R. (2001). Oppimiskäytännöt. Sosiokulttuurinen näkökulma. Suom. Bo Grönholm. Helsinki: WSOY.

Linkkejä Milleristä ja muistista

Classics in the History of Psychology
The Magical Number Seven, Plus or Minus Two: Some Limits on Our Capacity for Processing Information
Human Learning and Memory
Mathematical Models of Human Memory: Tutorials

Linkkejä shakista

Kimmo Koskelan shakkisivu
Kasparov vs. Deep Blue
Tietokoneet ovat eteviä, mutta niin ovat ihmisetkin
Deep Blue kosti tappionsa aikailematta.

Linkkejä mikrosiruista

Kevin Warwick
Tunnistusmerkintä