Pohjois-Karjalassa yhdistyvät vetytalouden mahdollisuudet, biotalouden resurssit ja digitaalisen metsätalouden innovaatiot.
Metsien tekoälyosaaminen on Joensuussa maailman huippua.
Suomi on maailman ainoa maa, jonka metsät on kartoitettu kutakuinkin jokaista puuta, kantoa ja kortta myöten. Kun dataa on tarpeeksi, tekoäly voi auttaa ehkäisemään muun muassa metsä- ja maastopaloja, laskemaan hiilidioksidipäästöjä ja parantamaan monimuotoisuutta.
Metsät ovat olleet kautta aikain Suomen tuki ja turva: talouden tae ja yhteiskunnan veturi, mutta myös sielunmaisema. Niin tiheää kuusikkoa tai kaukaista korpea ei Suomesta kuitenkaan löydy, etteikö sinne olisi tekoäly löytänyt. Suomi on nimittäin maailman ainoa maa, jonka metsät on kartoitettu lähes jokaisen puun tarkkuudella. Pian jopa kahteen kertaan.
Suomi on maailman ainoa maa, jonka metsät on kartoitettu lähes jokaisen puun tarkkuudella.
Metsien laserkeilaus on tapa kartoittaa sitä, mitä metsät kätkevät sisäänsä. Käytännössä laserkeilaus tarkoittaa esimerkiksi drooneilla ja ilmalaivoilla tehtyä kaukokartoitusta. Sen avulla tekoäly pystyy analysoimaan ja kertomaan yhä tarkemmin, millaista metsä missäkin päin Suomea on, mitä siellä on aikojen saatossa tehty ja mitä sille kannattaisi tulevaisuudessa tehdä tai olla tekemättä.
Ennen laserkeilaustakin Suomen metsät on tunnettu suhteellisen hyvin. Jalkapatikalla ja ihmisvoimin tehty kartoitus pääsee vain murto-osaan siitä tarkkuudesta, millä nykyteknologia tuntee metsät. Muun muassa metsäkartoitusten kehittämisessä Joensuu on ollut keskeinen tekijä metsäalan tutkimuksen, koulutuksen ja kehityksen airueena.
Maailman paras metsäalan osaaminen
Joensuun asema metsäteknologian ja ‑tietämyksen maailman edelläkävijänä ei ole sattumaa, vaan vuosikymmenten kehitystyön tulos. Osaaminen on maailman huippua ja kärjessä aiotaan pysyä jatkossakin.
– Joensuussa tehtiin jo 1980-luvulla strateginen päätös satsata metsävarojen inventointiin ja suunnittelumenetelmiin. Se johti siihen, että Joensuun seudulle on kasautunut alan paras osaaminen maailmanlaajuisesti, Lauri Sikanen Luonnonvarakeskuksesta (Luke) kertoo.
Luonnonvarakeskuksen ryhmäpäällikkö Lauri Sikanen toteaa, että Joensuussa on maailmanlaajuisesti paras metsien inventoinnin ja suunnittelumenetelmien osaaminen.
Sittemmin kaupunkiin on kasvanut tiivis metsäalan keskittymä, jossa Itä-Suomen yliopisto, Luke, Euroopan metsäinstituutti, Karelia-ammattikorkeakoulu ja kymmenet teknologiayritykset toimivat yhteistyössä. Vuonna 2023 verkostosta tuli virallisesti Forest Joensuu ja marraskuussa 2024 se sai tasavallan presidentin kansainvälistymispalkinnon yhteisöille.
Meillä on ainutlaatuinen tilanne, jossa metsäalan tutkimus, koulutus ja teollisuus ovat saman pöydän ääressä.
Ja sijaitseepa Joensuussa myös maailman suurin metsäkonetehdas, John Deere. Metsistä kerätty data ja sen avulla opetettu tekoäly mahdollistaa esimerkiksi itseohjautuvien metsätyökoneiden kehityksen tulevaisuudessa.
– Meillä on ainutlaatuinen tilanne, jossa metsäalan tutkimus, koulutus ja teollisuus ovat saman pöydän ääressä. Muualla tällaisia keskittymiä ei ole, toteaa elinkeino- ja kansainvälisten asioiden päällikkö Seppo Tossavainen Joensuun kaupungilta.
Metsä, matematiikka ja rakkaus
Tuomo Kauranteen toi Joensuuhun alun perin rakkaus jo vuosikymmeniä sitten. Kun sopivaa työtä ei matemaatikolle löytynyt, oli sellainen luotava. Näin syntyi nyt 30-vuotias Arbonaut, metsien hallintaan digitaalisia ratkaisuja kehittävä joensuulainen teknologiayritys.
Arbonautin historiaan mahtuu paljon muutakin kuin metsää. Aikoinaan yritys on ollut pyörittämässä muun muassa nettikauppaa S‑ryhmän kanssa ja luomassa kännyköiden paikannustoimintoja.
Aika ei kuitenkaan ollut niille kypsä, ja lopulta Google vei potin kännyköiden kartta- ja paikannuspalveluissa. Niinpä Kauranteen ja Arbonautin oli keksittävä muuta tekemistä. Joensuussa metsä oli luonnollinen vastaus.
Konenäköä ja tekoälyn algoritmeja oli käytetty Arbonautissa jo 90-luvulla, mutta nykyinen toimintamalli metsien parissa on tuoreempaa tekoa tältä vuosituhannelta. Nyt yritys toimii yli 40 maassa ja on ollut edelläkävijä tekoälyn ja konenäön hyödyntämisessä metsien kartoituksessa.
Tuomo Kauranne perusti teknologiayhtiö Arbonautin 30 vuotta sitten. Nyt yritys toimii yli 40 maassa.
– Meidän tehtävämme on jalostaa perustiedosta mahdollisimman tarkka ja käyttökelpoinen kuva metsästä. Käytännössä puramme lentokoneilla, satelliiteilla, drooneilla ja ilmalaivoilla kerätyn datan järkeväksi ja hyödynnettäväksi tiedoksi, Kauranne selittää.
Suomalaisissa metsissä kasvaa noin 20 miljardia puuta. Niistä lähes jokaiselle voidaan tekoälyn avulla antaa oma “henkilökortti”, joka kertoo vaikkapa puun lajin, korkeuden, tilavuuden ja sijainnin. Datalla on käyttöä paitsi metsänhoidossa, myös esimerkiksi ilmastonmuutoksen hallinnassa sekä luonnon monimuotoisuuden arvioinnissa ja turvaamisessa.
Suomalaisissa metsissä kasvaa noin 20 miljardia puuta. Niistä lähes jokaiselle voidaan tekoälyn avulla antaa oma “henkilökortti”, joka kertoo vaikkapa puun lajin, korkeuden, tilavuuden ja sijainnin.
– Luonto on siitä viheliäinen, että vaikka haetaan samankaltaisuuksia, niin erojakin on aina. Tekoälyä voidaan opettaa oppimaan aineiston vaihtelun mukaan ja sitä myötä tekoäly voi kehittää itseään aineistojen analysoinnissa, Lauri Sikanen avaa.
Maailman metsäpalot kuriin tekoälyllä
Yksi metsien tekoälyn mahdollinen tehtävä on maasto- ja etenkin metsäpalojen ennaltaehkäisy ja sammutuksen tukeminen. Rajut maastopalot ovat yleistyneet eri puolilla maailmaa ilmastonmuutoksen myötä ja aiheuttavat tuhoa paitsi luonnolle, myös ihmisille ja ilmastolle.
Tekoäly voi tunnistaa metsistä jo ennalta metsäpaloja kiihdyttäviä riskitekijöitä, kuten kuivaa ruohikkoa, puiden alaoksistoa ja muuta helposti palavaa ainesta.
– Metsäpalojen torjunnassa tärkeää on pystysuuntaiset palokatkot. Puun rungot eivät pala, ja jos oksien ja maan välille raivataan aukko, tuli ei pääse kiipeämään runkoa pitkin. Näin paloja on helpompi hallita ja sammuttaa. Latvuspalot ovat ongelmallisempia, sillä tuuli tarttuu niihin herkästi ja ne etenevät niin vauhdilla, ettei pakoon pääse, Kauranne kuvaa.
Tekoäly voi tunnistaa metsistä jo ennalta metsäpaloja kiihdyttäviä riskitekijöitä, kuten kuivaa ruohikkoa, puiden alaoksistoa ja muuta helposti palavaa ainesta.
Arbonaut on tehnyt metsien laserkeilausta myös Portugalissa, Ranskassa ja Espanjassa, mutta missään muualla toiminta ei ole yhtä systemaattista kuin Suomessa. Potentiaalia kuitenkin olisi, ja joensuulaiset toivovat, että tekoälyn hyödyt ymmärrettäisiin globaalisti. Tällä hetkellä Etelä-Euroopan maissa tai esimerkiksi Kanadassa ja Yhdysvalloissa maastopalojen ehkäisyyn satsataan hämmästyttävän vähän, Seppo Tossavainen huomauttaa.
– Metsäpalot aiheuttavat pahimmillaan jo nyt valtavasti kasvihuonekaasupäästöjä globaalisti, joten niiden torjunta olisi elintärkeää myös ilmastonmuutoksen hillinnässä.
Ilmastonäkökulmasta metsien tekoälyllä on iso rooli myös päästökaupassa ja hiilinielulaskennassa. Arbonaut ja Luke ovat olleet laskemassa esimerkiksi Suomen hiilinieluja, jotka kääntyivät tarkentuneen laskennan myötä hiilipäästöjen lähteeksi.
Tekoäly auttaa myös luonnon monimuotoisuuden säilyttämisessä, kun datan avulla arvokkaat kohteet voidaan tunnistaa nykyistä paremmin ja tietoa on jopa puukohtaisesti.
Tekoäly auttaa myös luonnon monimuotoisuuden säilyttämisessä, kun datan avulla arvokkaat kohteet voidaan tunnistaa nykyistä paremmin ja tietoa on jopa puukohtaisesti. Monimuotoisuus ja tehokas puunkorjuu eivät myöskään ole välttämättä ristiriidassa, koska usein monimuotoisuuden kannalta tärkeät alueet eivät ole puunkorjuun kannalta hyviä, LUKEn Lauri Sikanen huomauttaa.
– Datan avulla arvokkaat kohteet voidaan tunnistaa etukäteen ja rajata puunkorjuun ulkopuolelle. Ne ovat usein hankalia koneille, sillä puut ovat kenties pienempiä, puusto monipuolisempaa, on korkeuseroja, kosteutta ja muita tekijöitä.
Metsien tekoälyn kehitys on vasta alussa
Vaikka tekoälyllä tehdään metsissä jo paljon, kehitys on vasta alussa. Metsäsektorilla tapahtuu myös paljon muuta ja Joensuussa on vireillä esimerkiksi hanke metsäteollisuuden ja vetytalouden yhdistämiseksi. Kaupunkiin on suunnitteilla uusiutuvaan energiaan keskittyvän P2X Solutionsin vetytehdas, jonka rakentamisesta päätetään mahdollisesti vielä tänä vuonna.
Jos puuta polttavien energiayritysten toistaiseksi taivaalle tupruttama hiilidioksidi saadaan otettua talteen ja yhdistettyä vetyyn, syntyy biometanolia eli biopolttoainetta. Se tulppaisi samalla piiput ja tuottaisi uutta arvokasta metsästä jalostettua tuotetta.
Joensuussa on vireillä esimerkiksi hanke metsäteollisuuden ja vetytalouden yhdistämiseksi.
Toinen merkittävä hanke on Suomen Akatemian rahoittama tieteen lippulaiva UNITE, jossa on mukana noin 150 tutkijaa. Sen tavoitteena on tehdä Suomesta metsäbiotalouden ja metsätiedon, paikkatietoteknologian sekä pelillistämisen johtava osaamiskeskus. Lisäksi Joensuun seudulla on meneillään valtava määrä muita hankkeita liittyen vaikkapa metsäautoteiden digitaalisten kaksosten luontiin.
Kehityksen johtavana ajatuksena kaikessa on se, että metsää koskevassa päätöksenteossa osattaisiin ottaa myös muu luomakunta entistä paremmin huomioon – metsänomistajia ja heidän tulojaan unohtamatta, sanoo Seppo Tossavainen.
Seppo Tossavainen ja Lauri Sikanen vievät Joensuun metsäosaamista myös maailmalle.
– Uskon, että löydämme tekoälyn avulla myös vaihtoehtoisia tapoja tuoda tuloja metsänomistajille eikä metsää tarvitse välttämättä kaataa saadakseen siitä rahaa. Digitaalisen tiedon avulla voidaan kohdistaa toimenpiteet ja tulonmuodostus paremmin kuin ennen vanhaan.
Joensuun tavoitteena on olla tulevaisuudessa paitsi metsien myös laajemmin ympäristön mallintamiseen keskittyvä digilaakso, joka soveltaa metsän ratkaisuja myös esimerkiksi digitaaliseen rajaturvallisuuteen. Tätä tukee muun muassa Joensuun vahva fotoniikkaosaaminen.
– Meillä voisi olla datapooli, joka kokoaa yhteen metsien, vesien, asutuksen ja ilmaston tarkat tiedot. Se olisi innovaatioiden ja yritystoiminnan kasvualusta, joka toisi kaupunkiin myös uusia työpaikkoja ja investointeja, Tossavainen visioi.
Metsäalan keskeiset toimijat, kuten Metsähallitus, Suomen metsäkeskus tai suuret metsäalan yhtiöt käyttävät tekoälyä jo nyt esimerkiksi metsävarojen inventoinnissa ja päätöksenteon tukijärjestelmissä. Digitalisaation myötä tekoälyn käyttöalue laajenee jatkuvasti.
Lähivuosina nähdään millaisia mahdollisuuksia maailman ensimmäinen metsien tekoäly todella tuo mukanaan – Joensuulle, Suomelle ja koko maailmalle.
Joensuu on yksi Innokaupungeista. Kaupungin innovaatiotoiminnan keskeisiä kehitysalueita ovat metsäbiotalous ja fotoniikka.
