3/2013, Koulutus ja oppiminen, Opiskelijat, Tutkimus ja innovaatiot

CSE-simulaatiokeskuksen oppimisympäristöt Kajaanin ammattikorkeakoululla

Kolmen eri koulutusorganisaation yhteistyössä rakennettu, Suomessa ainutlaatuinen CSE-simulaatiokeskus aloitti vuoden 2012 alussa toimintansa Kajaanin ammattikorkeakoulussa (KAMK). CSE-keskuksen (Cemis Simulation Environment) kehittäminen käynnistyi vuoden 2010 alussa CreaVehicle-hankkeessa (EAKR), jonka aikana rakennettiin ainutlaatuinen ajosimulaatioympäristö yhteistyössä Oulun yliopiston, Kajaanin ammattikorkeakoulun ja Kainuun ammattiopiston kanssa. CreaVehicle-hankkeen tavoitteena oli kehittää ajosimulaattori, joka soveltuu ensisijaisesti kuljettajan ajotoiminnan tutkimiseen, sekä käynnistää kuljettajan ajotoiminnan tutkimus. Ajosimulaattoreihin ja virtuaaliympäristöihin liittyvän osaamisen karttumisen myötä tunnistettiin niiden monet soveltamismahdollisuudet eri alueille. Projektissa kertynyttä osaamista on sovellettu myöhemmin mm. uusien pelitestausmenetelmien kehitystyössä sekä uudenlaisen virtuaalisen harjoittelu-, matkailu- ja peliympäristön kehitystyössä, joita hyödynnetään tutkimus- ja tuotekehitystyön lisäksi Kajaanin ammattikorkeakoulun opiskelijoiden ja opettajien oppimisympäristöinä.

CreaVehicle-hankkeesta CSE-simulaatiokeskukseksi

CSE-simulaatiokeskuksen tutkimusperusta ja tekniset valmiudet luotiin Kajaanin yliopistokeskuksen yhteydessä vuoden 2011 loppuun saakka sijainneessa Oulun yliopiston psykologian tutkimusyksikössä, SkilLabissa, jossa työskentelivät professori Timo Järvilehto sekä tutkijat Veli-Matti Nurkkala ja Kyösti Koskela. Laboratorion painopisteenä oli pääasiassa taitotoimintojen kehittymisen ja hallitsemisen tutkimus, mitä tutkittiin mm. lukuprosessin ja pallopelien kautta.

CreaVehicle-hankkeessa keskeisessä roolissa oli myös Oulun yliopiston tietojenkäsittelytieteiden laitoksen Kajaanin yksikössä työskennellyt CreaVehicle-hankkeen projektipäällikkö Jonna Kalermo sekä hankkeen muut tutkijat. Hankkeessa toteutunut psykologian ja tietojenkäsittelytieteiden tutkijoiden yhteistyö loi ainutlaatuisen lähtökohdan ajosimulaatioympäristön kehitystyölle sekä tutkimustoiminnan käynnistymiselle. Lisäksi Kajaanin ammattikorkeakoulu ja Kainuun ammattiopisto toivat kehitystoimintaan asiantuntemusta erityisesti ajoneuvotekniikan alueelta.

CreaVehicle-hankkeen päättyessä CSE-simulaatiokeskus siirtyi vuoden 2012 alussa Oulun yliopiston ja Kajaanin ammattikorkeakoulun yhteisellä sopimuksella yliopiston tiloista Kajaanin ammattikorkeakoululle. Erinomaiset lähtökohdat CSE-keskuksen toiminnalle uudessa organisaatiossa loi yliopiston ja ammattikorkeakoulun sopimus, jolla mm. Oulun yliopiston omistamat laitteet siirtyivät ammattikorkeakoululle. Tällä menettelyllä pyrittiin turvaamaan CSE-keskuksen kehitystoiminnan jatkuminen sekä erityisosaamisen ja asiantuntemuksen säilyminen alueella. CSE-keskuksen osaaminen ja laitteistot vahvistivat KAMK:n peli- ja simulointiteknologian osaamisaluetta mittaus- ja tietojärjestelmiin erikoistuneessa sopimuspohjaisessa tutkimus- ja koulutuskeskus CEMIS:ssä (Centre for Measurement and Information Systems, johon kuuluvat Oulun ja Jyväskylän yliopistot, Mittaustekniikan keskus MIKES ja VTT), jossa toimii noin 120 mittaus- ja tietojärjestelmien asiantuntijaa.

CSE-keskus opiskelijoiden ja opettajien oppimisympäristönä

CSE-simulaatiokeskus tarjoaa KAMK:n opiskelijoille ja opettajille monipuolisen oppimisympäristön mm. simulaatio- ja peliteknologiaan sekä pelien testaamiseen. Keskuksessa on mahdollista suorittaa kurssien osatöitä, kokonaisia kursseja, opintoihin kuuluva harjoittelujakso sekä opinnäytetöitä. Periaatteena on tarjota opiskelijoille mielekkäitä ja riittävän haastavia tehtäviä. Opiskelijan kanssa keskustelemalla etsitään kaikkia osapuolia kiinnostava kokonaisuus siten, että kaikkien opiskelijatöiden työt vievät myös CSE-keskuksen kehittämistä omalta osaltaan eteenpäin. Tämä toimintatapa on todettu käytännön kautta toimivaksi ratkaisuksi, kun kaikki osapuolet ovat motivoituneita työskentelemään yhteisen päämäärän eteen. Alla on kuvattu CSE-keskuksen oppimisympäristöt sekä niiden hyödyntäminen opiskelijoiden kuin henkilökunnan oppimisympäristönä.

Ajosimulaattorit oppimisympäristönä

CSE-simulaatiokeskuksessa on kaksi ajosimulaattoria. CSE I -ajosimulaattorissa on kevyt liikealusta, joka antaa kuljettajalle liikevasteen mm. kaasutuksissa ja jarrutuksissa tehden ajamisesta todellisemman tuntuista. Ajosimulaattorissa on Volvon penkki, keskikonsoli ja käsijarru, vilkku, korkeatasoiset ohjauslaitteet sekä penkin sisään rakennettu tehostinkaiutin moottorin kierrosten ja tienpinnan epätasaisuuksien simulointiin. Simulaattorin näyttönä toimii CAVE-ympäristö tai kolmesta televisiosta koostuva laaja ajonäkymä. Kuljettajan ohjausliikkeet sekä silmänliikkeet voidaan tallentaa ajon ajalta myöhempää tarkastelua varten. Ajosimulaattorin avulla on toteutettu useita tutkimuksia, kuten laaja poliisien ajotoimintaa käsittelevä tutkimus. Ajosimulaattoria on tähän mennessä hyödynnetty kurssitöissä, opinnäytetöissä ja opintoihin kuuluvissa harjoitteluissa. Viimeisimpänä opiskelijatyönä ajosimulaattoriin on toteutettu kierroslukumittari, jossa hyödynnettiin Raspberry Pi -minitietokonetta.

Uuden CSE II -ajosimulaattorin kehitystyö käynnistyi keväällä 2011. Tavoitteena on ollut kehittää korkeatasoinen ajosimulaattori, jossa ajokokemuksesta pyritään luomaan mahdollisimman todenmukainen. Simulaattorissa hyödynnetään oikeaa autoa (Volkswagen Polo), joka on muokattu ajosimulaattoriksi mm. lyhentämällä ajoneuvoa ja vahvistamalla sen rakenteita. Lähtökohtana on ollut auton omien ohjauslaitteiden ja mittaristojen hyödyntäminen, jolloin lopputuloksena on realistisempi ajokokemus sen sijaan, että oikeat ohjauslaitteet korvataan esim. rallipeleihin suunnitelluilla ohjauslaitteilla. Simulaattoriin kuuluu korkeatasoinen kuuden vapausasteen liikealusta (MeVEA) sekä ajoneuvon mukana liikkuva jättikokoinen CAVE-näyttö (Satavision), joka heijastaa todellisen kaltaisen ajonäkymän kuljettajalle. Simulaattorissa on käytössä SCANeR Studio simulaatio-ohjelmisto (Oktal), joka tarjoaa hyvät työkalut virtuaaliympäristöjen sekä erilaisten ajoskenaarioiden kehittämiseen.

Kuva 1. CSE II -simulaattori keväällä 2013
Kuva 2. CSE I -simulaattoria pilotoitiin Linna 2012 -harjoituksessa Kainuun Prikaatilla koulutussimulaattorina (kuva: Miia Klemetti).

KAMK:n opiskelijat ja opettajat ovat olleet mukana uuden simulaattorin kehitystyössä. Opiskelijat ovat toteuttaneet yhdessä CSE-keskuksen henkilöstön sekä opettajien kanssa erilaisia kehitysprojekteja esimerkiksi uuden simulaattorin vaihdelaatikkoon, mittaristoon sekä virtuaaliympäristöihin liittyen.

CSE-keskuksessa rakennetaan parhaillaan virtuaalista Kajaanin keskusta-aluetta yhteistyössä ViCit-yrityksen kanssa. Virtuaalinen Kajaani ajosimulaattorissa tekee mahdolliseksi esimerkiksi autokoulun ensimmäisten ajotuntien suorittamisen ajosimulaattorissa, jolloin auton ohjauslaitteet ja ajonäkymä tulevat tutuiksi turvallisessa ympäristössä. Virtuaali-Kajaanin kehitystyössä opiskelijat ovat mallintaneet objekteja ympäristöön osana peligrafiikan opintoja.

Kuva 3. CSE-ajosimulaatiokeskuksessa rakennetaan parhaillaan virtuaalista Kajaania yhteistyössä ViCit-yrityksen kanssa.
Kuva 4. CSE-simulaatiokeskus toimii opiskelijoiden oppimisympäristönä (kuva: Pekka Agarth).

Athene – Tulevaisuuden harjoittelu-, matkailu- ja peliympäristö

Kajaanin ammattikorkeakoululla käynnistyi vuoden 2012 alussa uudenlaisen virtuaalisen harjoittelu-, matkailu- ja peliympäristön kehitystyö, jossa sovelletaan mm. ajosimulaattoreiden kehitystyössä syntynyttä osaamista ja asiantuntemusta. Athene-hankkeessa (CEMIS-kehittämisohjelma) kehitetään teknologinen perusta, joka luo uusia mahdollisuuksia esimerkiksi perinteiseen kuntosaliharjoitteluun sekä kuntotestaukseen yhdistämällä eri kuntosalilaitteita liikealustaan, 3D-mallinnettuun ja videokuvattuun ympäristöön sekä immersiiviseen näyttöön. Athenessa hyödynnetään mm. Kinect-teknologiaa sekä yhdistetään mm. sykedataa osaksi pelin ohjausmekaniikkaa.

Athenen rinnakkaishanke Athene+ (Tekes, Skene-ohjelma) mahdollistaa pelillisen sisällön kehittämisen Athene-ympäristöön. Ympäristön kehitystyössä on mukana 17 yritystä, jotka tuovat asiantuntemusta mm. tuotekehitykseen ja markkinoihin liittyen. KAMK:n opiskelijoille tarjotaan mahdollisuus kehittää pelejä ja pelillistä sisältöä Athene-ympäristöön kurssitöiden ja harjoittelupaikkojen kautta. Lisäksi Athene-ympäristön kehitystyössä on syntymässä useita opinnäytetöitä, jotka liittyvät ympäristön kehittämiseen sekä sen sovelluskohteiden hyödyntämiseen.

Kuva 5. Athenea pilotoitiin suunnistuksen MM-kisoissa Vuokatissa heinäkuussa 2013.

CSE-keskuksen oppimisympäristöt jatkossa

CSE-keskuksen toiminta on laajentunut KAMK:lle siirtymisen myötä edellä kuvattuihin alueisiin, jotka toimivat itsenäisinä oppimisympäristöinä KAMK:n opiskelijoille. Ympäristöt tarjoavat eri alojen opiskelijoille mielenkiintoisia mahdollisuuksia hyödyntää uusinta teknologiaa ja osaamista osana opintojaan. Opiskelijoiden merkitys ympäristöjen kehittämisessä on merkittävä, sillä he tuovat lisää tekeviä käsiä ja uusia ideoita toimintaan. Opiskelijoiden osallistumisen kehitysprojekteihin toivotaan johtavan myös uusiin innovaatioihin sekä spin-off -yritysten käynnistymiseen.

CSE-keskuksen oppimisympäristöjen hyödyntäminen opetuksessa on ollut monipuolista ottaen huomioon uusien laboratoriotilojen kehitystyön lyhyellä aikavälillä. Keskeisenä tavoitteena on hyödyntää ympäristöjä opetuksessa jatkossa entistäkin laajemmin. Tulevaisuuden haasteena on kehittää yritysyhteistyötä siten, että opiskelijoille avautuu ovia työelämään CSE-keskuksen tarjoamien mahdollisuuksien kautta.

Lisätietoa CSE-keskuksen toiminnasta löytyy osoitteesta cse.fi.

Kirjoittajat

Veli-Matti Nurkkala, projektipäällikkö, Kajaanin ammattikorkeakoulu, veli-matti.nurkkala@kamk.fi

Jonna Kalermo, projektitutkija, Kajaanin ammattikorkeakoulu, jonna.kalermo@kamk.fi

Edellinen artikkeliSeuraava artikkeli