Tuntematon tutkija
Hän oli pelastamassa Avatar-elokuvaa. Hän on Suomen viitatuimpia tutkijoita. Hän tienaa kuukaudessa enemmän kuin Suomen pääministeri vuodessa. HS sai Timo Ailalta harvinaisen haastattelun.

Jotkut pitävät typeränä sitä, että kaikkea yritetään mitata rahassa. Kokeillaan silti.

Jos Suomesta pitäisi etsiä erityisen arvokkaat aivot, katse kannattaisi suunnata Helsingin Ruoholahteen. Siellä on työhuone, jonka ikkunasta näkyy Hietaniemen hautausmaa.

Työhuoneessa istuu Timo Aila. Hän on 50-vuotias tutkija. Eikä mikä tahansa tutkija.

Muut tutkijat ovat viitanneet Ailan tutkimuksiin yli 56 000 kertaa. Viime vuonna Ailaan viitattiin runsaat 14 000 kertaa, ja tällä numerolla hän pääsee Suomen kärkeen.

Mutta kun Ailan nimen laittaa Googleen, hänestä ei löydy juuri mitään tietoa. Paitsi se, että hän tienaa kuukaudessa enemmän kuin Suomen pääministeri koko vuonna.

Nyt myös Oscar-palkinnot jakava Yhdysvaltain elokuva-akatemia on noteerannut Ailan. Hänelle myönnettiin tekninen Oscar 29. huhtikuuta.

Oscarin varjolla Aila onkin päättänyt antaa ensimmäisen kunnon haastattelunsa. Hän aikoo kertoa, kuka hän oikein on.

lopetti seiväshypyn, mutta kilpailuvietti jäi.

1990-luvun alussa Aila alkoi kilpailla tietokoneharrastajien piireissä, demoskenessä. Varhaisilla kotitietokoneilla yritettiin tehdä asioita, joita pidettiin liki mahdottomina. Kilpailussa saatettiin tuottaa grafiikkaa, esimerkiksi fraktaaligeometrisiä muotoja.

Aila menestyi. Hän voitti Tanskassa järjestetyn suuren demokilpailun 1990-luvun alussa.

Peliyhtiöt kiinnostuivat hänestä. Aila palkattiin ensin erääseen brittiläiseen peliyhtiöön, sitten suomalaiseen Remedyyn. Aila osallistui muun muassa Max Payne -pelin grafiikkamoottorin kehittämiseen.

”Tajusin, että minua eivät kiinnosta niinkään pelit, vaan teknisten ongelmien ratkaiseminen.”

Aila meni töihin Hybrid Graphicsille, suomalaiseen grafiikkaohjelmistoja kehittäneeseen yritykseen.

Vuonna 2006 mikropiirejä kehittänyt Nvidia halusi laajentaa osaamistaan kohti mobiiliteknologiaa. Nvidia osti Hybrid Graphicsin, josta sellaista osaamista löytyi.

Ja näin nykyään maailman arvokkaimpiin yhtiöihin lukeutuvalla Nvidialla olikin yhtäkkiä Suomessa tutkimusyksikkö, jonka toimistossa Aila edelleen istuu.

Sieltä tulee uraauurtavaa tekoälytutkimusta, joista ropisee viittauksia Ailalle sekä hänen lähimmille kollegoilleen Jaakko Lehtiselle, Tero Karrakselle ja Samuli Laineelle. Suuren osan tutkimustyöstään he tekevät yhdessä.

”Toimitusjohtaja tuli sanomaan, että tämä pelasti firman.”
Alkuvuodesta 2009 elokuvaohjaaja James Cameronilla oli ongelma. Cameron oli suunnitellut Avatar-tieteiselokuvaa jo 1990-luvulta lähtien ja kertaalleen jo lykännyt sen tuotantoa. Tekniikka ei ollut riittävän valmis, eikä se tuntunut valmiilta vieläkään.

Avatar perustui poikkeuksellisen paljon tietokoneilla luotuun grafiikkaan. Mutta nyt, viime tingassa, oli tajuttu, että tietokoneiden pitäisi raksuttaa kokonaiset kymmenen vuotta, että elokuva saataisiin valmiiksi.

Näin kauan menisi, että kaikki kohtaukset saataisiin ulos 3d-ohjelmista.

Elokuvan ensi-iltaa pitäisi siis siirtää vuoden 2009 joulusta vuoteen 2019. Toinen vaihtoehto oli yrittää keksiä jokin tekninen ratkaisu.

Ehkä Ruoholahdesta löytyisi joku, joka osaisi auttaa?

Timo Aila pakkasi laukkunsa ja lensi Uuteen-Seelantiin, jossa erikoistehosteyritys Weta Digital työsti Avataria.

”Ihmettelin, miten on voitu sopia asioita, joihin ei ole olemassa ratkaisua”, hän kertoo.

Aila kehitti yhdessä kollegoidensa kanssa tavan, miten Avatarin jokainen ruutu saatiin ”laskettua” kevyemmin.

Kikka ei olisi onnistunut, jos elokuva olisi sijoittunut viidakon sijaan kaupunkiin. Viidakossa kasvillisuuteen piirtyneet virheet, esimerkiksi väärin heijastuvat tai puuttuvat varjot, eivät erotu kovin helposti.

Juuri sellaista Ailan työ usein oli. Hän pohti, miten tietokoneella voitaisiin luoda näyttävää grafiikkaa elokuviin tai peleihin aiempaa kevyemmin tai tehokkaammin.

Perinteisesti elokuvien ja pelien tietokonegrafiikat on tehty erilaisilla menetelmillä. Elokuvissa ei ole haitannut, jos laskenta on kestänyt tovin. Peleissä taas tietokoneen on laskettava jokainen ruutu lähes viiveettä.

Ja laskettavaa on käsittämättömän paljon. Usein näytön kuva koostuu yli kahdesta miljoonasta pikselistä. Niistä jokaiselle pitää laskea oikea kirkkaus ja väri. Tämä toistuu kymmeniä tai satoja kertoja sekunnissa.

Peliteollisuuden intressi on tietenkin ollut, että pelit saataisiin näyttämään yhtä hienoilta kuin Hollywood-elokuvat.

Voisiko siis elokuva-alan käyttämää menetelmää, säteenseurantaa (ray tracing), hyödyntää peleissä?

Ongelmaa oli pohdittu jo vuosien ajan, kun se päätyi Ailan ja hänen lähimpien kollegoidensa työpöydälle miltei viisitoista vuotta sitten.

Projekti kesti vuosia, mutta rutistus kannatti. Tutkijat suunnittelivat kokonaan uusia lohkoja Nvidian näytönohjaimiin. Niiden ansiosta säteenseurantaa pystyi käyttämään myös peleissä. Syntyi RTX-sarjan näytönohjaimet.

”Toimitusjohtaja (Jensen Huang) tuli sanomaan, että tämä pelasti firman”, Aila kertoo.

”Sen jälkeen olemme saaneet aika lailla vapaat kädet tehdä järkeviksi katsomiamme asioita.”

Projektin jälkeen Aila koki olevansa ensimmäistä kertaa ammatillisessa kriisissä. Hän uskoo, että tutkimuksessa yhteen asiaan kannattaa keskittyä 7–10 vuotta, ja nyt se oli täynnä.

Aila jäi sapattivapaalle.

tarttui, koski tietokonegrafiikkaan syntyviä virheitä.

Menetelmään, joilla tietokonekuvia tehdään, liittyy ominaisuus, jonka vuoksi suurin osa kuvan pikseleistä on liian tummia. Jotkut pikselit ovat taas aivan liian kirkkaita. Ongelma muuttuu näkyväksi välkkeeksi silloin, jos tietokoneella tehdään videoita.

Aila kehitti metodin ja algoritmin, jolla välke saadaan kuriin.

Nyt keksinnöstä on kulunut kymmenen vuotta. Siitä on tullut niin merkittävä innovaatio, että Yhdysvaltain elokuva-akatemia myöntää sille teknisen Oscar-palkinnon.

Aila jakaa sen yhdessä keksinnön kaupallistaneen, siruyhtiö Intelillä työskentelevän tietojenkäsittelytieteilijä Attila T. Áfra kanssa.

Palkinto myönnetään myös kahdelle muulle tutkimusryhmälle, jotka ovat kehittäneet erillään Ailasta vastaavan ratkaisun.

Ailan keksintöä käytetään oikeastaan kaikissa elokuva-alan tuotannoissa, joissa on tietokoneella luotua videota. Keksinnön voi nähdä inspiroineen myös nykyisten älypuhelimien kuvanparannusalgoritmeja.

äsitteeksi ja yrityksien markkinointitermiksi.

Tekoälyn sijaan tutkijat puhuvat koneoppimisesta. Viimeiset kymmenen vuotta Timo Aila on tutkinut sitä osana Nvidian tutkimusryhmää.

Yhdessä tiiminsä kanssa Aila on muun muassa todistanut, että käyttökelpoisten kuvien luominen koneoppimisen avulla on ylipäätään mahdollista.

”Kun teimme ensimmäisiä kuvageneraattoreita, se oli pienen piirin juttu. Tehdyt kuvat olivat postimerkin kokoisia, eikä niistä voinut kiinnostua oikeastaan muut kuin tutkijat. Me lähdettiin siitä, että tuotettujen kuvien pitää olla tuhat kertaa tuhat pikseliä.”

Tietokonegrafiikasta saadut opit osoittautuivat arvokkaiksi. Aila ja hänen tutkimusryhmänsä onnistui luomaan kehittyneen version GAN-malliksi kutsutusta kuvageneraattorista.

Vähintään yhtä kiinnostavaa kuin se, mitä huippututkija tekee, on se, miten hän kaiken tekee.

Aila painottaa, että kaikki lähtee hyvästä tiimistä. Siitä, että ryhmä on toisiaan tasapainottava.

”On jopa hieman koomista, että Oscarilla palkitaan nyt ainoa työ, jonka olen tehnyt yksin.”

Toinen Ailan ohjenuora sopii sovellettavaksi melkein kenelle tahansa työelämään. Se on ”ehdoton ei” kaikenlaiselle turhalle sälälle.

”Mietimme aina todella tarkasti, mitä teemme, ja sitten kun teemme, teemme sen tosissamme”, hän sanoo.

”Työelämä on fragmentoitunut. Jos menisin kaikkiin Teams-kokouksiin ja komiteoihin, ja tekisin kaikki vertaisarvioinnit, joita pyydetään, en ehtisi tehdä oikeaa tutkimustyötä.”

Aila arvioi osallistuvansa ehkä yhteen tai kahteen videokokoukseen viikossa. Myöskään mailien parissa hän ei juuri vietä aikaa.

Viimeiset kymmenen vuotta Aila työskennellyt vain neljänä päivänä viikossa. Se on auttanut siivoamaan kaiken epäolennaisen työpäivistä. Jos vaikkapa auto pitää viedä huoltoon, Aila vie sen vapaapäivänä.

”Kirjoitamme artikkeleita hyvin harvoin: vasta silloin kun on jotain merkittävää sanottavaa”, Aila kertoo.

”Menestyvälle tutkijalle riittää, että saa yhden hyvän idean vuodessa.”

”On jopa hieman koomista, että Oscarilla palkitaan nyt ainoa työ, jonka olen tehnyt yksin.”
Yli puolet työajasta Aila käyttää ratkaistavan ongelman etsimiseen. Erityisen tärkeäksi hän nostaa ”strukturoimattoman brainstormauksen”, eli ajatusten pallottelun työkavereiden kanssa.

”On testattu jotain, saatu mittaustuloksia, ja saatamme pohtia, voisiko niistä löytyä jotain yllättävää.”

Paljon aikaa kuluu tutkimuksia lukiessa ja tietoa omaksuessa. Hyvän idean saamiseksi kannattaa myös käydä konferensseissa ja tavata ihmisiä.

Aila puhuu älyllisestä rehellisyydestä. Se tarkoittaa, että on kyettävä tunnistamaan asioita, joissa esimerkiksi kymmenen prosentin parannus olisi merkittävä.

Nyt Ailan mukaan näyttäisi siltä, että juuri kielimalleissa kymmenen prosentin parannus olisi mullistavaa.

Tarkoituksena on tehdä jotain samanlaista, mitä Aila teki kollegoineen kuvamalleille. Silloin tutkimusryhmä keskittyi parantamaan ja tehostamaan mallin sisäistä toimintaa, sitä, miten informaatio mallin sisällä virtaa.

”Nyt meitä härnää suuresti, että kukaan ei ota tosissaan tätä kielimalleissa. Jos katsot niiden sisäistä käytöstä, niin se on yhtä lailla ikävän näköistä kuin kuvamalleissa aikoinaan oli. Me haluttaisiin tehdä sille jotakin.”

Useat Ailan ja hänen kollegoidensa läpimurrot ovat vähentäneet laskentatehon tarvetta, kun tietokoneilla tehdään jotain graafista. Se on tavallaan ristiriitaista, sillä Nvidia myy laskentaan tarvittavia mikropiirejä.

Mutta juuri nyt näyttää siltä, että maailman tarve tietokonelaskennalle on lähes kyltymätön. Siitä syystä Nvidia on noussut viime vuosien aikana maailman arvokkaimpien yhtiöiden kärkeen. Samasta syystä myös Ruoholahden tutkimusyksikkö on Nvidialle arvokas.

Haastattelussa Aila ei mielellään puhuisi rahasta. Hän sanoo, ettei ole koskaan tehnyt asioita sen vuoksi.

Nykyinen palkka on linjassa sen kanssa, mitä parhaille tekoälytutkijoille maksetaan Piilaaksossa. Se tarkoittaa miljoonien tienestejä vuodessa.

Ailan aivot ovat tosiaan arvokkaat. Mutta syy arvoon ei löydy pelkästään ihmisestä, vaan ajasta, jota elämme. Siitä, mitä pidämme arvokkaana.

Toisin sanoen Aila on keskittynyt oikeisiin asioihin oikeaan aikaan.