Lisäketodellisuus - näkymätön näkyväksi

Uteliaan ihmisen, homo studiosusen haaveena on pitkään ollut päästä kurkistamaan aistein havaitsemansa  todellisuuden sisälle. Tulla hieman enemmän homo sapienseksi, viisaaksi ihmiseksi. Tämä pyrkimys on synnyttänyt lukemattomia uskontoja, mutta myös vienyt ihmiskunnan tietämystä eteenpäin. Tosin sillä kuuluisalla Leninin metodilla, jossa aina väliin otetaan askel eteenpäin ja kaksi taaksepäin.

Ensimmäisiä muuten kuin jumalien avulla perimmäisten syiden selittäjiä olivat kreikkalaiset filosofit. Eräs suuntaus oli nimeltään atomismi.  Atomismi on filosofinen oppi, jonka mukaan kaikki aine koostuu jakamattomista osista. Luonnonfilosofiassa atomismi eli atomioppi on käsitys, jonka mukaan kaikki olemassa oleva koostuu atomeista.

Atomiteorian "isä" Demokritos on saanut jopa oman postimerkin. Tosin hänen teoriansa oli filosofinen arvaus vailla mitään havaittua tietoa. Antiikin Kreikan teknologia ei tosin olisi mitenkään mahdollistanutkaan aineen atomiluonteen havaitsemista.

Antiikin kreikassa atomistit olivat eräs esisokraattisten filosofien ryhmä. Atomiopin isänä pidetään Leukipposta 400-luvulla eaa. Tunnetuin atomisti oli tämän oppilas Demokritos. Intialaisessa filosofiassa atomismia ovat edustaneet muun muassa vaisheshika-koulukunta sekä buddhalainen atomismi. Atomismi jäi aristoteelisen kuitenkin luonnontieteen jalkoihin ja joutui välillä unohduksiin.

Kilpaileva teoria, Platonin elementit. Teoriana kaunis ja esteettinen, tieteellinen arvo olematon.

Vaikka atomismi on myöhemmin osoittautunut monilta osin oikeaksi aineen perimmäisen rakenteen kuvaajana, niin se oli aristoteelisen näkemyksen kanssa siinä mielessä samassa veneessä, että molemmat perustuivat filosofisiin pohdintoihin, ei kokeelliseen menetelmin saatuun tietoon.

Todellista tietoa aistien ulkopuolella olevasta alettiin saada vasta sitten, kun tiedemiehet kehittivät tutkimukseen sopivia instrumentteja. Maailmankuvan laajentajina vallankumouksellisimmat näistä lienevät kaukoputki ja mikroskooppi. Ne toivat silmin havaittavaksi sekä makro- että mikrokosmoksen. Varsinainen mullistus kuitenkin "asioiden sisään katsomisessa" oli röntgensäteiden keksiminen. Niiden avulla voitiin ihan konkreettisesti nähdä monia asioita, jotka olivat materian sisällä silmiltä piilossa. Tämä koski sekä elävää että kuollutta materiaa.

Tieteellä on kahdet kasvot tai se on kuin epäidenttiset kaksoset. Uuden tiedon hankkiminen ja löydetyn tiedon levittäminen. Molemmat ovat ihmiskunnan kehittymisen kannalta siinä mielessä välttämättömiä, että ilman toista ei voi olla toista. Ilman tietoa ei ole mitä jakaa ja ilman entistä tietoa ei ole pohjaa, jolle uuden tiedon hankkiminen rakentuu. Tiedemiehistä suurimpiin kuuluva Isaac Newtonkin  totesi vaatimattomana: "Jos olen kyennyt näkemään pidemmälle, se johtuu siitä, että seison jättiläisen hartioilla".

Omaksutun tiedon siirtäminen seuraaville sukupolville, siis opettaminen, tapahtui ihmiskunnan varhaishistoriassa pitkään esimerkkiä näyttämällä ja suusanallisesti. Tietovarasto ei voinut olla millään kovin laajaa ja sen leviäminen oli hyvin hidasta. Vasta kirjoitustaito loi edellytykset varastoida suuret määrät tietoa ja kirjapainon keksiminen räjäytti sekä mahdollisuuden kerätä, yhdistellä ja ennen kaikkea levittää tietoa. Jonkinlaisena vedenjakajana tässä pidetään Johan Gutenbergin 1400 luvulla keksimiä irtokirjaimia, joiden avulla tekstiä ei tarvinnut enää kirjoittaa käsin, vaan se voitiin latoa ja painaa pienellä vaivalla vaikka kuinka suurina painoksina.

Kirjoissa on toki ollut kuvia, mutta pääosin tieto on koostunut tekstistä. Voidaan sanoa, että tiedon suhteen ihmiskunta on vaeltanut viimeiset 500 vuotta "Gutenbergin galaksissa".  Toki joukkoon mahtuu niin liikkumatonta kuin elävää kuvaa, mutta sen rooli on ollut enemmän viihteeseen kuin tiedon levitykseen painottuvaa. Tekninen kehitys on kuitenkin viime vuosina mahdollistanut kuvalle aivan uusia käyttötapoja tiedon ja tietämyksen syventäjänä. Tässä mielessä voidaan aika varauksitta olla yhtä mieltä Helsingin taidemuseon johtaja Janne Gallen-Kallela-Sirenin kanssa.  ”Edessämme avautuu visuaalisuuden vuosisata. Visuaalinen kommunikaatio ja multimediaalisuus ovat ajallemme ominaisia kehittyneen yhteiskunnan tunnusmerkkejä.”

Yksi tämän tiedon syventämisen visuaalisista haaroista on ns. lisäketodellisuus (engl. augment reality). Myös termiä lisätty todellisuus käytetään. Lisäketodellisuudella tarkoitetaan sellaista tilannetta, jossa voidaan samanaikaisesti tarkastella reaalista ilmiötä ja saada siitä piilossa olevaa visuaalista lisätietoa jollain teknisellä laitteella. Yleensä tämä on joko päässä olevat lasit, tai sitten puhelimen tai tietokoneen näyttö. 

Ensimmäisiä kokeiluja lisäketodellisuudessa tekivät lentokoneyhtiö Boeingin insinöörit jo 1990-lvun alussa. He kehittivät lasit, joiden avulla konetta voitiin korjata siten, että samanaikaisesti korjaaja näki korjattavan kohdan ja sai laseihin informaatiota kohdasta. Näin kädet vapautuivat selaamasta manuaalia.

 Myös USA:n laivastossa kokeiltiin 1990-luvulla lisäketodellisuutta huolto- ja korjaustehtävissä.

Kuitenkin vasta 2000-luvulla tekniikan kehitys mahdollisti todella monipuoliset lisäketodellisuuden sovellukset. Paikannusjärjestelmä GPS ja nopeat nettiyhteydet tekivät mahdolliseksi yhdistää reaaliaikainen tieto käyttäjän liikkuessa eri paikoissa.

Lisäketodellisuus on ainakin vielä aika kallista teknologiaa. Ehkä siitä syystä johtuen se ei ole vielä saanut merkittävää jalansijaa opetuksessa, vaikka sen potentiaaliset käyttöalueet ovat mitä ilmeisimmät. Useimmat sovellukset näkyvät olevan enemmän fiktion kuin faktan puolella. Kaupallisuuden ja pedagogiikan rajamailla olevista sovelluksista voidaan mainita mm. useisiin älypuhelimiin ja tablettilaitteisiin saatava tähtikartta, jolla voi tunnistaa taivaalla näkyvät kohteet reaaliaikaisesti. Jopa katsoa, missä jokin tähti olisi, jos se sattuisi pilvisyyden vuoksi olemaan näkymättömissä.

Helsingin Yliopisto ja tiedekeskus Heureka ovat olleet professori Hannu Salmen johdolla lisäketodellisuuden harvoja pioneereja Suomessa. Ensin Science Center to Go -hankkeessa, jossa luotiin pedagogisia lisäketodellisuuslaitteita ja niille sopivaa opetusmateriaalia ja sitten sen jatkona NÄKYVÄ-hankkeessa, jossa puolestaan jatketaan edellisen hankkeen laitteiden ja opetuksellisen käytön kehittämistä.

NÄKYVÄ-hankkeen päätavoite on  yhdistää formaalia opetusta ja informaalia oppimista avoimien oppimisympäristöjen ja lisäketodellisuus teknologian keinoin. Sen lisäksi sillä on seuraavia osatavoitteita.

NÄKYVÄ kehittää ja testaa Lisäketodellisuus-teknologiaa ("AR", Augmented Reality").

NÄKYVÄ tuottaa helppokäyttöisen, salkussa liikuteltavan Lisäketodellisuus-oppimateriaalin.

NÄKYVÄ luo opetusmateriaalin, joka yhdistää abstraktia oppiainesta ja konkreettista tekemistä.

NÄKYVÄ vastaa opetussuunnitelmien havaintojen tekemisen, kokeilemisen ja testaamisen haasteisiin. 
NÄKYVÄ laatii opetettaviin aiheisiin perustellut tuntisuunnitelmat ja opetustuokioiden mallit.

NÄKYVÄ antaa opettajille mahdollisuudet joustavien, omien opetusmallien luomiseen.

NÄKYVÄ hyödyntää jo olemassa olevaa verkko-opetusta ja portaaleja.

NÄKYVÄ yhdistää tiedekeskuspedagogiikan testattuja malleja kouluopetukseen.

NÄKYVÄ kartoittaa motivaation ja oppimisen yhteyttä.

NÄKYVÄ evaluoi lisäketodellisuus teknologian mahdollisuuksia ja soveltuvuutta oppimiseen.

NÄKYVÄ kerää ja analysoi opettajien palautteen avoimista oppimisympäristöistä.

NÄKYVÄ huomioi koululaisten erilaisia oppimisstrategioita erityisesti visuaaliseen hahmotuskyvyn osalta. 
NÄKYVÄ antaa mahdollisuuden uuden oppimisteknologian tuotteistamiselle.

NÄKYVÄ luo verkkosivuston, johon on koottu lisäketodellisuuden opetussovellusten parhaat käytänteet kansallisesti ja kansainvälisesti.

NÄKYVÄ-projektin lisäketodellisuus laitteet pyrkivät havainnollistamaan seuraavia viittä fysikaalista ilmiötä.

1. Kaasumolekyylien lämpöliike

2. Doppler-ilmiö

3. Lentokoneen siiven nostovoima

4. Kaksoiskartio, optinen illuusio

5. Interferenssi Youngin kaksoisrakokokeessa