TIETOTEKNIIKAN OSASTO. Jari Kahelin. Semanttisen tiedon esittäminen virtuaalimaailmoissa

Transkriptio

1 TIETOTEKNIIKAN OSASTO Jari Kahelin Semanttisen tiedon esittäminen virtuaalimaailmoissa Diplomityö Informaatioverkostojen koulutusohjelma Joulukuu 2014

2 Kahelin J. (2014). Semanttisen tiedon esittäminen virtuaalimaailmoissa. Oulun yliopisto, tietotekniikan osasto. Diplomityö, 74 s. TIIVISTELMÄ Internet on yksi keskeisimmistä teknologioista nykypäivänä. Se yhdistää ihmiset eri puolilla maapalloa toisiinsa ja on olennainen osa päivittäistä liiketoimintaa, kanssakäymistä ja tiedonhakua. Internet on nykyään murroksessa semanttisen Webin ja 3D-Internetin tehdessä tuloaan. Semanttinen Web tarjoaa koneelle keinot Web-sivujen sisällön ymmärtämiseksi, kun taas 3D-Internet haastaa nykyisen Internetin kaksiulotteisen käyttöliittymän virtuaalimaailmoista periytyvällä kolmiulotteisella käyttöliittymällä. Tämä diplomityö pyrkii viemään virtuaalimaailmoja askeleen lähemmäksi 3D- Internetiä semanttisen Webin keinoin. Diplomityön tavoitteena on luoda teoreettinen viitekehys, jonka avulla käyttäjät saataisiin osaksi metatiedon luomista virtuaalimaailmoissa. Kerätyn metatiedon avulla mahdollistetaan erilaisten palvelujen kehittäminen, joiden toteuttaminen on virtuaalimaailmoissa ollut haasteellista. Tällaisia palveluita ovat muun muassa erilaiset haku- ja navigointipalvelut, joiden avulla virtuaalimaailman käyttäjiä voidaan auttaa heitä kiinnostavien asioiden etsinnässä. Samalla käyttökokemuksesta tulee personoidumpi käyttäjien voidessa lisätä omaa metatietoaan virtuaalimaailman objekteihin. Teoreettinen viitekehys muodostettiin tutkimalla semanttisen Webin, 3D-Internetin ja virtuaalimaailmojen teknologioita. Viitekehystä tukemaan luotiin esimerkkitoteutus RealXtend-virtuaalimaailmaan. Esimerkkitoteutus todistaa, että on mahdollista toteuttaa järjestelmä, jonka avulla käyttäjät voivat helposti lisätä vapaamuotoista metatietoa virtuaalimaailman objekteihin itse käyttökokemuksen kärsimättä. Avainsanat: 3D-Internet, metatieto, RealXtend, semanttinen Web, virtuaalimaailmat

3 Kahelin J. (2014). Representing semantic data in virtual worlds. Department of Computer Science and Engineering, University of Oulu, Finland. Master s thesis, 74 p. ABSTRACT Today the Internet has become one of the most essential technologies in use. It connects people around the world and is an integral part of their daily business interaction and information retrieval. The Internet is now evolving as a result of the introduction of the Semantic Web and 3D Internet. The Semantic Web provides the means for a machine to understand the content of a Web site, while 3D Internet is challenging the way we use the Internet today by replacing the two-dimensional user interface of Web browsers with the three-dimensional user interface of virtual worlds. This thesis aims to take virtual worlds one step closer to 3D Internet using the methods of the Semantic Web. The objective of this thesis is to provide a theoretical framework that gives users the ability to contribute to metadata creation in virtual worlds. Collected metadata enables the development of a variety of services that, until now, have been have impracticable to produce in virtual worlds. These services include various types of search and navigation services that help users find objects, locations and services relevant to them. At the same time the user experience becomes more personalized as the users are able to create their own metadata and attach it to virtual world objects. The theoretical framework was developed by studying the technologies behind the Semantic Web, 3D Internet and virtual worlds. An example implementation that enables users to add informal keywords to virtual world objects on the RealXtend platform was created on the basis of the framework. The example implementation demonstrates that it is possible to create a system that enables users to easily add metadata to objects in virtual worlds without affecting the user experience. Keywords: 3D Internet, metadata, RealXtend, Semantic Web, virtual worlds

4 SISÄLTÖ TIIVISTELMÄ ABSTRACT ALKULAUSE LYHENTEIDEN JA MERKKIEN SELITYKSET 1. JOHDANTO 8 2. METATIETO JA SEMANTTINEN WEB Mitä on metatieto Katsaus semanttiseen Webiin Semantiikan määritelmä Semanttisen Webin historia ja nykytila Tulevaisuuden näkymät ja haasteet Semanttisen Webin standardit RDF RDFa RDFa Lite Microformats Microdata OWL Metatietosanastot ja ontologiat Dublin Core FOAF RDF Schema Schema.org Semanttiset annotaatiot Manuaalinen annotointi Puoliautomaattinen annotointi Automaattinen annotointi Yhteenveto semanttisesta annotaatiosta Metatiedon ja semanttisen kuvauksen tarjoamat mahdollisuudet VIRTUAALINEN TODELLISUUS JA 3D-INTERNET Virtuaalitodellisuuden määritelmät Virtuaalimaailmat (Virtual Worlds) Peilimaailmat (Mirror Worlds) Lisätty todellisuus (Augmented Reality) Elämän tietojenkeräystekniikat (Life logging) D-Internet D-Internetin standardit X3D CityGML

5 MPEG WebGL Sosiaaliset virtuaalimaailmojen alustat Second Life OpenSimulator RealXtend Virtuaalimaailmojen tarjoamat mahdollisuudet ja haasteet SEMANTTISEN TIEDON ESITTÄMINEN VIRTUAALIMAAILMOIS- SA Lähtökohdat toteutukselle semanttisen tiedon esittämiseksi virtuaalimaailmassa Metatiedon esittämiseksi sopivan standardin arviointi ja valinta Semanttisen annotoinnin arviointi ja menetelmien valinta Annotaatioiden lähteet Annotointimenetelmät Annotointien merkitsemismallit Virtuaalimaailmojen alustojen arviointi ja valinta Esitettävä teoreettinen viitekehys ja esimerkkitoteutus Analyysi RealXtendin arkkitehtuurista Viitekehyksen arkkitehtuuri Esimerkkitoteutuksen toiminnallisuus JOHTOPÄÄTÖKSET Esimerkkitoteutuksen arviointi Esimerkkitoteutuksen jatkokehitysmahdollisuudet YHTEENVETO 64 LÄHTEET 64 LIITTEET 70

6 ALKULAUSE Vuoristorata kuvaa matkaani opiskelijana erittäin hyvin. Sitä opiskeluelämä ja diplomityön tekeminen on todella ollut. Vaikka raiteet ovat olleet mutkikkaat, katkonaiset ja mäkiset, kaikesta huolimatta olen saapumassa tämän vuoristoradan päämäärään. Määränpää itsessään on tärkeä saavutus, mutta henkilökohtaisesti tärkeämpänä pidän itse matkaa. Se on kasvattanut minua ihmisenä valtavan paljon. Matka on tehnyt minusta sen ihmisen, mikä nyt olen. Onnekseni löysin matkalta varrelta erittäin hyviä ystäviä, joiden kanssa saimme yhdessä suuren osan tästä opiskelumatkasta taittaa. Kiitos tästä kuuluu Arto Huhtalalle ja Aleksi Määtälle. Teitte tästä paljon mukavamman ja hauskemman matkan kulkea. Haluan myös kiittää vanhempiani ja veljeäni siitä tuesta, jonka olen teiltä saanut tähän pisteeseen saakka. Kiitos myös tärkestä tuesta kaikille läheisille ystävilleni, erityisen kiitoksen kuuluessa tyttöystävälleni Heli Pesoselle. Vielä lopuksi tahdon kiittää ohjaajaani tohtori Lauri Tuovista erittäin arvokkaasta avusta ja motivoinnista diplomityötä tehdessä. Kiitokset kuuluu myös diplomityöni valvojalle professori Juha Röningille. Teidän ansiostanne opiskeluni päämäärä konkretisoitui juuri nyt. Tämä on opiskelujeni vuoristorata, jonka kyydistä olen valmis nousemaan. Tämän matkan jälkeen pystyn vihdoin vastaamaan kysymykseen, mikä minusta tulee isona - diplomi-insinööri. Ei silti pidä jäädä paikoilleen, sillä tämä ei ole päätepiste. Matka jatkuu kohti seuraavaa vuoristorataa, joka tarjoaa elämän kyydit. Yhtä saavutusta rikkaampana. Oulu, Finland 2. joulukuuta 2014 Kahelin J.

7 LYHENTEIDEN JA MERKKIEN SELITYKSET AR CityGML FOAF GNU GPL HTML LOD MMORPG MPEG-7 MR MUD NFC OWL RDF RDFa RDFS RFID URI URL WHATWG VR VRML WebGL WoW WWW W3C XHTML XML Augmented Reality, lisätty todellisuus City Geography Markup Language, 3D-kaupunkien mallintamiskieli Friend Of A Friend, metatietosanasto GNU General Public License, GNU-hankkeen yleinen lisenssi Hypertext Markup Language, hypertekstin merkintäkieli Level of Detail, yksityiskohtaisuus Massively Multiplayer Online Role-Playing Game, monen pelaajanverkkoroolipeli Moving Picture Experts Group 7, multimedian sisällönkuvausrajapinta Mixed Reality, sekoitettu todellisuus Multi-User Dungeon, monen käyttäjän tietokoneroolipeli Near Field Communication, lyhyen kantaman tiedonsiirtomenetelmä Web Ontology Language, standardoitu tiedon kuvailukielien perhe Resource Description Framework, resurssien kuvailukieli Resource Description Framework in Attributes, metatiedon merkintäkieli Resource Description Framework Schema, resurssien mallinnussanasto Radio Frequency Identification, radiotaajuinen tiedonsiirtomenetelmä Uniform Resource Identifier, osoite tietyn tiedon paikan ilmoittamiseksi Uniform Resource Locator, osoite Web-dokumenteille ja -sivuille Web Hypertext Application Technology Working Group, yhteisö Internet-standardien kehittämiseksi ja ylläpitämiseksi Virtual Reality, virtuaalitodellisuus Virtual Reality Modeling Language, virtuaalitodellisuuden kuvauskieli Web Graphics Library, standardi 3D-grafiikan näyttämiseksi selaimessa World of Warcraft, Blizzardin kehittämä MMORPG-tietokonepeli World Wide Web, Internet-verkossa toimiva hypertekstijärjestelmä World Wide Web Consortium, kansainvälinen yhteisö Web-standardien kehittämiseksi extensible Hypertext Markup Language, WWW-sivujen merkintäkieli extensible Markup Language, rakenteellinen tiedon kuvauskieli

8 8 1. JOHDANTO Nykyihmisille Internet on osa normaalia arkea. Se mahdollistaa kommunikoinnin ympäri maailmaa ja on oleellinen osa jokapäiväistä liiketoimintaa sekä tiedonhakua. Internetin alkuaikojen muutamista kymmenistä ja sadoista Web-sivuista olemme tulleet satoihin miljooniin Web-sivuihin, ja samalla Internetin käyttäjämäärä on räjähtänyt sadoista ja tuhansista käyttäjistä useisiin miljardeihin. Näiden olosuhteiden vallitessa täytyy löytää yhä tehokkaampia keinoja kaivaa se olennainen tiedonsiemen valtavasta informaatiomerestä. Samalla Internetistä on tullut erittäin merkittävä sosiaalisen kanssakäymisen kanava, ja on huomattu, että ihmisille olisi tarvetta tuoda yhä luonnollisempia keinoja kommunikoida Internetin välityksellä. Näihin edellä kuvattuihin ongelmiin voivat tuoda vastauksia semanttinen Web, 3D-Internet ja virtuaalimaailmat. [1 3] Semanttisen Webin tarkoitus on tarjota ihmisten ja koneiden välille rajapinta, jonka avulla koneet kykenevät ymmärtämään yhä paremmin ihmisten luonnollista kieltä. Tämän taustalla on ajatus siitä, että koneet saataisiin tarjoamaan ihmisille yhä relevantimpaa tietoa helpottaen ihmisten tuskailua hakiessa juuri sitä tiettyä neulaa miljoonien kaltaistensa joukosta. Yksi askel semanttisen Webin saavuttamiseksi on metatieto. Se tarjoaa rajapinnan, jonka kautta koneet voivat ymmärtää ihmisten luonnollista kieltä tehokkaammin. Metatiedon määritellään olevan tietoa tiedosta itsestään, joka kuvaa hyvin metatiedon perimmäisen toiminnallisuuden. Tietoon on lisätty tietorakenteita, jotka kertovat koneelle mahdollisimman yksiselitteisesti, mitä kyseinen tieto sisältää ja tarkoittaa. Metatiedon avulla kone voi tunnistaa esimerkiksi eron teknologiayhtiö Nokian ja Nokian kaupungin välillä. [2, 4 6] Informaation määrän kasvaessa ja teknologian kehittyessä voidaan myös kyseenalaistaa nykyiset tavat käyttää Internetiä ja hakea informaatiota. Tarkemmin Internetin käyttötarkoitusta analysoitaessa huomataan sen olevan virtuaalinen tila, jossa ihmiset ja organisaatiot vuorovaikuttavat ja vaihtavat tietoja toistensa kanssa. Kun kyse on ihmisten ja organisaatioiden vuorovaikutuksesta, voidaan kyseenalaistaa, miksi rajoitamme itsemme kaksiulotteisille Web-sivuille klikkailemaan hyperlinkkejä toistensa perään. Virtuaalimaailmat luovat intiimimmän ja immersiivisemmmän lähestymistavan sosiaaliseen kanssakäymiseen ja tiedon hakemiseen Internetin välityksellä. Virtuaalimaailmat ovat askel lähemmäksi 3D-Internetiä, jossa Web-sivuilla navigoidaan kolmiulotteisesti. Toisaalta taas sekoitettu todellisuus yhdistää virtuaalimaailmojen ominaisuuksia todellisuuteen ja tarjoaa erilaisille antureille ja koneille rajapintoja tietoverkkoihin. Nämä laitteet voivat antaa arvokasta mittaustietoa esimerkiksi ihmisten hyvinvoinnista ja heitä ympäröivästä maailmasta. [3] Tässä diplomityössä lähestytään 3D-Internetin maailmaa tutkimalla semanttista Webiä, virtuaalimaailmoja sekä teknologioita näiden taustalla. Työssä tutkitaan, miten virtuaalimaailmoja saataisiin vietyä lähemmäksi 3D-Internetiä metatietoja ja semanttista Webiä hyödyntäen. Sen tavoitteena on luoda teoreettinen viitekehys, jonka avulla käyttäjät saataisiin osaksi metatiedon luomista virtuaalimaailmoissa. Teoreettisen viitekehyksen pohjalta tehdään esimerkkitoteutus RealXtend-virtuaalimaailmaan, jonka avulla käyttäjät voivat lisätä virtuaalisiin objekteihin metatietoja vapaassa muodossa avainsanoja hyödyntäen. Työ on tehty osana Reaxity - Tulevaisuuden kaupunki avoimena sekoitetun todellisuuden tilana -projektia. Reaxityn tavoitteena on luoda avoin ja yhteisöpohjainen

9 kehitysympäristö tulevaisuuden kaupungeille, joissa virtuaalimaailmat ja todellisuus sekoittuvat toisiinsa. 9

10 10 2. METATIETO JA SEMANTTINEN WEB Internetin valtaisa informaation määrä luo haasteita relevantin tiedon löytämiselle. Tieto on nykyisessä muodossaan harvoin tehokkaasti uudelleenkäytettävissä, koska ensisijaisesti Internet-sivut on tehty ihmisten luettavaksi, ei koneiden. Näihin ongelmiin on esitetty ratkaisuksi metatietoa ja semanttista Webiä. [2, 7] 2.1. Mitä on metatieto Metatiedon käsitteen ensimmäisen kerran esitteli vuonna 1968 Philip Bagley [8 s. 28]. Teoriassaan hän puhuu tietoelementeistä: asioista, objekteista ja olioista, joita toisiinsa liittämällä voidaan yhdistää tietokokonaisuuksiksi. Bagleyn mukaan täytyisi myös olla olemassa metatietoelementtejä, jotka on luotu antamaan tarkentavaa tietoa muista tietoelementeistä. Metatietoelementtien avulla tietokokonaisuudet eivät jäisi vain pinnallisiksi kokoelmiksi erilaisista asioista, vaan todellisen arvon kokonaisuuksiin toisi niihin tallennettu metatieto. Metatiedon avulla tietokokonaisuuksia voitaisiin hallita ja uudelleenkäyttää aiempaa tehokkaammin. Metatiedon voidaan määritellä olevan tietoa tiedosta itsestään [4 6]. Määritelmä kuitenkin jättää epäselväksi sen, miten itse tieto erotetaan metatiedosta. Metatietoa käytetään kuvailemaan, jäsentämään, määrittämään ja tarkentamaan muuta tietoa. Näin ollen käyttötarkoituksen perusteella voimme määritellä jonkin tiedon olevan metatietoa [4]. Metatiedon avulla voidaan varmistaa, että tietoresurssit ovat saavutettavissa ja hyödynnettävissä myös tulevaisuudessa [9]. Usein tietoa etsiessä ongelmaksi voi muodostua, ettei kone välttämättä ymmärrä, mitä käyttäjä haluaa hakea. Tämän seurauksena käyttäjällä kuluu aikaa hakutuloksien analysoimiseen relevanttien osumien löytämiseksi. Esimerkiksi ilman metatietojen tuomaa kontekstia hakukone ei ymmärrä eroa teknologiayhtiö Nokian ja Nokian kaupungin välillä. Metatietojen avulla tämä ero voidaan tehdä selväksi myös koneelle. Metatiedon päätarkoitus on parantaa ja helpottaa tietojen hakemista sekä jatkojalostamista. [10] WWW-maailmassa (World Wide Web) on jo useita standardeja metatietojen luomiseksi. Merkintäkielistä HTML (Hypertext Markup Language) ja XML (Extensible Markup Language) ovat perusta WWW-sivuille. Ne sisältävät myös rajoitetusti ominaisuuksia metatietojen esittämiseksi. Kuitenkin metatiedon luomiseksi on myös omia, siihen erikoistuneita standardeja. Esimerkiksi RDF (Resource Description Framework) on W3C:n (World Wide Web Consortium) standardoima metatiedon luomiseen tarkoitettu XML-pohjainen viitekehys, jolla onnistuvat laajat ja kehittyneemmät metatietojen kuvaukset. [11] 2.2. Katsaus semanttiseen Webiin WWW:n seuraava mahdollinen askel, semanttinen Web, yhdistää metatietojen tuomat hyödyt Internet-maailmaan. Semanttinen Web ei ole Internetistä erillinen moduuli, vaan Internetin WWW-palvelun laajennus. Se on tietoverkosto, jossa koneet eivät pelkästään hae tietoa avainsanojen perusteella, vaan ymmärtävät haettavan sisällön mer-

11 11 kityksen. Kuvassa 1 on selvennetty nykyisen Internetin ja semanttisen Webin välisiä eroja. [2, 12] Kuva 1. Vasen kuva esittää Web-sivua ilman metatiedon hyödyntämistä. Metatiedon avulla kone ymmärtää Web-sivujen sisällön, kuten kuvassa oikealla voidaan nähdä. Linkitetty metatieto on Semanttisen Webin perusta. Web-sivuja ja -objekteja laajennetaan metatiedoilla, jotka helpottavat niiden etsimistä, jakamista ja uudelleenkäyttöä. Näin ollen semanttiset dokumentit ja tiedot ovat koneiden ymmärrettävissä. [2] Semanttisesta Webistä puhuttaessa usein viitataan teknologioihin ja viitekehyksiin, jotka mahdollistavat sen toteutuksen. Näiden teknologioiden avulla on mahdollista kerätä, jäsentää ja palauttaa linkitettyä metatietoa, ja ne tarjoavat formaalin muodon käsitteiden, termien ja asiasuhteiden esittämiseksi annetulla tietoalueella. Näitä teknologioita ja viitekehyksiä on määritelty ja standardoitu virallisesti W3C:n taholta, mutta myös muiden tahojen kehittämiä ratkaisuja on olemassa. [2, 13] Semantiikan määritelmä Semantiikka käsitteenä pohjautuu oppiin merkityksestä ja sen monitulkintaisuudesta. Se keskittyy tutkimaan eri asioiden merkityksien tulkinnallisuutta ja näiden merkityksien, kuten sanojen, fraasien, merkkien ja symbolien, välisiä suhteita. Semantiikka tutkii, mitä nämä eri merkitykset edustavat ja ensisijaisesti tarkoittavat ilman tulkitsijan antamia subjektiivisia lisämerkityksiä ja näkökulmia. [14] Merkityksen monitulkintaisuuden ongelmat ovat luoneen pohjan semanttisen Webin kehittämiselle. Internetin Web-sivujen sisältö ei ole yksiselitteinen koneelle, eikä välttämättä ihmisellekään. Semantiikan avulla pyritään löytämään keinot siihen, miten asioiden todelliset merkitykset ja kontekstit voitaisiin selvittää koneelle mahdollisimman tarkasti. [2]

12 Semanttisen Webin historia ja nykytila Semanttisen verkon konsepti tietokonemaailman kontekstissa on lähtöisin 1950-luvun loppupuolelta Richard H. Richensin määrittelemänä [15]. Richens selvittää tutkimuksessaan syitä, miksi pitäisi kehittää välillinen konetulkintakieli, jonka avulla kone voisi kääntää lähdekielen kohdekieleksi käyttäen semanttisten elementtien verkkoa. Vaikkakin tässä esimerkissä semanttisuutta ja semanttista verkkoa on käytetty konekääntämisen yhteydessä, samat periaatteet pätevät myös semanttisen Webin tapauksessa. Koneen pitäisi ymmärtää sisällön todellinen merkitys rakentamalla rajapinta, joka auttaa sitä ymmärtämään ihmisten luomaa tietoa semanttisten elementtien avulla [2]. Semanttisen Webin viitekehys nykyisen Internetin laajennuksena on ajatuksena lähtöisin Tim Berners-Leeltä 2000-luvun alkupuolelta [2]. Berners-Lee tunnetaan WWW:n keksijänä, ja hän toimii W3C:n johtajana [16]. Artikkelissaan semanttisesta Webistä [2] hän visioi ohjelmistoagenteista, jotka keräävät tietoa eri lähteistä, prosessoivat keräämänsä tiedon ja vaihtavat prosessoituja tuloksia eri ohjelmien ja agenttien välillä. Tällaisten ohjelmistoagenttien tuoma hyöty kasvaa sitä suuremmaksi, mitä enemmän koneen ymmärtämää tietoa on saatavilla. Tätä synergiaa semanttinen Web edistää: agentit, joita ei ole luotu toimimaan yhdessä, voivat vaihtaa tietoja keskenään, koska tietoon on sisällytetty semanttista metatietoa, joka on toteutettu täysin agenteista riippumattomalla, yhdistävällä kielellä. Berners-Leen visiota tutkiessa on pääteltävissä, ettei pelkkä metatietojen lisääminen WWW-maailmaan toteuta semanttisen Webin periaatetta [2]. Tarvitaan myös tehokkaita hakuominaisuuksia, agentteja, joiden avulla tämä tieto on saavutettavissa ja prosessoitavissa. Suurimmat hakukoneyhtiöt kuten Google, Microsoft ja Yahoo ovat ottaneet käyttöön hakukoneissaan semanttisia ominaisuuksia tietoresurssien löytämiseksi, ja ne myös tukevat useita semanttisen Webin standardeja [17 19]. Näin ollen semanttisen Webin yleistymisen hitaudelle voi etsiä syitä itse sivustojen ja sisällön luojista sekä työkalujen puutteesta metatietojen lisäämiseksi Web-sisältöön Tulevaisuuden näkymät ja haasteet Seuraavassa listassa on koostetusti eritelty, mihin suuntaan semanttinen Web ohjaa ja on ohjaamassa WWW-maailmaa [20]: Yhteinen syntaksi koneelle semanttisen tiedon ymmärtämiseksi, yhteiset sanastot, joiden perusteella kone tulkitsee semanttista tietoa, tuki loogiselle kielelle ja sanastolle, ja yhteisen kielen käyttäminen agenttien tulosten vaihtamiseksi keskenään. Tutkittaessa listattuja semanttisen Webin ominaisuuksia huomataan, että visio sen toteutumisesta ei välttämättä ole enää kaukana. Standardit ja sanastot yhteisen syntaksin luomiseksi ovat olemassa. Ne myös tukevat loogista kieltä ja sanastoa, samoin yhteisiä kieliä agenttien tulosten vaihtamiseksi keskenään on jo olemassa. Kuitenkin standardeja ja sanastoja on tarjolla useilta eri tahoilta, joten näiden yhteneväisyys ja

13 13 yhteensopivuus ei ole täydellistä. Vaikka jokainen näistä semanttisen Webin ominaisuuksista ei täysin vielä toteudu, niin voidaan ajatella, että jokainen niistä tuottaa jo arvoa itsessään. Tämän vuoksi semanttisen tiedon voidaan ajatella juurtuvan Internetiin inkrementaalisesti, joka päivä lähemmäksi täysin semanttista Webiä. [20] Teknologian ollessa jo valmiina semanttista Web-ympäristöä varten haasteeksi tulee sen yleinen käyttöönotto ja sen hankaluus. Standardeja tälle ympäristölle on ollut jo vuodesta 1997 alkaen saatavilla. Hakukonemaailman puolelta edellytykset ovat jo sillä tasolla, että semanttisen Webin yleistyminen olisi mahdollista. Sen lopullinen menestys riippuukin käyttäjistä ja käyttäjämääristä, jotka luovat ja hyödyntävät semanttista sisältöä. [20, 21] Käyttäjät eivät kuitenkaan luo semanttista sisältöä, vaikka teknologia tähän on olemassa. Yksi ratkaisevimmista syistä tähän on puuttuvat helppokäyttöiset ja yhtenäiset työkalut semanttisen sisällön luomiseksi. Näiden työkalujen tulisi olla sellaisia, että ne pienentävät semanttisten teknologioiden kompleksisuutta ja tuovat nämä teknologiat abstraktiotasolta lähemmäksi käyttäjää. [20] 2.3. Semanttisen Webin standardit Semanttinen Web on kypsynyt pitkään suunnittelijoiden työpöydillä ensimmäisen virallisen standardin ollessa kehitetty jo vuonna 1997 [22]. Sille onkin nykyään olemassa useita W3C-järjestön tunnustamia virallisia standardeja, kuin myös kolmansien osapuolien kehittämiä ratkaisuita, joilla ei välttämättä ole W3C-järjestön virallista hyväksyntää (W3C Recommendation). Kuvassa 2 esitellään tässä diplomityössä läpikäytävät semanttisen Webin standardit aikajanalla niiden standardointivuoden mukaisesti. Kuva 2. Aikajana esiteltävistä semanttisen Webin standardeista. Tähän tutkimukseen on valittu esiteltäväksi tunnetuimpia semanttisen Webin standardeja, joista on yleisesti saatavilla tietoa Internetistä. Osa näistä standardeista on W3C-järjestön tunnustamia ja standardoimia, kuten RDF ja OWL (Web Ontology Language), kun taas osa on kolmansien osapuolien kehittämiä ratkaisuja, kuten Microformats ja Microdata RDF Yksinkertaisimmillaan RDF-kieltä voidaan luonnehtia XML-pohjaiseksi kieleksi, joka on luotu resurssien kuvailemista varten. Se on perusta metatiedon käsittelylle Interne-

14 14 tissä, ja se tarjoaa yhteentoimivan rajapinnan eri applikaatioiden välille, jotka vaihtavat koneen ymmärtämää informaatiota Webissä. Sitä voidaan käyttää moniin eri käyttötarkoituksiin, kuten tietoresurssien tehokkaampaan löytämiseen hakukonemaailmassa, sisällön ja sen suhteiden kuvaamiseen ja luetteloimiseen Web-sivuilla tai digitaalisessa kirjastossa. RDF-kieltä voidaan myös soveltaa älykkäiden ohjelmistohakuagenttien käyttöön tiedon jakamisen ja vaihtamisen helpottamiseksi niiden välillä. RDF:n perustietomalli koostuu kolmesta objektityypistä: [22, 23] Resurssit Kaikkia asioita, joita kuvaillaan RDF:llä, kutsutaan resursseiksi. Resurssi voi olla yksittäinen Web-objekti (esimerkiksi XML- tai HTML-elementti) tai kokonainen Web-sivu. Se voi olla myös kokoelma Web-sivuista, esimerkiksi kokonainen Web-sivusto. Resurssi voi myös olla objekti, jota ei voi suoraan Webin kautta tavoittaa, esimerkiksi fyysinen kirja tai lehti. [22] Ominaisuudet Ominaisuus on tietty resurssin attribuutti, näkökulma tai relaatio, jota käytetään resurssin kuvaamiseen. Jokaisella määritetyllä ominaisuudella on omat erityisominaisuutensa. Esimerkiksi tietyllä ominaisuudella voi määritellä resurssin sallitut arvot, toinen ominaisuus voi määritellä eri ominaisuuksien väliset suhteet resurssille ja osa näistä ominaisuuksista voi olla käytössä vain tietyn tyyppisten resurssien kanssa. [22] Lausumat Kokonaisuutta, jossa resurssille on määritelty tietty ominaisuus ja tälle ominaisuudelle oma arvonsa, kutsutaan RDF-lausumaksi. Näitä kolmea yksittäistä lausuman osaa kutsutaan subjektiksi, predikaatiksi ja objektiksi. [22] Kuvassa 3 havainnollistetaan subjekti-predikaatti-objekti -kolmikon keskinäisiä suhteita [23]. Subjekti on resurssi, jota kuvaillaan sitä seuraavalla predikaatilla ja objektilla. Predikaatti on subjektin ja objektin välinen relaatio. Objekti on resurssi, johon viitataan predikaatilla. Nämä kolmikot muodostavat RDF-mallin perustan. Esimerkiksi lause: Minun nimeni on Matti Meikäläinen, voidaan esittää RDF-kolmikkona seuraavasti: subjekti= minä, predikaatti= nimi on ja objekti= Matti Meikäläinen. RDF on alunperin kehitetty vuonna 1997 ja se on ollut W3C:n virallinen standardi jo vuodesta 1999 lähtien. Sen tarjoama tietomalli on olennainen osa W3C:n semanttista Webiä. [22] RDFa RDFa (Resource Description Framework in Attributes) on W3C:n suosittelema standardi, joka tarjoaa joukon merkintäattribuutteja (engl. markup attributes) metatiedon

15 15 Kuva 3. RDF-tietomallin perusta: subjekti-predikaatti-objekti -kolmikko. lisäämiseksi Web-dokumentteihin. Merkintäattribuuttien avulla Webin visuaalista informaatiota voidaan laajentaa koneellisesti tulkittavilla vihjeillä. Nämä attribuutit mahdollistavat rikkaan metatiedon upottamisen HTML-, XHTML- ja XML-pohjaisiin dokumentteihin. RDFa on yhteensopiva RDF-tietomallin kanssa, mikä mahdollistaa RD- Fa:n käytön RDF-tietomallin rinnalla. Se on ensisijaisesti tarkoitettu Web-sisällön kevyeen semanttiseen kuvailuun. Web-dokumentteja ja elementtejä rikastetaan attribuuteilla, jotka lisäävät ja tarkentavat kuvattavan resurssin semanttista merkitystä. Nämä attribuutit ovat RDFa:n ydin. [12, 24] Listauksessa 1 esitellään RDFa-lähdekoodia Web-sivulle. Web-sivuun on sisällytetty metatietoa head-elementtiin (title ja creator riveillä 2 4). Myös esitettävään objektiin (sculpture, veistos) on lisätty URI ja tyyppiominaisuuksia (subject ja Mass riveillä 7 8). Sille on myös määritelty suhde ulkopuolisen resurssin kanssa (liitetty kuva attribuuteilla img rel ja src rivillä 6). Samoin global- ja local-nimiavaruudet ovat määritellyt ja käytössä (rivit 1 ja 5). [24] 1 <html p r e f i x =" dc : h t t p : / / p u r l. org / dc / t e r m s / "> 2 <head>< t i t l e p r o p e r t y =" dc : t i t l e "> E x h i b i t i o n < / t i t l e > 3 <meta name=" dc : c r e a t o r " c o n t e n t =" DIT " / > 4 < / head> 5 <body>< div a b o u t = " h t t p : / / example. org / s c u l p t u r e " t y p e o f =" h t t p : / /... / s c u l p t u r e " p r e f i x =" dcimtype : _ h t t p : / / p u r l. org / dc / dcmitype / _qudt : _ h t t p : / /... / I n s t a n c e s. html # "> 6 <img r e l =" dcimtype : Image " s r c =" s c u l p t u r e. g i f " / >

16 16 7 <span p r o p e r t y =" dc : s u b j e c t " c o n t e n t =" s c u l p t u r e " / > 8 <span p r o p e r t y =" qudt : Mass " c o n t e n t =" 0. 5 " d a t a t y p e =" xsd : f l o a t " / > 9 < / div >< / body> 10 < / html> Listaus 1. RDFa-lähdekoodia Web-sivulle. RDFa on kehitetty alunperin vuonna 2004 ja siitä tuli W3C:n suositus vuonna Sen päivitetty 1.1-versio standardoitiin puolestaan vuonna RDFa:n etu on, että sen käyttämiä attribuutteja voidaan suoraan lisätä Web-koodiin rikkaan metatiedon upottamiseksi, tekemättä muutoksia itse koodin rakenteeseen. RDFa on osa HTML5- ja XHTML5-merkintäkielien spesifikaatioita. [12, 25] RDFa Lite RDFa Lite on minimalistinen otanta RDFa:n tarjoamista attribuuteista. Otanta koostuu muutamista ominaisuuksista, joita voidaan käyttää koneellisesti ymmärrettävän tiedon tuottamiseen Web-asiakirjojen, kuten HTML:n ja XML:n kontekstissa. RDFa Lite ei ole täydellinen ratkaisu kehittyneempien metatietomerkintöjen luomiseen, mutta se kattaa suurimman osan niin sanotuista päivittäisistä tarpeista. Useimmat sisällön luojat oppivat sen käytön yhdessä päivässä. [26] Täydellinen RDFa:n syntaksi tarjoaa kokonaisvaltaisen tavan ilmaista suhteellisen monimutkaista jäsennettyä tietoa, kuten ihmisten, paikkojen ja tapahtumien välisiä suhteita HTML- ja XML-dokumenteissa. Kokemattomammille käyttäjille RDFa:n syntaksin hallitseminen voi tuottaa hankaluuksia, joten on havaittu tarve kehittää RDFa:sta kevyempi versio. RDFa Lite on huomattavasti pehmeämpi johdatus jäsennetyn metatiedon maailmaan. Se on kehitetty erityisesti niitä käyttäjiä varten, jotka haluavat ilmaista kohtalaisen yksinkertaista tietoa Web-sivuillaan. Tavoitteena on, että tämä minimalistinen RDFa:n attribuuttien otanta riittää 80 prosentille rakenteellisen sisällön luojista ja on erittäin nopea ja helppo oppia. [26] RDFa Lite koostuu viidestä yksinkertaisesta attribuutista: vocab, typeof, property, resource ja prefix. Nämä attribuutit ovat toiminnallisuuksiltaan ja määritelmiltään samoja kuin RDFa:n tapauksessa. Näin ollen RDFa Lite on täysin ylöspäin yhteensopiva täydellisen RDFa:n syntaksin kanssa. Jos sisällöntuottaja huomaa, etteivät RDFa Liten tarjoamat ominaisuudet ole tarpeeksi kattavat, RDFa:n tarjoamat ominaisuudet ovat suoraan lisättävissä RDFa Litella luotuun sisältöön. [26] Listauksessa 2 on RDFa Lite -lähdekoodia Web-sivulle lisätyn henkilön yhteystietojen muodossa. Rivillä 1 määritellään sanasto ja tyyppi, jota käytetään metatiedon esittämiseen. Rivillä 3 koneelle kerrotaan kyseessä olevan henkilön nimi. Rivillä 5 koneelle kerrotaan, että kyseessä olevalle henkilölle on määritelty puhelinnumero. Rivin 6 avulla kone ymmärtää, että kyseisellä henkilöllä on myös oma kotisivu. 1 <p vocab=" h t t p : / / schema. org / " t y p e o f =" P e r s o n "> 2 Nimeni on 3 <span p r o p e r t y =" name "> M a t t i M e i k ä l ä i n e n < / span>

17 17 4 j a v o i t o t t a a a y h t e y t t ä minuun s o i t t a m a l l a numeroon 5 <span p r o p e r t y =" t e l e p h o n e "> < / span> t a i 6 <a p r o p e r t y =" u r l " h ref =" h t t p : / / m a t t i. m e i k a l a i n e n. org / "> k o t i s i v u n i < / a> 7 k a u t t a. 8 < / p> Listaus 2. RDFa Lite-lähdekoodia. RDFa Lite kehitettiin alunperin vuonna 2011 ja siitä tuli W3C:n suositus vuonna Se on myös osa HTML5- ja XHTML5-merkintäkielien spesifikaatioita. [25, 26] Microformats Microformats on yksityisten henkilöiden kehittämä ratkaisu semanttisen tiedon kuvaamiseksi Web-dokumenteissa. Se on näppärä semanttisen XHTML:n mukautuma osittaisen jäsennetyn tiedon julkaisemisen, indeksoimisen ja purkamisen helpottamiseen. Tässä tapauksessa jäsennetty tieto voi olla muun muassa erilaisia tunnisteita, kuten kalenterimerkintöjä, yhteystietoja ja arvosteluja Internetissä. Microformats pyrkii käytännölliseen ja yksinkertaiseen tiehen kohti semanttiselle Webille asetettuja tavoitteita. RDF sivuutetaan Microformatsin tapauksessa täysin. [27] Microformats pyrkii ottamaan kaiken irti XHTML:n olemassa olevista palveluista, kuten sen eri luokkaominaisuuksista. Näin jo olemassa olevat Web-sivut ovat helpompi kierrättää uusia sovelluksia ja palveluita varten. Tämä onkin yksi alkuperäisen semanttisen Webin avainhaasteista. [27] Listauksessa 3 on esimerkki Microformatsin käytöstä henkilön yhteystietojen kuvaamiseksi Web-sivulla käyttäen jäsennettyä metatietoa. Esimerkki on ominaisuuksiltaan samanlainen kuin listauksessa 2 esitetty RDFa Lite lähdekoodi. 1 < l i n k r e l =" p r o f i l e " h ref =" h t t p : / / m i c r o f o r m a t s. org / p r o f i l e / h c a r d "> 2 < div c l a s s =" v c a r d "> 3 <p>nimeni on 4 < l i c l a s s =" fn "> M a t t i M e i k ä l ä i n e n < / l i > 5 j a v o i t o t t a a a y h t e y t t ä minuun s o i t t a m a l l a numeroon 6 < l i c l a s s =" t e l "> < / l i > t a i 7 < l i ><a c l a s s =" u r l " h ref =" h t t p : / / m a t t i. m e i k a l a i n e n. org / " > k o t i s i v u n i < / a>< / l i > 8 k a u t t a. 9 < / p> 10 < / div > Listaus 3. Esimerkki Microformatsin lähdekoodista. Microformats on alunperin kehitetty vuonna Siitä on olemassa jo seuraava versio, jota kutsutaan nimellä Microformats 2.0. Se on kehitetty yksinkertaistamaan Microformatsin käyttämää syntaksia ja helpottamaan sen käyttämistä sekä implemen-

18 18 tointia niin Web-julkaisijoiden kuin Web-kehittäjien keskuudessa. Microformats 2.0 on yhteensopiva HTML5-merkintäkielen kanssa. [28] Microdata Microdata on WHATWG:n (Web Hypertext Application Technology Working Group) kehittämä HTML-spesifikaatio metatiedon sisällyttämiseksi Web-sivuihin. Kehittäjien mukaan on toivottavaa, että Web-sisältöä voitaisiin merkitä koneellisesti luettavilla nimikkeillä. Näin mahdollistettaisiin esimerkiksi geneeriset skriptit, jotka tarjoaisivat räätälöityjä palveluita Web-sivulle, tai sisältöä useasta eri lähteestä voitaisiin tulkita ja prosessoida johdonmukaisesti ainoastaan yhtä skriptiä käyttäen. [29] RDFa:n tapaan Microdatan tietomalli koostuu attribuuteista, joilla kuvataan semanttista Web-sisältöä [29]. Vertailtaessa RDFa Liten ja Microdatan tarjoamia attribuutteja voidaan huomata, että Microdatan ja RDFa Liten attribuutit poikkeavat toisistaan lähinnä nimellisesti toteuttaen täysin saman toiminnallisuuden. [26, 30] Listauksessa 4 on Microdata-lähdekoodia ja sen attribuutteja henkilön yhteystietojen kuvaamiseksi Web-sivulla. Esimerkki on täysin sama kuin listauksen 2 esimerkki RDFa Lite -lähdekoodia käyttäen. 1 <p i t e m s c o p e i t e m t y p e =" h t t p : / / schema. org / " t y p e o f =" P e r s o n "> 2 Nimeni on 3 <span i t e m p r o p =" name "> M a t t i M e i k ä l ä i n e n < / span> 4 j a v o i t o t t a a a y h t e y t t ä minuun s o i t t a m a l l a numeroon 5 <span i t e m p r o p =" t e l e p h o n e "> < / span> t a i 6 <a i t e m p r o p =" u r l " h ref =" h t t p : / / m a t t i. m e i k a l a i n e n. org / "> k o t i s i v u n i < / a> 7 k a u t t a. 8 < / p> Listaus 4. Esimerkki Microdata-lähdekoodista. Vertaamalla listauksissa 2 ja 4 esiteltyjä RDFa Lite ja Microdata lähdekoodeja samasta esimerkistä huomataan, että RDFa Lite ja Microdata toteuttavat täysin samat asiat yhtä yksinkertaisesti. Alunperin Microdata kehitettiin vuonna 2010 ja W3C hyväksyi sen tunnustamakseen standardiksi (W3C Working Draft 2011) vuonna Microdata ei ole kuitenkaan saavuttanut W3C:n suosituksen asemaa, koska se on nykyään ominaisuuksiltaan päällekkäinen RDFa Liten kehittymisen vuoksi. Microdatalla toteutetut asiat voidaan samalla tavalla toteuttaa käyttäen RDFa Litea, RDFa Liten ollessa ylöspäin yhteensopiva myös RDF:n ja RDFa:n kanssa. [26, 30] OWL OWL on W3C:n standardoima kuvailukielien perhe. Se on suunniteltu erityisesti tietokoneohjelmien ja tietokoneagenttien käyttöön, jotka prosessoimalla rakenteellista tie-

19 19 toa yrittävät ymmärtää itse informaation sisällön, eivätkä vain esitä tätä informaatiota sellaisenaan ihmisille. OWL:n avulla koneen on mahdollista tulkita Web-sisältöä laajemmin kuin pelkkiä XML- ja RDF-pohjaisia tietomalleja käyttäen, sillä se tarjoaa sanaston metatatietojen esittämiseksi pelkän muodollisen semantiikan lisäksi. OWL on yksi semanttisen Webin keskeisimmistä teknologisista ratkaisuista. [31] OWL jakautuu kolmeksi alakieleksi, joita ovat OWL Full, OWL DL (OWL Description Logic) ja OWL Lite lueteltuna laajimmasta tiedon ilmaisuvoimasta pienimpään. OWL on kehitetty RDF:n päälle, ja niissä on paljon samankaltaisuuksia. OWL ei kuitenkaan ole RDF:n laajennus, vaikka ne ovat suurelta osin yhteensopivia keskenään. Taulukossa 1 nämä eri alakielet on esitelty lyhyesti. [23, 31] Taulukko 1: OWL-kielien ominaisuudet. OWL-kieli OWL Full OWL DL OWL Lite Kuvaus Täydellinen OWL:n sanasto ja ominaisuudet metatietojen kuvaamiseksi. OWLissa luokan voidaan määritellä olevan joukko yksilöitä ja näiden ominaisuuksia. Joukoissa olevat yksilöt voivat myös olla luokkia. Esimerkiksi suihkukone voi kuulua luokkaan lentokoneet, mutta suihkukone voi myös itsessään olla luokka, joka voidaan jakaa siviilija sotilaslentokoneisiin. Hieman kevennetty versio täydestä OWL:sta. Esimerkiksi luokkien yksilöiden ominaisuudet eivät itsessään voi olla luokkia. Yllä olevaa esimerkkiä mukaillen suihkukoneen ollessa luokan lentokoneet yksilö, ei sen ominaisuuksia (siviili- tai sotilaslentokone) voi käyttää luokkina. Yksinkertaisin OWL:n muoto. Vain kevyt otanta OWL DL:n tarjoamista ominaisuuksista. OWL on alunperin kehitetty vuonna 2002 ja se on ollut W3C:n virallinen suositus (W3C Recommendation) vuodesta 2004 saakka. Sen seuraava versio OWL 2.0 julkaistiin vuonna OWL 2.0 laajentaa OWL:n ilmaisu- ja annotaatiokykyä muun muassa laajentamalla eri tietotyyppien tukea. [31, 32] 2.4. Metatietosanastot ja ontologiat Metatietosanastojen ja ontologioiden avulla on mahdollista tarjota kontrolloitu ja jaettu, yhteinen ymmärrys ja sanasto jostain aihepiiristä. Näin voidaan varmistaa, että tietoa pystytään välittämään ihmisten ja koneiden välillä ilman ristiriitoja tiedon merkityksestä ja tulkinnasta. Ontologia on kuvaus tarkasteltavan sovellusalueen käsitteistä ja niiden välisistä suhteista. Metatietosanastot ovat metatietostandardien laajennus: metatietostandardit antavat syntaksin ja metatietosanastot tarjoavat ontologian resurssien kuvaamiseen. Niiden avulla mihin hyvänsä resurssiin voidaan yhdistää tiettyjä metatietoja, niin että ne ovat nopeasti ja helposti koneellisesti tulkittavissa, haettavissa ja vertailtavissa. Metatietosanastoilla parannetaan metatiedon ja metatietoa käyttävien jär-

20 20 jestelmien semanttista yhteensopivuutta. Yleistä on myös, että resursseja kuvailtaessa käytetään useita metatietosanastoja yhdessä mahdollisimman tarkan kuvauksen vuoksi. Näin voidaan tehdä, koska metatietosanastot perimältään pohjautuvat samaan yhteiseen Web-kieleen (HTML/XML), kuten metatietostandarditkin. [33] Metatietosanaston valintaan vaikuttaa, millaisia asioita sanaston avulla aiotaan kuvata. Osa sanastoista on parempia ihmisten ja heidän välistensä suhteiden kuvaamiseen, osa taas asioiden kuvaamiseen, ja osa voi olla eräänlaisia hybridisanastoja menemättä kuitenkaan perussanastoa syvemmälle aiheeseen. [34] Dublin Core Dublin Core (DC) on metatietosanasto, jonka avulla kuvataan eri informaatioresursseja. DC:n avulla voidaan kuvailla digitaalisia Web-resursseja, esimerkiksi kuvia, videoita ja Web-sivuja ja myös fyysisiä resursseja, kuten CD-levyjä, kirjoja, taidetta ja muita erilaisia objekteja. Sitä voidaan käyttää moniin käyttötarkoituksiin yksinkertaisesta resurssin kuvauksesta useiden eri metatietosanastojen ja -standardien yhdistämiseen. Sen päätarkoitus on tuoda muodollista semanttista yhteensopivuutta semanttisen Webin toteutuksiin. [35] DC sisältää kaksi tasoa: yksinkertaisen (engl. simple) ja monipuolisemman tarkemman (engl. qualified) tason. Simple Dublin Core koostuu 15 elementistä. Qualified Dublin Core laajentaa Simple Dublin Corea kolmella syventävällä elementillä ja joukolla eri elementtien semanttisia ominaisuuksia, jotka tarkentavat kuvailtavien resurssien ominaisuuksia niiden löytämisen helpottamiseksi. Qualified Dublin Coren lisämääreet eivät ole välttämättömiä käytettäviksi ohjelmistoissa, mutta niiden tunnistaminen olisi suositeltavaa. [36] Mitään Simple Dublin Core tai Qualified Dublin Coren määritellyistä elementeistä ei ole pakko sisällyttää DC:lla kuvailtavaan sisältöön. Näin ollen kaikki DC-elementit ovat vapaaehtoisia ja niitä voidaan toistaa tarvittava määrä resurssien kuvauksessa. [36] Listauksessa 5 on esitetty lähdekoodi DC:n käyttämisestä. Siinä resurssin määritellään olevan MPEG-koodattu videomuotoinen objekti, jonka pituus on 15 minuuttia ja joka on sisällöltään suomenkielinen. Sen on julkaissut Matti Meikäläinen. 1 <meta name="dc. Format " c o n t e n t =" v i d e o / mpeg ; 15 m i n u t e s "> 2 <meta name="dc. Language " c o n t e n t =" f i " > 3 <meta name="dc. P u b l i s h e r " c o n t e n t =" M a t t i M e i k ä l ä i n e n " > Listaus 5. Esimerkki Dublin Coren lähdekoodista FOAF Friend of a Friend (FOAF) on koneen tulkittavissa oleva sanasto pääasiassa erilaisten entiteettien (kuten henkilöiden, organisaatioiden, ryhmien ja dokumenttien) kuvaamiseen. Sen avulla voidaan kuvata muun muassa henkilöiden aktiviteetteja (esimerkiksi kuvat, kalenterit ja blogit) ja henkilöiden suhteita toisiin henkilöihin ja objekteihin.

21 21 FOAF mahdollistaa erilaisten suhdeverkostojen kuvaamisen ilman tarvetta keskitetylle tietovarastolle. [37, 38] FOAF on rakennettu käyttäen hyväksi RDF:n ja OWL:n syntaksien tarjoamia mahdollisuuksia. Näin ollen se on hyvin yhteensopiva eri ohjelmistoagenttien välillä, ja sillä kuvattu semanttinen tieto on uudelleenkäytettävissä. [37, 38] Listauksessa 6 on yksinkertainen lähdekoodimuotoinen esimerkki FOAF:n käytöstä. Siinä kuvataan henkilö nimeltä Matti Meikäläinen, jolla on sähköpostiosoite matti@meikalainen.fi ja jonka kuva löytyy Web-osoitteesta Matin kotisivu löytyy Web-osoitteesta [37] 1 < f o a f : P e r s o n > 2 < f o a f : name> M a t t i M e i k ä l ä i n e n < / f o a f : name> 3 < f o a f : mbox r d f : r e s o u r c e =" m a i l t o : m a t t m e i k a l a i n e n. f i " / > 4 < f o a f : img r d f : r e s o u r c e =" h t t p : / / e s i m e r k k i. f i / M a t t i. j p g " / > 5 < f o a f : homepage r d f : r e s o u r c e =" h t t p : / / m a t t i. m e i k a l a i n e n. f i / " / > 6 < / f o a f : P e r s o n > Listaus 6. Esimerkki FOAF:n lähdekoodista RDF Schema RDF Vocabulary Description Language (RDF Schema, RDFS) tarjoaa tietoresurssien mallinnussanaston, jonka avulla voidaan määritellä resurssikohtaisia ominaisuuksia ja resurssiluokkia tietoresurssien kuvailemiseksi RDF-kielellä. RDFS määrittelee sanastotermit, joita käytetään RDF-kolmikon muodostamiseen. Sen avulla on mahdollista ilmaista, että kuvataan tietynlaisia resursseja ja käytetään määriteltyjä ominaisuuksia niiden kuvaamiseen. [34, 39] Monet RDFS-komponentit on sisällytetty laajempaan OWL-kieleen, ja RDFS:n tarjoama sanasto onkin yksinkertainen verrattuna OWL:ään. [39] Schema.org Schema.org tarjoaa monipuolisia sanastoja moniin eri aiheisiin, joiden avulla sisällöntuottajat voivat tehdä semanttisia merkintöjä Web-sivuilleen siten, että suurimmat hakukonepalvelut tunnistavat ne. Näitä hakukonevalmistajia ovat Bing, Google, Yahoo! ja Yandex. Ne suosittelevat ja käyttävät Schema.org:n tarjoamia valmiita sanastoja hakutulosten esittämisen parantamiseksi. [17] Monet sivustot on generoitu käyttäen rakenteista tietoa tallennettuna tietokantoihin. Muotoiltaessa tätä tietokannoissa olevaa tietoa Web-sivuiksi HTML-muotoon tietokannoissa oleva semanttinen rakenne usein hajoaa. Alkuperäisen rakenteisen tiedon palauttaminen voi olla hankalaa haettaessa tietoa tällaisilta Web-sivuilta, ja todennä-

22 22 köisesti se myös johtaa epätarkkoihin hakutuloksiin. Hakukoneiden saama hyöty rakenteellisesta tiedon esittämisestä on erittäin suuri, ja se helpottaa relevanttien osumien löytymistä suuresta määrästä hakutuloksia. [17] 2.5. Semanttiset annotaatiot Semanttisten annotaatioiden kehittämiselle on syntynyt tarve, koska Web-hakukoneet eivät tue tarpeeksi semanttista sisällön analyysiä. Tämä ongelma taas pohjautuu yhteen semanttisen Webin perusongelmista: työkalujen puutteeseen. Semanttisen Webin yleistymiseksi tarvitaan työkaluja, jotka pienentävät semanttisten teknologioiden kompleksisuutta, ja näin ollen teknologiat voisivat saavuttaa laajemman käyttäjäkunnan. [20] Semanttinen annotointi on prosessi, jossa luodaan semanttisia merkintöjä dokumentteihin. Näillä merkinnöillä pyritään tukemaan kehittyneitä hakupalveluita, Web-resurssien sisällön tulkitsemista ja tiedon visualisoimista ontologian perusteella. Se tarjoaa tavan luoda erityistä metatietoa ja käyttötapauksia kuvattaville resursseille. Nämä mahdollistavat uusien tiedonhakumenetelmien käyttämisen ja nykyisten hakupalveluiden laajentamisen. Esimerkiksi puhtaan HTML-resurssin tapauksessa annotoinnin avulla voidaan louhia sen sisältö ja tuoda resurssin todellinen merkitys esiin: esimerkiksi annotaatio voisi liittyä tekstiin Helsinki luokittelemalla sen kaupungiksi sekä Suomen pääkaupungiksi. [20] Annotaatiomenetelmät kategorisoidaan yleisesti kolmeen luokkaan: manuaalisiin, puoliautomaattisiin ja automaattisiin annotointimenetelmiin. [20, 40] Manuaalinen annotointi Manuaalinen annotointi on menetelmä, joka muuttaa olemassa olevat syntaktiset resurssit toisiinsa linkitetyiksi tietorakenteiksi. Tämä muutos tehdään lisäämällä informaatiota resurssiin (esimerkiksi dokumentin sana, lause tai kappale) metatiedon muodossa. Menetelmää kutsutaan manuaaliseksi, koska tässä tapauksessa annotoinnit tehdään täysin käyttäjien toimesta, ilman koneellista automatisointia. Manuaalinen annotointien luominen on kallista ja työlästä, mutta samalla erittäin täsmällistä. Toisin sanoen tuotettu annotaatio ei tarvitse sisällöntarkastusta, vaan lähtökohtaisesti annotaatiota voidaan pitää luotettavana. [20, 40] Puoliautomaattinen annotointi Puoliautomaattinen annotointi riippuu osittain ihmisen osallistumisesta annotointiprosessiin jossain sen vaiheessa. Tällaiset annotaatiotyökalut vaihtelevat muun muassa arkkitehtuuriltaan, perustavalta ontologialtaan, tiedonlouhintametodeiltaan, manuaaliselta työnmäärältään ja suorituskyvyltään [20, 40]. Esimerkki tällaisesta puoliautomaattisesta annotointimenetelmästä on järjestelmä, jossa käyttäjä annotoi Web-sivuilla käytettävän HTML-taulukon ensimmäisen rivin ja automaatio suorittaa jäljelle jäävien rivien annotoimisen käyttäjän esimerkin mukaisesti.

23 Automaattinen annotointi Automaattinen annotointi sisältää itsenäisesti toimivia komponentteja, jotka antavat suosituksia annotoinneiksi. Automaattiset järjestelmät voidaan jakaa kahteen osaan: valvottuihin järjestelmiin ja valvomattomiin järjestelmiin. [20, 40] Valvotut järjestelmät oppivat ja ottavat mallia käyttäjien tekemistä näyteannotaatioista. Verrattuna puoliautomaattisiin annotointijärjestelmiin, valvotut järjestelmät voivat jossain vaiheessa oppia itsenäisiksi. Järjestelmän heikkous on hyvien näyte-esimerkkien valinta. Se on usein virhealtista ja voi aiheuttaa tulkinnanvaraisuutta sekä virheitä itse annotoimisprosessiin. [20, 40] Valvomattomat automaattiset annotaatiojärjestelmät käyttävät erilaisia taktiikoita, malleja ja metodeja oppiakseen, kuinka annotoida ilman valvontaa. Esimerkiksi niille voidaan manuaalisesti opettaa tietty aineisto, jonka perusteella ne luovat malleja annotointeja varten. Opetusaineistoista huolimatta valvomattomien järjestelmien tarkkuus on hyvin vajavaista. Täysin automaattiset järjestelmät ovatkin tällä hetkellä ratkaisematon ongelma. [20, 40] Yhteenveto semanttisesta annotaatiosta Semanttisten annotaatiomenetelmien luokittelu pohjautuu siihen, tarvitaanko prosessissa ihmisen interaktiota annotaation luomiseen vai ei. Täysin automaattiset menetelmät ovat vielä tavoittamattomissa, joten annotoinnin voidaan määritellä olevan ihmisestä riippuvainen prosessi. Taulukossa 2 käydään tiivistetysti lävitse eri semanttisten annotaatiomenelmien edut ja haasteet. [40] Resurssina ihminen on kallis verrattuna helposti replikoitavaan tietokonealgoritmiin. Onkin hyvä analysoida semanttisten annotaatioiden lähteitä, miten ne voitaisiin kategorisoida ja millaisia etuja ja haittoja näille eri kategorioille voidaan määritellä. Semanttisten annotaatioiden lähteet voidaan karkeasti määritellä kahteen luokkaan: asiantuntijoihin ja massakäyttäjiin. Asiantuntijoiden tuottamat annotaatiot ovat hyvin tarkkoja, koska heillä on yleistetysti kyky luoda hienostunutta ja tulkitsevaa metatietoa. Näin he tuottavat erittäin korkealaatuista metatietoa. Massakäyttäjillä voi olla hiljaista, arvoa lisäävää tietoa liittyen resurssiin, jota semanttisilla annotaatiolla kuvaillaan. Heidän tekemänsä annotaatiot eivät välttämättä ole niin hienostuneita ja tarkkoja, ja usein ne vaativat erillisen sisällöntarkistuksen annotaatioiden oikeellisuuden varmistamiseksi. [41] Taulukossa 3 vertaillaan koostetusti eri semanttisten annotaatioiden lähteitä sekä tuodaan edellä mainittujen esimerkkien rinnalle asiantuntijoista ja massakäyttäjistä muodostettu hybridikategoria annotaatioiden lähteeksi. [41 43] 2.6. Metatiedon ja semanttisen kuvauksen tarjoamat mahdollisuudet Informaation määrä Internetissä kasvaa valtavalla volyymilla joka päivä. Ilman älykkäitä metodeja tiedonhaku vaikeutuu jatkuvasti relevantin tiedon upotessa informaatiotulvaan. Tätä varten tiedon semanttinen kuvaus Internetissä on erittäin tärkeää, jot-

24 24 Taulukko 2: Eri semanttisten annotaatiomenetelmien edut ja haasteet. Annotaatiomenetelmä Manuaalinen Puoliautomaattinen Täysin automaattinen Edut Erittäin täsmällinen tapa merkitä resursseja. Virheiden minimoiminen. Tukee erilaisia käyttäjien tarpeita. Kohtuullinen resurssien merkintänopeus. Voidaan saavuttaa tyydyttävä tarkkuus resurssien merkitsemisessä. Voi ottaa huomioon resurssin useat eri näkökohdat ja -kulmat. Prosessina erittäin nopea. Haasteet Prosessina kallis ja melko hidas. Merkinnät tehdään täysin käsin. Ei välttämättä ota täysin huomioon annotoitavan resurssin kaikkia näkökulmia. Merkinnät vaativat tarkistamisprosessin, jota voidaan varmistaa niiden oikeellisuus ja totuudenmukaisuus. Lähinnä asiantuntijoiden käyttöön. Automaattisten työkalujen käyttöliittymissä ongelmia monimutkaisuuden vuoksi. Taulukko 3: Kooste semanttisten annotaatioiden lähteiden eduista ja haitoista. Semanttisten annotaatioiden lähde Käyttäjä Kehittäjät Hybridi Edut Edullinen lähde semanttisille merkinnöille. Hyödynnettävää annotaatiotietoa voi olla paljon saatavilla. Prosessina tehokas, riippuen käyttäjämäärästä ja heidän sitoutumisasteestaan. Tuotettu sisältö on asiantuntijatietoa, joten sisältöä voidaan pitää luotettavana. Ei varsinaista tarvetta sisällöntarkistukselle. Saadaan hyödynnettyä sekä käyttäjämassojen tarjoamaa annotointikapasiteettia että kehittäjien asiantuntijatietoa. Yhdistämällä nämä lähteet voidaan metatiedon kokonaislaatua parantaa. Haitat Sisällöntarkistuksen merkitys suuri annotaatioiden oikeellisuuden varmistamiseksi. Tarvitaan laadunvarmistusjärjestelmä, jolla varmistetaan tuotetun sisällön kelpoisuus. Kehittäjien määrä rajoitettu, joten annotointitietoa rajoitetusti saatavilla. Kallis ja hidas annotointiprosessina. Tarve sisällöntarkistusjärjestelmälle.

25 ta kaikki luotu sisältö olisi mahdollisimman hyvin koneen ymmärrettävissä. Tämä on mahdollista metatiedon avulla, joka tarjoaa koneelle mahdollisuuden ymmärtää luodun tiedon merkitys. Näin älykkäät hakualgoritmit voivat tarjota käyttäjilleen tarkempia osumia ymmärtämällä sekä käyttäjän antaman hakulausekkeen että Internetiin luodun sisällön merkityksen. [4] Semanttisen sisällön kuvauksen merkitys tulee kasvamaan jatkuvasti. Hakukoneagentit ovat yhtä suuressa roolissa kuin semanttinen tiedon kuvauskin. Ilman hakualgoritmien päivittämistä tarjoamaan tukea metatiedolle ja semanttiselle kuvaukselle näiden tarjoamat mahdollisuudet jäävät saavuttamatta. Google, Microsoft ja Yahoo! ovat kärkirintamassa kehittäneet sanastoja ja lisäneet palveluihinsa semanttisen kuvauksen ymmärtäviä hakualgoritmeja. Hakualgoritmien ylläpitämiseksi on seurattava semanttisten standardien maailmaa, koska yhtä ainoaa oikeaa standardia ei tällä hetkellä ole olemassa. Tarjolla on useita virallisia standardoituja ratkaisuita, kuin myös epävirallisempia kolmansien osapuolien ratkaisuita. Mikään ei estä sitä, että tulee uusia standardeja, jotka ohittavat nykyisten semanttisten standardien käyttöasteen, tai että yksi olemassa olevista standardeista nousisi yleisyydessään selvästi ylitse muiden. Toivottavaa olisi, että löytyisi standardi, joka yleistyisi enemmän kuin muut ja syntyisi semanttisen kuvauksen de facto -standardi. Näin ollen luotu semanttinen tieto olisi mahdollisimman yhteensopivaa ja uudelleenkäytettävää. Se vähentäisi jatkuvan päivittämisen tarvetta ja takaisi, että semanttinen tieto olisi mahdollisimman kattavasti kaikkien saatavilla. [44] Puhuttaessa standardeista ja teknisistä toteutuksista ei sovi unohtaa erästä tärkeää käyttäjäkuntaa semanttisen Webin yleistymisessä: sisällönluojia. Lopulta sisällönluojista riippuu se, kuinka paljon semanttista informaatiota tuotetaan. Tarvitaan helppokäyttöisiä työkaluja, joissa on matala oppimiskynnys suuren käyttäjämassan saavuttamiseksi ja joiden avulla on helppo luoda rakenteellista sisältöä semanttisen Webin yleistymiseksi. [44] Pavel Halabala [42] tiivistää hyvin, että informaation laatu riippuu siitä, miten helposti informaatiota voidaan löytää, hakea, suodattaa ja hallinnoida. Nimenomaan tähän semanttinen Web lopulta tähtää: informaation laadun parantamiseen. 25

26 26 3. VIRTUAALINEN TODELLISUUS JA 3D-INTERNET Nykyään Internet tunnetaan kaksiulotteisena kokoelmana Web-sivuja, jotka pääosin koostuvat kuvista ja tekstistä. Esimerkiksi ostettaessa verkkokaupasta käsitys tuotteesta muodostetaan yleensä tuotekuvan ja tekstimuotoisen tuotekuvauksen perusteella. Joissakin tapauksissa tuotteista on voitu tehdä myös videomuotoinen esittely. Tällaiseen kaupankäyntikokemukseen syvempi uppoutuminen voi olla haastavaa, koska pohjimmiltaan on kyse staattisista Web-objekteista, joihin Internetissä ei tällä hetkellä voi luoda todellisen tuntuista yhteyttä. Tulevaisuudessa verkkokaupankäynti voi olla toisenlaista. Verkkokauppaan saatetaan kävellä virtuaalihahmona sisään ja tuotteita voi olla mahdollista tutkia pitäen niitä virtuaalikäsissä. Tuotetta voisi katsoa eri kulmista ja etäisyyksiltä liikuttamalla päätä ja omia käsiään. Tämä on mahdollista toteuttaa virtuaalitodellisuuden avulla. Kaupankäynti Internetissä on vain yksi mahdollinen käyttöskenaario virtuaalitodellisuudelle käyttösovelluksien ollessa lähes rajattomat. [45] Yksi virtuaalitodellisuuden eduista on immersio. Immersio on videopelien yhteydessä käytetty sana virtuaalitodellisuuteen uppoutumiselle. Se viittaa pelaajan kokemukseen pelimaailmaan uppoutumisesta, niin ettei hän enää havaitse tai tiedosta pelin ulkopuolista maailmaa. Immersio yleensä käsitetään positiivisena asiana, sillä tilan saavutettuaan henkilö voi tuntea läsnäolonsa virtuaalitodellisuuteen rakennetussa ympäristössä. Näin ollen pelaajan (tai esimerkiksi nettiostajan) saavuttaessa immersion kokemus itse tapahtumasta on syvempi, vahvempi ja ennen kaikkea realistisempi. [45] Virtuaalitodellisuus ei enää ole pelkästään tulevaisuutta. Nykyään on jo olemassa monia hyviä virtuaalimaailmojen alustoja, joista osa toimii suoraan Internet-selaimen kautta asentamatta mitään erillisiä ohjelmia Virtuaalitodellisuuden määritelmät Virtuaalitodellisuudelle on useita eri määritelmiä eri lähteistä. Yksi tunnetuimmista on vuonna 1994 Paul Milgramin ja Fumio Kishinon luoma malli todellisuus-virtuaalisuusjatkumosta (Reality-Virtuality Continuum) [46]. Heidän mallinsa pohjautuu ajatukseen todellisuuden (Real Environment), jatketun todellisuuden (Augmented Reality, AR), jatketun virtuaalisuuden (Augmented Virtuality, AV) ja virtuaalitodellisuuden (Virtual Environment) välisistä suhteista. Tämä malli on esitelty kuvassa 4. Kuva 4. Todellisuus-Virtuaalisuus-jatkumo. Milgramin ja Kishinon mukaan todellisuuden ja virtuaalitodellisuuden käsitteet eivät ole toisistaan irrallisia, vaan niiden välillä on jatkumo, jota kutsutaan nimeltä se-

27 27 koitettu todellisuus (Mixed Reality, MR). Virtuaalitodellisuus on heidän määritelmänsä mukaan ympäristö, johon osallistuja on täysin immersoitunut ja jossa hän pystyy vuorovaikuttamaan täysin synteettisessä maailmassa. Tällainen todellisuus voi jäljitellä olemassa olevia tai fiktiivisiä reaalimaailman ominaisuuksia. Fysiikan lait eivät välttämättä päde virtuaalimaailmassa. Kuitenkin on olemassa myös erilaisia ympäristöjä, joissa täydellinen immersio ei toteudu ja näin ollen ne sijoittuvat määrittelemättömälle välille virtuaalisen jatkumon janalle, todellisuuden ja virtuaalitodellisuuden välimaastoon. Tätä yhdistelmää reaalimaailmasta ja virtuaalitodellisuudesta kutsutaan sekoitetuksi todellisuudeksi. [46] Milgram ja Kishino eivät kuitenkaan ole ainoita, jotka ovat määrittäneet käsitteitä virtuaalitodellisuudelle. Vuonna 2007 Metaverse Roadmap on määritellyt nykymaailman virtuaalitodellisuuden ulottuvuudet kuvan 5 mukaisesti. Sen mukaan virtuaalitodellisuus voidaan jakaa erilaisiin osiin, joista jokaisella on oma tarkoituksensa. [47] Kuva 5. Virtuaalitodellisuuden eri ulottuvuudet. Laajennus viittaa teknologioihin, jotka laajentavat nykyisten todellisten järjestelmien kykyjä ja ominaisuuksia. Tällaisia teknologioita ovat erilaiset rajapinnat ja tietoverkot. Virtuaalitodellisuuden tapauksessa nämä teknologiat luovat uuden kontrolli- ja informaatiokerroksen käsittämämme fyysisen ympäristön päälle.

28 28 Laajennukseen verrattuna simulointi tarkoittaa taas teknologioita, jotka mallintavat todellisuutta (tai rinnakkaisia todellisuuksia), jotka tarjoavat täysin uusia ympäristöjä. Virtuaalitodellisuuden yhteydessä tämä tarkoittaa teknologioita, jotka tarjoavat simuloidun maailman vuorovaikutuksen tapahtumapaikaksi. Intiimiydellä viitataan teknologioihin, jotka ovat keskittyneitä ihmisten ja asioiden sisäisiin ominaisuuksiin, kuten identiteettiin ja yksilön tai esineen toimiin ja ominaisuuksiin. Virtuaalitodellisuuden yhteydessä puhutaan teknologioista, joissa käyttäjällä (tai puoliälykkäällä objektilla) on sitä esittävä digitaalinen profiili tai avatar toimijana ympäristössä. Eksternaaliudella viitataan teknologioihin, jotka ovat keskittyneet hakemaan tietoa maailmasta ja meitä ympäröivistä asioista. Ekstenaalius keskittyy itse asian, esineen tai ihmisen sijaan sen ulkopuolella vaikuttavaan ympäristöön. Tällaisia teknologioita ovat sensorit ja niin sanottu jokapaikan tietotekniikka. Virtuaalitodellisuuden kontekstissa tämä tarkoittaa teknologioita, jotka tarjoavat tietoa ympäröivästä maailmasta käyttäjille. Jokainen neljästä eri virtuaalitodellisuuden ulottuvuudesta (virtuaalimaailmat, peilimaailmat, lisätty todellisuus ja elämän tietojenkeräystekniikat) on sekoitus useammasta virtuaalitodellisuuden osasta [47]. Nämä ulottuvuudet esitellään kappaleissa Virtuaalimaailmat (Virtual Worlds) Virtuaalimaailmojen yksi keskeisimmistä osista on hahmo, joka on luotu maailmaan kuvantamaan käyttäjäänsä. Tähän hahmoon viitataan nimellä avatar. Avatar on käyttäjän graafisesti realistinen tai epätodellinen henkilöitymä virtuaalimaailmassa. Avatarin kyvyt ja ominaisuudet määrittelevät, mitkä resurssit ovat käyttäjän saavutettavissa virtuaalisessa ympäristössä, aivan kuin reaalimaailmassakin. Verrattuna omaan fyysiseen persoonaan, avatar voi olla huomattavasti nopeampi saavuttamaan esimerkiksi sosiaalisia, ekonomisia ja funktionaalisia taitoja virtuaalisessa maailmassa. [47, 48] Virtuaalimaailmoja on olemassa monenlaisia, massiivisista online-moninpeliympäristöistä pienempien käyttäjäkuntien avoimiin tai suljettuihin virtuaalisiin maailmoihin. Yleisimmin jako virtuaalimaailmojen parissa tehdään virtuaalisten sosiaalisten ympäristöjen ja virtuaalisten moninpelien välillä. Moninpelit tähtäävät usein tietyn päämäärän saavuttamiseen pelillisesti, kun taas sosiaaliset ympäristöt ovat enemmän sosiaaliseen kanssakäymiseen painottuvia virtuaaliympäristöjä ilman pakollisia tavoitteita. [47, 48] Sosiaaliset virtuaaliympäristöt ovat luonteeltaan käyttäjillensä vapauksia tarjoavia alustoja, ilman ilmeistä päämäärää. Käyttäjät voivat luoda virtuaalimaailmaan objekteja, he voivat sosiaalisesti ja taloudellisesti vuorovaikuttaa toistensa kanssa ja luoda ihmissuhdeverkostoja. Yksi maailman nopeimmin kasvavista sosiaalisista virtuaalimaailmojen alustoista, kaupallinen Second Life, mahdollistaa käyttäjän jollakin tasolla omistavan maata, esineitä tai muita virtuaalimaailmasta hankittuja hyödykkeitä, muttei anna täysiä oikeuksia niiden omistukseen. Yksi ongelmakohta virtuaalimaailmassa onkin siellä hankittujen hyödykkeiden omistusoikeus. Metaverse Roadmapin mukaan samat omistusoikeudet, mitkä pätevät reaalimaailmassa, olisivat siirtymässä virtuaalisiin maailmoihin lähitulevaisuudessa. [47]

29 29 Käytännössä virtuaalisten pelimaailmojen ja virtuaalisten sosiaalisten ympäristöjen rajat ovat usein hämärät. Tavoitepainotteisia pelejä voidaan luoda sosiaalisten ympäristöjen sisällä, ja myös sosiaaliset kokemukset ja interaktiot ovat usein osa virtuaalisia pelimaailmoja. Metaverse Roadmapin mukaan näiden välistä eroa voidaan entisestään pienentää yhteensopivuuden avulla, kun virtuaalimaailmat osiltaan jakavat samoja ominaisuuksia tai jopa yhdistyvät tulevina vuosina. Näin ollen avatarit ja hyödykkeet voisivat liikkua yhtenäisten rajapintojen kautta eri virtuaalimaailmojen välillä. [47] Virtuaalimaailmojen yleistymiseksi yksi tärkeä avain olisi eri maailmojen välinen yhteensopivuus ja niiden välillä liikkumisen mahdollistaminen esimerkiksi aiemmin luotua avataria käyttäen. Esimerkiksi kahden eri virtuaalimaailman käyttäjän kykenemättömyys kommunikoida keskenään muodostaa huomattavan esteen virtuaalimaailmojen leviämiselle suuremman yleisön suosioon. [47, 49] Peilimaailmat (Mirror Worlds) Peilimaailmat ovat virtuaalisia informaatioperusteisia malleja tai heijastuksia fyysisestä maailmasta. Nämä mallit rakennetaan käyttäen kehittyneitä teknologioita, kuten virtuaalista kartoitusta ja mallinnusta, sensori- ja paikkatietoa ja muita elämän sekä todellisuuden tallennustekniikoita hyödyntäen. Virtuaalisten maailmojen yleensä mallintaessa sekä todellista että kuvitteellista maailmaa, peilimaailma pyrkii mallintamaan nimenomaan ympäröivää reaalimaailmaa. Yksi vaikuttavimmista esimerkeistä suurista peilimaailmoista on Google Earth ilmainen, Web-pohjainen, avoimiin standardeihin perustuva maailmankartta. [47, 50] Toisena esimerkkinä voidaan mainita RealXtend-virtuaalialustalle rakennettu 3Dvirtuaalikirkko Haukiputaan kirkosta, jonne voi kirjautua suoraan selaimella. Tässä niin kutsutussa Pilvikirkossa käyttäjät voivat avatareina vierailla kirkossa tutkien rakennusta ja sen ympäristöä virtuaalimaailmassa samalla kommunikoiden keskenään. Pilvikirkossa voi järjestää muun muassa virtuaalisia messuja, johon käyttäjät voivat saapua virtuaalisesti paikalle kuuntelemaan pappi-avatarin saarnaa. [51] Lisätty todellisuus (Augmented Reality) Lisätty todellisuus voi mahdollistaa ihmisten elämänlaadun kehittämisen digitaalisten tekniikoiden avulla. Esimerkiksi eri paikkatietojärjestelmät ja muut informaatiorajapinnat prosessoivat verkostuneista tietojärjestelmistä tietoa sellaiseen muotoon, että se voi muuttaa ihmisten jokapäiväistä käsitystä maailmasta. Näin ollen reaalimaailmaa voidaan jatkaa digitaalisella informaatiolla, joka voi auttaa ihmisiä heidän elämässään. [47] Kehitys lisätyn todellisuuden saralla riippuu käytettävistä älykkäistä materiaaleista ja niin sanotusta älykkäästä ympäristöstä. Älykkäässä ympäristössä verkostoitunutta ja laskennallista tekoälyä on upotettu fyysisiin esineisiin ja tiloihin. Nykyiset teknologiat, kuten langattomat RFID- (Radio Frequency Identification) ja NFC (Near Field Communication) -päätelaitteet, mahdollistavat tiedon vaihtamisen erilaisten asioiden ja esineiden välillä. Myös ihmisiä ympäröivä langaton tietoliikenne mahdollistaa erilaisten esineiden yhdistämisen Internetiin. Langaton tietoliikenne ja älykkäät laitteet

30 30 mahdollistavat Internetin käyttämisen lähes missä tahansa. Tällaiset laitteet eivät enää nykyisin rajoitu vain tietokoneisiin, tabletteihin tai matkapuhelimiin, vaan myös esineet ja tavarat voivat olla osa tietoverkkoa arkiset kotitalouslaitteet mukaan lukien. [47] Yksi lisätyn todellisuuden sovellutus on Google Glass -älylasit. Googlen älylasit ovat käytännössä puettava tietokone lasien muodossa. Laseilla on mahdollisuus muun muassa soittaa puheluita, lähettää viestejä, navigoida, ottaa valokuvia sekä videota ja tehdä älykkäitä hakuja lasien ollessa yhteydessä Internetiin. Lasien toimintaa voi ohjata äänikomennoilla ja sormilla. Googlen älylasit ovat saaneet suurimmaksi osaksi hyvän vastaanoton kritiikin kohdistuessa yksityisyyteen ja Google Glassin peittämään näköalueeseen. Yksityisyyteen liittyvä kritiikki on kohdistunut eettisiin ongelmiin ihmisten voidessa kuvata toisiaan julkisesti ilman lupaa toisten huomaamatta. [52, 53] Googlen älylasit ovat esimerkki siitä, miten lisättyä todellisuutta voidaan katsella päätelaitteen kautta. Sovelluksien avulla myös matkapuhelinta voidaan hyödyntää lisätyn todellisuuden päätelaitteena. Esimerkki tällaisista matkapuhelinsovelluksista on HERE City Lens. Sovellus näyttää käyttäjälleen hänen ympäristössään olevat kaupat, ravintolat ja muut kiinnostavat kohteet matkapuhelimen kameranäkymän kautta. Kameranäkymässä näkyviä kohteita koskettamalla käyttäjälle voidaan näyttää niistä lisätietoa, kuten esimerkiksi ruokalistat, ja tarvittaessa hänet voidaan opastaa halutun kohteen luokse. [54] Elämän tietojenkeräystekniikat (Life logging) Elämän tietojenkeräystekniikat mahdollistavat jokapäiväisen elämän tallentamisen ja raportoinnin erilaisista käyttäjien ja esineiden elämäntilanteista ja -historiasta. Nämä tekniikat on tarkoitettu tukemaan muistia, havainnointia, kommunikointia ja käyttäytymisen mallintamista. Esineiden käyttöhistoriatiedot, lokit, ylläpitävät tietoa kohteen käytöstä ja käyttäytymisestä esimerkiksi erilaisissa ympäristöolosuhteissa. Ihmisten elämänlokit (life-caching) mahdollistavat ihmisten pitävän kirjaa samantyyppisistä asioista kuin esineiden tapauksessa. Life logging -tekniikat yhdistelevät ominaisuuksia lisätyn todellisuuden maailmasta tuomalla digitaalista informaatiota elävästä elämästä antureiden avulla eri ohjelmistojen hyödynnettäväksi. [47] Quantified Self on liike tiedonkeruuteknologioiden sisällyttämiseksi ihmisten arkielämään. Mitattavia määreitä voivat olla esimerkiksi kulutettu kalorimäärä, ilmanlaatu, syke, veren happipitoisuus ja fyysinen sekä psyykkinen suorituskyky. Mitta-anturit ovat yleensä puettavia (esimerkiksi sykevyöt ja rannetietokoneet) ja automatisoituja. Itsensä mittaamisen suurimpia sovelluksia on elämänlaadun parantaminen terveyden ja hyvinvoinnin merkeissä. Monet laitteet ja palvelut auttavat seuraamaan liikunnan määrää, kalorien kulutusta, unenlaatua ja muita henkilökohtaisen hyvinvoinnin tekijöitä. Toinen suuri sovellus itsensä mittaamiselle on henkilökohtaisen tai ammatillisen tuottavuuden parantaminen. Tällaiset palvelut voivat auttaa ihmisiä pitämään kirjaa siitä, mitä he tekevät esimerkiksi työpäivänsä aikana. Tuottavuuden parantamisen takaajatus on selvittää, mihin asioihin henkilö käyttää aikansa ja kuinka tätä ajankäyttöä voisi tehostaa. Tulokset ja kehitys tuottavuudessa voidaan esittää käyttäjälle visuaalisessa muodossa, josta käyttäjä näkee selkeästi oman kehityskaarensa. [55]

31 D-Internet Yksi merkittävä askel lähemmäksi 3D-Internetiä on virtuaalimaailmojen kehittyminen ja yleistyminen. 3D-Internet on sekoitus virtuaalimaailmoista ja perinteisestä kaksiulotteisesta Internetistä. Samalla tavalla kuin graafiset käyttöliittymät mullistivat komentokehotepohjaisten tietokoneiden käyttämisen, ennustetaan 3D-Internetin mullistavan Internetin käyttämisen. 3D-Internet muuttaa Internetin täysipainoiseksi virtuaaliseksi ympäristöksi, joka osaltaan edistää palveluja, vuorovaikutusta ja luonnollisempaa kommunikointia. Samoin kuin semanttisen Webin tapauksessa, 3D-Internetin katsotaan juurtuvan Internetiin inkrementaalisesti, ja semanttinen Web myös itsessään toimii luonnollisena askeleena kohti 3D-Internetiä. Web-teknologiat mahdollistavat kehittyessään 3D-ominaisuuksien implementoinnin Web-selaimiin integroidusti, mahdollistaen 3D-Internetin käyttämisen ilman erillisien lisäosien asentamista tietokoneelle. [3, 56] Taulukossa 4 on vertailu 2D-Internetin ja visioidun 3D-Internetin eroista ja ominaisuuksista [56]. Taulukko 4: 2D- ja 3D-Internet ympäristöjen vertailu. Ominaisuus 2D-Internet 3D-Internet Käyttöliittymä Verrattavissa puhelinluetteloon. Todenmukainen. Intuitiivi- Takaisin-painike on nen. eniten käytetty näppäin. Ympäristö Eristäytynyt. Interaktiivinen, vahva yhteenkuuluvuuden tunne. Tunteet ja nonverbaalinen Hymiöiden avulla, luonnolli- Helppo ilmaista avatarin kommunen tunteiden ilmaisu haasta- avulla. nikointi vaa. Itsensä ilmaisemi- Blogit, kotisivut ja kaksiulot- Avatar ja virtuaalimaailma. nen teinen sosiaalinen media. Informaationhaku Raskaasti tehostettu avainsanapohjaisten hakukoneiden avulla. Tieto linkittyy avatareihin, virtuaalitiloihin ja -objekteihin, ei niinkään avainsanoihin. 3D-Internetiä voidaan toteuttaa monella tavalla. Sitä voidaan lähestyä virallisten standardien muodossa, jotka tarkasti määrittävät esimerkiksi sen, miten objekteja kuvataan 3D-ympäristössä. Toinen lähestymistapa 3D-Internetiin on kolmansien osapuolien tuottamien laajojen virtuaalimaailmojen alustojen avulla, joissa avatarit ja vuorovaikutus ovat suuressa osassa, kuten Second Life tai RealXtend. Nämä eivät myöskään poissulje toisiaan, vaan virtuaalimaailmojen alustat voivat pitää sisällään 3D-Internetiä varten kehitettyjä standardeja, tai niitä voidaan hyödyntää niissä eri tavoin.

32 D-Internetin standardit Standardisoidut ratkaisut ovat välttämätön edellytys 3D-Internetin kehittymiseksi ja yleistymiseksi. Ilman standardeja ei ole malleja, joilla kehitystä viedään yhteensopivuudesta tinkimättä eteenpäin. Standardeja 3D-Internetin kehittämiselle on ollut jo vuodesta 1994, jolloin VRML:n (Virtual Reality Modeling Language) ensimmäinen versio määriteltiin. Tässä aliluvussa esitellään otanta nykyisin aktiivisista 3D-Internetin standardeista. [3] X3D X3D on XML-pohjainen tiedostotyyppi 3D-tietokonegrafiikan esittämiseksi. X3D:llä on pitkä historia VRML:n ollessa sen edeltäjä. Itse X3D on julkaistu vuonna 2007 laajentamaan edeltäjänsä ominaisuuksia muun muassa lisäämällä tuen varjostimille, jotka mahdollistavat grafiikan manipuloinnin korkealla suorituskyvyllä. X3D on suunnitteluarkkitehtuuriltaan avoin ja sitä voidaan räätälälöidä moniin eri tarpeisiin 3Dympäristöjen kontekstissa. Aiemmin on ennustettu, että X3D voisi olla 3D-Internetin tuleva, yhtenäinen standardi, koska sen odotetaan integroituvan osaksi uutta Web-kuvauskieltä, HTML5:tä. [24, 56, 57] Myös metatietojen esittäminen X3D:n avulla on mahdollista. Se pitää sisällään muun muassa eri tyyppisille metatiedoille tarkoitetuja metatietotyyppejä, kuten Metadata- Double, -Float, -Integer ja -String, joiden avulla 3D-objekteihin voidaan liittää metatietoa kuvaamaan niiden sisältöä. Näitä metatietotyyppejä voidaan ryhmitellä metatietojoukoiksi MetadataSet-solmun avulla. X3D:n avulla varsinainen 3D-objektien luokittelu ei onnistu suoraan. Esimerkiksi kirjalta näyttävää 3D-objektia ei voi X3D:n sisältämien metatieto-ominaisuuksien avulla suoraan luokitella kirjaksi, vaan tällainen metatietotyyppi täytyy itse muodostaa X3D:n tarjoamien metatieto-ominaisuuksien avulla. Näin ollen metatiedon näkökulmasta X3D on raskaampi kuin varsinaiset metatietoon erikoistuneet standardit, kuten esimerkiksi RDFa Lite tai Microdata. [24, 56, 57] Listauksessa 7 esitellään X3D-lähdekoodia, jossa kuvaillaan esimerkkiveistosta, jolle on asetettu metatiedoiksi muun muassa sen tekijä, kuvaus veistoksesta ja sen paino. [24] 1 <X3D... > 2 <head><component name= G e o s p a t i a l l e v e l = 1 / > 3 <meta name= t i t l e c o n t e n t = V e i s t o s / > 4 <meta name= s u b j e c t c o n t e n t = h t t p : / /... / v e i s t o s. html / > 5 < / head> 6 <Shape> 7 < Sphere r a d i u s = 0. 9 / > 8 <Appearance > 9 < M a t e r i a l d i f f u s e C o l o r = / > 10 < / Appearance >

33 33 11 < M e t a d a t a S e t name= e s i m e r k k i m e t a t i e t o a r e f e r e n c e = h t t p : / / www. web3d. org / s p e c _ e d i t o r s / a b s t r a c t / P a r t 0 1 / components / c o r e. html # MetadataSet c o n t a i n e r F i e l d = metadata > 12 < M e t a d a t a S t r i n g name= t e k i j a r e f e r e n c e = h t t p : / / p u r l. org / dc / e l e m e n t s / 1. 1 / c r e a t o r value = h t t p : / / www. k t i. ue. poznan. p l / c o n t a i n e r F i e l d = value / > 13 < M e t a d a t a S t r i n g name= kuvaus r e f e r e n c e = h t t p : / /... / d e s c r i p t i o n value = E s i m e r k k i v e i s t o s c o n t a i n e r F i e l d = value / > 14 < M e t a d a t a F l o a t name= paino r e f e r e n c e = h t t p : / / www. qudt. org / qudt / owl / / q u a n t i t y / I n s t a n c e s. html # Mass value = 0.5 c o n t a i n e r F i e l d = value > 15 < M e t a d a t a S t r i n g name= Unity r e f e r e n c e = h t t p : / /... / # Unity value = h t t p : / /... / # Kilogram c o n t a i n e r F i e l d = metadata / > 16 < / M e t a d a t a F l o a t > 17 < / M e t a d a t a S e t > 18 < / Shape> 19 < / X3D> Listaus 7. Esimerkki X3D-lähdekoodista CityGML CityGML on yleinen informaatiomalli urbaanien 3D-objektien esittämiseksi. Sen kehittämisen päätavoitteena oli luoda yhteinen määritelmä ja käsitys 3D-kaupunkien mallien entiteeteistä, attribuuteista ja näiden välisistä suhteista. Se on tietomalliltaan avoin ja on siten ilmainen. CityGML pohjautuu syntaksiltaan XML:ään tiedon tallentamista ja vaihtamista varten. Moniin muihin 3D-vektoriformaatteihin verrattuna CityGML on ominaisuuksiltaan erittäin rikas, ja sillä pystyy kuvaamaan 3D-objekteja monilla eri tarkkuustasoilla (Level Of Detail, LOD). CityGML:ää voi sen monipuolisuuden ja rikkaiden ominaisuuksien vuoksi käyttää useisiin eri käyttötarkoituksiin. Sen erityisiä sovelluskohteita ovat muun muassa kaupunkien suunnittelu, arkkitehtoninen suunnittelu, matkailu, ympäristösimulointi, mobiilitelekommunikointi, katastrofien hallinta, kotimaan turvallisuus, kiinteistöjen hallinta, auto- ja jalankulkijanavigaatio ja harjoittelusimulaattorit. [58, 59] Aiemmin 3D-kaupunkien objektit ovat olleet lähinnä geometrisiä tai arkkitehtonisia malleja, joihin ei ole pystynyt liittämään mitään metatietoa mallinnettavista objekteista. Tähän tarpeeseen CityGML ominaisuuksillaan vastaa mahdollistamalla muun muassa kehittyneet haut, kuten erilaiset analysointitehtävät ja paikkatietojen louhinnan 3D-kaupungeista, objekteihin liitettävien metatietojen avulla. CityGML:n tapauksessa voidaan puhua näin ollen semanttisesta mallinnuksesta. [58, 59] 3D-objekteja voi CityGML:lla kuvailla useilla eri tarkkuustasoilla, jotka ovat yleisesti ryhmitelty LOD 0 - LOD 4 välille. Nämä eri tarkkuustasot kertovat, kuinka yksityiskohtaisesti mallinnettava ympäristö on kuvattu. Esimerkiksi LOD 0 tarkoittaa,

34 34 että pelkkä maisema on hahmoteltu, verrattuna tarkkuustasoon LOD 4, jossa arkkitehtonisten mallien sisäpuolisetkin osat on mallinnettu erittäin tarkasti. Näin ollen CityGML rikkaiden ominaisuuksiensa vuoksi voi 3D-mallinnuskielenä käydä raskaaksi, sillä enimmillään sen tuottamat mallinnustiedostot voivat olla kooltaan useiden gigatavujen kokoisia riippuen mallinnuksen laajuudesta ja tarkkuustasosta. [58, 59] Listauksessa 8 on esimerkki CityGML-lähdekoodista rakennuksen mallintamiseksi. Siinä määritellään rakennus nimeltä Building2306. Koodissa kerrotaan osoite, mistä kyseiseen rakennukseen löytyy lisätietoa. Rakennukselle on myös määritetty rakennusvuosi, katontyyppi ja mitattu korkeus. 1 < B u i l d i n g gml : id =" B u i l d i n g "> 2 <gml : name>minun e s i m e r k k i r a k e n n u s < / gml : name> 3 < e x t e r n a l R e f e r e n c e > 4 < i n f o r m a t i o n S y s t e m > h t t p : / / www. e s i m e r k k i. f i < / i n f o r m a t i o n S y s t e m > 5 < e x t e r n a l O b j e c t > 6 < u r i > urn : adv : o i d : FI < / u r i > 7 < / e x t e r n a l O b j e c t > 8 < / e x t e r n a l R e f e r e n c e > 9 < f u n c t i o n >890309< / f u n c t i o n > 10 < y e a r O f C o n s t r u c t i o n >1986< / y e a r O f C o n s t r u c t i o n > 11 < rooftype >2306< / rooftype > 12 < measuredheight uom="m"> < / measuredheight > 13 < / B u i l d i n g > Listaus 8. Esimerkki CityGML-lähdekoodista MPEG-7 MPEG-7-standardi on Moving Picture Experts Groupin määrittelemä standardi multimedian sisällönkuvausta varten erityisesti audiovisuaalisessa kontekstissa. MPEG-7- tietoa sisältävä audiovisuaalinen sisältö voi olla mitä tahansa 3D-objekteista kuviin, videoihin ja ääniin. Sen avulla on mahdollista tehdä tehokkaita hakuja esimerkiksi digitaalisiin kirjastoihin ja tietokantoihin. MPEG-7:n spesifikaation ensimmäinen osa on julkaistu vuonna [42, 57] MPEG-7:ää ei yksistään käytetä kuvaamaan 3D-objekteja, vaan se vaatii rinnalleen 3D-mallintamiskielen, kuten X3D:n. 3D-mallintamiskielellä luotuihin objekteihin voidaan tuoda semanttista sisältöä MPEG-7-standardilla luomalla mallinnettuihin objekteihin metatietoa. Metatiedon kuvaukseen MPEG-7-standardi tarjoaa kolme perustyökalua [42, 57]: Semanttinen entiteetti Olio tai objekti, johon metatietoa lisätään. Voi myös kuvailla semanttisten entiteettien ominaisuuksia. Semanttisen entiteetin määritelmä on rekursiivinen ja se perustuu tarkkuustasoihin (esimerkiksi huone >sänky >tyyny >höyhen).

35 35 Semanttinen attribuutti Kuvailee semanttisten entiteettien ominaisuuksia ja semanttisia mittoja ajassa ja tilassa. Voi esimerkiksi tarkentaa kuvailtavan objektin väriä, materiaalia, paikkaa ja niin edelleen. Semanttiset suhteet Kuvailee semanttisten entiteettien välisiä suhteita, miten ne liittyvät toisiinsa. Listauksessa 9 on esitelty MPEG-7:n lähdekoodia. Siinä kuvaillaan tapahtumaa, jossa opiskelija valmistuu Oulun yliopistosta, hyödyntäen edellä kuvattuja MPEG-7 semanttisen kuvauksen työkaluja. 1 < Semantic > 2 <Label><Name> O p i s k e l i j a v a l m i s t u u y l i o p i s t o s t a < / Name>< / Label > 3 < SemanticBase x s i : type =" EventType " id =" P u b l i i k k i "> 4 <Label><Name> Valmistuminen < / Name>< / Label> 5 < R e l a t i o n x s i : type =" O b j e c t E v e n t R e l a t i o n T y p e " name=" hasagentof " t a r g e t =" #AO1" / > 6 < R e l a t i o n x s i : type =" O b j e c t E v e n t R e l a t i o n T y p e " name=" hasaccompanierof " t a r g e t =" #AO2" / > 7 < R e l a t i o n x s i : type =" C o n c e p t S e m a n t i c B a s e R e l a t i o n T y p e " name=" h a s P r o p e r t y O f " t a r g e t =" #C1" / > 8 < S e m a n t i c P l a c e > <Label><Name>Oulun y l i o p i s t o < / Name>< / Label > 9 < / S e m a n t i c P l a c e > 10 <SemanticTime > <Label><Name>Marraskuun 4. p ä i v ä vuonna 2014< / Name>< / Label> 11 < / SemanticTime > 12 < / SemanticBase > Listaus 9. Esimerkki MPEG-7-lähdekoodista. MPEG-7:n vahvuus ei ole niinkään 3D-objektien mallintaminen, vaan semanttisen kuvauksen tuominen valmiisiin 3D-objekteihin. Näin ollen MPEG-7 ei yksistään ole ratkaisu 3D-Internetin haasteisiin WebGL WebGL (Web Graphics Library) on Javascript-kieleen pohjautuva rajapinta, jonka avulla voidaan mallintaa interaktiivista 2D- tai 3D-sisältöä lähes missä tahansa Web-selaimessa, ilman lisäosien tai lisäohjelmien asentamista. Se on integroitu täysin kaikkiin Web-standardeihin, ja se sallii tietokoneen grafiikkasuorittimen kiihdyttämän fysiikkaja kuvankäsittelylaskennan Web-ympäristössä. WebGL-elementtejä voidaan sekoittaa muiden HTML-elementtien kanssa ristiin, ja WebGL-koodia voidaan suorittaa osana Web-sivua tai sen taustalla. WebGL:n myötä yksi suurimmista haasteista 3D-Internetin yleistymiseksi voidaan ylittää: yhteensopivuus. [56, 60]

36 36 Yhteensopivuus on ollut kautta 3D-Internetin historian suuri ongelma. Ilman lisäohjelmien tai lisäosien asennusta 3D-maailmoihin pääsy on ollut mahdotonta. WebGL:n ollessa integroitunut Web-standardeihin tämä ongelma on selvästi pienempi, koska sen avulla on mahdollista toteuttaa grafiikaltaan raskaampiakin ohjelmia suoraan selaimessa käytettäväksi. 2D- ja 3D-grafiikan renderöinti suoraan Internet-selaimeen on yksi suurimmista WebGL:n tuomista eduista. Sen avulla grafiikaltaan raskaita virtuaalimaailmoja voidaan käyttää suoraan lisäosia asentamatta tavallisen Internet-selaimen kautta. [56, 60] WebGL on huomattu mahdollisuutena myös RealXtendin kehittäjien parissa. RealXtendistä on käännetty WebGL-pohjainen versio, joka toimii suoraan selaimen kautta. Näin ollen käyttäjät voivat kokeilla RealXtend-alustaa asentamatta mitään ohjelmaa suoraan tietokoneellensa, muutamalla hiiren painalluksella. [61] WebGL ei itsessään puutu metatietoon tai semanttiseen näkökulmaan mallintamisessa, vaan keskittyy tarjoamaan rajapinnan interaktiivisen 2D- ja 3D-sisällön luomiseen Web-pohjaisiin palveluihin. Näin ollen WebGL:n tapauksessa semanttinen kuvaus täytyy tehdä jotain muuta, metatietoon keskittyvää standardia käyttämällä. [56, 60] 3.4. Sosiaaliset virtuaalimaailmojen alustat Yksi Word Wide Webin keksijän Tim Berners-Leen haaveista oli pitää virtuaalinen kokous kolmiulotteisessa tilassa, jossa on pöytä ja tuoleja. Berners-Lee haaveili, että hän voisi liikuttaa pöytää ympäröiviä tuoleja ja samalla muut kokoukseen osallistujat voisivat nähdä sen reaaliajassa. Tämä nykyään yksinkertaiselta kuulostava haave kuvaa hyvin yhtä niistä ongelmista, jota nykyaikaisilla virtuaalimaailmoilla pyritään ratkaisemaan: miten voidaan toteuttaa sellainen ympäristö, jossa ihmiset ympäri maailmaa voivat kokoontua samaan paikkaan matkustamatta tuhansia kilometrejä, ja samalla pystyisivät olemaan immersiivisesti reaaliaikaisessa vuorovaikutuksessa keskenään. [62] Virtuaalikokouksien järjestäminen ei kuitenkaan aina ole ollut itsestään selvää. Lähes neljäkymmentä vuotta sitten vuonna 1978 kehitettiin virtuaalimaailmojen ensimmäinen inkarnaatio, MUD (Multi-User Dungeon). Tässä Roy Trubshaw n ja Richard Bartlen kehittämässä virtuaalimaailmassa käyttäjät seikkailivat tekstipohjaisessa ympäristössä antaen luonnollista kieltä muistuttavia komentoja erilaisten toimintojen suorittamiseksi. [63] MUD elää yhä omaa elämäänsä pääasiassa tekstipohjaisena virtuaalimaailmana, mutta kokonaisvaltaiseen sosiaaliseen kanssakäymiseen MUDin kaltaiset tekstipohjaiset virtuaalimaailmat ovat puutteellisia. Ne eivät välttämättä tarjoa pääsyä muihin onlinetiedonlähteisiin kuin omaan tietokantaansa ja näin ollen rajoittavat käyttäjiensä vapaata toimintaa virtuaalimaailmassa. Myöskään kolmiulotteisuuden tuomia etuja ei pidä unohtaa niin immersion tunteen kuin luonnollisemman interaktion muodossa. [63] MUDin jälkeen virtuaalimaailmat ovat tulleet moniulotteisuudessaan suuria harppauksia eteenpäin. Yksi maailman suosituimmista virtuaalimaailmoista on peli nimeltä World of Warcraft eli WoW. WoW on Blizzard Entertainmentin kehittämä massiivinen monen pelaajan verkkoroolipeli (MMORPG, Massively Multiplayer Online Roleplaying Game), jossa käyttäjät luovat avatarin, joka kehittyy ja kommunikoi muiden käyttäjien kanssa virtuaalimaailmassa. WoW julkaistiin alunperin vuonna 2004 ja se

37 37 Kuva 6. Kuvakaappaus MUD1-virtuaalimaailmasta. on edelleen maailman pelatuin kuukausimaksullinen MMORPG yli kymmenellä miljoonalla aktiivisella pelaajallaan. WoW:ssa hahmot kehittyvät suorittaessaan tehtäviä tai tappaessaan vastustajia. Kehittyessään hahmot oppivat erilaisia taitoja ja kykyjä, jotka vaikuttavat pelinkulkuun huomattavasti. Esimerkiksi hahmojen vahvistuessa ne voivat käyttää yhä voimakkaampia ja parempia aseita ja varusteita, jotka auttavat pelaajia selviämään taisteluissa. Yksi WoW:n suurimmista kantavista voimista on sosiaalisuus. Pelin toimiessa Internetin yli pelaajat voivat kommunikoida toisten pelaajien kanssa kustomoitujen pelihahmojen välityksellä suorittaessaan tehtäviä yhdessä tai toisiaan vastaan. WoW:iin on vuosien saatossa julkaistu useita lisäosia, jotka ovat tuoneet pelaajille lisäsisältöä muun muassa uusien maailmojen, hahmoluokkien ja tehtävien muodossa. [64] Kuvassa 7 on kuvakaappaus World of Warcraftista. Kuva 7. Kuvakaappaus World of Warcraftista. Virtuaalimaailmoista on myös olemassa erilaisia välimuotoja, jotka yhdistelevät ominaisuuksia eri virtuaalitodellisuuden muodoista. Yksi tällaisista välimuodoista on eiimmersiiviset virtuaalikokouspalvelut, kuten Webex ja Skype. Tällaisissa palveluissa käyttäjät voivat jakaa omaa live-videokuvaansa toisille käyttäjille esiintyen videoissa

38 38 omana itsenään. Muut käyttäjät voivat osallistua kokoukseen tilanteesta riippuen audiovisuaalisesti tai kirjoittamalla viestejä kokouksen yhteiseen chat-ruutuun. [65] Erilaiset sosiaaliset virtuaalimaailmojen alustat tarjoavat ympäristön sosiaaliselle verkostoitumiselle kolmiulotteisessa virtuaalisessa ympäristössä, eikä käyttäjiä pakoteta tavoittelemaan mitään tiettyä päämäärää tiettyjen sääntöjen puitteissa. Näin ollen käyttäjät ovat vapaita päättämään omista tekemisistään ja päämääristään virtuaalimaailman sisällä. Sosiaaliset virtuaalimaailmojen alustat eivät tässä valossa ole puhtaasti pelillisiä kokemuksia, vaan ne tarjoavat mahdollisuuden käyttäjille vapaaseen sosiaaliseen vuorovaikutukseen toisten käyttäjien kanssa ympäri maailmaa, paikasta riippumatta. Tämä mahdollistaa sen, että käyttäjät ja heidän välisensä interaktiivinen kommunikointi ovat sosiaalisissa virtuaalimaailmoissa pääosassa erilaisten pelillisten tavoitteiden sijaan [63]. Seuraavissa aliluvuissa esitellään tähän työhön valitut sosiaaliset virtuaalimaailmojen alustat. Tulevaisuudessa virtuaalimaailmojen alustat voivat käyttää hyödyksi aivan erilaisia teknologioita. Esimerkiksi virtuaalitodellisuuslasit ovat nykyään nostaneet suosiotaan kehittäjien ja käyttäjien keskuudessa. Oculus Rift -virtuaalitodellisuuslasit ovat Oculus VR:n kehittämä hanke (nykyisin Facebookin omistama), joka on kerännyt yli 91 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria rahoitusta sijoittajilta ja joukkorahoituspalvelu Kickstarterin kautta. Lasien sisällä on kaksi korkeatarkkuuksista linssiä, joiden läpi näkee lasien sisään integroidun näytön. Linssit peittävät käyttäjän koko näkökentän. Simulaation aikana käyttäjä voi päätänsä kääntämällä kääntää kuvakulmaa virtuaaliympäristössä. Tällainen mahdollisuus luo voimakkaan immersion tunteen virtuaalimaailmaan [66]. Esimerkiksi demonstraatio virtuaalisesta vuoristoradasta Oculus Rift -lasien välityksellä voi luoda vahvan todellisuuden tunteen, jonka takia ihmiset voivat tuntea vuoristoratakyydin vatsanpohjassaan [67] Second Life Linden Labin kehittämä Second Life on yksi Internetin suurimmista virtuaalisista 3Dmaailmoista. Se julkaistiin vuonna 2003, ja nykyään sen käyttäjämäärä on ylittänyt miljoonan kuukausittaisen kävijän rajan. Second Lifessa on sekä maksullisia että ilmaisia ominaisuuksia. Avatarin luonti ja Second Lifen peruskäyttö on maksutonta, mutta esimerkiksi virtuaalimaailman sisällä maat ja alueet ovat maksullisia. Näin ollen käyttäjän halutessa oman alueensa Second Lifestä siitä täytyy maksaa joko vuokran muodossa tai ostaa se kokonaan itselleen maksaen siitä suuremman kertasumman. Vuokraominaisuus on käytössä maksuttomissa perustileissä, mutta lisämaksusta ostettavissa oleva premium-tili mahdollistaa alueiden oston omaksi. Maksuliikennettä varten Second Lifen sisällä on käytössä oma valuutta Linden Dollar (L$), jonka arvo on määritelty useissa Internetin valuuttapörsseissä Yhdysvalloissa. Linden Dollareilla voidaan myös hoitaa käyttäjien välisten tavaroiden kauppaa sekä erilaisten käyttäjien tarjoamien palvelujen maksamista. [68] Yksi yhteiskunnan kannalta merkittävimmistä Second Lifen mahdollisuuksista on sen hyödyntäminen opetuskäytössä ja virtuaalisena kokoustilana. Tutkimusten mukaan Second Life tuottaa huomattavaa lisäarvoa oppimiselle, ja läsnäolon tunne on huomattavasti voimakkaampi kuin muissa etäopetustavoissa. Siellä voidaan järjestää esimerkiksi etäluentoja, -kokouksia ja ryhmätyötilaisuuksia. Näihin tilaisuuksiin on mahdol-

39 39 lista tuoda sekä kuvia että videota ja ääntä. Yksi tärkeä Second Lifen mahdollistama opetusmuoto on simulaatio. Sen avulla esimerkiksi sairaalaympäristöä voidaan simuloida virtuaalisesti ilman pelkoa reaalimaailman riskeistä. Näin opiskelijat voivat oppia turvallisesti toimimaan simuloiduissa tilanteissa, ja saada näin arvokasta harjoitusta reaalimaailmaa varten. [69, 70] Suosiostaan ja monista eduistaan huolimatta Second Life on kohdannut myös kritiikkiä. Se on saanut negatiivista palautetta muun muassa käytettävyydestä, raskaasta toteutuksesta, ohjelman toimivuudesta ja viiveistä. Samoin sen ollessa yksityisessä omistuksessa käyttäjät eivät voi suoraan itse kehittää alustaa eteenpäin, vaan omistajat voivat itse päättää Second Lifen maksullisuudesta, sisällöstä ja sen tulevaisuuden suunnasta. [68] Kuvassa 8 on kuvakaappaus Second Lifesta. Kuva 8. Kuvakaappaus Second Life -virtuaalimaailmasta OpenSimulator OpenSimulator on Second Lifestä johdettu täysin ilmainen ja vapaasti saatavilla oleva virtuaalimaailman alusta [71]. Se perustuu avoimeen lähdekoodiin, joka mahdollistaa käyttäjien täyden hallinnan ohjelmistoon. Sen asiakas-palvelin -arkkitehtuuri on täysin käyttäjien muokattavissa ja laajennettavissa omien tarpeidensa mukaan. Se on suunniteltu siten, että kehittäjien olisi mahdollisimman helppo luoda OpenSimulatoriin lisäosia, joilla sen toiminnallisuutta voitaisiin kasvattaa tapauskohtaisesti. OpenSimulatorin päämääränä on tulla 3D-Internetin selkärangaksi samalla pyrkien mahdollistamaan laajan yhteensopivuuden eri virtuaalimaailmojen välillä. Se on yhteensopiva esimerkiksi Second Lifen asiakasohjelman kanssa. OpenSimulatorin ydin on hyvin tarkasti määritelty viitekehys entiteeteille, toiminnoille ja palveluille, jotka tarjoavat pohjan fysiikka- ja paikkasimulaattorille kehitystyön helpottamiseksi. Nämä kehityslähtökohdat pyrkivät mahdollistamaan OpenSimulatorin modulaarisuuden ja jatkokehittämisen helppouden myös tulevaisuudessa. [71]

40 40 Käyttäjiä OpenSimulatorin niin sanotuilla Grideillä (virtuaalimaailman eri maanosilla) on yhteensä satojatuhansia [72]. Näin ollen käyttämäärät OpenSimulatorin tapauksessa ovat varsin lupaavat. Kuva 9. Kuvakaappaus OpenSimulator -virtuaalimaailmasta RealXtend RealXtend on myös avoimeen lähdekoodiin perustuva, vapaasti ja ilmaiseksi saatavilla oleva virtuaalimaailman alusta. Sen on luonut alunperin RealXtend-yhdistys vuonna 2011, ja sitä on rahoittanut muun muassa Oulu Innovation Oy (nykyinen Business- Oulu). RealXtend-yhdistyksen perustajajäsenet ovat Adminotech, Center of Internet Excellence, Enne, Evocatiivi, Letwory Interactive, Ludocraft ja Playsign. Kaikki nämä ovat 3D-kehityksen parissa työskenteleviä suomalaisia yrityksiä tai tutkimusorganisaatioita. Yhdistys hallitsee RealXtendin suuntaa kehityksessä, ja minkä tahansa yrityksen on mahdollista liittyä siihen, jos yritys on halukas osallistumaan RealXtendin kehittämiseen. Yhdistyksen jäsenyys on ilmainen. [73] Kilpailijoistaan RealXtend pyrkii erottautumaan siten, että kuka tahansa voisi luoda helposti oman 3D-applikaationsa, ilman mitään pakotteita alustan arkkitehtuurin puolesta. RealXtendin maailmassa tähän pyritään yksinkertaisuudella, käytännöllisyydellä, modulaarisuudella ja helpolla laajennettavuudella. Tämä on varmistettu muun muassa siten, että RealXtendin arkkitehtuuri pohjautuu täysin avoimiin standardeihin. Arkkitehtuurissa on myös määritelty, että itse virtuaalimaailman objektit eivät sisällä varsinaista tietoa tai toiminnallisuutta, vaan nämä lisätään objekteihin erillisinä komponentteina. Tällä tavalla objektit ovat uudelleenkäytettäviä ja hyödynnettäviä. RealXtendin arkkitehtuuria kutsutaan entiteetti-komponentti -malliksi. [73] RealXtendissä mitään ei ole ohjelmoitu kiinteästi esitettävään maailmaan itse alustan puolesta. Esitettävä maailma määritellään siihen lisättyjen entiteettien perusteella, eikä RealXtend pakota virtuaalimaailmojen luojia käyttämään avatareja tai mitään entiteettejä, vaan he voivat myös luoda pelkkiä tiloja, joissa voidaan navigoida pelkillä kameroilla ilman mitään fyysistä hahmoa. Entiteetit voivat komponenttien avulla sisältää mitä tahansa tietoa, millaisessa muodossa tahansa. Kehittäjiä ei ole pakotettu

41 41 lisäämään tietynlaisia komponentteja, vaan he voivat itse tehdä tarpeen mukaan omia komponenttejaan. Tämä lisää kehittäjien mahdollisuuksia luoda objekteille haluamiansa toiminnallisuuksia omalla tavallaan. [73] Laajennettavuudeltaan ja ominaisuuksiltaan RealXtend ei häviä kilpailijoillensa ollenkaan, vaan tuo avoimuuden lisäksi monipuolisen suunnitteluarkkitehtuurin kehittäjien tueksi pakottamatta heitä mihinkään valintoihin alustan puolesta [73]. Kuitenkin haasteelliseksi monipuolisista ominaisuuksistaan huolimatta RealXtendille osoittautuvat aktiiviset käyttäjämäärät. Aktiivisissa käyttäjämäärissä ei puhuta tuhansista vaan kymmenistä tai korkeintaan sadoista uniikeista käyttäjistä per kuukausi. Yleensä käytettäessä Adminotechin tarjoamaa Meshmoon Rocket -asiakasohjelmistoa RealXtendille aktiivisena olevien käyttäjien määrät ovat muutamissa yksittäisissä henkilöissä. Kuvassa 10 on kuvakaappaus RealXtend-virtuaalimaailmasta. Kuva 10. Kuvakaappaus Haukiputaan kirkon virtuaalimallista RealXtendissä Virtuaalimaailmojen tarjoamat mahdollisuudet ja haasteet Virtuaalimaailmojen on spekuloitu olevan seuraava suuri askel Internetin kehityksessä. Ne mahdollistaisivat Internetin siirtymisen pitkästä kaksiulotteisesta aikakaudesta kolmiulotteiseen aikakauteen. Nykyään käyttäjät ovat tottuneet käyttämään kaksiulotteista Internetiä, ja sen käyttäminen on arkipäiväistä suurelle osalle ihmisistä. Se toimii kommunikoinnin välineenä, apuna laskujen maksamisessa sekä kaupankäynnissä. Tästä näkökulmasta katsottuna 2D-Internet vaikuttaa täysin riittävälle 3D-Internetin ollessa yksi trendi muiden joukossa. Internet on kuitenkin virtuaalinen ympäristö, jossa ihmiset ja organisaatiot vaihtavat tietoa keskenään ja kommunikoivat toistensa kanssa. Tästä näkökulmasta katsottuna tilanne näyttää päinvastaiselta: tyydyttäessä kaksiulotteisiin sivuihin ja listaan hyperlinkeistä voidaan menettää kolmiulotteinen ja immersiivinen Internet-kokemus, sillä 3D-Internet on jo teknologian puolesta mahdollista toteuttaa. [3] Yksi suurimmista tähän vaikuttavista asioista virtuaalimaailmojen yhteensopivuus, tai kuvaavammin ilmaistuna eri virtuaalimaailmojen yhteensopimattomuus. Virtuaali-

42 maailmat kaipaisivat yhtenäisiä standardeja ja malleja, joiden avulla käyttäjät voisivat vaivatta liikkua eri virtuaalimaailmoja tarjoavien palveluiden välillä. Tämä yhteensopimattomuus luo suuren esteen virtuaalimaailmojen yleistymiselle Web3D:ksi. [63] Tulevaisuus näyttää, saadaanko esteet 3D-Internetin syntymiselle kaadettua, virtuaalimaailmojen ollessa tässä erittäin suuressa roolissa. Luonnollista kuitenkin meille ihmisille on navigoida ja liikkua sekä liikutella asioita kolmiulotteisessa tilassa. Harvoin tarvitsemme hakukoneita löytääksemme etsimämme esineen tai tavaran tilamuistimme vuoksi: osaamme yhdistää esineitä ja asioita eri tiloihin, mistä ne luonnollisesti voisivat löytyä ja osaamme etsiä niitä ensisijaisesti sieltä (tosin muistin pettäessä hakukoneen olemassaolo olisi erittäin suotavaa). Kuitenkin on toivottavaa, että 3D-Internetin esteet voitettaisiin ja ihmiset voisivat päästä kokeilemaan 3D-Internetin mahdollisuuksia suuremmassa mittakaavassa. 42

43 43 4. SEMANTTISEN TIEDON ESITTÄMINEN VIRTUAALIMAAILMOISSA Tämän diplomityön pääaiheena on tutkia, miten käyttäjät saataisiin mukaan lisäämään metatietoa virtuaalimaailmoihin. Tätä ongelmaa on ratkottu ottamalla selville, miten semanttinen metatieto on esitetty nykyisissä virtuaalimaailmoissa, tai onko metatietoa mahdollista liittää objekteihin nykyisissä virtuaalimaailmoissa ollenkaan. Jos tällainen metatiedon esitystapa on ollut olemassa, tutkimuksessa on otettu selvää, onko tämä tapa ollut yhtenäinen ja näin ollen yleistettävissä ja helposti käytettävissä esimerkiksi mahdollisten haku- ja navigointipalveluiden toteuttamisessa. Tutkimusta tehdessä on selvinnyt, ettei tutkituissa virtuaalimaailmojen alustoissa (RealXtend, OpenSimulator ja Second Life) ole suoraa tapaa liittää metatietoa virtuaalisiin objekteihin. Yhtenäinen formaatti metatiedon lisäämiseksi ja uudelleenkäyttämiseksi puuttuu. Näissä virtuaalimaailmoissa metatietoa on mahdollista upottaa virtuaaliobjekteihin täysin erikoistoteutuksina, ilman mitään yhtä yhtenäistä tapaa saman virtuaalimaailman sisällä. Metatiedon esittäminen on jäänyt tutkituissa virtuaalimaailmoissa ilman fokusta ja mahdollisuuksia sen suuremmalle hyödyntämiselle erilaisten palveluiden muodossa. Tulevaisuudessa erilaisille palveluille virtuaalimaailmoissa voi nähdä olevan kysyntää, etenkin jos virtuaalimaailmat lyövät läpi itsensä Internetin seuraavana kehitysaskeleena 3D-Internetin muodossa. Palveluiden kehityksessä on lähinnä mielikuvitus rajana tekniikan ja yhteisten standardien kypsyessä. Tämä diplomityön luku pyrkii luomaan teoreettisen viitekehyksen semanttisen metatiedon esittämiselle virtuaalisessa maailmassa ja kuvaamaan sitä tukevan esimerkkitoteutuksen. Luvussa käydään lävitse ratkaisut, jotka johtivat kyseiseen malliin, vaihe vaiheelta lähtien vaatimusmäärittelystä ja päättyen viitekehyksen ja toteutetun esimerkkimallin arviointiin ja jatkokehityskelpoisuuteen Lähtökohdat toteutukselle semanttisen tiedon esittämiseksi virtuaalimaailmassa Määritellyt lähtövaatimukset semanttisen metatiedon esittämiseksi virtuaalimaailmassa ovat tässä diplomityössä seuraavat: 1. Metatiedon esitystavan täytyy olla yksinkertainen ja yhtenäinen. Tämä vaatimus pohjautuu siihen, että toteustapa olisi mahdollisimman hyvin toistettavissa ja helposti uudelleenkäytettävissä. Näin ollen metatiedon pohjalle toteutettavat palvelut ovat mahdollisimman helposti tehtävissä, ilman muutoksia rajapintaan, joka keskustelee metatietokannan kanssa. Tämä nopeuttaa sekä palveluiden toteuttamista että niiden käyttöönottamista. 2. Metatiedon esitystavan täytyy olla laajennettavissa. Aluksi toteutetut ominaisuudet voivat olla toteutukseltaan yksinkertaisia, mutta tulevaisuutta ajatellen metatiedon esitystavan täytyy olla laajennettavissa. Metatiedon avulla voidaan toteuttaa monia erilaisia palveluita virtuaalimaailmoihin,

44 44 kuten esimerkiksi aiemmin mainittujen palveluiden lisäksi objektien klikkimäärien tallentaminen käyttäjien ohjaamiseksi mielenkiintoisten objektien luokse. Palvelujen määrä tulee käyttäjämäärien noustessa kasvamaan, ja näin ollen valitun metatiedon esitystavan täytyy olla laajennettavissa. 3. Valitun virtuaalimaailman alustan tulee olla lähdekoodiltaan avoin. Vaatimus lähdekoodin avoimuudesta virtuaalimaailman alustan tapauksessa pohjautuu siihen, ettei kukaan varsinaisesti omistaisi oikeuksia itse virtuaalimaailman alustaan ja näin pystyisi omatoimisesti päättämään sen tulevaisuudesta ja ominaisuuksista. Suljettu virtuaalimaailman alusta voi olla riski, kun otetaan huomioon sen yksityisyys, turvallisuus ja koodin yksipuolinen omistus. Samoin tietyn tahon hallitessa täysin oikeudet virtuaalimaailmaan ihmisten on vaikea osallistua sen kehittämiseen. Avointa lähdekoodia yhteisö pystyy yhdessä kehittämään ja käyttäjät pystyvät itse vaikuttamaan alustan toteutukseen. Tämä helpottaa myös lisäominaisuuksien ja laajennuksien tekemistä, jos näiden toteuttamiseksi tarvitaan itse alustan lähdekoodiin muutoksia. 4. Virtuaalimaailman alustan tulee olla ilmainen. Ilmaisuus voi vaikuttaa suoraan virtuaalimaailman yleistymiseen maksullisten ominaisuuksien voidessa vaikuttaa negatiivisesti käyttäjien kynnykseen ja halukkuuteen kokeilla virtuaalimaailmaa. 5. Virtuaalimaailmaan tulee olla helppo toteuttaa uusia ominaisuuksia. Uusien ominaisuuksien toteuttamisen helppous vaikuttaa siihen, kuinka helposti alusta nousee kehittäjien suosioon. Tällä on suuri merkitys alustan tulevaisuuden kannalta. Jos ominaisuuksien lisäys tuottaa suurta päänvaivaa, saattaa alustan yleistyminen kaatua siihen. Listatut vaatimukset muodostuivat tehdessä taustatutkimusta semanttisen Webin standardeista sekä virtuaalimaailmojen alustoista ja teknologioista näiden takana. Esteitä virtuaalimaailmojen yleistymiselle seuraavaksi Internetin kehitysaskeleeksi löytyi monia, niistä suurimpien koskiessa virtuaalimaailmojen alustojen yhteensopimattomuutta ja suosituimpien virtuaalimaailmojen alustojen maksullisia ominaisuuksia sekä uusien ominaisuuksien toteuttamisen vaikeutta. Nämä määritellyt vaatimukset antavat hyvän viitekehyksen, jonka pohjalta semanttisen metatiedon esittäminen virtuaalisessa maailmassa on mahdollisimman hyvin yleistettävissä. Tämä on mahdollista kiinnittämällä huomio aiempien toteutuksien rajoitteisiin ja valitsemalla avoin toteutusalusta virtuaalimaailmalle sekä yhtenäinen standardi metatiedon esittämiselle Metatiedon esittämiseksi sopivan standardin arviointi ja valinta Luvuissa 2 ja 3 käytiin lävitse tässä diplomityössä tutkitut semanttisen Webin ja 3D- Internetin standardit. Tätä teoreettista taustaa käyttäen taulukossa 5 on vertailtu lyhyesti eri standardien tarjoamia ominaisuuksia metatiedon esittämisen näkökulmasta virtuaalisessa maailmassa.

45 45 Taulukko 5: Analyysi semanttisen Webin ja 3D-Internetin standardeista. Standardit Fokus Kattava metatiedon esitys CityGML 3Dkaupunkien mallinnus MPEG-7 Audiovisuaalinen metatieto RDF / RDFa Metatieto Webdokumenteissa RDFa Lite Metatieto Webdokumenteissa Microdata Metatieto Webdokumenteissa Microformats Metatieto Webdokumenteissa X3D 3D-tietokonegrafiikat W3Csuositus Ei Ei Korkea Oppimiskynnys Ei Ei Keskinkertainen Kyllä Kyllä Keskinkertainen Kyllä Kyllä Matala Kyllä Ei Matala Ei Ei Matala Ei Kyllä Keskinkertainen Teoreettisen viitekehykseen metatiedon esittämisen standardiksi valikoitui RDFa Lite. Se täyttää määritellyt vaatimukset tarjoamalla yksinkertaisen, mutta silti monipuolisen syntaksin metatiedon esittämiseen yhtenäisessä muodossa. Sen oppimiskynnys on matala minimalistisen lähestymistavan vuoksi, mutta sen syntaksi on laajennettavissa RDF:n ja RDFa:n tarjoamilla ominaisuuksilla tarvittaessa. Se on myös W3Corganisaation suositus (W3C Recommendation), joten RDFa Lite on myös virallinen Web-standardi Semanttisen annotoinnin arviointi ja menetelmien valinta Alaluvussa 2.5 käytiin lävitse teoreettista taustaa semanttisesta annotoinnista. Lyhyesti semanttisesti annotoinnissa on kyse metatietomerkintöjen lisäämisestä sisältöön ja sisällön käsittäviin objekteihin. Semanttista annotointia voi prosessina tutkia esimerkiksi analysoimalla kuka (annotointilähteet), miten (annotointimenetelmät) ja missä formaatissa (annotointien merkitsemismallit) tuottaa semanttiset annotaatiot.

46 Annotaatioiden lähteet Semanttisten annotaatioiden lähteet esiteltiin alaluvun taulukossa 3. Lyhyesti kerrattuna lähteet on jaettu kolmeen eri osaan: käyttäjiin, kehittäjiin ja käyttäjät sekä kehittäjät yhdistävään hybridimalliin. Käyttäjien sekä kehittäjien täytyy olla mahdollista lisätä metatietoa annotoitaviin objekteihin. Tällä tavalla saadaan maksimoitua tuotettavien annotointien määrä hyödyntämällä sekä asiantuntijatietoja että käyttäjämassan tarjoamaa annotointikapasiteettia. Näiden perusteiden pohjalta hybridimalli valittiin teoreettiseen viitekehykseen ja esimerkkitoteutukseen annotointien lähteeksi. Yksi negatiivinen puoli hybridimallissa on se, että tehdyt annotoinnit eivät välttämättä ole sisällön kannalta 100-prosenttisen relevantteja, koska ketkä tahansa käyttäjät voivat lisätä tällöin annotointeja. Maksimoitaessa sisällön luotettavuutta ja relevanttiutta hybridimalli vaatisi toteutettavaksi sisällöntarkistusjärjestelmän tai järjestelmän oikeuksien hallintaan, jonka avulla voitaisiin antaa käyttäjille oikeudet lisätä annotaatioita, kun he ovat osoittautuneet luotettaviksi sisällöntuottajiksi. Annotointien tarkistustai hallintajärjestelmä voisi myös yhdistää näiden molempien järjestelmien toiminnallisuutta: käyttäjät pisteytettäisiin tekemiensä annotaatioiden perusteella ja tietyn pisterajan ylittäneet käyttäjät voisivat lisätä annotaatioita ilman niiden tarkistamista. Tällaisen tarkistus- ja hallintajärjestelmän toteuttaminen jätettiin pois sen työlään toteutuksen vuoksi diplomityön pääpainon ollessa aihealueen tutkimuksessa ja sen pohjalta tehdyssä teoreettisessa viitekehyksessä ja esimerkkitoteutuksessa. Esimerkkitoteutus kuitenkin sallii sekä käyttäjien että kehittäjien lisäämät annotaatiot virtuaalimaailman objekteihin. Esimerkkitoteutuksen pääpaino on näyttää esimerkkiä, millä tavalla virtuaalimaailmaan voidaan implementoida toteutus metatiedon lisäämiseksi virtuaalisiin objekteihin varsinaisen käyttökokemuksen muuttumatta Annotointimenetelmät Annotointimenetelmät jakautuvat alaluvussa 2.5 esitetyn taulukon 2 mukaisesti kolmeen osaan: manuaaliseen annotointiin, puoliautomaattiseen annotointiin ja automaattiseen annotointiin. Annotointimenetelmillä tarkoitetaan, kuinka metatietomerkintöjä lisätään käsiteltäviin objekteihin. Riippuen manuaalisen työn määrästä nämä menetelmät jaetaan edellälueteltuihin ja teoreettisessa taustassa käsiteltyihin luokkiin täysin manuaalisesta annotoinnista täysin automaattisiin annotointimenetelmiin. Annotointimenetelmää valitessa kannattaa analysoida, luodaanko annotoinnit manuaalisesti vai osittain automatisoiden, sekä arvioida annotointimenetelmän kompleksisuutta. Annotointien luomisen automaattisuus kasvattaa huomattavassti annotointimenetelmän monimutkaisuutta. Puoliautomaattiset ja automaattiset annotointimenetelmät vaativat tarkistamisprosessin, jossa varmistettaisiin näiden menetelmien tuottamien annotaatioiden oikeellisuus ja luotettavuus. Samoin algoritmit, joiden avulla kone voidaan opettaa esimerkiksi erityistä opetusaineistoa käyttäen luomaan metatietomerkintöjä vaatisivat paneutumista teoriaan koneälystä. Työssä esitettävässä viitekehyksessä päädyttiin manuaaliseen annotointimenetelmään sen toteuttamisen yksinkertaisuuden ja tarjoaman annotointitarkkuuden vuoksi. Manuaalisen annotoinnin avulla annotaatioista saadaan poistettua koneen tekemien annotaa-

47 47 tioiden epävarmuus käyttäjien ja kehittäjien itsensä luodessa kaiken metatiedon liittyen käsiteltäviin objekteihin Annotointien merkitsemismallit Semanttisten annotointien merkitsemismallit voidaan jakaa neljään eri osaan: lyhyisiin merkintöihin (tagit), attribuutteihin, suhteisiin (relaatiot) ja ontologioihin. Taulukossa 6 on esitetty ja vertailtu yleisimpien annotointien merkitsemismallien ominaisuuksia. [20] Taulukko 6: Analyysi semanttisten annotointien merkitsemismalleista. Semanttisten annotointien merkitsemismallit Tagit (Lyhyet merkinnät) Attribuutit Ominaisuudet Avainsana (ytimekäs merkintä ilman välilyöntejä), joka yksinkertaisesti kuvailee tiettyjä käsiteltävän objektin ominaisuuksia. Kahden elementin pari: attribuutin nimi ja arvo kuvailtavan objektin näkökulmasta. Esimerkiksi (Maa, Syntymäaika) > (Suomi, 1986). Relaatiot (Suhteet) Kahden eri komponentin pari: kuvaa relaation nimen ja nimeen liittyvän resurssin välisen suhteen. Esimerkiksi tiettyyn lähteeseen viittaminen tieteellisessä julkaisussa. Ontologiat Kuvaa resurssille, tai jollekin sen ominaisuudelle, kohdistuvan metatiedon ja ominaispiirteet ennalta määritellyn käsitteellisen mallin mukaisesti. Oppimiskynnys (1 = matalin, 4 = korkein) Tagit ovat ytimekkäitä merkintöjä, niin sanottuja avainsanoja, joilla objekteja pyritään kuvailemaan mahdollisimman yksinkertaisesti. Merkitsemismallina tagit ovat tehokkaita ja juuri niiden yksinkertaisuuden vuoksi semanttiset annotaatiot voidaan helposti implementoida lähes mihin tahansa konseptiin. Tagit ovat helppoutensa vuoksi erittäin käyttäjäystävällisiä ja näin ollen madaltavat kynnystä tavallisilta käyttäjiltä semanttisten merkintöjen tekemiseen. Yksinkertaisuus tageissa on myös omalla tavallaan kaksiteräinen miekka: toisaalta tagit ovat tehokkaita ja konseptina helppoja sisäistää,

48 48 mutta toisaalta avainsanat voivat olla monitulkintaisia, koska niille ei ole ekspliittisesti määritelty kontekstia. [20] Attribuutit ovat nimi arvo -pareja käsiteltävien objektien semanttisten merkitysten kuvailemiseksi. Attribuuttien avulla semanttinen annotointi on hieman monipuolisempaa, koska lisätyn attribuutin nimen lisäksi attribuutille voi antaa arvon. Esimerkiksi matkapuhelin -objektille voisi antaa nimeksi valmistaja ja tälle nimelle arvon Microsoft. Attribuutit eivät ole toteutukseltaan monimutkaisia, mutta nostavat oppimiskynnystä hieman verrattuna tageihin. [20] Relaatiot ovat semanttisten annotointien merkitsemismallien kolmas muoto. Relaatiot ovat myös pari kahdesta elementistä: relaation nimestä ja siihen liittyvästä resurssista. Esimerkki tällaisesta annotointimallista on sitaatti omassa julkaisussa, joka viittaa toiseen tieteelliseen julkaisuun: tämä linkki näiden julkaisujen välillä on relaatio tässä annotointimallissa. Oppimiskynnys relaatioissa on hieman korkeampi kuin attribuuttien tapauksessa. [20] Ontologioita käyttämällä resursseja kuvaava metatieto täytyy lisätä tietyn käsitteellisen viitekehyksen mukaisesti objekteihin. Ontologioiden muodossa objekteja voidaan kuvata sekä käsitteellisesti että näiden käsitteiden välisiä suhteita hyväksikäyttäen. Ontologiat toimivat erityisinä konesanastoina, joiden avulla voidaan varmistaa metatiedon uudelleenkäyttämisen ja jakamisen mahdollisuus. Annotointien merkitsemismallina ontologiat ovat oppiskynnykseltään vaikeimpia. [20] Tagit valikoituivat viitekehykseen annotaatioiden merkitsemismalliksi semanttisten merkintöjen lisäämiseksi virtuaalisiin objekteihin. Nämä vapaamuotoiset avainsanat toteuttavat vaatimukset metatiedon esitystavan yksinkertaisuudesta ja yhtenäisyydestä. Tagit ovat yksinkertaisesti toteutettavissa valittavaan virtuaalimaailman alustaan. Ne madaltavat oleellisesti käyttäjien kynnystä lisätä metatietoa verrattuna formaalimpeihin annotointien merkitsemismalleihin, joissa käyttäjä joutuisi näkemään selvästi enemmän vaivaa lisätessään metatietoja objekteihin. Tagit mahdollistavat metatiedon lisäämisen tajunnanvirtana käyttäjien voidessa lisätä muodoltaan kontrolloimattomia sanoja kuvaamaan annotoitavaa objektia. Mitään ylimääräistä opastusta tagien lisäämiseksi objekteihin ei tarvita. Tageista voidaan myös halutessa koota eräänlaisia tagipilviä objektien ympärille, joista käyttäjät voivat nähdä kattavasti tietoa liittyen virtuaalisiin objekteihin. Tagien määrän perusteella objekteista voi tehdä päätelmiä muun muassa objektien kiinnostavuudesta. Tämän tiedon avulla käyttäjiä voitaisiin esimerkiksi opastaa virtuaalimaailman mielenkiintoisimpien objektien äärelle. Tagien vapaamuotoisuus ei kuitenkaan ole pelkästään positiivinen asia. Formaalimmat metatietojen merkitsemismuodot pakottaisivat annotoinnit tiettyihin muotteihin ja esimerkiksi tuomalla sanastot avuksi metatietojen lisäämiseen, voitaisiin metatiedot esittää huomattavasti yksiselitteisemmin. Avainsanat saattavat jättää arvailujen varaa, mitä lisätyllä avainsanalla on todella tarkoitettu. Tagit ovat kuitenkin hyvä lähtökohta metatiedon lisäämiseksi virtuaalimaailmoissa, koska merkitsemismalli ei millään tavoin nosta käyttäjien kynnystä lisätä metatietoa Virtuaalimaailmojen alustojen arviointi ja valinta Määritellyt lähtövaatimukset virtuaalimaailman ilmaisuudesta ja lähdekoodin avoimuudesta luovat pohjan sosiaalisten virtuaalimaailmojen alustojen arvioimiseksi. Arvioin-

49 49 nissa on otettu myös huomioon, kuinka helppo valitulle virtuaalimaailman alustalle on toteuttaa uusia toiminnallisuuksia. Näitä alustoja ovat luvussa 3 käsitellyt Second Life, OpenSimulator ja RealXtend. Jokaisessa alustassa on omat hyvät ja huonot puolensa. Virtuaalimaailmojen alustojen tarjoamia ominaisuuksia on täytynyt priorisoida, koska ei ole olemassa sellaista alustaa, joka yksistään olisi täydellinen. Taulukkoon 7 on koostettu näiden virtuaalimaailmojen tarjoamia ominaisuuksia esivaatimusmäärittelyn ja teoreettisen taustan pohjalta. Virtuaalimaailman alusta Taulukko 7: Virtuaalimaailmojen alustojen ominaisuuksien vertailu Avoin lähdekoodi Ominaisuuksien maksullisuus Aktiivinen käyttäjämäärä Uusien ominaisuuksien toteuttaminen (1 = Helpoin, 3 = Vaikein) OpenSimulator Kyllä Ilmainen Suuri 2 Ei RealXtend Kyllä Ilmainen Pieni 1 Kyllä Tuki avoimelle Web-selain integraatiolle Second Life Ei Osittain maksullisia Erittäin suuri Käyttäjillä ei ole mahdollisuutta lisätä uusia toiminnallisuuksia (3) Ei Avoin lähdekoodi ja suljettu lähdekoodi Avoimen lähdekoodin tärkeyttä voidaan analysoida sen tarjoamien mahdollisuuksien avulla. Avoin lähdekoodi on tietokoneohjelmien tuottamis- ja kehitysmenetelmä, joka tarjoaa käyttäjälle tilaisuuden tutkia ja muokata lähdekoodia omien tarpeidensa mukaisesti Avoin koodi voi antaa myös vapauden hyödyntää ohjelmaa missä tahansa tarkoituksessa, kopioida sekä levittää muokattua että alkuperäistä versiota lähdekoodista. Tätä voidaan kontrolloida lisensoimisella. Suosituin lisenssi on GNU GPL (General Public License), jonka mukaan GPL-lisenssin alainen teos säilyy GPL-lisenssin alla, vaikka sitä muokattaisiinkin. GPL-lisenssin alaisien teoksien yhdistäminen muiden lisenssien alaisiin teoksiin vaikuttaa niin, että yhdistetyistä teoksista tulee GNU GPL -lisenssin alaisia. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että GPL:n alaisiin teoksiin ei voi lisätä omia käyttöehtoja. Avoimen lähdekoodin avulla käyttäjien on mahdollista korjata itse ohjelmasta löytyneitä virheitä ja lisätä siihen haluamiaan ominaisuuksia. Tämä nopeuttaa prosessia

50 50 virheiden korjaamiseksi ja uusien ominaisuuksien julkaisemiseksi. Avointa lähdekoodia ei välttämättä pidetä missään vaiheessa valmiina tuotteena, vaan ennemminkin se on luonteeltaan prosessi, jota kehitetään jatkuvasti. Ohjelmiston jatkuvan kehityksen vuoksi varjopuolena voi olla esimerkiksi käyttöoppaiden jääminen edellisten versioiden tasolle tai lähdekoodin heikko laatu kenen tahansa voidessa osallistua koodin tuottamiseen. [74] Suljettua lähdekoodia käyttäjät eivät yleensä pääse näkemään, vaan käyttäjät näkevät mahdollisesti pelkän lopputuotteen. Näin ollen käyttäjät eivät voi osallistua varsinaiseen koodin tuottamiseen, eivätkä näe, miten ohjelma on toteutettu. Esimerkiksi virheiden korjaaminen suljetun lähdekoodin tapauksessa voi olla haastavaa. Virheitä ei voi suoraan korjata itse, vaan ne raportoidaan ohjelman tekijöille. Pahimmassa tapauksessa voi olla, että löydettyä virhettä ei korjata ollenkaan ja käyttäjien täytyy vain sopeutua siihen. [74] Avoimen lähdekoodin kehitykseen voi osallistua kuka tahansa: käyttäjät voivat kertoa mielipiteensä uusista toiminnallisuuksista, testata ohjelmakoodia, tarkastella lähdekoodia, korjata ohjelmiston virheitä ja kirjoittaa itse uutta lähdekoodia. Näiden mahdollisuuksien perusteella avoimella lähdekoodilla on merkittävä painoarvo valittaessa virtuaalimaailman alustaa diplomityön toteutusta varten. Avoimen lähdekoodin virtuaalimaailman alusta toteuttaa myös määritellyn lähtövaatimuksen 3. [74] Ominaisuuksien maksullisuus Rajallisen budjetin vallitessa maksulliset ominaisuudet voivat aiheuttaa käyttäjille kynnyksen kokeilla ohjelmistoa. Esimerkiksi suurimmalla osalla kouluista on käytössään hyvin rajallinen budjetti. Second Lifen tapauksessa koulut joutuisivat maksamaan vuokraa opetustiloistaan virtuaalimaailmassa, kun taas RealXtendin tapauksessa koulut voisivat perustaa ilmaiseksi haluamansa kokoisen opetustilan virtuaalimaailmaan, maksamatta vuokraus- tai ostokuluja virtuaalitiloistaan. Maksulliset ominaisuudet voivat ohjata käyttäjiä etsimään ilmaisia vaihtoehtoja maksullisten tilalle. Maksullisuus voisi nousta ohjelmiston käyttämisen esteeksi joidenkin käyttäjien keskuudessa, joten maksuttomuudella on suuri painoarvo valittaessa diplomityöhön soveltuvaa virtuaalimaailman alustaa. Aktiivinen käyttäjämäärä virtuaalimaailmojen alustoissa Käyttäjämääristä voidaan päätellä, kuinka suosittu jokin palvelu tai ohjelmisto on. Esitellyistä sosiaalisista virtuaalimaailmojen alustoista selvästi suurin käyttäjämäärä on Second Lifella. Second Life onkin näistä virtuaalimaailmoista vanhin ratkaisu, RealXtendin ollessa uusin. Käyttäjien suosio voi vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti joku uusi teknologia yleistyy. Virtuaalimaailmojen tapauksessa suosio voi myös vaikuttaa siihen, miten alusta saavuttaa yhteistyönhaluisia kolmansia osapuolia, ulkopuolisia tekijöitä, jotka haluavat julkaista lisäsisältöä virtuaalimaailmaan omasta tahdostaan. Käyttäjämäärällä on tämän diplomityön toteutuksen kannalta pienempi prioriteetti, koska osana Reaxity-projektia virtuaalimaailman alustaa kehittämällä pyritään käyttäjämäärää ominaisuuksien laajetessa kasvattamaan. Käyttäjämäärä ei ole myöskään ratkaiseva tekijä määriteltyihin lähtövaatimuksiin pohjautuen.

51 51 Uusien ominaisuuksien toteuttamisen helppous Uusien ominaisuuksien toteuttamisen helppous vaikuttaa virtuaalimaailman alustan kehityskelpoisuuteen ja etenkin kehitysnopeuteen sekä yleistymiseen. Mitä nopeammin uudet teknologiat ja ominaisuudet saavuttavat ohjelmiston, sitä nopeammin käyttäjät pääsevät nauttimaan näistä uusista ominaisuuksista. Ohjelmisto voi tällä tavalla vakauttaa asemaansa kilpailijoidensa keskuudessa. Yksi syistä siihen, miksi Second Life on saavuttanut valtavan käyttäjäkuntansa verrattuna työssä esiteltyihin kilpailijoihinsa nähden on se, että se on ollut ensimmäinen sosiaalisten virtuaalimaailmojen markkinoilla. Tämä toteuttaa vaatimusmäärittelyn kohdan 4. ja on prioriteetiltaan merkittävä valittaessa sopivaa virtuaalimaailman alustaa diplomityön esimerkkitoteutusta varten. Tuki avoimelle Web-selainintegraatiolle Second Life, OpenSimulator ja RealXtend eivät alunperin ole sisältäneet tukea suoralle Web-selainintegraatiolle niin, että ohjelmistoa voisi suoraan käyttää selaimen kautta, ilman erillisten ohjelmien asentamista koneelle. Ajan kuluessa kaikkiin näihin alustoihin on kehitetty ratkaisuita Web-integrointia varten, koska on huomattu, että se voi vaikuttaa käyttäjien kynnykseen käyttää ohjelmistoa. Kuitenkin ainut lähdekoodiltaan avoin toteutus virtuaalimaailman Web-integraatiosta löytyi RealXtendille [75]. Nykyiset tekniikat, kuten HTML5 ja WebGL ovat mahdollistaneet sen, että virtuaalimaailmojen alustat voitaisiin kääntää Web-selaimessa toimivaksi versioksi helpommin, ilman mittavaa työmäärää, kustomointia ja lisäosien asentelua. Jos käyttäjien ei tarvitse asentaa mitään lisäohjelmistoa päästäkseen käyttämään virtuaalimaailman alustaa, voidaan sen huomattavasti katsoa laskevan käyttäjien kynnystä kokeilla kyseistä ohjelmistoa. Tämä ominaisuus myös täyttää vaatimusmäärittelyn kohdan 5. ja näin ollen tämän ominaisuuden prioriteetti on merkittävä valittaessa sopivaa kehitysalustaa esimerkkitoteutukselle. Valittu virtuaalimaailman alusta toteutusta varten Analysoitaessa edellä kuvattuja ominaisuuksia ja tutkittaessa koostetta eri virtuaalimaailmojen alustojen ominaisuuksista kuvassa 7 voidaan RealXtendin nähdä toteuttavan määriteltyjen tärkeimpien prioriteettien ja esivaatimusmäärittelyn kuvaamat ominaisuudet kilpailijoitaan paremmin. Se on lähdekoodiltaan avoin, kaikilta ominaisuuksiltaan ilmainen ja siihen on erittäin helppo kehittää uusia ominaisuuksia. Sille on myös rakennettu avoimen lähdekoodin projekti Web-selainintegraatiota varten, ja Web-asiakasohjelmistosta on julkaistu toimiva esiversio Internet-selaimeen. Käyttäjämäärissä RealXtend ei tällä hetkellä pärjää esitetyille kilpailijoilleen, mutta sillä on kuitenkin aktiivinen kehittäjäyhteisö useiden yritysten, tutkimusorganisaatioiden ja Oulun yliopiston hyödyntäessä sitä tutkimuksissaan. [76] 4.5. Esitettävä teoreettinen viitekehys ja esimerkkitoteutus Teoreettisen viitekehyksen tavoitteena on toimia mallina sille, miten metatietoa voidaan luoda ja esittää virtuaalimaailmassa. Viitekehyksen lähtökohtana on tehdä me-

52 52 tatiedon luominen käyttäjille helpoksi, jotta metatietoa saataisiin kerättyä käyttäjien avulla mahdollisimman paljon, eikä se nostaisi käyttäjien kynnystä kokeilla virtuaalimaailman alustaa. Kerättyä metatietoa voidaan myöhemmin hyödyntää erilaisissa palveluissa, kuten esimerkiksi käyttäjien opastamisessa virtuaalimaailman suosituimpien objektien luokse, tai vaikka tiettyjen objektien haun toteuttavan hakualgoritmin tietokantana. Teoreettinen viitekehys on muodostettu aiemmin tässä luvussa esiteltyjen ratkaisujen pohjalta. Viitekehyksen pohjalta on luotu esimerkkitoteutus metatiedon esittämiseksi ja luomiseksi RealXtend-virtuaalimaailmassa. Yhteenveto teoreettisesta viitekehyksestä on taulukossa 8. Taulukko 8: Viitekehys metatiedon esittämiseksi ja luomiseksi virtuaalimaailmassa. RDFa Lite Käyttäjät ja kehittäjät luomis- Metatiedon prosessi Metatiedon tallentamiseen käytettävä standardi Metatiedon lähteet Manuaalinen Metatiedon esittämistapa virtuaalimaailmassa Valittava virtuaalimaailman alusta esimerkkitoteutukselle Tagit (Ytimekkäät avainsanat) RealXtend Analyysi RealXtendin arkkitehtuurista RealXtend-alustan arkkitehtuuri avaa monipuoliset mahdollisuudet erilaisten ominaisuuksien toteuttamiselle. RealXtendin sisältämät virtuaalimaailmat koostuvat entiteeteistä. Entiteetit ovat virtuaalimaailman elementtejä kuten esineitä, asioita, virtuaalimaailmaa kuvaavia kameroita ja avatareja. Ne koostuvat komponenteista, joita entiteetteihin pystyy liittämään mielivaltaisen määrän. Komponentit voivat olla esimerkiksi tekstuureita, jotka määrävät entiteetin ulkonäön, tai skriptejä, jotka määräävät entiteetin toiminnallisuutta. Skriptit ovat pohjimmiltaan ohjelmistoalgoritmeja ja ne mahdollistavat käyttäjien interaktion entiteettien kanssa. [73] Virtuaalimaailmat ovat XML-pohjaisia dokumentteja, jotka RealXtend käynnistyessään jäsentää käyttäjälle esitettäväksi virtuaalimaailmaksi entiteetteineen ja kompo-

53 53 nentteineen. Nämä virtuaalimaailma-dokumentit koostuvat entiteetti- ja komponenttimäärittelyistä, jotka normaalisti sisältävät viittauksia ulkopuolisiin resursseihin, kuten tekstuureihin ja käytettäviin skripteihin. Kun RealXtend-palvelinohjelmisto käynnistetään, se alustaa dokumentissa määritellyt entiteetit ja komponentit ja lataa sen ulkopuoliset resurssit käytettäviksi. Tämän jälkeen palvelinohjelmistossa on valmis virtuaalimaailma käyttäjille seikkailtavaksi, ja se voi ottaa käyttäjiltä yhteyksiä vastaan. [73] Viitekehyksen arkkitehtuuri Kuva 11. Arkkitehtuuri metatiedon esittämiseksi ja luomiseksi virtuaalimaailmassa. Kuvassa 11 on diplomityössä esitetyn viitekehyksen arkkitehtuuri. Arkkitehtuurin pääosat koostuvat metatiedon lähteistä ja RealXtend-instanssista. RealXtend-instanssi

54 54 koostuu useista virtuaalimaailmoista, jotka on tallennettu XML-dokumenttien kaltaiseen muotoon. Virtuaalimaailmat koostuvat entiteeteistä ja niiden sisältämistä komponenteista, jotka määräävät muun muassa entiteetin toiminnallisuuden ja ulkonäön. Metatiedon lähteitä ovat käyttäjät ja kehittäjät. He voivat luoda avainsanamuotoista metatietoa entiteetteihin lisätyn metatietoskriptin avulla. Metatietoskripti on entiteetteihin lisättävä komponentti, jonka avulla käyttäjien luomista avainsanoista tehdään RealXtend-arkkitehtuurin mukaisia hoveringtext-komponentteja, jotka näyttävät niihin kirjoitetun tiedon entiteetin päällä. Kuvassa 11 esitetyssä arkkitehtuurissa kiinteällä viivalla merkityt nuolet ovat tässä diplomityössä tehdyn esimerkkitoteutuksen implementoituja ominaisuuksia semanttisen tiedon esittämiseksi virtuaalimaailmassa. Aliluvussa esitellään toteutuksen tarkempi toiminnallisuus. Katkoviivalla merkityt nuolet kuvaavat ominaisuuksia, jotka ehdotetaan toteutettavaksi tulevaisuudessa jatkokehityksenä tehdylle esimerkkitoteutukselle Esimerkkitoteutuksen toiminnallisuus RealXtendin arkkitehtuuri mahdollistaa sen, että käyttäjien on mahdollista sallia tekevän väliaikaisia sekä pysyviä muutoksia RealXtendin virtuaalimaailmoihin. Tätä ominaisuutta hyödyntäen käyttäjät voivat lisätä pysyvästi metatietoa virtuaalimaailman entiteetteihin RealXtendissa niin haluttaessa. Skriptien avulla voidaan toteuttaa itse toiminnallisuus metatiedon lisäämiseksi entiteetteihin ja sen esittämiseksi virtuaalimaailmassa. Esimerkkitoteutuksen toiminta esitetään seuraavassa listassa. 1. Toteutettu esimerkkiskripti aktivoidaan RealXtendin virtuaalimaailmassa niihin entiteetteihin, joihin virtuaalimaailman ylläpitäjä haluaa käyttäjiltä metatietoa. 2. Käyttäjä vie virtuaalimaailmassa hiiren osoittimen annotoitavan entiteetin päälle, johon hän haluaa lisätä metatietoa. 3. Käyttäjän painaessa hiiren oikeaa nappia valitun entiteetin päällä hänelle avautuu ikkuna avainsanojen lisäämiseksi entiteettiin. 4. Ikkunassa puolipisteellä voidaan eritellä useita lisättäviä avainsanoja entiteetille. 5. Painamalla ikkunasta OK -nappia metatiedot lisätään entiteetille ja ikkuna avainsanojen lisäämiseksi suljetaan. 6. Painamalla ikkunasta Cancel -nappia kirjoitetut avainsanat unohdetaan ja ikkuna suljetaan. 7. Entiteettiin lisätyt avainsanat esitetään käyttäjälle entiteetin päällä lisäämisen jälkeen. Tehty esimerkkitoteutus on pääasiassa kirjoitettu käyttäen JavaScript- ja Qt-ohjelmointikieliä hyödyntäen RealXtend-arkkitehtuurin tarjoamia ominaisuuksia, kuten hoveringtext-komponenttia, jonka avulla entiteettiin lisätyt avainsanat voidaan näyttää käyttäjälle entiteetin päällä. JavaScriptin avulla itse toiminnallisuus on ohjelmoitu käyttöliittymän taakse. Toiminnallisuuden avulla käyttäjän kirjoittamat avainsanat saadaan

55 55 vietyä entiteetin komponenteiksi. Käyttöliittymä on ohjelmoitu käyttäen Qt:n tarjoamia kirjastoja ikkunoiden ja niiden käsittelyn luomiseksi. Seuraavissa lähdekoodilistauksissa on esitelty esimerkkikoodin päätoiminnallisuutta. Toteutus on myös kommentoitu englanniksi lähdekoodiin sen mahdollista jatkokäyttöä ajatellen. Käyttäjän hiiren klikkaus voidaan RealXtendin JavaScript-lähdekoodissa ottaa kiinni listauksessa 10 esitetyllä tavalla. 1 me. A c t i o n ( " MousePress " ). T r i g g e r e d. c o n n e c t ( ShowTagMenu ) ; Listaus 10. JavaSript-lähdekoodi hiiren klikkaamisen kiinniottamiseksi Klikkauksen jälkeen käyttäjälle näytetään Qt:lla muodostettu ikkuna avainsanojen lisäämiseksi. Listauksessa 11 on lähdekoodia JavaScript-funktiosta, jossa metatietoikkunan luonti tehdään. Ensin funktiossa tarkistetaan, onko metatietoikkunaa luotu jo aiemmin. Jos on, toimintoa ei suoriteta. Jos ei ole luotu, luodaan Qt-pohjainen ikkuna, joka on määritelty TestUI.ui -nimisessä tiedostossa. Sen jälkeen se näytetään käyttäjälle ja tulostetaan tästä suorituslokiin tapahtuma. Kun metatietoikkuna on luotu, se siirretään keskelle virtuaalimaailman ikkunaa. Sen jälkeen tutkitaan, onko käyttäjä klikannut OK tai Cancel -painikkeita. 1 f u n c t i o n ShowTagMenu ( ) 2 { 3 i f ( tagmenu == n u l l ) 4 { 5 // Initialize widget with TestUI.ui and show it to user 6 tagmenu = a s s e t. G e t A s s e t ( " TestUI. u i " ). I n s t a n t i a t e ( t r u e, 0) ; 7 tagmenu. show ( ) ; 8 9 Log ( " TagMenu i s C r e a t e d " ) ; // Resize the window and set the position 12 W indowresizelistener ( tagmenu, R e s i z e C e n t e r ) ; 13 R e s i z e C e n t e r. c a l l ( tagmenu, u i. G r a p h i c s S c e n e ( ). s c e n e R e c t ) ; // If OK is pressed, save the tag to the object as hoveringtext-component 16 v a r okbutton = f i n d C h i l d ( tagmenu, "OK" ) 17 okbutton. p r e s s e d. c o n n e c t ( o k P r e s s e d ) ; // If Cancel is pressed, wipe the widget away 20 v a r c l o s e B u t t o n = f i n d C h i l d ( tagmenu, " Cancel " ) ; 21 c l o s e B u t t o n. p r e s s e d. c o n n e c t ( HideTagMenu ) ; 22 }

56 56 23 } Listaus 11. JavaSript-funktio metatietoikkunan näyttämiseksi käyttäjälle Jos käyttäjä on klikannut OK -painiketta, kutsutaan funktiota okpressed, jossa tutkitaan metatietoikkunan vapaata tekstikenttää. Jos siihen on lisätty tekstiä, se pilkotaan puolipisteen kohdalta avainsanoiksi ja kutsutaan funktiota addtags. Lopuksi metatietoikkuna piilotetaan käyttäjältä. Funktion okpressed toiminnallisuus on lähdekoodina listauksessa f u n c t i o n o k P r e s s e d ( ) 2 { 3 // // Find the element in the TestUI for the tag(s) 5 // which user has input and save it as hoveringtext- 6 // component 7 // v a r l i n e E d i t = f i n d C h i l d ( tagmenu, " l i n e E d i t " ) ; 10 i f ( l i n e E d i t. t e x t. l e n g t h!= 0) 11 { 12 // Multiple tags are separated with ; 13 t a g L i s t = l i n e E d i t. t e x t. s p l i t ( " ; " ) 14 f o r ( item in t a g L i s t ) 15 { 16 addtags ( t a g L i s t [ i tem ] ) ; 17 } 18 } // Finally hide widget 21 HideTagMenu ( ) ; 22 } Listaus 12. JavaSript-funktio metatietoikkunan tekstikentän syötteen tutkimiseksi Funktiossa addtags käyttäjän kirjoittamat avainsanat lisätään virtuaalimaailman objektiin hoveringtext-komponentiksi. HoveringText-komponentti mahdollistaa erilaisten tekstien näyttämisen RealXtend-virtuaalimaailman objektien päällä. Sitä hyödyntäen avainsanoista voidaan muodostaa objektien päälle avainsanapilviä. Ensiksi funktiossa tutkitaan, että onhan objekti varmasti olemassa. Sen jälkeen luodaan hoveringtext-komponentti ja määritellään sen paikka y-akselilla objektin päällä. Paikkaa y-akselilla kasvatetaan joka kerta, kun lisätään uusi avainsana objektille, jotteivät näytettävät avainsanat tulostu päällekkäin. Seuraavaksi hoveringtext-komponentin tekstiksi lisätään käyttäjän metatietoikkunan tekstikenttään antama syöte. Samalla tekstin fonttikoko muutetaan sopivan kokoiseksi suhteessa avainsanan pituuteen. Listauksessa 13 on esitelty lähdekoodi edellä kuvatusta toiminnallisuudesta. 1 f u n c t i o n addtags ( msg ) 2 {

57 57 3 // // Create hoveringtext-component which contains 5 // the tags user wants to add to the entity 6 // me. h o v e r i n g T e x t = n u l l ; 9 10 i f ( me!= n u l l ) 11 { 12 me. h o v e r i n g T e x t = me. CreateComponent ( " HoveringText " ) ; 13 me. h o v e r i n g T e x t. t e x t = " " ; // Move hoveringtext over an entity 16 v a r pos = me. h o v e r i n g T e x t. p o s i t i o n ; 17 pos. y = posy 18 posy = posy me. h o v e r i n g T e x t. p o s i t i o n = pos ; // Change the font size 23 t a g F o n t S i z e ( msg ) ; // Add tag-msg to hoveringtext 26 me. h o v e r i n g T e x t. t e x t = msg ; 27 } 28 e l s e 29 { 30 p r i n t ( " E r r o r : E n t i t y n o t found " ) ; 31 return ; 32 } 33 } Listaus 13. JavaSript-funktio avainsanojen lisäämiseksi hoveringtext-komponentiksi objektin päälle Täydellinen lähdekoodi esimerkkitoteutukselle löytyy liitteistä 1 ja 2. Kuvassa 12 on esitetty yksinkertaistettu vuokaavio esimerkkitoteutuksen toiminnallisuuden selventämiseksi. Virtuaalimaailman ylläpitäjän pitää aktivoida esimerkkitoteutus haluamilleen entiteeteille joko RealXtendin virtuaalimaailman dokumenttia muokkaamalla tai käynnistämällä virtuaalimaailma ja asettamalla valikon kautta tehty esimerkkitoteutus haluamansa entiteetin komponentiksi. Jälkimmäisessä tapauksessa pitää muistaa lisätä esimerkkiskripti pysyvästi entiteetille, jotta serverin uudelleenkäynnistämisen jälkeen prosessia ei tarvitse toistaa uudelleen. Kuvassa 13 havainnollistetaan ikkunaa, joka käyttäjälle aukeaa avainsanojen lisäämiseksi entiteettiin. Tässä kuvassa esimerkkitoteutuksen mahdollistava skripti on lii-

58 58 Kuva 12. Yksinkertaistettu vuokaavio esimerkkitoteutuksen toiminnallisuudesta. tetty LudoCraftin kehittämään Circus-virtuaalimaailman popkornikoneeseen [77]. Entiteettiin lisätty avainsana havainnollistetaan kuvassa 14. Kuvassa 14 lisätty avainsana esitetään käyttäjälle annotoidun entiteetin päällä. Käyttäjä on voinut lisätä myös useita avainsanoja, jolloin entiteetin päälle muodostuu eräänlainen avainsanapilvi luoduista annotaatioista.

59 59 Kuva 13. Ikkuna avainsanojen lisäämiseksi valittuun entiteettiin. Kuva 14. Havainnollistava kuva avainsanojen esittämisestä käyttäjälle virtuaalimaailmassa.