Tampereen yliopistossa tietojenkäsittelyopin opetus on aloitettu jo vuonna 1965. Nykyisellä tietojenkäsittelyopin laitoksella tehdään tutkimusta sekä tietojenkäsittely- että tietojärjestelmätieteen alalta. Yliopistossa vallitsee akateeminen vapaus, jolloin laitoksella tehtävän tutkimuksen aiheita ei ole määrätty ylhäältä tai ulkoa. Laitoksen tutkimuksen painopistealueet muodostuvat sen mukaan, mistä aiheista henkilökunta on kiinnostunut, millaisia tutkimuksia ulkopuoliset rahoittajat tukevat sekä minkä alueiden henkilöstöä palkataan lisää laitoksen koon kasvaessa.
Tietojenkäsittelyopin laitoksen henkilökuntamäärä vuonna 1994 oli 20, joista opetushenkilökuntaa oli 15, heistä kaksi oli professoria ja kaksi apulaisprofessoria. Lisäksi laitoksella oli projektihenkilökuntaa. Tietojenkäsittelyopin koulutusohjelman sisäänotto on ollut 1990-luvulla 36 opiskelijaa vuosittain. Valmistuneita maistereita on ollut noin 20 vuodessa, lisensiaatteja enimmillään kolmeen vuodessa ja yksi tohtori sekä vuonna 1994 että 1995. Syksyyn -96 mennessä henkilökuntamäärä nousee 22, professorien määrä neljään. Silloin myös opiskelijoiden sisäänottomäärää kasvatetaan - 60 opiskelijaa vuodessa. Jo nyt jatkotutkintojen määrä on nousussa, sillä kuluvan lukukauden aikana on jo hyväksytty neljä lisensiaatin työtä (tilanne huhtikuu 1996).
Tähän laitoksella tehtävien tutkimusten esittelyyn on koottu ne tutkimukset, jotka tekijöiden arvion mukaan ovat kiinnostavia käytännön systeemityötä tekevien näkökulmasta. Tämä ei siis kata kaikkea laitoksella tehtävää tutkimusta. Esiteltävien tutkimusten aihepiirit ovat tutkimusmetodit, atk:n vaikutukset, käyttöliittymät, oliot, tietokannat ja atk-työ.
Tutkimukseni on viime vuosina perustunut kirjallisuuteen. Olen seurannut sellaisia aihepiirejä, joita opetan, siis tutkimusmetodeita, atk:n vaikutuksia ja atk-toiminnan johtamista.
Aloitin tutkimuskurssien järjestämisen 1980. Niiden tarkoituksena oli valmentaa tietojenkäsittelyopin opiskelijoita pro gradu -tutkielman tekemiseen. Oli nimittäin havaittu, että laitoksella oli lähes 100 sellaista opiskelijaa, jotka olivat menneet työelämään ja joilta puuttui FK-tutkinnosta vain pro gradu -tutkielma. Tuloksena on moniste "Tutkimustyön metodeista", jossa eräänä tutkimusotteena on uusien systeemien ja ohjelmien konstruointi.
Syksyllä 1990 aloitin oman tietojärjestelmätieteen jatkokoulutusseminaarin, josta sittemmin on tullut erittäin suosittu. Siinä on osallistujia Oulua, Joensuuta, Imatraa ja Helsinkiä myöten. Seminaarissa seuraamme alan uusinta kirjallisuutta ja julkaisemme luettujen artikkeleiden lyhennelmät "IS Reviews"-monisteina.
Atk:n vaikutuksia olen tarkastellut "Tietotekniikka ja yhteiskunta"-kurssilla, jossa ensin tehdään 'oman työn analyysi' samannimisen kirjasen ohjaamana. Organisaatio- ja yhteiskuntatason asioista kurssia varten on moniste, joka on pian saatettava ajan tasalle.
Atk-toiminnan johtamisen kurssin materiaalia olen saanut jatkokoulutusseminaarissa luetuista artikkeleista. Erityisesti olen yrittänyt selvittää atk-alan erityisluonnetta johtamisen kohteena ja ympäristönä. Omasta mielestäni olen jossain määrin jo tavoittanut jotakin oleellista. Kun jatkokoulutusseminaarissa on ohjelmistotalojen toimitusjohtajia, osastopäälliköitä, suunnittelijoita ja johtavia konsultteja, olen voinut testata ajatuksiani asiantuntijoilla. Olen heille monista vihjeistä kiitollinen.
Tutkimuksen tavoitteena on löytää erilaisia visioita, millaiseksi atk-henkilöstön työ muuttuu lähitulevaisuudessa. Tarkastelun kohteena ovat ne atk-ammattilaiset, jotka työskentelevät käyttäjien ja heidän tarvitsemiensa tietojärjestelmien parissa; ohjelmapaketteja tekevät ammattilaiset on jätetty tämän tutkimuksen ulkopuolelle. Tavoitteena on ollut löytää ammattilaisilla olevia erilaisia käsityksiä atk-työn tulevaisuudesta ja siksi tutkimus on tehty haastattelemalla ammattilaisia.
Lähitulevaisuudessa atk-ammattilaisten työn kohteena olevat tietojärjestelmät tulevat olemaan nykyistä monimutkaisempia ja niiden rakentamisessa hyödynnetään valmisosia. Käyttäjien atk-taidot kasvavat ja siten he tarvitsevat vähemmän ohjausta ja ovat valmiimpia osallistumaan systeemityöprojekteihin samanarvoisina atk-ammattilaisten kanssa. Alan nopea kehittyminen tuo jatkuvan uuden oppimisen vaatimuksen, joka on ammattilaisten mielestä alan hyvä puoli. Toisaalta ammattilaiset kaipaavat johdolta tietoa yrityksen atk:n tulevaisuuden kehittämisen suunnasta esimerkiksi jotta omatoimista kouluttautumista voisi suunnata oikein.
Atk-ammattilaiset ovat ammattiryhmä, joka luomiensa pitkäaikaiseen käyttöön tulevien tietojärjestelmien kautta muovaa monien muiden työntekijöiden työolosuhteita. Tässä tutkimuksessa selvitetään myös, minkälaisin tulevaisuuskäsityksin atk-ammattilaiset tekevät tätä tulevaisuuden muovaamista.
Laboratoriossa tutkitaan ohjelmistojen ja sulautettujen järjestelmien käyttöön liittyviä ongelmia. Arviointimenetelminä käytetään käytettävyystarkastusta ja käytettävyystestausta. Tarkastuksessa asiantuntijat arvioivat käyttöliittymää yleensä tarkistuslistaa apuna käyttäen. Testauksessa koekäyttäjää pyydetään suorittamaan etukäteen suunnitellut tehtävät testattavan ohjelman avulla. Käyttäjää pyydetään samalla ajattelemaan ääneen, jotta saataisiin selville, tulkitseeko käyttäjä näkemänsä siten kuin suunnittelijat ovat tarkoittaneet. Koetilanne videoidaan, jotta ongelmia voidaan jälkikäteen analysoida ja myös kouriintuntuvasti kuvata suunnittelijoille.
Tampereen yliopiston käytettävyyslaboratoriossa testataan ohjelmistojen käytettävyyttä todellisten käyttäjien suorittamien testien avulla.
Käytettävyyslaboratorion perusvarustukseen kuuluu tietokoneeseen liitetty videomuunnin, käyttäjää tai näppäimistöä kuvaava videokamera, kevyt videomikseri ja videonauhuri. Laitteet ovat helposti liikuteltavia, jotta testejä voidaan järjestää myös todellisessa ympäristössä.
Käyttäjän toimintaa tarkkaillaan videomonitorista, ja testi myös videoidaan myöhempää analysointia varten.
Käytettävyystestien tekemisen lisäksi laboratorion palveluihin kuuluu myös käytettävyyttä parantavien menetelmien kehittäminen, soveltaminen ja opettaminen.
Laboratorio toimii yhteistyössä VTT:n ja TKK:n kanssa ns. käytettävyysklinikassa, joka tarjoaa käytettävyyspalveluja etenkin pk-yrityksille TEKESin osarahoituksella.
Käytettävyysarvioita on tehty monenlaisille yrityksille; laboratorion asiakkaisiin kuuluvat mm. Artekus Oy, Alexpress Oy/ Aamulehti-yhtymä, FD Finanssidata Oy ja Nokia Mobile Phones, Cellular Data.
Tutkimukseni aiheena on kehittää uudenlaisia helppokäyttöisiä menetelmiä ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutukseen. Tarkoituksena on käyttää ihmisen molempia käsiä rinnakkain ja kehittää näin aiempaa tehokkaampi helppokäyttöinen käyttöliittymä. Esimerkkitoteutuksena on kehitetty uudenlaisia työkaluja piirto-ohjelmaan.
Tutkimus tapahtuu Microsoft Windows 95/NT-ympäristöissä Borland C++ for Windows -kääntäjän ja erikoislaitteiston avulla. Toteutus on oliopohjainen ja käyttää hyväkseen Borlandin OWL-luokkakirjastoa (Object Windows Library).
Tämä tutkimus on osa väitöskirjatyötäni, jota teen TISE:n (Tampere Graduate School in Information Science and Engineering) jatko-opiskelijana. Muita väitöskirjani alaan liittyviä aiheita ovat tietoverkkojen käyttöliittymät ja älykkäät agentit.
Olioperustainen ohjelmistokehitysmenetelmä OMT käyttää dynaamisen mallinnuksen osalta tilakoneita, jotka kuvaavat olioiden käyttäytymisen. Tilakoneiden suunnittelemiseksi piirretään OMT-menetelmässä ensin ns. skenaariokaavioita (event trace diagrams), jotka kuvaavat järjestelmään kuuluvien olioiden vuorovaikutuksen jonkin esimerkkiajon tapauksessa. Skenaariokaaviossa oliot kuvataan pystyviivoilla, ja niiden välillä kulkevat viestit (operaatiokutsut) kuvataan nuolena lähettäjältä vastaanottajalle (kutsujalta kutsuttavalle). Skenaariokaaviot ovat keskeisessä asemassa monissa oliosuunnittelumenetelmissä (esim. NCS:n OMT++).
SCED-projekti on TEKESin rahoittama tutkimusprojekti, jossa TaY:n lisäksi on ollut mukana TTKK sekä yritysosapuolina mm. Nokia, Valmet ja Stonesoft. Projetissa on kehitetty ympäristö, jossa skenaariokaavioita voidaan helposti piirtää, ja jossa niistä voidaan automaattisesti muodostaa tilakoneita. Järjestelmään sisältyy mm. automaattinen OMT-notaation syntetisointi, tilakoneiden automaattinen layout, skenaariokaavioiden laatiminen tilakoneiden tukemana, sekä mahdollisuus animoida skenaariokaavion avulla olemassaolevan järjestelmän toimintaa. SCED on ollut muutaman vuoden ajan käytössä NCS:llä. Projektin varsinainen kehitystyö on päättymässä keväällä 1996, mutta tutkimustyö aihepiiristä jatkuu edelleen laitoksella.
Projektin muut tutkijat ovat Erkki Mäkinen, Tatu Männistö (nyk. työpaikka Instrumentointi), Tarja Systä, Jyrki Tuomi ja Vesa Kauranen. TaLE: sovelluskehys ja sen käyttöä tukeva väline kielten toteutuksiin Kai Koskimies, professoriOlioparadigman ehkä eniten mainostettu etu on ohjelmistojen uudelleenkäytettävyys. Tämä pitääkin siinä mielessä paikkansa, että oliokielet tarjoavat muutettavuutta ja joustavuutta tukevia mekanismeja, joita voidaan tehokkaasti hyödyntää uudelleenkäytettävien ohjelmistojen kehittämisessä. Suosittu uudelleenkäytettävän olio-ohjelmiston muoto on nk. sovelluskehys (application framework), joka koostuu kiinteästi toisiinsa liittyvistä luokista. Nämä luokat toteuttavat sovellusten arkkitehtuurin ja toimintalogiikan jollain tietyllä alueella; yksittäinen sovellus saadaan sovelluskehyksestä erikoistamalla se aliluokkien avulla.
TaLE-projekti on Suomen Akatemian rahoittama tutkimusprojekti, jossa on kehitetty sovelluskehyksen käyttöä tukevaa välineistöä kielitoteutusalueella. TaLE tarjoaa erikoistuneen editorin, joka näyttää sovelluskehykseen kuuluvat luokat osittain graafisessa, korkean abstraktiotason muodossa, ja jonka avulla luokille voidaan helposti antaa uusia aliluokkia. TaLEa voidaan pitää modernina YACC+LEX:inä: se sisältää automaattisen tuen selaukseen ja jäsennykseen, mutta samalla se myös tarjoaa yksinkertaisen liittymän, jolla olemassaolevia luokkia voidaan uudelleenkäyttää kielen toteutuksessa. Uudelleenkäytettävät luokat voivat esimerkiksi kuvata jotain yleisiä semanttisia ominaisuuksia, abstrakteja kielirakenteita, tai standardirakenteita. TaLE-järjestelmän avulla on toteutettu mm. konvertteri, joka muuntaa PL/M-kielisiä ohjelmia C:lle. Järjestelmää ja sen sovelluksia kehitetään yhteistyössä NTC:n kanssa.
TaLEn graafinen käyttöliittymässä kielellisten rakenteiden kuvauksen pohjana käytetään tuttua "ratapihakaaviota", jonka osille käyttäjä voi antaa tarkennuksia aliluokilla tai semanttisia ominaisuuksia abstrakteilla yliluokilla.
Projektin muut tutkijat ovat Esa Järnvall (nyk. työpaikka Nokia), Maarit Niittymäki, Juha Hautamäki, Tarja Systä ja Jyrki TuomiOlio-ohjelmistot ovat staattisessa mielessä helposti ymmärrettäviä, koska ne koostuvat luokista, joilla usein on suora vastaavuus reaalimaailmaan. Toisaalta olio-ohjelmistot ovat dynaamisessa mielessä hyvin vaikeasti ymmärrettäviä, koska ne koostuvat ajoaikana suuresta määrästä nimettömiä luokkien ja operaatioiden ilmentymiä. Olioiden väliset suhteet ovat mutkikkaita, ja vaikeasti nähtävissä ohjelmakoodista. Lisäksi operaatiot sidotaan usein dynaamisesti, jolloin ei ole edes mahdollista nähdä koodista, mitä operaatiota itse asiassa kutsutaan.
Scene-projektin tavoitteena on ollut kehittää työkalu, jonka avulla olio-ohjelmistojen - erityisesti sovelluskehysten - dynaaminen käyttäytyminen saadaan havainnollistettua ja siten ymmärrettäväksi. Sovelluskehysten uudelleenkäytön kannalta niiden dynaamisen käyttäytymisen ymmärtäminen on erityisen tärkeätä. Scene on Oberon-ympäristössä toimiva järjestelmä, jonka avulla sovellus voidaan instrumentoida niin, että se tuottaa ajettuna informaatiota, jota voidaan käyttää ohjelman olioiden ja tapahtumien visualisoimiseen. Varsinainen Scene-järjestelmä näyttää tämän informaation skenaariokaavion muodossa. Skenaariokaavio voidaan tarkentaa halutulle tasolle avaamalla operaatiokutsuja: aluksi kaikki kutsut näytetään suljetussa muodossa. Skenaariokaavioon sisältyy monenlaisia hyperlinkkejä, joita seuraamalla voidaan tarkastella esim. tietyn operaatiokutsun kohtaa lähdekoodissa, tietyn kutsutun operaation määrittelyä, tietyn olion abstraktia liittymää, tietyn olion luokan kuvausta OMT-luokkakaaviossa ym. Tällä tavoin kohteena olevaa järjestelmää voidaan tutkia ja selata dynaamisen esimerkkitapauksen ohjaamana. Scene-järjestelmä on kehitetty yhteistyössä Linzin yliopiston kanssa. Projektissa on tutkittu myös yleisiä sovelluskehysten suunnittelumenetelmiä.
Perinteisten tiedonhallintajärjestelmien ilmaisuvoima on osoittautunut riittämättömäksi monissa sovellutuksissa (esim. CAD/CAM, CIM, tiedonhaku, toimistoautomaatio). Deduktiiviset tietokannat ovat tietokantoja, joissa sekä talletetut että niistä johdettavissa olevat tiedot kuvataan logiikan avulla. Logiikkaan perustuvilla sääntömäärittelyillä johdetun informaation määrää voidaan huomattavasti lisätä perinteisiin tietokantajärjestelmiin verrattuna. Laitoksella on kehitetty ja prototyyppinä toteutettu deduktiivinen tietokantajärjestelmä, jossa perinteisten tiedonhallintajärjestelmien ilmaisuvoimaa on lisätty kyvyllä määritellä ja käsitellä monipuolisesti ns. transitiivisia suhteita tietojen välillä. Transitiivisten suhteiden ilmaisuvoima on integroitu relaatiotietokantojen (voivat sisältää perinteisiä relaatioita tai sisäkkäisiä relaatioita eli relaatioita relaatioissa) ilmaisuvoimaan.
Transitiivisten suhteiden prosessoinnin tarvetta käytännössä voidaan luonnehtia seuraavan esimerkin avulla. Oletetaan, että yritys valmistaa tuotteita joistakin sille toimitetuista komponenteista. Yrityksen toimintastrategia on sellainen, että se sekä myy valmistamiaan tuotteita että käyttää niitä muiden valmistamiensa tuotteiden komponentteina. Näin syntyneitä tuotteita jälleen sekä myydään että käytetään komponentteina jne. Kun yrityksessä tehdään päätös, kuinka paljon tiettyä tuotetta valmistetaan, ei ratkaisua voida tehdä sen perusteella, mikä on tuotteen markkinatilanne, vaan tarvitsee myös selvittää niiden tuotteiden markkinatilanne, jotka tarvitsevat tuotetta välittömästi tai välillisesti (transitiivisten suhteiden selvittäminen)
Deduktiiviselle tietokantajärjestelmälle on kehitetty ja toteutettu sellainen kyselykieli, jonka käyttäminen ei edellytä käyttäjältä logiikkaohjelmointitaitoja. Osalle järjestelmän ilmaisuvoimasta on kehitetty myös visuaalinen kyselykieli, jolla voidaan ilmaista monipuolisia luokittelukyselyjä. Järjestelmän toteutuksen yhteydessä on erityistä huomiota kiinnitetty sellaisten logiikkaohjelmointitekniikoiden kehittelyyn, joilla voidaan systemaattisesti hallita rakenteellisesti mutkikasta tietämyksen esittämistä.
Tämä tutkimuksen tekijänä on ollut Timo Niemen lisäksi professori Kalervo Järvelin informaatiotutkimuksen laitokselta.