Tutkimusprojektissa hyödynnetään vihreistä kasveista eristettyjä klorofyllejä. Dosentti Juho Helajan tutkimusryhmä Helsingin yliopistosta on kerännyt niitä mm. pinaatista ja syanobakteereista eli tutummin sinilevästä.

Klorofyllit vaativat räätälöintiä

Ei riitä, että klorofyllimolekyylit eristetään ja laitetaan koeputkeen. Olennaista on molekyylien räätälöiminen eli kemiallinen muokkaaminen sellaiseen muotoon, jossa niiden toiminnallisuutta voidaan hyödyntää ei-biologisessa ympäristössä. Tohtorikoulutettava Taru Nikkonen Helsingin yliopiston kemian laitokselta vastaa klorofyllijohdosten eristämisestä luonnonmateriaaleista sekä niiden synteettisestä modifioinnista.

Muokattujen klorofyllien ominaisuuksia voidaan kontrolloida säätämällä pigmenttien ainemääriä ja konsentraatioita polymeerimatriisissa. Molekyylien kytkeytyminen toisiinsa riippuu niiden välisestä etäisyydestä, joka vaikuttaa vahvasti molekyylien viritysdynamiikkaan.

Kuin pisara vesiämpärissä

– Jos molekyylit ovat liian lähellä toisiaan, valon viritysenergia pääsee leviämään niiden välillä erittäin helposti – samalla tavalla kuin vesiastiaan pudotetun pisaran aiheuttamat aallot vaimenevat muuhun vesimassaan.  Lisäksi molekyyleillä on taipumusta aggregoitua eli muodostaa tiiviitä ryppäitä, jos niitä ei sidota kiinni polymeeriin, selittää professori Ilkka Tittonen Aalto-yliopiston mikro- ja nanotekniikan laitokselta.

Tutkijat ovat onnistuneet selvittämään, miten valon vaste muuttuu molekyylitiheyden kasvaessa rakenteessa, jossa molekyylit on kiinnitetty polymeereihin ei-kovalenttisten sidosten avulla. Tällaisen ratkaisun etuja ovat rakenteellinen monipuolisuus, edullinen hinta, valmistuksen helppous ja voimakas herkkyys valoärsykkeille. Molekyylien sijoittelu voidaan optimoida siten, että mahdollisimman suuri osa valon virityksestä saadaan kerättyä talteen.

Riittoisa raaka-aine orgaaniseen elektroniikkaan

Klorofylleihin perustuville rakenteille löytyy mahdollisia sovelluskohteita toiminnallisista materiaaleista ja nanofotoniikasta. Niitä voisi käyttää muun muassa orgaanisissa aurinkokennoissa, LEDeissä ja lasereissa. Esimerkiksi tällaisesta materiaalista valmistettu aurinkokenno pystyisi toimimaan pilviselläkin säällä.

– Raaka-aineena klorofylli on lähes rajaton. Klorofyllihän on maailman runsain pigmentti biomassalla mitattuna. Materiaalia ei myöskään tarvitse paljon: pinta-alaltaan postimerkin kokoisen ohutkalvon valmistamiseen tarvitaan vain muutama mikrogramma klorofylliä, tohtorikoulutettava Ville Pale arvioi.

Luonnosta loputon inspiraation lähde

– Kaikki elämä maapallolla perustuu kasvien yhteyttämiseen, jossa klorofyllillä on tärkeä rooli. Ei voi olla kovin huono lähtökohta tutkimukselle, jos hakee ideoita noin täydellisesti toimivasta prosessista, Tittonen sanoo.

Biologisten menetelmien ja luonnossa tapahtuvien kemiallisten reaktioiden soveltamista tekniikan tutkimukseen ja kehittämiseen kutsutaan biomimetiikaksi. Luonnon kehittämät monimutkaiset mekanismit täyttävät monet tutkijat ihmetyksellä.

– Luonnolla on ollut 5 miljardia vuotta aikaa kehittää rakenteita ja systeemejä, joiden kopioimisesta ihminen voi vain haaveilla, Pale kiteyttää.

Suomen Akatemian rahoittama poikkitieteellinen yhteistyö on koonnut projektiin eri alojen huippuosaajia. Mikro- ja nanotekniikan laitoksen lisäksi mukana on ollut Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan laitos ja Helsingin yliopiston kemian laitoksen orgaanisen kemian laboratorio.

Teksti: Anni Aarinen. Kuva vihreästä lehdestä: pdphoto.org. Muut kuvat tutkijoilta.

Lue lisää:

• Tutkijoiden artikkeli Journal of Materials Chemistry -lehdessä on vapaasti luettavissa 3.9. asti. Artikkelilla oli kunnia päästä lehden Hot Articles for August -listalle.  

Miten klorofyllit järjestetään?

Luonnossa klorofyllimolekyylit ovat järjestäytyneet monenlaisilla tavoilla.

	Kasveissa (Kuva 1) klorofyllit ovat sitoutuneet proteiinimatriisiin, joka tarkasti ohjaa klorofyllien järjestäytymistä rakenteessa. Vaikka rakenne näyttää ulkopäin katsottuna suhteellisen kaoottiselta, sen rakenne on kuitenkin optimoitu fotosynteesin maksimoimiseksi.
	Toinen ääripää luonnosta esiintyvistä antennirakenteista (Kuva 2) löytyy rikkibakteereista, jotka elävät valtamerien syvyyksissä. Koska valon määrä on siellä erittäin vähäistä, rikkibakteereissa klorofyllit muodostavat itsejärjestäytyneen ns. klorosomirakenteen, joka toimii ilman erillisen proteiinimatriisin apua. Klorosomirakenne on äärimmäisen huolellisesti järjestäytynyt, ja se mahdollistaa lähes häviöttömän energian siirron rakenteessa.
	Täysin vastaavia rakenteita ei vielä osata luoda synteettisesti. Tutkijat ovat kehittämässään polymeerirakenteessa (Kuva 3) pyrkineet matkimaan kasveista ja bakteereista löytyviä rakenteita. He ovat löytäneet niiden väliltä eräänlaisen kultaisen keskitien, jossa näiden systeemien supramolekulaarista rakennetta voidaan kontrolloida.

Tohtoriopiskelija Juuso Karikoski tutki älypuhelimen käyttäjien viestintätottumuksia puhelimeen asennettavan tutkimussovelluksen sekä täydentävien haastattelujen ja kyselyjen avulla. Tutkimusaineisto kerättiin pääosin 140–200 Symbian-käyttöjärjestelmällä toimivan puhelimen käyttäjältä. Otos painottui parikymppisiin, suomalaisiin yliopisto-opiskelijoihin – tyypillisesti varhaisiksi omaksujiksi kutsuttu ryhmä, joka kokeilee mielellään uusia innovaatioita.

– Suurin osa tutkimusaineistosta on kerätty vuosien 2009–2010 aikana, jolloin älypuhelimia oli käytössä vasta näillä varhaisilla omaksujilla. On mahdollista, että varhaisten omaksujien käyttötottumukset heijastelevat enemmistön tulevia käyttötottumuksia, Karikoski sanoo.

Töissä ja koulussa viestitään eniten kirjallisesti

Tulosten kannalta kiinnostavat kontekstit olivat ”koti”, ”toimisto” (paikka, jossa pääasiassa oltiin toimistoaikaan – esimerkiksi opiskelu- tai työpaikka) ja ”muu” eli paikat, joissa henkilö vieraili tai joiden kautta hän kulki matkustaessaan.

Kontekstista riippumatta puhelinta käytettiin eniten puheluihin ja tekstiviesteihin. Eniten puhelinta käytettiin viestimiseen toimistolla, jossa myös lähetettiin eniten sähköposteja ja tekstiviestejä. Toisaalta toimistolla soitettujen puheluiden kesto oli lyhin. Puheluita soitettiin vähiten kotona, mutta kotona soitetut puhelut olivat pitkäkestoisimpia. Sosiaalista mediaa ja netin kautta toimivia viestintäpalveluja käytettiin eniten muualla kuin töissä tai kotona.

Läheisille tekstaillaan

Viestijöiden välisen ihmissuhteen vahvuus vaikutti siihen, pidetäänkö yhteyttä tekstiviesteillä vai puheluilla. Molempia käytettiin sekä läheisten että etäisempien kontaktien kanssa. Läheisten kanssa tekstailtiin enemmän kuin soiteltiin. Oli todennäköisempää soitella sellaisen henkilön kanssa, jolle lähettää myös tekstareita. Sama ei kuitenkaan pätenyt toisinpäin: soittelukumppaneiden kanssa ei välttämättä tekstailtu ollenkaan.

Haastatteluissa todettiin, että viestintätavan valintaan liittyvät oman kontekstin ja suhteen laadun lisäksi yhteydenoton kohteen sijainti ja tavoitettavuus, palvelun hinta ja mobiililiittymän sopimusehdot, viestinnän osallistujat (kahdenvälinen vai ryhmäviestintä) ja puhelimen tila (esim. onko akkua jäljellä).

Juuso Karikoski väittelee Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa perjantaina 6.9.2013 klo 12.

Lisätietoa:

Juuso Karikoski
p. 050 594 7247
juuso.karikoski@aalto.fi

Tiistaina 3.9. vietetään virallisia avajaisia Aalto-party -jatkoineen.

Aalto-yliopistoon valittiin tänä vuonna 1595 uutta opiskelijaa. Heistä 302 aloittaa Sähkötekniikan korkeakoulussa.

Aalto First Year Experience tarjoaa elämyksiä ja faktaa

Aalto First Year Experience (AFYE) on Aalto-yliopiston kokonaisuus, joka toivottaa uudet opiskelijat tervetulleiksi yliopistoon. AFYE avaa ikkunan erilaisiin Aallon tarjoamiin mahdollisuuksiin tieteenalarajoihin takertumatta.

Aalto First Year Experience liittyy kaikkeen siihen, mitä kuuluu uuden opiskelijan vastaanottamiseen osaksi Aalto-yhteisöä ensimmäisen opiskeluvuoden aikana. Korkeakoulujen orientaatiot ja tutortoiminta ovat osa AFYE:a. Lisäksi Aalto First Year Experience järjestää erilaisia tapahtumia ja tilaisuuksia ensimmäisen lukuvuoden aikana: ekskursioita, alumniesittelyjä, opintopsykologien työpajoja, ilmaisia speksilippuja ja kiltojen ja ainejärjestöjen organisoimia AFYE-tapahtumia.

Aalto First Year Experiencen tarjoamista tapahtumista löytyy lisätietoja Into-opiskelijaportaalin tapahtumakalenterista (into.aalto.fi), jossa on myös esitelty muita Aallon opiskelijoita kiinnostavia tapahtumia.

– Esimerkiksi monet makuuhaavat parantuvat hitaasti. Pahimmassa tapauksessa esimerkiksi raaja voidaan joutua amputoimaan, jos siinä oleva haava on pahasti tulehtunut, kertoo tutkija Anja Ranta.

Kehitteillä oleva sähkölaastari tarjoaa ratkaisun tällaisiin ongelmatapauksiin, joihin perinteiset hoitokeinot eivät auta.

– Tarkoitus on vahvistaa ja nopeuttaa haavan luonnollista parantumismekanismia, Ranta kertoo.

Haavan parantumista voidaan tukea stimuloimalla sitä sähköisesti. Lisäksi laastari tekee terveilläkin ihmisillä parantumisesta nopeampaa: aiemman tutkimuksen mukaan tavallinen haava parantui sähköstimulaation avulla jopa 2,5 kertaa nopeammin kuin perinteisen sidehoidon avulla.

Kuvassa laastarin pohjaa suojaavaan, haavaa vasten tulevaan pintaan on tehty reikä, jotta laastarin elektrodirakenne näkyisi. Normaalisti laastarin pohjaa peittää kokonainen irrokepaperi, joka poistetaan ennen laastarin asettamista iholle.

Tutkijoiden kehittämän laastarin tärkein etu verrattuna markkinoilla jo oleviin tuotteisiin on se, että haavaan vaikuttavaa sähkövirtaa voidaan hallita. Sähkövirta rajoitetaan turvalliselle tasolle, joka on selvästi pienempi kuin tuntoaistimuksen raja. Potilas ei siis tunne sähkövirtaa lainkaan.

Laastarin lisäksi tutkijat suunnittelevat mittalaitteen, jonka avulla haavan paranemista on mahdollista seurata ilman, että laastaria irrotetaan. Näin haavan pintaa ei tarvitse rikkoa uudestaan kesken paranemisen.

– Haavan parantumisen seuraaminen silmämääräisesti on vaikeaa, koska muutokset voivat olla niin pieniä, ettei niitä huomaa paljain silmin. Lisäksi sairaalassa samaa potilasta voivat hoitaa eri hoitajat, jolloin arviot haavan ulkonäöstä tulevat eri henkilöiltä, kuvailee tutkija Sami Kielosto.

Poikkitieteellinen tutkimusprojekti

MC Patch -projektissa (MC tulee sanoista microcurrent eli matala sähkövirta) ovat mukana Åbo Akademi, Aalto-yliopisto ja Tampereen teknillinen yliopisto. Projektipartnereissa yhdistyy materiaali- ja elektroditeknologian, biolääketieteen teknologian ja painetun älyn osaaminen. Projekti saa rahoituksensa TEKESin TUTL (Tutkimusideoista uutta tietoa ja liiketoimintaa) -ohjelmasta. Tavoitteena onkin perustaa uusi yritys sähkölaastarin kaupallistamiseksi.

Aalto-yliopiston automaatio- ja systeemitekniikan laitoksen tutkijat keskittyvät pääasiassa haavan paranemista seuraavan mittalaitteen kehittämiseen. Lisäksi he osallistuvat laastariprototyyppien kokoamiseen ja laastarin rakenteen suunnitteluun sähkötekniikan osalta.

Teksti: Anni Aarinen. Kuva: Sami Kielosto.

Aalto-yliopistolla ja VTT:llä on toisiaan täydentävää osaamista, jota yhdistämällä voidaan lisätä merkittävästi Suomen kilpailukykyä ja menestystä. Uusi yhteistyösopimus määrittää kumppaneille yhteiset tavoitteet valituilla neljällä painopistealueella. Sen pohjalta on tarkoitus muodostaa visio ennakoimaan tulevaisuuden tutkimustarpeita.

Kumppanuutta vahvistetaan luomalla uusia yhteistyömuotoja tutkimustulosten kaupallistamiseksi ja yrittäjyyden edistämiseksi. Tavoitteena on myös lisätä esimerkiksi yhteisiä tutkimusohjelmia ja laitekantaa sekä osallistua yhdessä kansallisiin ja kansainvälisiin tutkimusverkostoihin.

Sopimuksen kohteeksi valitut tutkimusalueet − biotalous, energia, ICT ja mikro- ja nanoteknologia − perustuvat kumppanien vahvan ja toisiaan täydentävän osaamisen lisäksi pitkään jatkuneeseen yhteistyöhön. Nämä tutkimusalueet vastaavat myös pitkälle Sähkötekniikan korkeakoulun tutkimuksen painopistealueita.

Mikro- ja nanoteknologioiden alueella yhteistyö on keskittynyt VTT:n ja Aalto-yliopiston yhdessä hallinnoimaan Micronova-tutkimusympäristöön. Esimerkki ICT-yhteistyöstä on EU:n tieto- ja viestintätekniikan innovaatioyksikkö EIT ICT Labs, jonka Nokia, Aalto-yliopisto ja VTT käynnistivät pari vuotta sitten. Energiasektorilla yhteistyö liittyy erityisesti ydinenergiaan ja sen turvallisuuden varmistamiseen sekä bioenergiaan.

Valmistuneet olivat yleensä tyytyväisiä saamaansa korkeakoulutukseen, mutta antoivat palautetta muun muassa työelämätaitojen liian vähäisestä osasta opetuksessa. Tulosten mukaan haastateltavat kaipasivat erityisesti esiintymistaitojen, taloushallinnon tai kielten tiiviimpää integroimista opetukseen. Lisäksi he toivoivat opetuksen, erityisesti massaopetuksen, olevan vuorovaikutteisempaa ja yksilöä huomioivampaa.

− Tekniikan alan yliopistoilla ei ole kuitenkaan tarpeeksi tutkimustietoa, miten opintojen aikana luodaan pohja asiantuntijuudelle ja ammatillisten kompetenssien kasvulle, sanoo väitöstutkimuksen tehnyt kasvatustieteiden maisteri Kirsti Keltikangas.

Työelämässä diplomi-insinöörejä pidetään yleensä analyyttisinä ongelmanratkaisijoina ja asiantuntijoina omalla alallaan. Perinteisesti tähän liittyvä asiantuntemus ja ammatilliset kompetenssit on valtaosin opittu yliopistosta valmistumisen jälkeen. Väitöksen haastateltavat olivat valtaosin oppineet työelämätaitoja työssä itsenäisesti opiskellen.

Keltikangas tutki väitöksessään sähköinsinöörien kokemuksia urasta, asiantuntijuudesta ja ammatillisesta osaamisesta aikajaksoittain: ennen opintojen aloitusta, opintojen aikana ja työuran kuluessa. Narratiivisten urakertomusten mukaan entisen Teknillisen korkeakoulun (TKK) sähkö- ja tietoliikenneosastolta (nyk. Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta) valmistuneet diplomi-insinöörit olivat edenneet urallaan eteenpäin mm. asiantuntijaorganisaatioiden johtajiksi. Väitös toteutettiin monimenetelmätutkimuksena, jonka aineisto kerättiin kyselyillä ja haastatteluilla.

KM Kirsti Keltikangas väittelee Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa (sali S4, Otakaari 5 A, Espoo) perjantaina 6.9.2013 klo 11.
Väitöskirja sähköisenä

Lisätietoja:

Kirsti Keltikangas
puh. 050 408 5288
kirsti.keltikangas@aalto.fi
Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu

Sen vuoksi energiatehokkain valonlähde on ympäristön kannalta paras vaihtoehto. Mitä enemmän lamppu tai valaisin tuottaa valoa suhteessa kuluttamaansa energiaan, sitä energiatehokkaampi se on.

EU-direktiivin vuoksi hehkulamput ovat poistuneet markkinoilla ja sama tulee tapahtumaan ulkovalaistuksessa käytettäville elohopealampuille. Valaistuksesta on kuitenkin monia mielipiteitä ja muutokset valaistusalalla herättävät helposti närää.

Tarkastelussa valonlähteiden koko elinkaari

Leena Tähkämön mukaan hehku- ja elohopealamppujen poistuminen markkinoilta on ympäristösyistä perusteltua, mutta moni on epäillyt esimerkiksi niitä korvaavien ledien ekologisuutta. Niinpä hän tarkasteli väitöskirjassaan valonlähteiden koko elinkaarta ja laski ympäristövaikutuksia elinkaaren eri vaiheissa.

Valonlähteen elinkaareen kuuluu paitsi sen käyttö ja valmistus, myös esimerkiksi raaka-aineiden hankinta ja kuljetus, valmiin tuotteen jakelu sekä kierrätys. Väitöskirja esittelee neljä tapaustutkimusta eri valaistussovelluksien ja valonlähteiden elinkaaresta.

Tähkämö laski sekä sisä- että ulkovalaistuksessa käytettävien valonlähteiden ympäristövaikutuksia.  Elinkaariarvioinneissa oli mukana eri valonlähteitä, kuten hehkulamppu, energiansäästölamppu, ledilamppu ja loistelamppuvalaisin.

̶ Kaikilla elinkaaren vaiheilla on merkitystä, mutta paljon vähemmän kuin valonlähteen käytönaikaisella energiankulutuksella.

Valaistuksella on suuri merkitys ympäristölle

Valaistus kuuluu olennaisena osana ihmisten elämään, mutta maailman sähköenergiasta se kuluttaa arviolta viidenneksen.

̶ Kyse ei ole mistään nappikaupasta. On perusteltua vaihtaa valonlähteet energiatehokkaampiin vaihtoehtoihin.

Usein energiatehokkain valonlähde on Tähkämön mukaan led, mutta aina näin ei kuitenkaan ole.

̶ Kokonaisuuden kannalta kaikkein ympäristöystävällisin vaihtoehto on valaisin tai lamppu, joka kuluttaa muihin verrattuna vähiten energiaa suhteessa tuotettuun valovirtaan.

Väitöstilaisuus

Leena Tähkämön väitöskirja tarkistetaan Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa 13.9. 2013 kello 12, Sali S1, Otakaari 5, Espoo.

Väitöskirja on valvottu sekä Aalto-yliopistossa että Toulousen yliopistossa.

Väitöskirja verkossa: http://lib.tkk.fi/Diss/2013/isbn9789526052502/isbn9789526052502.pdf

Lisätietoa:

Leena Tähkämö
p. 050 316 0993
leena.tahkamo@aalto.fi

The European Robotics Week eli Eurooppalainen robottiviikko perustettiin vuonna 2010 edistämään tietoisuutta robotisaatiosta ja sen vaikutuksista yhteiskuntaan, ihmisiin ja liiketoimintaan. Viikon erityinen tavoite on kannustaa nuoria opiskelemaan ja työllistymään alalla. Vuonna 2012 mukana oli 21 eurooppalaista maata. Suomi on nyt mukana ensimmäisen kerran.

Robottiviikon ytimessä ovat eri ihmisten, yritysten, koulujen, oppilaitosten, kerhojen, yhdistysten järjestämät tilaisuudet. Keskipisteenä toimii Ylen Studio 7, jossa on esillä robottiaiheinen näyttely, ja jossa järjestetään erilaisia keskustelutilaisuuksia ja työpajoja.

Eri teemojen kautta luodaan laaja katsaus robotisaatioon niin ilmiönä kuin teknologiana ja liiketoimintamahdollisuutenakin. Tämän vuoden pääteema on ihminen, sillä myös teknologistuvassa maailmassa on tärkeää huolehtia ihmisten hyvinvoinnista sekä lisätä välittämistä ja erilaisten ihmisten mahdollisuuksia onnistua tavoitteissaan.

“Robotisaatiolla tulee olemaan valtava vaikutus kaikkien maiden, myös Suomen talouteen. Kyse ei kuitenkaan ole pelkästään teollisuusroboteista, sillä jo lähivuosina erilaisten palvelurobottien määrä ohittaa niiden määrän. Robotit tulevat olemaan läsnä ihmisten arkielämässä”, sanoo Robottiviikon kuraattori Cristina Andersson.

“Nyt on tärkeää avata keskustelu robottien vaikutuksesta yhteiskuntaan. Robottiviikon tavoitteena ei ole ainoastaan lisätä suomalaisten tietoa roboteista, vaan myös tarjota foorumi keskustelulle robotisaatiosta ja esimerkiksi siihen liittyvistä eettisistä kysymyksistä.”

Robottiviikon yhteistyökumppaneita ovat mm. Työ- ja elinkeinoministeriö, Suomalaisen työn liitto,Yle, Aalto Future Club ja Aalto-yliopisto, OPH ja Tieto Oy sekä USA:n ja Ranskan suurlähetystöt.

Lisätietoa:

• robottiviikko.fi
• Facebook: https://www.facebook.com/groups/robottiviikko/
• Twitter: @robottiviikko

Myös Summer Davosina tunnettu New Champions Meeting järjestettiin Kiinan Dalianissa 11.–13.9.2013.

Savin osallistui tapahtumaan osana Euroopan tiedeneuvoston (ERC) delegaatiota, johon kuului ERC:n puheenjohtaja Helga Nowotny, kaksi nobelistia ja kuusi ansioitunutta ERC:n rahoituksen saanutta tutkijaa. Savin esitteli tuoreimpia tieteellisiä löydöksiään WEF:n Ideas Lab -sessiossa, jossa hän toimi myös keskustelun vetäjänä yhdessä Nature-lehden päätoimittajan Philip Campbellin kanssa.  

Kuvassa Euroopan tutkimusneuvoston puheenjohtaja Helga Nowotny, Nature-lehden päätoimittaja Philip Campbell ja professori Hele Savin Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta.

Tapahtuman teemana oli “Meeting the Innovation Imperative”.

– WEF tunnetaan paremmin talouden ja politiikan toimijana. Oli ilo huomata, että tänä vuonna myös akateeminen tutkimus oli tapahtumassa nostettu keskeiseen asemaan. Tutkimuksella on usein tärkeä rooli innovaatioketjun alkupäässä, siksi meidän tutkijoidenkin on hyvä saada äänemme kuuluviin, Savin huomauttaa.

Huipputason tapahtuma kokosi yhteen johtajia ja tärkeitä päätöksentekijöitä yrityksistä, hallituksista, mediasta, yliopistomaailmasta ja kansalaisjärjestöistä. Siihen osallistui yli 1600 vaikuttajaa 90 eri maasta.

– Tapahtuma oli luonteeltaan erittäin interaktiivinen ja pääsimme privaatisti tapaamaan vaikuttajia liike-elämän ja politiikan huipulta, mihin harvemmin tutkijalle tulee mahdollisuutta. Nämä yksityiset keskustelut olivatkin ehdottomasti tapahtuman paras anti, Savin kertoo.

Hele Savin vetää elektronifysiikan tutkimusryhmää Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulun mikro- ja nanotekniikan laitoksella. Hän tutkii erityisesti uusien puolijohdemateriaalien karakterisointia ja räätälöintiä. Vuonna 2012 Savinille myönnettiin ERC Starting Grant nanokoon materiaalivaikutusten tutkimiseen energiasovelluksissa.

Alustava aikataulu

24.9.2013   Gary Madden, Curtin University, Australia: Telecommunication Productivity and Liberalisation: A Global Investigation

1.10.2013 Mikko Hyppönen, F-Secure: Cyber Arms Race

8.10.2013 Jukka Manner, Aalto University: ICT – Not so green after all

22.10.2013 Horace Dediu, Asymco.com: Classifying platforms and their value

29.10.2013 Jonne Soininen, Renesas Mobile: IPv6, where are you?

5.11.2013 Lauri Oksanen, NSN: The NSN Technology Vision 2020

12.11.2013 Jose Costa-Requena, Booxmedia: Finnish innovation taking CloudTV to the edge

3.12.2013 Timo Jokiaho, Samsung: When Worlds Collide - The Love & Hate Relationship of Academia and Businesses

Uutta detektoria voidaan käyttää optisen tehon primäärinormaalina ja sen käyttö on huomattavasti helpompaa ja edullisempaa kuin aikaisempien primäärinormaalilaitteiden käyttö, mittaustarkkuudesta tinkimättä. Uusi detektori toimii luotettavasti normaalissa huoneenlämpötilassa, kun aiemmin samoihin mittaustuloksiin päästiin ainoastaan alle -250 celsiusasteen lämpötiloissa.

Valodetektoria käyttävät eri maiden kansalliset mittanormaalilaboratoriot. Laitetta myy suomalainen Fitecom Oy, joka on jo toimittanut ensimmäiset detektorit ulkomaisille asiakkaille.

Lisätietoja:

http://www.fitecom.com/ => PQED

Meelis Sildoja et al., Predictable quantum efficient detector: I. Photodiodes and predicted responsivity, Metrologia 50, 385 (2013) http://iopscience.iop.org/0026-1394/50/4/385

Ingmar Müller et al., Predictable quantum efficient detector: II. Characterization and confirmed responsivity, Metrologia 50 395 (2013)
http://iopscience.iop.org/0026-1394/50/4/395

European Metrology Research Program (EMRP)
http://www.emrponline.eu/ 

Sähkömoottorit kuluttavat noin 40 % EU-alueella tuotetusta sähköenergiasta. Sähkökone kykenee tyypillisesti hyödyntämään 90–95 % ottamastaan energiasta. Häviöiksi jää 5–10 % ja näistä noin yksi prosenttiyksikkö on sellaisia, joiden tarkkaa syytä ei tunneta, ja joita ei tällä hetkellä osata mallintaa. Arkkion tutkimusryhmän tavoitteena onkin selvittää, mihin tämä yksi prosentti koneen tehosta häviää. Yhden prosentin hävikki tarkoittaa rahassa noin kolme miljardia euroa vuodessa EU-tasolla.

- Hypoteesimme on, että sähkökoneen valmistusprosessi heikentää koneen rakennemateriaaleja lisäten niiden häviöitä. Esimerkiksi koneen levysydän valmistetaan sähkölevyistä, joita leikataan, hitsataan ja puristetaan valmistuksen aikana. Valmistusprosessissa levyihin jää mekaanisia jännityksiä, jotka lisäävät sähkömagneettisia häviöitä. Levysydämestä on onnistuttu mittaamaan häviöitä, jotka ovat noin kaksi kertaa suurempia kuin perinteiset laskentamallit ennustavat, selittää professori Arkkio.

Tutkimuksen ensimmäinen askel on selvittää lisähäviöiden fysikaaliset syyt. Kun syyt ovat selvillä, häviöille tehdään numeeriset mallit, joita käytetään sähkökoneen rakenteen optimointiin. Tässä tutkimuksessa ei puututa valmistustekniikkaan vaan selvitetään, millainen koneen pitäisi olla rakenteeltaan, jotta sen häviöt olisivat mahdollisimman pienet.

- ERC-rahoitus mahdollistaa tutkimusryhmän paneutumisen sähköenergiajärjestelmän energiatehokkuutta koskevaan perustutkimukseen, jonka rahoittaminen kansallisista lähteistä on ollut hankalaa. Rahoituksen avulla avataan uusia post-doc- ja jatko-opintopaikkoja, tehdään kansallista ja kansainvälistä yhteistyötä ja kehitetään uusia mittausmahdollisuuksia, kertoo professori Arkkio.

Tutkimukseen osallistuvat Aalto-yliopiston sähkötekniikan, koneenrakennustekniikan ja matematiikan ja systeemianalyysin laitokset.

Euroopan tutkimusneuvosto (European Research Council, ERC) myöntää ERC Advanced Grant -rahoitusta edistyneille huippututkijoille. Tässä haussa rahoituksen sai yhteensä kolme Aalto-yliopiston professoria.

Lisätietoja

Professori
Antero Arkkio
puh. 050 555 2383
antero.arkkio@aalto.fi

– Professuuri on hyvä pohja sekä radioastronomian tutkimusalan että siihen liittyvän opetuksen kehittämiselle, Lähteenmäki iloitsee.

Avaruus valloitettava ennemmin tai myöhemmin

Lähteenmäki on pienestä pitäen halunnut tähtitieteilijäksi. Hänen alansa on radioastronomia ja monitaajuustähtitiede, eli hän tutkii avaruuden kohteiden säteilyä koko sähkömagneettisen spektrin alueella aina radioaalloista gammasäteilyyn asti. Hänen erityinen kiinnostuksen kohteensa on aktiiviset galaksit.

– Radioastronomian avulla voidaan saada paljon tietoa maailmankaikkeuden kaukaisimmista tutkimuskohteista. Voimme esimerkiksi mitata aktiivisten galaksien ominaisuuksia kuten plasmasuihkujen nopeuksia ja mustien aukkojen massoja, hän kertoo.  

Lähteenmäen mielestä ihmiskunnan on tärkeää tuntea avaruus sinä isompana kokonaisuutena, jonka osa maapallo on. Vain siten voimme ymmärtää, mistä tulemme ja minne olemme menossa.

– Avaruuden valloittaminen on luonnollinen seuraava askel tutkimusmatkoille. Ihmiset eivät voi loputtomiin asua maapallolla, sillä lähtö tulee jossain vaiheessa eteen esimerkiksi ilmastonmuutoksen, saastumisen tai Auringon kehityksen vuoksi. Siksi on etsittävä uusia, asuttavia ympäristöjä, hän huomauttaa.

Maailmankaikkeuden parametrit haltuun

Avaruusprojekteihin osallistuminen vaatii pitkäjänteisyyttä. Esimerkiksi Planck-satelliittiin liittyvä yhteistyö, yksi Metsähovin pitkäaikaisimmista projekteista, on jatkunut jo vuodesta 1997. Satelliitista saatuja uusimpia tuloksia julkaistaan tämän ja ensi vuoden aikana.

– Nyt toiminnassa olevat satelliitit tekevät tarkempia mittauksia kuin koskaan aiemmin on ollut mahdollista. Niiden ansiosta esimerkiksi maailmankaikkeuden iästä, rakenteesta ja tulevaisuudesta kertovat parametrit alkavat olla hyvin hallussa, hän sanoo.

Intohimoinen yhteisö

Lähteenmäki suoritti maisterintutkinnon tähtitieteestä Turun yliopistossa. Hän tuli Metsähovin radiotutkimusasemalle vuonna 1995 tekemään väitöskirjaa, ja on jäänyt sille tielleen.

– Metsähovi on aivan mahtava, kannustava yhteisö, jonka ihmiset tuntevat suurta intohimoa työtään kohtaan. Meillä on myös erinomaiset yhteydet muihin alan tutkimuslaitoksiin maailmalla. Tämä on erityisesti jatko-opiskelijoille hyvä ponnahduslauta, hän hehkuttaa.

Avaruuden lisäksi Lähteenmäellä on toinenkin kiinnostuksen kohde, johon hän on perehtynyt tutkijalle ominaisella intohimolla: egyptologia. Egyptin mysteereihin syventymisen lisäksi Annen vapaa-aikaan kuuluvat luonto ja eläimet.

Teksti: Anni Aarinen. Kuva: Adolfo Vera.

Lue lisää:

• Suuren kuvun alla (14.3.2013)
• Metsähovin tutkimus

Valaistustekniikan professori Liisa Halosen mukaan ledilamppu on tulevaisuuden valonlähde, sillä se on energiatehokkuudessaan ylivoimainen. Hehkulampuille hyvästit on jo heitetty, eikä niitä EU:ssa saa enää saattaa markkinoille.  

On kuitenkin pakko myöntää, että hehkulampun aikakaudella oli helppoa. Sen kun valitsi lampun wattimäärän mukaan. Nyt pitäisi tietää, millainen led sopii mihinkin valaisimeen ja minkä värinen valo on parasta tietyssä tilassa.

”Ledejä on markkinoilla miljoona, ja ne ovat hyvin eritasoisia. On mietittävä, miten niistä saisi tietoa kuluttajille ja päättäjille. Koulutusta ja tiedotusta tarvitaan lisää”, Halonen myöntää.

Ei enää valosaastetta

Pelkkä valonlähteen energiatehokkuus ei kuitenkaan itsessään riitä, sillä valoa pitää myös osata käyttää oikein.

Halonen näyttää kuvaa maapallosta, jonka valot näkyvät avaruuteen. Pimeyden keskellä etenkin Eurooppa ja Pohjois-Amerikka loistavat, samoin suurkaupunkialueet Aasiassa ja Etelä-Amerikassa. Maailmasta avaruuteen kimpoava loiste on haaskattua valoa – valosaastetta.

”Tämä on yksi iso ongelma. Valoa hukataan taivaan tuuliin. ”

Oleellista onkin, että oikea määrä valoa saadaan kohdennettua oikeaan aikaan sinne, missä sitä tarvitaan. Valon käyttöön tarvitaan älyä.

Elohopealamput pois kaduilta

Tällä hetkellä suurin osa katuvalosta tulee suurpainenatriumlampuista. Kaikkein epäekologisimpia ovat elohopealamput, jotka kielletään EU:ssa vuodesta 2015 alkaen.

Halosen mielestä elohopealampuista kannattaisi siirtyä suoraan ledeihin. Ne mahdollistaisivat älykkään katuvalaistuksen – lamput voisivat syttyä silloin, kun kadulla on liikennettä tai jalankulkijoita.

Ledien sensorit voisivat myös mitata tienpinnan kirkkautta ja säädellä valoa sääolosuhteiden mukaan, eikä valoa tarvitsisi käyttää turhaan.

Teksti: Tea Kalska

Kuva: Mikko Raskinen

Lue juttu Minkä sille mahtaa? 21.10.2013 ilmestyvästä Aalto University Magazinesta. Asiantuntijat pohtivat, miten valaistuksen, teollisuuden ja tietoyhteiskunnan energiankulutusta voisi hillitä.

Erityisesti mobiilin internetin yleistymisen myötä liikkuvan tietoliikenteen verkkojen kapasiteettitarve on kasvanut huikeaa vauhtia: esimerkiksi vuoden 2012 aikana kyseisten verkkojen maailmanlaajuinen tiedonsiirto kasvoi 70 prosenttia. Seuraavan viiden vuoden aikana tiedonsiirron ennustetaan 13-kertaistuvan.

– Tiedonsiirron hirvittävän kasvunopeuden hahmottaa, kun katsoo historiaa. Viime vuonna pelkkää mobiilidataa siirrettiin 12 kertaa enemmän kuin mitä koko internetin tiedonsiirto oli vuonna 2000, Hämäläinen kertoo.

Miten kyltymätön kapasiteetintarve tyydytetään?

Tutkijoilla riittää työmaata pähkäillessä, miten tietoverkkojen kapasiteettia voidaan kasvattaa sekä teknisesti laadukkaasti että kustannustehokkaasti. Hämäläisen tutkimusryhmä lähtee hakemaan ratkaisua korkeammista taajuuksista: nykyisin mobiiliverkkojen tiedonsiirto tapahtuu 0,5–3,5 gigahertsin alueella, mutta vapaata taajuuskaistaa löytyisi vähintään kaksinkertainen määrä, jos myös korkeammat taajuudet aina 60 GHz:iin asti saataisiin käyttöön.

– Tilannetta voi verrata kultakaivokseen. Nyt käytetyllä taajuudella kulta on pinnalla ja helposti saatavilla, mutta sitä on hyvin vähän ja jakajia on hyvin monta. Korkeat taajuudet taas olisivat kuin kaivos, jossa kulta on tosi syvällä ja siihen on vaikea päästä käsiksi, mutta sitä on tosi paljon, Hämäläinen kuvailee.

Isompia riskejä

Hämäläinen on opiskellut, väitellyt ja työskennellyt Oulun yliopiston matematiikan laitoksella. 2000-luvun alussa hän meni töihin Nokialle ja teki toisen väitöskirjan tietoliikenteen signaalinkäsittelystä. Vuodesta 2008 lähtien hän on ollut määräaikaisena professorina tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitoksella.

Tenure trackin myötä Hämäläinen on saanut vakituisen professuurin 1.10.2013 alkaen.

– Vakipaikan ansiosta pystyn ottamaan tutkimuksessa isompia riskejä, jolloin on myös mahdollisuus isompiin saavutuksiin, hän kertoo.

Teksti: Anni Aarinen. Kuva: Anni Hanén-Cajander.

Lisätietoa:

• Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitos
• Tieto- ja viestintäteknologia (ICT) on yksi Sähkötekniikan korkeakoulun tutkimuksen painopistealueista.

MIDE-ohjelmaan kuului 11 erilaista tutkimusprojektia. Esimerkiksi Exergia-projektin tulosten pohjalta kehitetyillä ratkaisuilla kaasuturbiinikombilaitosten hyötysuhde voidaan tulevaisuudessa nostaa nykyisestä 60 prosentista jopa 80 prosenttiin. Vastaava potentiaali polttomoottoreilla on hyötysuhteen nosto nykyisestä 40–50 prosentista aina 70–80 prosenttiin.

CNB-E-projektin tulokset ovat taas osoittaneet, miten uusia hiilinanomateriaaleja voidaan hyödyntää helposti mukana kuljetettavien ja siten elektroniikan teholähteeksi mainiosti soveltuvien taipuisien aurinkokennojen valmistuksessa. HybLab-projektin tulosten perusteella on puolestaan kehitetty ratkaisuja, joilla voidaan radikaalisti vähentää raskaiden työkoneiden polttoaineen kulutusta. Jokaisesta projektista on syntynyt useita erilaisia sovelluskohteita.

– MIDE on tarjonnut tutkijoille mahdollisuuden tehdä pitkäjänteistä innovaatioihin tähtäävää  tutkimusta. Yliopistolle MIDE-ohjelman kaltainen vapaa tutkimusraha on huomattavasti arvokkaampaa kuin useita reunaehtoja sisältävät lyhyemmän aikavälin tutkimusrahoitukset, MIDE-ohjelman johtaja professori Yrjö Neuvo sanoo.

Varat MIDE-tutkimusohjelmaan kerättiin Teknillisen korkeakoulun 100-vuotisjuhlien yhteydessä vuonna 2008 järjestetyllä Tekniikka elämään -kampanjalla. Yrityksiltä ja yhteisöiltä saatu rahoitus oli yhteensä 20 miljoonaa euroa.

MIDE-ohjelmassa syntyi 34 väitöskirjaa, 78 muuta opinnäytetyötä ja 438 julkaisua. Ohjelmasta syntyi myös 56 jatkoprojektia sekä tutkijoiden perustamia yrityksiä. Tärkeimmäksi anniksi nousee Neuvon mielestä silti MIDEstä kummunnut kulttuurin muutos.

– Olemme saaneet aikaan pysyviä toimintatavan muutoksia siihen, miten tutkimusta tehdään. Tästä on jo esimerkkejä tiiviimpänä yhteistyönä Aalto-yliopiston eri korkeakoulujen ja laitosten kesken sekä myös yhteistyönä Aallon ja yliopiston ulkopuolisten sidosryhmien välillä. Lisäksi olemme onnistuneet luomaan koetellun mallin muille vastaavanlaisille ohjelmille. Samanlaista toimintamallia hyödynnetään esimerkiksi Aalto-yliopiston uudessa energiatehokkuuden tutkimusohjelmassa, Neuvo sanoo.

Lisätietoja

Tutkimusohjelman johtaja, professori Yrjö Neuvo, yrjo.neuvo@aalto.fi, puh. 0400 740300

MIDE-ohjelman tutkimusprojektien tuloksia käsittelevä julkaisu: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-3644-1

MIDE-ohjelman tutkimusprojektit

• 4D-Space: Älykäs ja oppiva 4D julkinen tila
• CNB-E: Hiilen nanonuppumateriaaliin perustuvat energian tuotto- ja varastointimenetelmät
• E-Wood: Energiatehokas puun prosessointi ja työstäminen
• Exergia: Exergiahäviöiden minimoiminen polttoprosesseissa
• HighLight: LED-teknologiaan perustuvat korkean hyötysuhteen valonlähteet
• HybLab: Työkoneiden hybridisointi
• IPPES: Innovatiivinen polttokennojärjestelmä pienelektroniikan sovellutuksiin
• ISMO: Älykäs rakenteiden kunnonvalvontajärjestelmä
• OtaSizzle: Ubiikin yhteisömedian testiympäristö
• UI-ART: Urbaaneja kontekstuaalisia käyttöliittymiä multimodaalisen lisätyn todellisuuden avulla
• VinCo: Innovatiivinen liiketoiminta ja yhteistyö virtuaaliympäristöissä

Lue lisää

• Aalto-1-opiskelijaprojektit wiki-sivut ja esittelyvideo
• 4D Space: Paikallinen täsmälämmitys säästää energiaa toimistoissa ja kauppakeskuksissa
• ISMO: Järjestelmä valvoo sillan, ydinvoimalan tai vuoristoradan kuntoa
• Hyblab: Tutkijat puolittivat työkoneiden polttoaineen kulutuksen
• eWood-projektin esittelyvideo
• HighLight valittiin demopäivän kohokohdaksi

Luennolla ei ole pakko istua, mutta siellä on pakko oppia

Virallisen osuuden jälkeen vuorossa oli ruokaa ja Bonga(a) Proffa -bingo, jossa opiskelijat keräsivät bingolappuun puumerkkejä henkilökunnalta ja pääsivät samalla keskustelemaan heidän kanssaan.

Ruokalautasen kanssa tavoitetut bioinformaatioteknologian opiskelija Anastasia Lowe sekä automaatio- ja informaatioteknologian opiskelijat Pekka Lammi ja Viet Tran olivat innoissaan erityisesti ensimmäisen vuoden opiskelijoille suunnatuista käytännön kursseista nimeltä Sähköpaja ja Ihmisen mittaaminen.

- Ensimmäisen vuoden opinnot ovat aika teoreettisia, paljon perusmatikkaa ja -fysiikkaa, joten on kiva, kun pääsee tekemään jotain käytännöllistä omilla käsin, he summaavat.

- Opiskelu eroaa paljon lukio-opetuksesta. Luennolla ei ole pakko istua, mutta on pakko oppia. Lukiossa oli pakko istua, mutta ei pakko oppia, filosofoi Pekka.

Taaperoikäinen yliopisto sadan vuoden historialla

Dekaani Tuija Pulkkinen kysyi puheenvuorossaan, kuinka moni uusista opiskelijoista on istunut luennolla. Lähes yhtä monta kättä nousi pystyyn kysyttäessä, kuinka moni oli lintsannut luennolta. Dekaani kehotti opiskelijoita käyttämään tilaisuuden hyväkseen ja kysymään paikalla olevalta henkilökunnalta niin Aalto-yliopistosta, Sähkötekniikan korkeakoulusta kuin tutkimuksestakin.

- Te olette 4 vuotta vanhassa yliopistossa, jolla on 100-vuotinen historia, kiteytti rehtori Tuula Teeri.

Tänä vuonna aloittaneet opiskelijat tulivat erinäköiseen yliopistoon kuin aiemmin. Kandidaattiopetus uudistui ja tavoite on antaa enemmän valmiuksia työelämän nopeasti muuttuviin vaatimuksiin.

- Halutessanne te voitte valita hyvinkin monialaisen opintopolun, mutta myös normaali insinööripolku on mahdollinen. Teillä on kuitenkin vapaus valita opintojenne osaksi esimerkiksi taloutta, taidetta ja yrittäjyyttä, kannusti Teeri.

Se, miten Aalto-yliopistossa voi ja kannattaa opiskella, on täysin kiinni opiskelijan omasta kiinnostuksesta.

- Olkaa rohkeita valinnoissanne, menkää oman tienne mukaan, muistakaa haastaa professoreita ja kysykää, neuvoi Teeri.

Professori Flikkema on tehnyt viime aikoina työtä langattomien anturi-/käyttölaiteverkkojen kanssa. Niillä voidaan paitsi valvoa ympäristöä, myös ohjata tärkeitä ympäristöön liittyviä prosesseja, kuten kasvien saaman veden määrää. Hanke, johon hän Yhdysvalloissa osallistuu, on nimeltään SEGA, joka tarkoittaa Lounais-Yhdysvaltojen kokeellisen puutarhanhoidon ryhmää (Southwest Experimental Garden Array).

– Pyrimme auttamaan ympäristöntutkijoita tekemään kokeita, jotka auttavat meitä ymmärtämään ilmastonmuutoksen vaikutuksia kasveihin ja kasviyhdyskuntiin. Pystymme hallitsemaan erilaisten kasvien ilmastoa ja tarkkailemaan, miten hyvin ne pärjäävät erilaisissa ilmasto-olosuhteissa, Flikkema selittää.

Flikkema tuli Suomeen työskentelemään älykkäiden verkkojen parissa. Hän näkee monia yhteneväisyyksiä ekologisessa hankkeessa tekemänsä työn ja sellaisten tekniikoiden välillä, joita tarvitaan kartoituksen, päättelyn, optimoinnin, valvonnan ja ohjauksen yhdistävää älykästä verkkoa varten.

– Yksi tavoitteistani tässä hankkeessa on uusien asioiden oppiminen. Minusta on hyvin mielenkiintoista tutustua uuteen sovellusalaan näkökulmasta, jonka parissa olen työskennellyt ekologisessa tutkimuksessa, hän sanoo.

Professori Flikkema on myös tavannut Sähkötekniikan korkeakoulun eri laitosten professoreja.

– Kehitän alojenvälisiä yhteyksiä älykkäitä verkkoja koskevan teeman ympärille. Yhteyksiin kuuluvat Kai Zenger ohjausjärjestelmissä, Seppo Sierla automatisoiduissa tietojenkäsittely- ja tietokonejärjestelmissä, Liisa Halonen valaistuksessa ja Seppo Ovaska sähköajoneuvojen pistokelatauksessa. Minulle on tärkeää tuntea kaikki aaltolaiset, jotka työskentelevät tällä jännittävällä uudella tutkimusalalla, professori Flikkema selittää.

Haasteena murtomaahiihto

Flikkemalla on ammatillisten odotustensa lisäksi toinenkin tavoite Aalto-yliopistossa viettämänsä vuoden aikana.

– Pidän ulkoilusta, esimerkiksi pyöräilystä ja patikoinnista. Suomi on sitä varten erittäin hyvä paikka, ja toivon, että tänä talvena pääsen kokeilemaan kunnolla murtomaahiihtoa. Haluan oppia hiihtämään, Flikkema hymyilee.

Flikkema asuu Suomessa koko vuoden, joten hän pääsee kokemaan Suomen talven. Hän toivookin lumista talvea. Professori Flikkeman vaimo tuli hänen kanssaan Suomeen, mutta tytär jäi Yhdysvaltoihin, koska hän on juuri aloittanut ensimmäisen vuotensa yliopistossa.

– Haluan oppia lisää sekä uusista teknologioista että Suomesta. Suomen Fulbright-ohjelma ja Aalto-yliopisto tarjoavat siihen loistavan tilaisuuden. Toivottavasti minulla on ensi vuonna aikaa nähdä myös muuta Eurooppaa. Nähtävää on niin paljon, Flikkema toteaa.

Fulbright-Aalto University Distinguished Chair -tehtävä tarjoaa yhdysvaltalaiselle tutkijalle tilaisuuden luennoida ja tehdä tutkimusta Aalto-yliopistossa.

Kuva: The Fulbright Centre

Pertti oli radiotekniikan, mikroaaltoantureiden, antennien ja radioaaltojen etenemisen huippuasiantuntija, joka toimi Teknillisen korkeakoulun (TKK) ja Aalto-yliopiston apulaisprofessorina ja professorina vuosina 1992–2012. Pitkään kestänyt sairaus kulutti Pertin voimat, ja hän erosi Aalto-yliopiston palveluksesta kesällä 2012.

Pertti syntyi Helsingissä 7.11.1957. Päivämäärän historiallista merkitystä Pertti ei unohtanut: 50-vuotispäivilleen Otaniemessä vuonna 2007 hän kutsui työtoverinsa viettämään ”lokakuun vallankumouksen 90-vuotisjuhlaa”!

Pertti pääsi ylioppilaaksi Helsingin kaksoisyhteislyseosta vuonna 1976. Varusmiespalveluksesta hän palasi vänrikkinä ja yleni myöhemmin kertausharjoitusten myötä reservin yliluutnantiksi. Pertti aloitti sähkötekniikan opinnot Teknillisessä korkeakoulussa vuonna 1977. Hän valmistui Teknillisestä korkeakoulusta diplomi-insinööriksi 1982, tekniikan lisensiaatiksi 1989 ja tekniikan tohtoriksi 1991 pääaineenaan kaikissa radiotekniikka. Diplomityön aiheena oli rintasyövän havaitsemiseen tarkoitettu mikroaaltoradiometri; sekä lisensiaatintutkimuksen että väitöskirjan aiheena olivat puunjalostusteollisuudessa käytettävät mikroaaltoanturit.

Alamme grand old man Martti Tiuri oli hänen opettajansa. Pertti ymmärsi pian, mikä merkitys on sähkömagneettisten aaltojen ja materian vuorovaikutuksen ymmärtämisellä, ja osasi nopeasti soveltaa kokemustaan teollisten prosessien sähköiseen havainnointiin, kaukokartoitukseen ja radioaaltojen etenemiskanavien mallinnukseen langattomassa tietoliikenteessä.

Nuorehkona tohtorina Pertti määrättiin viransijaisena hoitamaan radiotekniikan professuuria ja silloisen TKK:n radiolaboratorion johtajan tehtäviä syyskuusta 1992 elokuuhun 1993. Usein nämä yhden vuoden viranhoidot jäävät vain rutiiniasioiden hoitamiseksi, mutta Pertti teki toisin. Hän lähti ennakkoluulottomasti kehittämään juuri yhdessä Nokian kanssa ideoitua radiotietoliikenneinstituuttia (Institute of Radio Communications, IRC) ja toimi jo vuodesta 1993 lähtien senkin johtajana. Pertti vei radiolaboratoriota yhä uusiin eurooppalaisiin tutkimuskonsortioihin ja hyvässä yhteistyössä virkavapaalla olleen laboratorionjohtajan kanssa valmisteli sähköpostin ja telefaksin välityksellä radiolaboratorion ensimmäisen kehitysstrategian, jota päivitettynä noudatettiin aina uuden radiotieteen ja -tekniikan laitoksen syntymiseen saakka eli vuoteen 2008.

Kaikesta näki, että Pertissä oli sekä johtaja- että professoriainesta. Koeajan jälkeen oli ilo saada hänet apulaisprofessoriksi uuteen radiotekniikan apulaisprofessorin virkaan. Juuri ennen uuden yliopistolain voimaantuloa vuonna 1998 tasavallan presidentti nimitti hänet radiotekniikan professorin virkaan. Pertti oli viimeinen tasavallan presidentin nimittämä professori TKK:ssa!

Pertti oli tutkijana ja opettajana monella tapaa menestyksekäs. Jo vuonna 1989 hän kirjoitti ja julkaisi yhdessä Ebbe Nyforsin kanssa laajasti alan tutkijapiireihin levinneen kirjan Industrial Microwave Sensors.

Ensimmäinen Pertin oma oppilas väitteli tohtoriksi vuonna 2001, ja ennen professuurista luopumistaan Pertti ehti kouluttaa 21 valmistunutta tohtoria, jotka ovat sijoittuneet vaativiin työtehtäviin teollisuudessa, hallinnossa, tutkimuslaitoksissa ja yliopistoissa. Pertin entisiä oppilaita on valmistunut tohtoriksi lisää tänä vuonna ja muutamia on edelleen tohtoriputkessa. Pertillä oli iso langattoman tietoliikenteen antennien ja radiokanavamallinnuksen parissa työskentelevä tutkijaryhmä. Pertillä oli laaja kotimainen ja kansainvälinen tutkijaverkosto: hän toimi aktiivisesti Euroopan unionin COST-tutkimusverkostoissa, ja toimi vierailevana professorina Tanskassa (Aalborg Universitet) ja Ranskassa (Université de Nice – Sophia-Antipolis). Pertti toimi aktiivisesti yhtenä päätutkijana Suomen Akatemian rahoittamassa älykkäiden radioiden ja langattoman teknologian (SMARAD) huippuyksikössä 2002–2012.

On vaikea unohtaa Pertin yliopistouudistuksesta lausumia rehellisiä kommentteja, joita laitoksen kahvipöydässä kuulimme. Elämä jatkuu näidenkin muistojen kanssa.

Perttiä jäävät kaipaamaan Irene-vaimo ja pojat Kalle ja Olli. Heitä tukemassa on laaja joukko ystäviä, oppilaita, työtovereita ja tutkijoita ympäri maailmaa.

Antti Räisänen ja Ari Sihvola
Kirjoittajat ovat Pertti Vainikaisen pitkäaikaisia työtovereita Aalto-yliopiston radiotieteen ja -tekniikan laitokselta

Ihmisten kodit ovat robottien näkökulmasta monimutkaisia ympäristöjä, sillä ne ovat kaikki erilaisia: tavaroita säilytetään eri paikoissa ja työkalut toimivat eri tavoilla.

– Tarkasti suunnitellussa tehdasympäristössä robotin ei ole tarvinnut murehtia muusta kuin oman tehtävänsä suorittamisesta. Siksi teollisuudessa käytettävät robotit eivät usein ole tulostinta fiksumpia. Kodeissa pärjäämiseen robotit sen sijaan tarvitsevat älyä, kertoo professori Ville Kyrki Sähkötekniikan korkeakoulusta. Hän tutkii ja kehittää palvelurobotiikkaa eli koneita, jotka voivat tulevaisuudessa esimerkiksi auttaa vanhuksia siivouksessa.

Nyt markkinoilla olevat kotirobotit ovat erikoistuneet yksittäisiin tehtäviin kuten imurointiin tai ruohonleikkuuseen. Jotta robotit kykenisivät suorittamaan monimutkaisempia tehtäviä, niiden on opittava yhdistämään osaamisensa ja toimimaan yhdessä.

Robottien yhteistyö sujuu sulavasti kuin sinfoniaorkesterissa, jos ihminen toimii kapellimestarina ja ohjaa niiden työskentelyä. Haasteita tulee siinä vaiheessa, kun tällaista keskitettyä ohjausta ei ole tarjolla. Jotta robotit voisivat toimia yhdessä itsenäisesti, niiden on kyettävä tekemään omia päätöksiä.

Yhteistyö edellyttää viestintää

Kyrjen tutkimusryhmä on mukana keväällä alkaneessa, kolmivuotisessa Euroopan unionin RECONFIG-hankkeessa, jossa ratkotaan robottien yhteistyöhön liittyviä peruskysymyksiä.

Yksi yhteistoiminnan edellytyksistä on, että roboteilla on sellainen tapa kommunikoida, jota ne molemmat ymmärtävät. Viestintä voi tapahtua esimerkiksi osoittamalla, koskettamalla tai puheen avulla. Kommunikoimalla robotit voivat tehdä sopimuksen yhteistyöstä tehtävässä, jota ne eivät kykene suorittamaan yksin.

Robotit voivat esimerkiksi sopia kantavansa painavan sohvan yhdessä. Seuraavaksi ne neuvottelevat siitä, miten kantaminen kannattaa suorittaa. Ne arvioivat sohvan painopisteen sijainnin ja analysoivat, mistä kohtaa sitä on helpointa nostaa. Robottien käsien rakenne vaikuttaa siihen, mistä ne voivat tarttua kiinni.

– Robotti voi huomauttaa kaverilleen, että ”hei älä ota kiinni siitä, se on ainut paikka, joka toimii minulle”. Niiden ei tarvitse tuntea toisiaan tai ymmärtää toistensa kykyjä, kunhan jokainen löytää omasta näkökulmastaan toimivan ratkaisun, Kyrki havainnollistaa.

Sohvan kantamisen suunnittelu vaatii siis hajautettua koordinointia. Se tarkoittaa eri robottien omien toimintasuunnitelmien sovittamista yhteen siten, että tehtävä voidaan suorittaa.

Kun robotit ovat saaneet sohvan nostettua, niiden täytyy kyetä liikkumaan sen kanssa. Tässä vaiheessa osoittelu ei enää auta.

– Kun ensimmäinen robotti työntää sohvaa eteenpäin, toisen täytyy myödätä ja ottaa vastaan. Niiden on reagoitava toistensa liikkeisiin ja mukautettava omaa toimintaansa. Tarvitaan implisiittistä kehonkielen ymmärtämistä, Kyrki kertoo.

Monenlaisia tapoja oppia

Kyrjen tutkimusryhmä keskittyy erityisesti siihen, miten robotit oppivat asioita. Yksinkertainen vaihtoehto on ohjelmoida robotin tietokoneeseen suunnitelma siitä, mitä vaiheita esimerkiksi kahvin keittäminen sisältää. Tällainen opettaminen on kuitenkin työlästä.

Hiljattain on tutkittu imitaatio-oppimista erilaisten liikeratojen opettamisessa: robotti voi esimerkiksi katsoa mallia, kun ihminen avaa oven, ja imitoida sitten näkemäänsä. Ihminen voi myös näyttää robotille kädestä pitäen, miten tehtävä suoritetaan oikeaoppisesti.

Robotti voi oppia uusia temppuja myös itsenäisesti. Sille voidaan kertoa tavoiteltava suoritus, kuten tikan heittäminen taulun keskelle. Robotti alkaa harjoitella ja säätää joka heiton jälkeen liikerataansa niin, että tikka lopulta päätyy napakymppiin.

Kyrjen mielestä erityisen kiehtova ajatus on se, miten robotti saadaan yllättymään.

– Miten robotti reagoi odottamattomiin tilanteisiin? Jos robotti vaikka puristaa vahingossa kananmunan rikki, miten se tajuaa mokanneensa? Todellista oppimista tapahtuu, kun robotti onnistuu välttämään saman virheen tulevaisuudessa, Kyrki kuvailee.

Hyödyt ja haitat riippuvat ihmisestä

Palvelurobotiikka pystyy tarjoamaan paljon iloa ja hyötyä ihmisille. Robotit voivat auttaa muussakin kuin kotitöissä: Kyrki uskoo, että ne pystyvät jossain määrin vastaamaan myös sosiaalisiin tarpeisiin.

– Esimerkiksi autistiset lapset ovat usein kiinnostuneita tekniikasta ja saattavat kaivata äärimmäisen toistuvia leikkejä, jotka käyvät psyykkisesti raskaiksi heidän hoitajilleen. Siksi autististen lasten hoidossa on kokeiltu eläimiä ja ihmisiä muistuttavia robotteja, jotka eivät väsy toistuvan tehtävän suorittamiseen, Kyrki selittää.

Kotitalousrobottien tuleminen herättää myös kysymyksiä. Viekö kotitalousrobotti siivoojalta ammatin samalla tavalla kuin robotiikka vähensi teollisuuden työpaikkoja? Jos robotti pitää vaikkapa vanhuksen asunnon siistinä, pääseekö hoitaja käyttämään säästyneen ajan vuorovaikutukseen vanhuksen kanssa vai kiirehtiikö hän vain nopeammin seuraavaan paikkaan? Tällaisista aiheista tarvitaan yhteiskunnallista keskustelua.

Robottien älykkyyden pohdiskelu tuo mieleen science fiction -elokuvat. Tuleeko roboteista niin fiksuja, että ne pystyvät alistamaan ihmiskunnan valtansa alle? Kyrki ei usko, että robotit ehtivät kehittyä niin paljon ainakaan meidän elinaikanamme. Se on sitten toinen asia, mitä robotit tekevät ihmisten käskeminä.

– On kiinni ihmisten valinnoista, käyttävätkö he robotteja maailman parantamiseen vai pahentamiseen, Kyrki huomauttaa.

Teksti: Anni Aarinen. Kuva: Julia Weckman. Kuvissa esiintyvät Kyrki ja hänen tutkimusryhmäläisensä Polychronis Kondaxakis ja Ekaterina Nikandrova sekä humanoidirobotti Armi.

Artikkeli on julkaistu alun perin Aalto University Magazinen numerossa 08.

Lue lisää RECONFIG-hankkeesta: http://www.reconfig.eu/