Verkkosivuilla julkistetaan ainoastaan niiden hyväksyttyjen nimet, jotka ovat antaneet siihen erikseen luvan.
Hakija voi tarkistaa itseään koskevan valintapäätöksen kirjautumalla sähköiseen valintajärjestelmään https://apply.aalto.fi. Hyväksytyille opiskelijoille postitetaan myös virallinen hyväksymiskirje.
Tutkijat ovat onnistuneet kasvattamaan korkealaatuisia nanolankoja edulliselle lasialustalle. Tutkimustulos on askel kohti halvempia ja tehokkaampia aurinkokennoja.
Nanolangat ovat noin tuhat kertaa hiusta ohuempia puolijohteita. Aurinkokennoissa niiden tehtävä on muuttaa auringonvalon energia sähkövirraksi. Korkealaatuisia nanolankoja onnistuttiin kasvattamaan lasialustalle nyt ensimmäistä kertaa.
Tutkimusta Sähkötekniikan korkeakoulussa johtaneen professori Harri Lipsasen mukaan tutkimustulosta kehitetään parhaillaan kohti valmista aurinkokennoa.
– Aiemmin nanolankojen kasvatusalustaksi tarvittiin hyvin kalliita puolijohdekiekkoja, Lipsanen selvittää.
Lasi olisi aurinkokennon materiaalina todella edullinen. Projektin päätutkija Veer Dhaka kertoo, että nanolankoja kasvatettiin lasille, jollaista käytetään myös talojen ikkunoissa.
– Lasipohjaiset aurinkokennot olisivat huomattavasti halvempia kuin esimerkiksi piistä valmistetut kennot. Mahdollisuus edullisen materiaalin käyttöön on kuitenkin vain yksi nanolankojen tarjoamista eduista, Dhaka toteaa.
Energiaa tehokkaasti talteen
Lasialustalle kasvatetut nanolangat ovat Dhakan mukaan erityisen laadukkaita, sillä ne sitovat pinnalleen auringonvaloa poikkeuksellisen tehokkaasti.
– Näihin nanolankoihin perustuvien aurinkokennojen pinnalla ei tarvita heijastuksenestokerrosta, koska nanolangat pystyvät sitomaan valoa niin hyvin, ettei sitä mene hukkaan. Puolijohdemateriaalille ei ole mahdollista kasvattaa yhtä korkealaatuisia nanolankoja kuin lasipinnalle.
Aalto-yhteistyötä parhaimmillaan
Nanolangat kasvatettiin Sähkötekniikan korkeakoulussa, mutta niiden atomirakennetta selvittivät Perustieteiden korkeakoulun Nanomikroskopiakeskuksessa professori Esko I. Kauppinen sekä tohtori, senioritutkija Hua Jiang.
– Tutkimus on oivallinen esimerkki hyvästä yhteistyöstä Aalto-yliopiston koulujen välillä, professori Kauppinen toteaa.
– Siirsimme nanolangat lasilta hyvin ohuelle hiilikalvolle, jossa on reikiä. Niiden läpi nanolanka nähtiin elektronimikroskoopilla hyvin tarkasti, jolloin pystyimme selvittämään nanolankojen atomirakenteen.
Tutkimus on osa pohjoismaista NANORDSUN-hanketta, jossa on mukana Aalto-yliopiston lisäksi yliopistoja Norjasta ja Ruotsista.
Suomen ensimmäistä satelliittia, Aalto-1:stä, tullaan ohjaamaan Tuomas Tikan toteuttaman asennonsäätöjärjestelmän avulla. Kyseessä on ensimmäinen tästä opiskelijasatelliittiprojektista valmistuva diplomityö. Se on yksi vetonauloista myös Masters of Aalto -tapahtumassa, jossa Aalto-yliopistosta hiljattain valmistuneet maisterit esittelevät osaamistaan.
Aalto-1-satelliitti suunnitellaan, rakennetaan ja testataan pääasiassa opiskelijavoimin. Opiskelijat suunnittelevat ja rakentavat satelliitin alijärjestelmät, esimerkiksi rakenteet, tietokoneen ohjelmistoineen ja radiojärjestelmät. Satelliitti aiotaan laukaista avaruuteen vuoden 2014 alkupuoliskolla jonkin suuremman satelliitin kyytiläisenä.
Aalto-1 on mitoiltaan hieman maitopurkkia suurempi ja painaa vain noin 4 kiloa. Pienestä koosta huolimatta hyötykuormaksi mahtuu useampi tutkimuslaite: VTT:n rakentama spektrikamera, Helsingin yliopiston ja Turun yliopiston yhteinen säteilyilmaisin, ja Ilmatieteen laitoksen plasmajarru, joka perustuu sähköisen aurinkopurjeen ideaan.
Miten satelliittia ohjataan?
Satelliitille annetaan ohjauskäskyjä radioteitse, joiden perusteella asennonsäätöjärjestelmä suorittaa tarvittavat ohjausliikkeet. Sitä on voitava käännellä ja kallistella eri asentoihin sen mukaan, mitä sen mukana kulkevat tieteelliset mittauslaitteet milloinkin edellyttävät. Asennonsäätöjärjestelmän on toimittava moitteettomasti, jotta mittaukset voidaan tehdä oikein.
Tikka loi diplomityössään asennonsäätöjärjestelmän kolmiakselistabiloiduille nanosatelliiteille. Työssä laadittiin prosessi, joka koostuu vaatimusmäärittelystä, järjestelmän valinnasta, hankinnasta, laadunvarmennuksesta ja operoinnista. Se räätälöitiin erityisesti opiskelijasatelliittiprojekteille, joilla on vähän työntekijöitä, nopea toteutus ja käytössä kaupallisia komponentteja.
Tikka on arvostanut sitä vapautta, josta opiskelijat ovat nauttineet satelliittiprojektissa.
– Sain itse päättää, millainen ohjausjärjestelmä satelliitille hankitaan – tietysti hyötykuorman asettamien vaatimusten puitteissa. Samalla otan vastuun siitä, että järjestelmäni myös toimii, kun satelliitti laukaistaan. Vähän jännittää! Tikka myöntää.
Asennonsäätöjärjestelmän lisäksi muitakin projektin osia alkaa olla jo valmiina.
– Olen vieraillut esimerkiksi maa-asemallamme, jonka kautta satelliitin kanssa viestitään. Siellä pääsi jo kuuntelemaan parhaillaan avaruudessa lentävien satelliittien piipitystä, Tikka kertoo.
”Avaruus ei ole enää niin kaukana kuin kuulentojen aikaan”
– Avaruudessa kiehtoo sen tuntemattomuus ja haastavuus. Se on ihan erilainen ympäristö kuin maa ja paikka, jossa tutkimusmatkailu on vielä mahdollista, Tikka kuvailee.
Avaruudesta kuitenkin tiedetään koko ajan enemmän. Avaruustekniikkaa kehitetään kaikkialla maailmassa, myös yliopistoissa. Aalto-1-projektin kautta opiskelijatkin pääsevät kurottamaan kiertoradalle.
– Oman satelliitin rakentaminen kuulosti aluksi uskomattomalta idealta. On ollut palkitsevaa nähdä, kuinka ajatus muuttuu päivä päivältä todellisemmaksi. Enpä olisi arvannut ennen täällä opiskelemista, että pääsisin lähettämään avaruuteen jotain, mitä olen itse tehnyt!
Tuomas Tikka opiskeli Elektroniikan ja sähkötekniikan koulutusohjelmassa, pääaineenaan avaruustekniikka. Satelliittihommat jatkuvat valmistumisesta huolimatta, sillä Tikka jatkaa projektissa tutkijana. Tikan diplomityö ja Aalto-1-projekti kokonaisuutena ovat esillä Masters of Aalto -tapahtumassa Helsingin Jätkäsaaressa 9.5.-3.6.2012.
Teksti: Anni Aarinen. Kasvokuva: Sofie van Dam. Satelliittikuva: Aalto-1-projekti.
Aalto-1:n seuraajaa suunnitellaan jo. Aalto-2-nimeä kantavan satelliitin on tarkoitus lähteä avaruuteen osana QB50-hanketta yhdessä 50 muun nanosatelliitin kanssa. Ne lentävät avaruudessa parvessa ja tekevät mittauksia yhteisvoimin termosfäärissä. Projektille on jo saatu TEKES-rahoitus.
Keväisin ilma täyttyy lintujen laulukonserteista. Signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitoksella luodaan järjestelmää, joka tunnistaa lintulajin laulunpätkän perusteella. Järjestelmä sopii apuvälineeksi luontoharrastajille ja lintukantoja seuraaville biologeille.
Matemaattinen malli paljastaa lintulajin
Tutkija Seppo Fagerlund tekee väitöskirjaa lintulajien automaattisesta tunnistamisesta. Hän rakentaa järjestelmää, jossa linnun laulua kuvaillaan matemaattisten mallien avulla. Ne koostuvat erilaisista tunnusluvuista, esimerkiksi äänen korkeudesta tai ajallisesta kestosta.
– Tärkeintä on löytää ne kriittiset tunnusluvut, joiden kohdalla lajit eroavat toisistaan. Etsimme erilaisia metodeja ja mittoja äänen kuvailemiseen ja valitsemme niistä ne, jotka ovat erilaisia eri lajeilla, kertoo akustiikan professori Unto K. Laine.
Järjestelmää varten on kerätty tietokanta, jossa on valikoima näytteitä eri lintulajien äänistä. Koossa on tällä hetkellä kattavat aineistot 20–30 tyypillisimmästä suomalaisesta lintulajista. Yhteensä äänitteitä on 289 eri lajista.
Tuntemattomasta laulunpätkästä tehdään matemaattinen malli, jota verrataan tietokantaan jo tallennettuihin malleihin. Jos vastapari löytyy, lintulaji on tunnistettu onnistuneesti. Tavoitteena on, että valmiissa järjestelmässä tämä tapahtuisi täysin automaattisesti.
Lintubongausta älypuhelimella?
Järjestelmää voi kehittää älypuhelinsovellukseksi asti.Fagerlund toivoo, että tulevaisuudessa luonnon ystävä tunnistaa kesämökillä kujertavan linnun helposti puhelimen avulla.
– Matka valmiiseen palveluun on kuitenkin pitkä. Haastetta tuottaa esimerkiksi se, miten puhelimen mikrofonit onnistuvat sieppaamaan linnunlaulun puun latvasta asti, Fagerlund kertoo.
Apuväline biologeille lintujen seurantaan
Järjestelmän avulla yksittäisestä äänitteestä voi erottaa useita eri lintulajeja. Näin tiedetään, mitä eri lintulajeja vaikkapa tietyllä metsäaukiolla vierailee. Toisaalta yksittäisen lintulajin laulua voi etsiä eri nauhoitteista sen selvittämiseksi, millä äänityspaikoilla kyseistä lajia esiintyy.
– Jos lintujen määrä vähenee, se voi olla signaali jostain ympäristöongelmasta kuten saastuneesta vesistöstä. Kun ongelmat havaitaan mahdollisimman aikaisin, voidaan ryhtyä toimenpiteisiin uhanalaisten lajien suojelemiseksi. Yksi järjestelmän tärkeistä tavoitteista onkin luonnon monimuotoisuudesta huolehtiminen, Fagerlund kertoo.
Linnut laulavat eri murteilla
Lintulajien tunnistaminen ei ole aivan helppoa, sillä kunkin lajin edustajilla on hyvin laaja repertuaari eri tilanteisiin kuuluvia äännähdyksiä. Yksilöidenkin välillä on eroa: kaksi koirasta saattaa esimerkiksi alkaa varioida soidinlauluaan kilpaillessaan naaraan huomiosta. Se koiras, jolla riittää keuhkoja monimutkaisimpaan ja pisimpään sävelmään, on houkuttelevin kosija.
Myös alueellisia eroja esiintyy.
– Linnuillakin on murteita! Saman lajin edustajat laulavat Turussa eri tavalla kuin Joensuussa. Voi olla, että elinympäristö vaikuttaa lauluun tai sitten eri alueiden lintukannat ovat eriytymässä omiksi alalajeikseen, Laine spekuloi.
Linnut ymmärtävät toisiaan variaatioista huolimatta. Ei ole ihan mahdotonta, että myös me ihmiset oppisimme ymmärtämään lintujen viestintää.
– Unelmani olisi laatia lintujen kielioppi tai laulukirja, jonka avulla voisimme tunnistaa ja matkia lintujen eri viestejä. Periaatteessa se voisi onnistua keräämällä ja luokittelemalla riittävästi tilastollista aineistoa lintujen eri äänistä ja analysoimalla laulujen rakenteita, Laine haaveilee.
Teksti: Anni Aarinen. Lintukuvat: Djadja-P / imagepark.biz. Metsäkuva: Seppo Fagerlund.
Bioakustiikka tutkii eri eläinlajien ääneen perustuvaa kommunikaatiota. Viimeisen kymmenen vuoden äänenkäsittelytekniikka on kehittynyt huimasti, mikä on vauhdittanut alan tutkimusta.
Signaalinkäsittelijät laativat menetelmiä ja tekniikoita äänten luokitteluun. Signaalinkäsittelyn rooli bioakustiikassa on kehittää menetelmiä, joilla äänitteiden taustakohinaa ja muita häiriöitä vaimennetaan ja joilla äänilähteitä voidaan erottaa ja tunnistaa.
Äänityslaite odottaa metsojen saapumista soidinpaikalle kevättalvella Nuuksion kansallispuistossa Espoossa.
EEG:n eli aivosähkökäyrien avulla mitataan EEG-herätevasteita eli aistiärsykkeiden synnyttämää aivotoimintaa. Mittaustulosten tulkinta on kärsinyt mittaustulosten vaihtelevasta luotettavuudesta. Antti Paukkunen loi väitöskirjassaan laadunhallintamenetelmän, joka tehostaa mittauksia reaaliaikaisen analysoinnin avulla. Mittausten tekeminen helpottuu myös Paukkusen esittämien mittalaiteparannusten ansiosta.
Herätevastetutkimuksissa koehenkilölle esitetään aistiärsykkeitä. Reaktioita niihin mitataan aivosähkökäyrästä päänahkaan kiinnitettävien elektrodien avulla. Kuuloherätteet ovat tyypillisesti erilaisia ääniä tai äänteitä, näköherätteet muuttuvia tai liikkuvia kuvia ja tuntoherätteet esimerkiksi puhalluksia.
Herätevastemittauksilla huomataan lukihäiriö tai koomapotilaan toipuminen
Herätevastemittauksia käytetään aivotutkimuksessa. Niiden avulla kerätään tietoa muun muassa erilaisten aistihavaintojen käsittelystä, muistitoiminnoista tai tiedon assosiaatioista.
– Tutkimalla henkilön kykyä erottaa äänten pieniä sävyeroja voidaan tunnistaa esimerkiksi lukihäiriön oireita jo pieniltä lapsilta. Varhaisessa iässä havaittu ongelma voidaan hoitaa terapian avulla, mikä helpottaa koulunkäynnin aloittamista. Toisaalta esimerkiksi koomapotilaan toipumisen todennäköisyyttä voidaan ennustaa havainnoimalla vasteiden puuttumista ja ilmestymistä, Paukkunen havainnollistaa.
Laadunhallintamenetelmä tehostaa mittaamista
Paukkunen lisäsi EEG-mittausjärjestelmään älyä, joka mahdollistaa aineiston analysoimisen jo mittauksen aikana. Mitatun aineiston laatua arvioidaan reaaliaikaisesti. Mittausaikaa optimoidaan pysäyttämällä mittaus, kun riittävän laadukas aineisto on saatu koottua. Näin mittausvirheen suuruus on paremmin hallittavissa, mikä parantaa mittaustulosten toistettavuutta.
– Mittausaika lyhenee, koska aineistoa kerätään vain tarpeen mukaan. Tilanne on tutkittavalle henkilölle mukavampi, kun elektrodit päässä ei tarvitse istua yhtään kauempaa kuin on tarpeen. Lisäksi käyttäjälle voidaan tarjota mahdollisuus seurata tulosten kehittymistä jo kokeen aikana, minkä pitäisi nopeuttaa johtopäätösten tekemistä ja diagnoosin valmistumista., Paukkunen selittää.
Paukkunen laati myös liikuteltavan, langattoman ja päälle puettavan mittalaitekonseptin. Ääniärsykkeen lähde on integroitu mittalaiteeseen, mikä yksinkertaistaa systeemin rakennetta ja helpottaa herätteiden ja vastemittausten ajoittamista. Mittauselektrodien määrä on minimoitu, jotta kokeen valmistelu olisi mahdollisimman nopeaa.
– EEG-herätevasteiden käyttäminen on joustava, edullinen ja monikäyttöinen tutkimusmenetelmä. Tulokseni helpottavat mittausten suorittamista myös käytännön tilanteissa. Tällä on merkitystä esimerkiksi massa- ja lapsitutkimuksissa, Paukkunen kertoo.
Diplomi-insinööri Antti Paukkunenväittelee Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa perjantaina 25.5.2012 klo 12. Väitöskirjan otsikko on “A mobile recording system and an acquisition control method for average event-related potential measurements” (suomeksi “Mobiili mittauslaitteisto ja signaalinkeruun ohjausmenetelmä keskiarvoistettuihin EEG-herätevastemittauksiin”).
Aivojen sähköisiä signaaleja nauhoittavat elektrodit ja kannettava mittalaite kiinnitetään päähineeseen. Ääniärsykkeet lähetetään kuulokkeiden kautta. Mitattu data lähetetään langattoman yhteyden kautta tietokoneelle analysoitavaksi. Langaton käyttöliittymä tarjoaa käyttäjälle näkyvyyden kehittyviin mittaustuloksiin jo mittauksen aikana.
Photo copyright: American Institute of Physics. Reprinted from Paukkunen, AK, Kurttio, AA, Leminen, MM, Sepponen, RE. A compact EEG recording device with integrated audio stimulation system. Review of Scientific Instruments, 81(6):064301, doi:10.1063/1.3436634, 2010.
Vertaisverkkopalvelut ovat lyömässä läpi nettiyhteydellä varustetuissa mobiililaitteissa, kuten älypuhelimissa. Mikko Heikkinen totesi väitöstutkimuksessaan, että mobiilit vertaisverkkopalvelut muuttavat vakiintuneita liiketoimintamalleja Internetissä ja vaikuttavat mobiilien teknologioiden kehitykseen.
Vertaisverkot ovat itseohjautuvia järjestelmiä, joiden järjestäytyminen ja resurssien käyttö on hajautettua. Vertaisverkkoihin perustuvat tiedostonjakosovellukset tuottavat merkittävän osuuden Internet-liikenteestä, sillä ne mahdollistavat suurien datamäärien nopean siirron käyttäjältä toiselle.
Verkkopuhelinpalvelu Skype on esimerkki siitä, miten vertaisverkkoratkaisut muuttavat vakiintuneita liiketoimintamalleja. Perinteiset puhelinoperaattorit ovat menettäneet tulonlähteitään, kun Skypen kaltaiset vertaisverkkoon perustuvat viestintäpalvelut antavat käyttäjien soittaa ulkomaanpuheluita ja lähettää viestejä ilmaiseksi tai hyvin edullisesti.
Musiikin suoratoistopalvelu Spotify on toinen esimerkki vertaisverkkopohjaisesta palvelusta, joka on muokannut toimialansa rakenteita.
Viestintä- ja sisällönjakopalveluilla hyvät mahdollisuudet menestyä
Heikkisen tutkimuksen mukaan mobiileilla, vertaisverkkopohjaisilla viestintä- ja sisällönjakopalveluilla on hyvät mahdollisuuden menestyä suomalaisten älypuhelinkäyttäjien keskuudessa. Käyttäjien asenne vaikutti suuresti heidän avoimuuteensa uusia mobiilipalveluita kohtaan. Merkittävä osuus käyttäjistä oli kiinnostunut kokeilemaan maksullisia tai mainosrahoitteisia mobiilipalveluita.
Viestintäpalveluiden suhteen tärkeä vaikutus oli myös käyttäjän sosiaalisella verkostolla: palvelusta on eniten hyötyä silloin, jos käyttäjän kaveritkin käyttävät samaa palvelua. Myös aiemmat positiiviset kokemukset jo vakiintuneista viestintäpalveluista, kuten Skypesta, rohkaisivat käyttäjiä muidenkin palveluiden kokeilemiseen.
Muita väitöskirjaan sisältyviä tutkimustuloksia:
Skenaarioanalyysi soveltuu menetelmänä hyvin uusiin mobiilipalveluihin liittyvään päätöksentekoon.
Markkinoiden kehittyminen, vakiintuneiden toimijoiden valta-asema ja toisiaan täydentävät teknologiat liittyvät vahvasti siihen, miten arvo kehittyy mobiilissa vertaisverkkopohjaisessa viestinnässä. Toimijoiden väliset suhteet ja palvelujen kokoonpano vaikuttavat siihen, hallitsevatko eri kehityssuuntia itsenäiset palveluntarjoajat vai vakiintuneet verkko-operaattorit.
Väitöskirjaan sisältyi myös suomalaisten älypuhelinkäyttäjien asenneselvitys vuodelta 2008 ja mobiilin vertaisverkkokäytön mittaus Suomessa vuosina 2005–2007.
Väitöstilaisuus
DI Mikko Heikkinenväittelee Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa perjantaina 8.6.2012 klo 12. Väitöskirjan otsikko on “Techno-Economic Analysis of Mobile Peer-to-Peer Systems and Services” (suomeksi “Mobiilien vertaisverkkojärjestelmien ja -palveluiden tekno-ekonominen analyysi”).
Tutkija Sami Suihkoselle on myönnetty 15 000 euron arvoinen Nuoren tutkijan palkinto menestyksekkäästä, kansainvälisestä ja tuotteliaasta tutkimustyöstä.
Suihkosella on yli 30 lehtiartikkelia kansainvälisissä tieteellisissä julkaisuissa. Myös BBC ja New York Times ovat kertoneet hänen tutkimustyöstään. Keväällä 2012 hän oli seitsemän viikon kestoisella tutkijavierailulla Nagoyanin yliopistossa Japanissa. Syksyllä 2012 hän on lähdössä vuoden tutkijavierailulle University of California Santa Barbaraan.
Suihkonen on toiminut aktiivisesti suomalaisten yritysten kanssa LED-tekniikan alalla erilaisissa asiantuntijarooleissa. Suihkonen on myös aktiivisesti kertonut tutkimuksestaan laajalle yleisölle muun muassa radio- ja TV-haastatteluissa ja puhujavieraana Heurekassa ja Helsingin Design Forumissa.
Suihkonen työskentelee tutkijana optoelektroniikan tutkimusryhmässä Mikro- ja nanotekniikan laitoksella. Hän toimii tällä hetkellä kahdessa Suomen Akatemian rahoittamassa projektissa vastuullisena johtajana. Hänen väitöskirjansa käsitteli LED-rakenteiden valoa tuottavien kerrosten valmistusta ja fysiikkaa.
Tekniikan edistämissäätiön (TES) vuoden 2012 palkintojen ja apurahojen jakotilaisuus järjestettiin 6.6.2012 Finlandia-talolla Helsingissä. Tekniikan edistämissäätiö myönsi tänä vuonna apurahoja yli 80 teknisen alan jatko-opiskelijalle, tutkijalle ja opiskelijalle. Apurahojen yhteismäärä on yli 700 000 euroa.
Säätiön linjauksen mukaan Nuoren tutkijan palkinto voidaan myöntää tekniikan alan nuorelle tutkijalle, joka on saavuttanut tutkimustyössään merkittäviä tieteellisiä tuloksia ja/tai luonut merkittäviä teknologisia tai teknistaloudellisia innovaatioita. Tänä vuonna säätiö on apurahojen jaossa korostanut erityisesti tutkimuksen mahdollisuutta synnyttää uusia teknillistieteellisiä innovaatioita ja edistää elinkeinoelämän kilpailukykyä.
Tieto- ja viestintäteknologia on varteenotettava keino vähentää köyhyyttä kehitysmaissa, osoittaa Aalto-yliopiston ja VTT:n tutkimus. ICT:n yleistyminen on merkittävästi lisännyt köyhien mahdollisuuksia työllistyä, toimia pienyrittäjinä ja parantaa elintasoaan.
Työpaikkoja köyhimmille
Tieto- ja viestintäteknologian käyttö kehitysmaissa on kasvanut nopeasti 2000-luvulla. 1990-luvun lopussa alkaneen Afrikan ”mobiilivallankumouksen” myötä paikallisiin palveluekosysteemeihin on syntynyt valtava määrä uusia työpaikkoja ja mikroyrittäjiä (alle 10 työntekijää työllistäviä yrityksiä).
ICT:n yleistyminen on luonut kehitysmaiden köyhimpiin asutuskeskuksiin sosiaalisia ja taloudellisia mahdollisuuksia. Näitä ovat esimerkiksi Internet-kahviloiden perustaminen, puhelimien korjaus ja huolto, puhelinajan myynti sekä verkkotukiasemien rakentamiseen ja ylläpitoon liittyvät palvelut.
Uudet työpaikat ja palvelut ovat kriittisiä koko ICT-infrastruktuurin toiminnan kannalta ja tarjoavat köyhimmille kansanosille mahdollisuuden taloudelliseen ja sosiaaliseen nousuun. Monet tieto- ja viestintäteknologia-alalle siirtyneet yrittäjät ovat aiemmin toimineet yhteiskunnallisesti vähemmän arvostetuissa ammateissa, kuten kalanmyyjinä tai taksikuskeina. Uusi ammatti on antanut heille kulttuurisen ja sosiaalisen statuksen, sillä ICT-yrittäjyys on yleisesti korkeasti arvostettua.
Koska köyhyyttä suoraan vähentävät vaikutukset tapahtuvat kehitysmaissa yleensä epävirallisen tai harmaan talouden piirissä, ne eivät aina näy kansantalouden virallisessa tilinpidossa. Ne kuitenkin vahvistavat taloudellisten vaikutusten ohella köyhien sosiaalista pääomaa ja toimeentulon kannalta oleellisia taitoja sekä luovat edellytyksiä omaehtoiseen ja itsenäiseen elämään.
Tutkimus suosittelee, että kehitysyhteistyössä kiinnitettäisiin tulevaisuudessa enemmän huomiota siihen, miten uuden teknologian avulla luodaan työllistymis- ja mikroyrittäjyysmahdollisuuksia kaikkein köyhimmille. Työllistymistä tukevat esimerkiksi kännyköiden huollon ja korjaamisen opettaminen, Internet-pohjaiset ja avoimet tekniset tietokannat sekä uudet puhelintukiasemien energia- ja turvallisuusratkaisut.
Olennaista on myös vahvistaa teknologiaennakointia eli sen määrittämistä, miten länsimaiset teknologiat voivat konkreettisesti ja suoraan vähentää köyhyyttä kehitysmaissa. Tämänhetkiset skenaariot painottuvat investointeihin, infrastruktuuriin ja teknologian levittämiseen eivätkä kykene tavoittamaan kaikkia niitä mahdollisuuksia, joilla ICT ja teknologia yleensäkin voivat kohentaa köyhien taloudellista ja sosiaalista asemaa.
Aalto-yliopiston ja VTT:n tapaustutkimus tehtiin Tansanian Iringanissa, joka edustaa yhteiskunnalliselta, kulttuuriselta, taloudelliselta ja maantieteelliseltä kehitykseltään hyvin sekä Tansaniaa että koko Saharan eteläpuolista Afrikkaa.
Lisätietoja:
Edward Mutafungwa, Tutkijatohtori (Aalto-yliopiston tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitos), 040 733 3397 - yhteydenotot englanniksi
Hannes Toivanen, Johtava tutkija (VTT), 040 186 3882
Kun paperiseen konserttilippuun liitetyn älyruudun skannaa puhelimella, näytölle ilmestyy bändin tuorein musiikkivideo ja haastatteluita. Tiedonsiirron hitaus puhelinverkossa ja suuri tehokulutus ovat toistaiseksi häirinneet tällaisten älypuhelinsovellusten käyttämistä, mutta pian lataus onnistuu muutamassa sekunnissa. Iiro Jantunen kehitti väitöskirjassaan avoimen järjestelmäarkkitehtuurin, jonka avulla data siirtyy verkosta puhelimeen sutjakammin.
Älypuhelin on rajapinta, jonka kautta ihminen pystyy selaamaan ympäristöön sulautettua digitaalista sisältöä eli ubimediaa. Esimerkiksi mainosjulisteeseen voi tulostaa verkko-osoitteen sijaan ubimediatagin eli älyruudun, jonka skannaamalla puhelimeen voi ladata materiaalia verkosta. Tutkijoiden kehittämä arkkitehtuuri mahdollistaa patterittoman älytarran, josta voi ladata datan nopeammin ja pienemmällä tehonkulutuksella suoraan puhelimeen käyttämättä puhelinverkkoa.
Jantusen kehittämä järjestelmäarkkitehtuuri mahdollistaa myös uudentyyppisen, erittäin nopean ja puhelimen akkua säästävän langattoman internetyhteyden, jolla älypuhelinsovelluksista pystyy ottamaan kaiken irti. Yhteyttä on demonstroitu 112 Mbit/s nopeudella, mutta se on skaalattavissa nopeammaksikin.
– Kehitimme tekniikkaa tarvelähtöisesti: lähdimme esimerkiksi käyttäjän toiveesta saada 3 minuutin videoklippi pyörimään kännykän näytölle alle 10 sekunnin odottamisella. Aiemmin tuo aika on hurahtanut jo pelkkään 3G-yhteyden tai Wi-Fi:n käynnistämiseen, datan lataamiseen kuluvasta ajasta puhumattakaan. Kun videoiden resoluutio ja tiedostokoko kasvavat, nopea tiedonsiirto on entistä tärkeämpää, Jantunen selittää.
Kevyempiä lähiverkkoja terveydenhuoltoon
Bluetooth ja Wi-Fi -teknologiat kuluttavat liikaa virtaa ja laskentakapasiteettia, jotta niitä voisi käyttää pienellä virtalähteellä toimivissa lisälaitteissa, kuten sykemittareissa. Osana väitöstyötään Jantunen rakensi koelaitteiston, jolla testattiin ja kehitettiin kevennettyä Bluetooth-teknologiaa tällaisissa lisälaitteissa.
Järjestelmäarkkitehtuuri mahdollisti lyhyen kantaman langattomien anturiverkkojen käyttämisen erilaisiin terveyssovelluksiin. Näin voidaan valvoa etänä esimerkiksi potilaan sydämen sykettä, verensokeria tai sitä, että muistihäiriöinen potilas on ottanut lääkkeensä. Tekniikka soveltuu myös henkilökohtaiseen terveydenseurantaan ja urheilusovellutuksiin.
Kevennetyn Bluetooth-teknologian BTLEE:n (Bluetooth Low End Extension) etuja ovat pienempi virrankulutus ja halvemmat komponentit toteutuksen yksinkertaisuuden ansiosta. Se sisällytettiin vuonna 2010 Bluetooth-standardin versioon 4.0 nimellä ”Bluetooth Smart”.
– On hienoa, että yksi väitöskirjani tuotoksista on jo päässyt laajaan käyttöön kuluttajatuotteissa, Jantunen iloitsee.
Väitöstilaisuus
DI Iiro Jantunen väittelee Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa torstaina 14.6.2012 klo 12. Väitöskirjan otsikko on “System Architecture for Mobile-phone-centric Ambient Intelligence Applications” (suomeksi “Järjestelmäarkkitehtuuri puhelinkeskeisiin läsnä-älysovellutuksiin”).
Nettitutka on palvelu, joka tarjoaa neutraalia ja puolueetonta tietoa internetyhteyksien laadusta käyttäjien keräämänä. Tiedon avulla voidaan selvittää, millä operaattorilla ja puhelinmallilla internetyhteys toimii sujuvasti tai takkuilee eri paikkakunnilla. Palvelu löytyy osoitteesta nettitutka.fi.
Nettitutka on verkkojen mittausohjelmisto, jonka avulla kuka tahansa voi anonyymisti mitata mobiiliyhteyksien laatua ja jakaa tiedon muille käyttäjille. Ohjelma mittaa yhteyden laatua ja nopeutta, kerää mittaustulokset tietokantaan ja esittää kartalla, minkälaiset internetyhteydet eri paikkakunnilla ovat. Matkapuhelinvalmistajat ja operaattorit voivat hyödyntää tietoa parantaakseen matkapuhelimien internetyhteyksiä.
– Palvelussa siis suomalaiset kertovat toisilleen, missä mobiiliyhteydet toimivat ja missä eivät. Palvelun avulla käyttäjät näkevät esimerkiksi mobiiliverkkojen todelliset peittoalueet ja voivat vertailla eri operaattoreita, selittää professori Jukka Manner Aalto-yliopiston tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitokselta, jossa palvelu on kehitetty.
– Sovellusta ja tietokantaa käytetään myös tutkimukseen, esimerkiksi verkkojen pullonkaulojen etsimiseen ja signaalin käyttäytymisen mallintamiseen erilaisissa ympäristöissä. Sillä voidaan myös tutkia puhelimien laadun vaikutusta verkkoyhteyksien laatuun, sillä esimerkiksi älypuhelimissa on paljon laadullisia eroja internetyhteyden nopeuksissa, kertoo Nettitutkan projektipäällikkö Sebastian Siikavirta.
Nettitutkassa mitataan ja tallennetaan mm. paikkatiedot, lähetys- ja vastaanottonopeus mittauspalvelimelta, kahdensuuntainen viive, laitteen valmistaja ja malli, operaattori, tukiasema, signaalivoimakkuus sekä käytetty verkkoteknologia. Palvelu ei tallenna eikä yhdistä henkilötietoja.
Ohjelmaan on mahdollista kirjautua käyttämällä Googlen tunnistautumista, jonka avulla käyttäjä voi selata omia mittauksiaan Nettitutka-sivustolta. Ohjelma ei saa näistä palveluista käyttäjän tietoja, eikä mitattuja tietoja jaeta kyseisille palveluille.
Sovellus on haettavissa ilmaiseksi sovelluskaupoista ja internetistä Android-, Symbian-, iOs-, Maemo- ja Meego-alustoille. Applen kaupassa voi olla saatavissa vanha versio, mutta se tulee päivittymään pian.
Palvelu laajennetaan myöhemmin koskemaan myös langallisia ja langattomia laajakaistoja. Nyt julkaistaan palvelun ensimmäinen versio. Palvelua kehitetään jatkuvasti. Lisää vertailuja sekä ominaisuuksia julkaistaan asteittain.
– Kaikenlaisia kehitysideoita otetaan mielellään vastaan, jotta palvelusta saadaan mahdollisimman hyödyllinen suomalaisille, Jukka Manner lisää.
Tutkijat kehittävät älykästä järjestelmää, joka valvoo arvokkaiden rakenteiden kuntoa automaattisesti ja jopa reaaliaikaisesti. Järjestelmä paljastaa esimerkiksi pilvenpiirtäjien rakenteissa olevat vauriot. Näin voidaan ennaltaehkäistä vaurioiden pahentuminen ja varautua vaikkapa luonnonkatastrofien aiheuttamiin tuhoihin.
Valvottavaan rakenteeseen kiinnitetään älykkäitä antureita, jotka tekevät mittaavat rakenteen liikettä. Esikäsitelty mittausdata siirtyy automaattisesti langattoman radioyhteyden kautta tietokoneeseen, joka analysoi mittaustuloksia. Tarkoitus on havaita rakenteessa olevien vaurioiden olemassaolo, sijainti, suuruus ja vakavuus. Datan avulla voi myös pyrkiä ennustamaan rakenteen jäljellä olevaa elinikää.
Romahtaako silta maanjäristyksessä?
Kunnonvalvontaa tarvitaan eniten sellaisissa kohteissa, jotka ovat tärkeitä infrastruktuurin kannalta tai joiden turvallisuus on erityisen oleellista. Silmällä kannattaa pitää myös muita arvokkaita rakennelmia, kuten historiallisia monumentteja. Kattavalla valvonnalla voidaan säästää sekä ihmishenkiä että korjauskustannuksia.
Rakennusten kuntoa on tärkeää tarkkailla erityisesti luonnonkatastrofeista kärsivillä alueilla. Säännöllisten tarkastusten lisäksi järjestelmä pystyy valvomaan kuntoa tarvittaessa jopa reaaliaikaisesti.
– Esimerkiksi maanjäristyksen aikana voidaan vahtia, onko rakennus tai silta vaarassa sortua. Näin tuhot voidaan minimoida, kun evakuointiin tai muihin varotoimiin osataan ryhtyä ajoissa, Kullaa kertoo.
Värähtelyn muutos paljastaa vaurion
Rakenteen kunnon valvonta voi perustua toistuviin värähtelymittauksiin, jolloin mittauksia tehdään eri ajankohtina ja verrataan, ovatko tulokset muuttuneet antureiden asentamisen jälkeen. Esimerkiksi rakenteen värähtelytaajuuden pieneneminen viestii rakenteen vaurioitumisesta ja jäykkyyden pienenemisestä. Muut värähtelyyn vaikuttavat seikat, kuten lämpötila ja kosteus, osataan eliminoida datasta. Projektissa on löydetty muitakin tunnuslukuja vaurion havaitsemiseksi.
– Kaikki rakenteet värähtelevät erilaisilla taajuuksilla. Voisi sanoa, että niillä on oma taajuussormenjälkensä. Esimerkiksi puinen pöytä värähtelee eri tavalla kuin metallinen kitaran kieli, Kullaa selittää.
Rakenteen värähtely on nopea ilmiö. Sen havainnoimiseksi järjestelmän anturien on kyettävä tekemään jopa 1000 mittausta sekunnissa, mikä asettaa haasteita langattomille järjestelmille. Mittaukset on myös synkronoitu tarkasti: anturit toimivat täsmälleen samanaikaisesti, korkeintaan viiden millisekunnin erolla.
Antureiden määrä vaikuttaa siihen, kuinka monipuolista mittausdataa rakenteesta saadaan. Periaatteessa yksikin anturi voi riittää vaurion havaitsemiseen, mutta niitä on langattomuuden ansiosta helppo sijoittaa rakenteeseen useampia. Järjestelmä paikallistaa vauriot lähimpään anturiin, joten vaurion sijainnin saa selville sitä tarkemmin, mitä tiheämpään anturit on asennettu.
– Miten sillan omistaja motivoituu investoimaan järjestelmään, jos silta luultavasti alkaa hajota vasta vuosikymmenten käytön jälkeen? Valvontavälineet otetaan usein käyttöön vasta viranomaisten määräyksestä tai jälkiviisaana, kun jotain ikävää on jo tapahtunut. Tekniikalla on tapana edistyä juuri onnettomuuksien kautta, Kullaa selittää.
Järjestelmän kustannukset koostuvat alkuinvestoinnista, asennuksesta ja ylläpidosta. Huollosta on pyritty tekemään mahdollisimman vaivatonta: järjestelmä kykenee ilmoittamaan itse, jos joku antureista on mennyt rikki. Antureista on myös pyritty tekemään mahdollisimman energiatehokkaita.
Järjestelmä levinnee laajempaan käyttöön sitten, kun se tulee esimerkiksi manuaalisia kuntotarkastuksia edullisemmaksi.
Teksti ja kuva: Anni Aarinen. Kuvassa anturit keräävät dataa kävelysillan seinistä järjestelmän jatkokehitystä varten.
ISMO-projekti
Järjestelmää kehitetään ISMO-projektissa. Sen taustalla on Aalto-yliopiston digitalisoitumisen ja energiateknologian tutkimusohjelma MIDE (Multidisciplinary Institute of Digitalisation and Energy). Ohjelmassa toteutetaan pitkän aikavälin hankkeita, joiden tavoitteena on huipputason osaamisen luominen, opetuksen vahvistaminen ja suomalaisen elinkeinoelämän kilpailukyvyn lisääminen. Mukana on yhteensä 11 projektia, joiden tutkimusalueet liikkuvat aina nanonupuista ja LED-valojen hyödyistä virtuaalimaailmojen käyttöön yhteistyön välineenä.
Langaton mittaus yleistyy nopeasti
Mittausantureiden ja tietokoneen välinen datan siirto on tekniikkana jo yleinen, ja sen käyttö lisääntyy nopeasti.
Tutkijoiden kehittämä järjestelmä soveltuisi periaatteeltaan muuhunkin kuin rakennetun ympäristön valvomiseen. Monitorointia voisi soveltaa vaikkapa terveydenhuoltoon: Se voisi mitata ihmiskehosta eri tunnuslukuja, vaikkapa sydämen sykettä tai veriarvoja, ja näin tarkkailla potilaan terveydentilaa.
Mikro- ja nanovalmistustekniikoilla pystytään tuottamaan äärimmäisen pieniä rakenteita ja komponentteja. Niiden kohdistaminen on kuitenkin haastavaa. Rakenteiden pienentyessä teollisuudessa tarvitaan yhä tarkempia kokoonpanomenetelmiä. Tuore väitöskirja tarjoaa itsekohdistustekniikkaa ratkaisuksi vaadittavan tarkkuuden saavuttamiseen.
Nestepisaran itsekohdistus on mikrokokoonpanoprosessi, jossa nesteen pintajännitys kohdistaa kappaleen alustalle siten, että pintojen kuviot asettuvat vastakkain. Veikko Sariolan väitöskirjan mukaan itsekohdistuksella saavutetaan teollisesti merkittävä tehokkuus. Tuloksia voidaan hyödyntää tulevaisuuden prosessisuunnittelun pohjana.
Vesi ja liima sopivat itsekohdistukseen
Perinteisesti itsekohdistuksessa on käytetty nesteenä sulaa juotetta. Veikko Sariola tutki väitöskirjassaan juotteen korvaamista vedellä tai liimalla.
– Epätavallisten nesteiden, kuten veden tai liiman käytöllä itsekohdistuksessa on monia etuja. Vesi on yhteensopiva useimpien materiaalien ja prosessien kanssa. Liimat taas pystyvät muodostamaan pysyvän liitoksen. Molempia nesteitä voidaan käyttää matalissa lämpötiloissa, Sariola selittää.
Tutkimuksessa mitattiin vesipisaraan perustuvasta itsekohdistuksesta sen saantoa, tarkkuutta ja nopeutta sekä soveltuvuutta monimutkaisiin rakenteisiin.
Työssä kehitettiin myös uusi piipohjainen työkalu: kapillaaritarttuja. Se pystyy poimimaan mikrokappaleita käyttäen veden pintajännitystä. Kappaleet itsekohdistuvat työkaluun vesipisaran avulla. Tarttuja mahdollistaa mikrokappaleiden käsittelyn tarkasti ja niitä vahingoittamatta.
Liimapisaraan perustuvan itsekohdistuksen ongelmana on, että on olemassa vain vähän luonnollisia pintoja, jotka rajaavat liimapisaran leviämistä. Väitöstyössä ratkaisuksi kehitettiin kuvioituja nanohuokoisia pintoja, joilla liima leviää vain halutuille alueille.
Väitöstilaisuus
DI Veikko Sariola väittelee Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa perjantaina 29.6.2012 klo 12. Väitöskirjan otsikko on “Droplet Self-Alignment: High-Precision Robotic Microassembly and Self-Assembly” (suomeksi “Pisaran itsekohdistus: Tarkkuusmikrokokoonpano hyödyntäen robotiikkaa ja itsekokoonpanoa”).
Aalto-yliopiston Metsähovin radiotutkimusasemalla onnistuttiin 27.6.2012 havaitsemaan Auringon reunalla näkyvä voimakas radiopurkaus
Havainto tehtiin Metsähovin 13.7-metristä radioteleskooppia käyttäen. Havaintotaajuus oli 37 GHz.
Tämä on ensimmäinen kerta Metsähovissa, kun tällaisesta näyttävästä aktiivisesta tapahtumasta saatiin havaittua yhtenäinen kuvasarja. Tapahtuma viittaa odotettuun auringon kasvavaan aktiivisuuteen.
ACM Sigcomm on tieteellisesti merkittävin akateeminen tieto- ja viestintäteknologian tutkimukseen liittyvä kansainvälinen konferenssi, joka järjestetään ensimmäistä kertaa Suomessa 13.-17.8.2012. Isäntinä toimivat Aalto-yliopisto ja Nokia.
Konferenssin ohjelmassa on lukuisia esityksiä, luentoja, työpajoja ja demoja uusista teknologioista, sovelluksista sekä internetalan kuulumisista. Esillä on tieteellisiä tuloksia muun muassa pilvipalveluista, tietoverkoista, langattomista verkoista, palvelinkeskuksista ja internetin tietoturvasta.
Vuosittain järjestettävä ACM Sigcomm on tapahtuma, jossa uusia teknologioita esitellään usein ensimmäistä kertaa. Aiempina vuosina päivänvalon konferenssissa ovat nähneet mm. WiFi eli langaton lähiverkkotekniikka ja internetin nimipalvelujärjestelmä DNS, joka muuntaa verkkotunnuksia IP-osoitteiksi.
Arvostetun asemansa johdosta tapahtuma kerää alansa huiput ympäri maailmaa, ja osallistujia odotetaankin noin 600 niin akateemisesta maailmasta, yrityksistä kuin valtionhallinnosta.
Tänä vuonna ACM Sigcommin ohjelmassa näkyy Aalto-yliopiston ja Stonesoftin demon ”Dismantling Intrusion Prevention Systems” lisäksi suomalaista väriä mm. mobiilipeleihin keskittyvässä työpajassa, jossa alustuksesta vastaa Rovio Entertainment Oy.
Lukuisat keskeiset alan yritykset ovat sitoutuneet tukemaan tapahtumaa.
Lisätietoja ja rekisteröinti osoitteessa: http://conferences.sigcomm.org/sigcomm/2012
Sivustolla on myös ladattavissa konferenssin artikkelit.
Lisätietoja:
professori Jukka Manner Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu p. 050 511 2973 jukka.manner@aalto.fi
Aalto-yliopiston energiatehokkuusohjelmaan (Aalto Energy Efficiency) valituista kolmesta tutkimusprojektista Sähkötekniikan korkeakoulu on kahdessa koordinaattorina ja yhdessä partnerina.
Aallon energiatehokkuusohjelma on perustettu vahvistamaan yliopiston energiatutkimusta ja -opetusta. Projektihakemuksia ohjelmaan lähetettiin yhteensä 57, joista 12:ssa Sähkötekniikan korkeakoulu oli koordinaattorina ja 11:ssä parterina. Ohjelmaan pääsi kolme projektia. Seuraava hakukierros on alkuvuodesta 2013.
SAGA
Professori Matti Lehtosen johtamassa SAGA-projektissa (Smart Control Architectures for Smart Grids) kohteena ovat älykkäät sähköverkot. Projektissa kehitetään ohjaus- ja valvonta-arkkitehtuuria, jossa kokonaisenergiatehokkuus voidaan maksimoida ja uusiutuvia energialähteitä integroivan energiajärjestelmän luotettavuus ja turvallisuus voidaan taata. Mukana ovat automaatio- ja systeemitekniikan laitos sekä sähkötekniikan laitos.
Light Energy
Light Energy -projektin tavoitteena on parantaa liikenneympäristöjen ja ulkovalaistuksen energiatehokkuutta siten, että liikenneturvallisuuden taso säilyy hyvänä ja tienkäyttäjien tarpeet huomioidaan. Elektroniikan laitoksen professori Liisa Halosen ja erikoistutkija Marjukka Puolakan vetämässä projektissa tutkitaan valaistuksen optimaalista toteutusta ja kehitetään valaistuksen älykästä ohjausta ottamalla huomioon tienkäyttäjien näkyvyysolosuhteet ja turvallisuus, liikennetilanne sekä ympäristö- ja taloudelliset tekijät. Mukana korkeakoulusta on myös signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitos.
MOPPI
MOPPI-projektissa (Molecular Thin Film Engineering for Building Integrated Photonics and Process Industry) tehdään materiaalitason energiatehokkuustutkimusta, jolla voi mahdollistaa valaistuksessa 15 % pienemmän sähköenergiankäytön, aurinkokennoille tehokkaampien uusien materiaalien ja katalyyttien valmistamisen sekä rakennukseen integroidut aurinkokennot aurinkoenergian edullisempaan hyödyntämiseen. Sähkötekniikan korkeakoulun mikro ja nanotekniikan laitos on projektissa mukana partnerina professori Harri Lipsasen johdolla.
Aalto Energy Efficiency: http://energyefficiency.aalto.fi/en/
Sähkötekniikan korkeakoulussa on käynnistymässä oma energiaohjelma.
Tutkijat ovat kehittäneet menetelmän, jolla satojen miljoonien kilometrien päässä lentävän avaruusluotaimen sijainti voidaan määritellä sadan metrin tarkkuudella. Avaruusalusbongauksen lisäksi menetelmää voidaan käyttää tutkittaessa radioteleskoopeilla naapuriplaneettojemme kaasukehää ja niiden sisäosien rakennetta.
Näin tutkijat ovat esimerkiksi etsineet ukkosmyrskyjä Marsista ja löytäneet Saturnuksen kuista vettä.
Väitöskirjaansa laatiessaan Guifré Molera Calvés halusi ottaa kaiken irti Metsähovin radiotutkimusaseman huippulaitteistosta. Hän tutki erilaisia avaruuden ilmiöitä radioteleskooppien ja VLBI-teknologian avulla. Lopputuloksena hän kehitti ainutlaatuisen radiospektroskopiaa hyödyntävän menetelmän VLBI-tekniikalla mitatun datan käsittelyyn.
Avaruusluotain paikannetaan GPS-tarkkuudella
Metsähovin tutkijat ovat yhteistyössä alankomaalaisen JIVE-instituutin kollegoiden kanssa kehittäneet menetelmän, jolla avaruusluotaimen sijainti ja nopeus voidaan määritellä äärimmäisen täsmällisesti, melkein GPS:ää vastaavalla tarkkuudella. Sijainnin laskemiseen tarvitaan vain planeettaa kiertävän luotaimen lähettämä radiosignaali ja kosminen säteilylähde, kuten tähti tai planeetta, johon signaalia verrataan.
– Seuratessamme Venus Express -satelliitin kulkua kymmenen antennin avulla kykenimme määrittelemään sen sijainnin muutaman sadan metrin tarkkuudella, vaikka luotain oli 200 miljoonan kilometrin päässä maasta! Molera hehkuttaa.
Paikannustarkkuuden mittakaava oli yhden suhde miljardiin metriin. Siihen verrattuna neula löytyy heinäsuovasta naurettavan helposti.
Avaruusjärjestöt voivat hyödyntää sijainnin ja nopeuden tarkkaa määrittelyä planeettatutkimushankkeiden kriittisimmissä vaiheissa: luotaimen lähestyessä planeettaa kiertävää rataa, sen asettuessa kiertoradalle, sen syöksyessä kaasukehän läpi ja sen laskeutuessa planeetan pinnalle.
Menetelmä soveltuu myös planeettojen sisäosien koostumuksen ja painovoimakenttien tutkimukseen.
– Planeetan pyörimisliike ja luotaimen kiertorata riippuvat siitä, onko planeetan ydin kiveä vai sulaa magmaa. Ilmiötä voisi verrata liikkeelle tönäistyyn kananmunaan: sekin pyörii eri tavoin riippuen siitä, onko se raaka vai kovaksi keitetty, Molera havainnollistaa.
Naapuriplaneettoja tiiraillaan teleskoopeilla
Kuten kaikilla kappaleilla, jokaisella aurinkokuntamme planeetalla ja kuulla on oma yksilöllinen spektrinsä, jota ne emittoivat eli säteilevät useilla radiotaajuuksilla. Spektrin koostumus riippuu kappaleen kemiallisesta molekyylirakenteesta.
Radioteleskoopit kykenevät poimimaan taivaankappaleiden lähettämät mikroaaltosignaalit radiospektroskopiaa varten. Moleran kehittämän menetelmän avulla naapuriplaneettojemme kaasukehissä tapahtuvia ilmiöitä voidaan tunnistaa havainnoimalla niiden spektriä teleskoopeilla.
Vuonna 2009 Metsähovin tutkijat löysivät useiden Saturnuksen kuiden pinnalta merkkejä vedestä. Teleskooppien mittaamaa dataa tarkastellessaan he havaitsivat kaasutilassa olevien vesimolekyylien yhdistymisen aiheuttamia voimakkaita spektriviivoja. Vesimolekyylien yhdistyminen näytti myös synnyttävän planeetan renkaissa voimakkaita vesipurkauksia. Ilmiö tunnetaan nimellä vesimaser-emissio.
Saturnuksen renkaat sekä Titan- ja Enceladus-kuut. Kuva: ESA.
Molera etsi myös sähköpurkauksia Marsin kaasukehästä. Siellä puhaltavat voimakkaat tuulet synnyttävät jopa viikkokausia mellastavia pölypyörteitä, jotka nostavat ilmaan valtavia määriä hiekkaa planeetan pinnalta. Pyörteissä kieppuvat hiukkaset hankautuvat toisiaan vasten synnyttäen ukkosmyrskyjä ja salamointia. Valitettavasti tutkijat eivät voineet varmistua siitä, että heidän huomaamansa ilmiöt todella olivat salamointia, koska seurannan aikana ei esiintynyt voimakkaita ukkosmyrskyjä.
– On uskomatonta, miten maan pinnalla olevilla antenneilla voidaan havainnoida satojen miljoonien kilometrien päässä tapahtuvia ilmiöitä! Molera kiteyttää.
Teksti: Anni Aarinen. Kuvat: Euroopan avaruusjärjestö ESA.
Very Long Baseline Interferometry (VLBI) eli pitkäkantainterferometria on menetelmä, jossa useat etäällä toisistaan sijaitsevat radioteleskoopit tarkastelevat yhtä kohdetta samanaikaisesti ja tallentavat keräämänsä tulokset sekä tarkat havaintoaikatiedot tietokoneelle. Kerätty data yhdistetään siten, että tulokset vastaavat yhden suuren ja erittäin kulmaerotuskykyisen radioteleskoopin havaintoja.
VLBI-havainnot tehdään kansainvälisenä yhteistyönä ja niihin käytettyjen teleskooppien välinen etäisyys voi olla yhtä suuri kuin maapallon läpimitta. Erotuskyky riippuu teleskooppien välisestä etäisyydestä havaittavilla aallonpituuksilla: tarkkuus on sitä suurempi mitä kauempana teleskoopit ovat toisistaan. VLBI-menetelmän erotuskyky on ylivoimainen verrattuna muihin tähtitieteellisiin havaintomenetelmiin.
Spektri on heijastuneen ja imeytyneen sähkömagneettisen säteilyn eri aallonpituuksilla esiintyvä yhdistelmä. Jokaisella kohteella on oma yksilöllinen spektrinsä, josta kohde voidaan tunnistaa.
Spektrometri on laite, jollamitataan kohteiden ominaisuuksia tietyllä sähkömagneettisen spektrin alueella. Spektrometriä käytetään spektroskopiassa analysoitaessa materiaaleja sekä tuotettaessa spektriviivoja ja mitattaessa niiden aallonpituuksia ja intensiteettiä. Spektrometrien käyttöalue on laaja ja ne soveltuvat useille eri aallonpituuksille; niillä voidaan tutkia niin gammasäteilyä, röntgensäteilyä kuin heikointa infrapunasäteilyäkin.
Spektriviiva on muutoin yhtenäisessä ja jatkuvassa spektrissä oleva tumma tai kirkas viiva, joka aiheutuu siitä, että tietyllä taajuusalueella on enemmän tai vähemmän fotoneja kuin viereisillä taajuuksilla.
Metsähovin radiotutkimusasema on Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulun osana toimiva erillinen tutkimuslaitos, jossa sijaitsee Suomen ainoa radioastronomiseen tutkimukseen käytettävä teleskooppi. Radioteleskooppi on läpimitaltaan 13,7 metriä ja ja se tuottaa astronomista havaintodataa 24 tuntia vuorokaudessa ympäri vuoden.
Molera hyödyntää menetelmässään maailmanlaajuista radioteleskooppien verkostoa, radiointerferometriaa ja uusimpia ohjelmistoja, joissa spektrejä voidaan havaita huippuluokan erotuskyvyllä. Planeettojen tutkijat voivat käyttää näin kerättyä dataa myös useilla muilla aloilla, kuten geodynamiikan prosessien, fysiikan perusteiden ja aurinkotuulen tutkimuksessa.
Molera käytti tutkimuksessaan radiointerferometrian ohjelmistokorrelaattorina Jivessä työskentelevän kollegansa tohtori Sergei Pogrebenkon suunnittelemaa ohjelmistoa. Tavoitteena oli uusinta prosessiarkkitehtuuria hyödyntämällä kehittää kevytrakenteisempi versio, joka on yhteensopiva useimpien nykyisten VLBI-dataformaattien kanssa. Ohjelmistoa voidaan vapaasti käyttää kaikilla VLBI-asemilla.
Moleran aihetta käsittelevä väitöskirja tarkastettiin Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa 27.4.2012.
Kevään 2012 yliopistohaussa hakeneista valittiin yhteensä 1720 uutta opiskelijaa Aalto-yliopistoon. Heistä 319 aloittaa opintonsa Sähkötekniikan korkeakoulussa. Korkeakoulun suosituimmat hakukohteet olivat elektroniikka ja sähkötekniikka (711 hakijaa) ja bioinformaatioteknologia (537 hakijaa). Pisteraja nousi korkeimmalle bioinformaatioteknologian koulutusohjelmassa.
Hakijoita Aalto-yliopiston kaikkiin yksiköihin oli kevään yliopistohaussa yhteensä 10472, joista 16,4 % sai opiskelupaikan.Sähkötekniikan korkeakouluun haki DIA-koulutuksen yhteisvalinnassa ja erillisvalinnoissa kaikkiaan 1600 hakijaa. Teknillistieteellisen alan yliopistohaun tulokset julkaistiin 6.7.2012.
Lisäksi aiemmin keväällä päättyneessä maisteriohjelmien haussa opiskelupaikka heltisi yhteensä 1037 hakijalle. Aalto-yliopiston maisteriohjelmiin haki yhteensä 4023 hakijaa. Maisteriohjelmien valinnan tulokset julkaistiin 27.4.2012.
Tekniikan korkeakoulujen suosio säilyi
Aalto-yliopiston tekniikan korkeakouluihin eli Insinööritieteiden, Kemian tekniikan, Perustieteiden, Sähkötekniikan ja Taiteiden ja suunnittelun korkeakouluihin valittiin vuoden 2012 diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinnassa, informaatioverkostojen valinnassa sekä erillisvalinnoissa kaikkiaan 1210 uutta opiskelijaa. Kaiken kaikkiaan hakijoita teknillistieteellisen koulutusalan ensimmäisen vaiheen valinnoissa oli tänä vuonna kaikissa valintaryhmissä yhteensä 4253. Hakijamäärä kasvoi vuoteen 2011 verrattuna hiukan (n. 2 %). Naisten osuus uusista hyväksytyistä opiskelijoista on reilut 27 %.
Aiemmin keväällä päättyneessä maisterivaiheen haussa Aalto-yliopiston tekniikan korkeakouluihin jätettiin 1669 hakemusta 75 eri maasta. Akateemiseen arviointiin eteni kaikkiaan 1434 hakukelpoista hakijaa, joista 573 hyväksyttiin Insinööritieteiden, Kemian tekniikan, Perustieteiden, Sähkötekniikan korkeakouluihin ja Taiteiden ja suunnittelun korkeakoulun arkkitehti-ohjelmiin.
Aalto-yliopiston tutkijat ovat ensimmäistä kertaa onnistuneet paikallistamaan, missä revontuliin liittyvät äänet syntyvät. Kansantaruissa kuvatut ja erämaan kulkijoiden omin korvin kuulemat äänet syntyvät vain noin 70 metrin korkeudessa tämän uusimman mittaustuloksen mukaan.
Tutkijat paikallistivat äänilähteet asentamalla kolme toisistaan erilleen sijoitettua mikrofonia havaintopaikalle, jossa revontulien ääniä nauhoitettiin. Tutkijat vertailivat mikrofonien tallentamia ääniä ja niiden ilmassa kulkeutumisesta johtuvia viiveitä, minkä ansiosta he saivat selville äänien syntypaikan. Havaintopaikalla nähtiin revontulia ja samaan aikaan myös Ilmatieteen laitos mittasi seudulta geomagneettisia häiriöitä, jotka vastasivat tyypillisiä revontulitilanteita.
− Tutkimus todistaa, että ihmiset voivat kuulla revontulien aikana niihin liittyviä ääniä. Aiemmin tutkijat ovat sanoneet, että revontulet ovat liian kaukana, jotta ihmiset voisivat kuulla niistä ääniä. Tämä on totta. Uusin tutkimuksemme osoittaakin, etteivät äänet synny kaukana näkemissämme revontulissa, vaan samat auringon hiukkaspurkaukset, jotka synnyttävät revontulia, voivat synnyttää myös äänilähteitä lähellä maanpintaa, kertoo professori Unto K. Laine signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitokselta.
Äänien syntymekanismien yksityiskohdat ovat yhä arvoitus eikä niitä esiinny säännöllisesti revontulien aikana. Nyt nauhoitetut äänet ovat vaimeita, lyhytkestoisia paukahduksia. Ne ovat niin hiljaisia, että vain vaivoin erottuvat ympäristön kohinasta. Revontuliin liittyviä ääniä kuulleet ovat kuitenkin usein kuvailleet ääniä myös etäisenä kohinana ja rätinänä. Tutkijat pitävät tämän takia mahdollisena, että äänten syntymekanismeja on useita ja että äänilähteiden etäisyydet maanpinnalta voivat vaihdella.
Aihetta käsittelevä tutkimus julkaistaan The Proceedings of the 19th International Congress on Sound and Vibration -kongressijulkaisussa. Tieteellinen kongressi järjestetään 8.–12.7. Liettuan Vilnassa.
Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston opiskelijoiden yhteisjoukkue sijoittui toiseksi peltorobottien maailmanmestaruuskilpailuissa Hollannissa kesäkuun lopussa. Opiskelijat suunnittelevat ja rakentavat RoseRunner-robottinsa alusta loppuun itse poikkitieteellisellä projektikurssilla.
Kilpailuun sisältyi kolme tehtävää, joista peltorobotin piti suoriutua itsenäisesti. Tehtävissä robotti navigoi kukkaruukkurivistöjen välissä ja nouti tietyn ruukun pyydettäessä. RoseRunner sijoittui kahdessa tehtävässä kolmanneksi ja yhdessä toiseksi. Se osallistui lisäksi kahteen ylimääräiseen tehtävään: freestyleen (2. sija) ja yhteistyöharjoitukseen (3. sija). RoseRunner oli ainoa robotti, joka sijoittui kolmen parhaan joukkoon kaikissa tehtävissä.
Kansainvälinen Field Robot Event järjestettiin nyt kymmenettä kertaa. Otteluun osallistui 20 joukkuetta yhdeksästä maasta. Maailmanmestaruus meni tällä kertaa Tanskaan.
Vuoden 2012 kurssiryhmä oli kahdeksas joukkue, joka on lähtenyt peltorobottikilpailuun Suomesta. Joukkueeseen kuului koneenrakennustekniikan, automaatiotekniikan ja avaruustekniikan opiskelijoita Aallosta ja agroteknologian opiskelijoita Helsingin yliopistosta sekä kolme opettajaa.
”Avaruus ei ole enää niin kaukana kuin kuulentojen aikaan”
Jantusen kehittämä järjestelmäarkkitehtuuri mahdollistaa myös uudentyyppisen, erittäin nopean ja puhelimen akkua säästävän langattoman internetyhteyden, jolla älypuhelinsovelluksista pystyy ottamaan kaiken irti. Yhteyttä on demonstroitu 112 Mbit/s nopeudella, mutta se on skaalattavissa nopeammaksikin.
Järjestelmäarkkitehtuuri mahdollisti lyhyen kantaman langattomien anturiverkkojen käyttämisen erilaisiin terveyssovelluksiin. Näin voidaan valvoa etänä esimerkiksi potilaan sydämen sykettä, verensokeria tai sitä, että muistihäiriöinen potilas on ottanut lääkkeensä. Tekniikka soveltuu myös henkilökohtaiseen terveydenseurantaan ja urheilusovellutuksiin.
