Oulun yliopiston Kestävän kemian tutkimusyksikössä on kehitetty uusi synteettinen biopolymeeri, jonka tutkijat ovat nimenneet lyhenteellä PEBF. Polymeeriä voidaan valmistaa biomassapohjaisista raaka-aineista siten, että materiaalin sisältämä hiili on kokonaisuudessaan biomassaperäistä.
Muovia on nykyisin joka puolella ja siitä on tulossa (ja on jo tullut) varsinainen kiusaus. Sääli vain, että samalla se on erittäin hyvä ja käyttökelpoinen materiaali.
Tosin muoveja on monenlaisia, ja etenkin uudenlaiset biomuovit ovat erittäin kiinnostavia, koska ne tehdään ei-fossiilisesta biomassasta. Sen ansiosta niiden raaka-aine on peräisin uusiutuvista lähteistä ja se maatuu verrattain nopeasti.
Sitä ei siis päädy vuosituhansiksi ekosysteemiin, kuten perinteinen muovi.
Uuden oululaisen muovilaadun monomeeri valmistetaan käyttäen apuna Pd-katalysoitua suorakytkentämenetelmää, jonka avulla saadaan valmistettua ns. bisfuraanirakenne.
Tutkijat vertasivat uuden synteettisen biomuovin ominaisuuksia pakkausmateriaaleista tuttuun PET-muoviin. Uuden PEBF-muovin havaittiin pitkälti muistuttavan sekä mekaanisilta että termisiltä ominaisuuksiltaan PET-muovia.
PET, eli polyetyleenitereftalaatti on eritoten pakkausteollisuudessa käytetty muovi, mutta esimerkiksi fleece-kankaat kudotaan PET-kuiduista. Sitä voidaankin tehdä muun muassa kierrätetystä virvoitusjuomapullojätteestä – tai tulevaisuudessa kenties PEBF-muovista.
Itse asiassa syitä PET:in korvaamiseksi PEBF:llä on ekologisuuden lisäksi muitenkin : uuden muovin barriääri- eli läpäisyn esto-ominaisuudet osoittautuivat huomattavasti PET:iä paremmiksi. Esimerkiksi happikaasua ja vesihöyryä kulkeutui kaksinkertainen määrä PET-muovista valmistetun kalvon läpi verrattuna uudesta PEBF-muovista valmistettuun kalvoon.
Lisäksi tutkijat havaitsivat, että polymeerirakenteen sisältämä bisfuraanirakenne estää tehokkaasti UV-säteilyn kulkeutumisen materiaalista valmistetun kalvon läpi.
PET-muoviin on näet lisättävä erillisiä UV-suoja-aineita, jos materiaalista halutaan valmistaa UV-suodattava filmi.
Tutkijat arvioivatkin, että ensi vaiheessa uudelle synteettiselle biomuoville voi löytyä käyttökohteita korkean teknologian sovelluksissa, joissa tarvitaan kehittyneitä materiaalin suojaominaisuuksia.
Tutkimustulokset julkaistiin Macromolecules-lehden artikkelissa UV-Blocking Synthetic Biopolymer from Biomass-Based Bifuran Diester and Ethylene Glycol.
*
Juttu perustuu Oulun yliopiston tiedotteeseen.
Lohikalojen vaellusta voi seurata kuuntelemalla ekologista dataa. Kun tiedot käännettään ääniksi, voivat tutkijat kuunnella kalojen liikkumista valtameresta vaellusjokiin ja joesta toiseen – ääni vie lähes kalojen mukaan polskimaan idaholaiseen lohijokeen.
Tutkimuksen kohteena oli Yhdysvaltain Idahossa sijaitseva Snake River, 1740 kilometriä pitkä Columbiajoen suurin ja pisin sivujoki.
Joki on tunnettu lohikaloistaan, mutta ihmisen toiminta muuttaa joessa elävien Chinook-lohien vaellusreittejä olennaisesti. Näiden reittien muutosten ymmärtämiseksi tutkijat keräävät yksityiskohtaista tietoa lohien liikkumismalleista laajalta alueelta ja lyhyissä aikajaksoissa.
Yksi keino jäljittää lohien vaellusta on tutkia lohen tasapaino- ja kuuloelimen kemiaa.
Olennaisessa osassa on otoliitiksi kutsuttu sisäkorvan tasapainokivi, jonka toiminnasta kertovat nauhoitukset sisältävät tietoa siitä, missä kala on liikkunut ja kuinka kauan pysynyt aloillaan.
Tilastolliset välineet eivät riitä vangitsemaan yksityiskohtia kalan liikkeistä. Visuaalisesta analyysistakin tulee nopeasti liian monimutkaista tulkittavaksi, joten tutkijaryhmä päätti ottaa kokonaan erilaisen lähestymistavan: sonifikaation.
Muuttamalla tietoja ääneksi, pystyy jopa asiaan vain vähän tutustunut kuulija tulkitsemaan monimutkaista dataa. Menetelmä tarjoaa uuden mahdollisuuden käsitellä suuria tietomassoja koskevaa ns. big dataa.
Idean sonifikaation käytöstä lohivaelluksen hahmottamiseen sai Tampereen yliopistossa parhaillaan vierailijaprofessorina oleva Jonathan Middleton. Hän on tästä juuri Heliyon-tiedelehdessä julkaistun tutkimuksen tekijöistä yhdessä Idahon yliopiston, Eastern-Washingtonin yliopiston ja Virginian yliopiston tutkijoiden kanssa.
Jo aiemmin Middleton on käyttänyt sonifikaatiota tutkimuksen apuna. Hän on jopa säveltänyt musiikkia punapuun DNA:n pohjalta ja tehnyt molekyylisävelmiä proteiinin rakenteesta.
Kuten aiemmin, työ tuotti paitsi kiinnostavaa lisätietoa tutkimuksesta itsestään, niin myös tavasta hahmottaa tietoa.
Tutkimusryhmä testasi menetelmäänsä esittämällä äänidataa kouluttamattomille kuuntelijoille. Tulokset osoittavat, että kuuntelijat ovat kaikkein herkimpiä arvioimaan äänenkorkeutta ja äänensävyä.
Tutkijat esittivät äänidataa kuulijaryhmälle visualisoinnin kanssa ja ilman sitä. Tulosten mukaan kuuntelijat erottivat kalojen liikkeet paremmin ilman visualisointia. Tämä osoittaa, että ääni on yksinään tehokkaampi tapa välittää tietoa lohien liikkumisesta.
Lohiääniä voi kuunnella ja kalojen liikettä katsella tutkimusryhmän tekemällä videolla:
*
Juttu perustuu Tampereen yliopiston tiedotteeseen.
Kaikki tietävät, että tunteita on helppo nähdä jopa silmämääräisesti esimerkiksi kasvonilmeiden, kehon tuntemusten ja yksilöllisisten kokemusten perusteella. Toistaiseksi kuitenkaan ei tiedetä, onko eri tunteilla myös niin erilainen aivoperusta, että tunteita voitaisiin erotella toisistaan pelkän aivojen toiminnan perusteella.
Huomenna perjantaina Aalto-yliopistossa väittelevä Heini Saarimäki on selvitellyt tutkimuksessaan tätä asiaa: millaisia ovat eri tunnetilojen vaikutukset aivojen toimintaan ja eri aivoalueiden välisiin yhteyksiin?
Väitöskirjan osatutkimuksissa mitattiin elokuvien, tarinoiden ja henkilökohtaisten muistojen herättämien tunnetilojen vaikutuksia aivojen toimintaan ja eri aivoalueiden välisiin yhteyksiin yhdistämällä koneoppimismenetelmiä aivojen toiminnalliseen magneettikuvaukseen (fMRI).
Tulokset osoittivat, että eri tunnetiloilla on todellakin oma aivoperustansa – siis tunteita voi tunnistaa aivojen toiminnasta.
Mitä samankaltaisemmaksi kaksi tunnetta koetaan, sitä samankaltaisempi aivotoiminta niihin liittyy. Tunteet muokkaavat koko aivojen toimintaa ja eri aivoalueiden välisiä yhteyksiä ja vaikuttavat sitä kautta kaikkeen kehomme ja mielemme toimintaan.
Tarkalleen ottaen tutkimustulokset valottavat erilaisten tunteiden aivoperustaa sekä tämän yhteyksiä tietoisiin tunnekokemuksiimme.
Ne lisäävät ymmärrystämme eri tunteiden merkityksestä ja taustasta sekä niiden vaikutuksesta kehoomme ja mieleemme. Tietoa voidaan hyödyntää myös erilaisten tunne-elämän häiriöiden hoidossa.
Aalto-yliopiston Neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitoksella on tutkittu paljon aivojen toimintaa eri kuvantamismenetelmillä. Käytössä heillä on kolme erilaista aivokuvantamislaboratoriota: Aalto TMS (Navigoitu transkraniaalinen magneettistimulaatio, nTMS), Advanced magnetic imaging (AMI)-keskus (toiminnallinen magneettikuvaus, fMRI) ja MEG Core (magnetoenkefalografia, MEG).
Jos asia kiinnostaa enemmänkin, Heini Saarimäen väitöskirjan voi lukea täällä: Decoding emotions from brain activity and connectivity patterns.
*
Juttu perustuu Aalto-yliopiston tiedotteeseen.
Kansainvälinen FibreNet-hanke koettaa kehittää uusia työkaluja ja menetelmiä biokuituja sisältävien tuotteiden ominaisuuksien hallintaan. Kuiduilla on keskeinen rooli siinä, millaisia ominaisuuksia moniin arkipäiväisiin tuotteisiin voidaan kehittää.
Olennainen asia selluloosaan perustuvien biokuitujen mahdollisuuksien kehittämisessä on kuitujen mekaaninen määrittely eli karakterisointi. Tampereen teknillisessä yliopistossa kehitetty, robotiikkaa ja optista mikroskopiaa yhdistävä järjestelmä on tässä olennaisessa osassa.
FibreNet-konsortion ytimen muodostavat seitsemän eurooppalaista yliopistoa ja kahdeksan kuitualan yritystä.
"Tutkimus keskittyy nimenomaan biokuituihin, ei keinotekoisiin kuituihin kuten lasi- tai hiilikuituun", sanoo professori Pasi Kallio TTY:n biolääketieteen tekniikan tiedekunnasta. Hän toimii FibreNetin koordinaattorina.
"Kuitutuotteissa keskitymme erityisesti pakkausmateriaaleihin, biokomposiitteihin ja lääketieteellisiin tuotteisiin, kuten tasaisesti lääkeaineita luovuttaviin haavanhoitotuotteisiin sekä kudosteknologisiin sovelluksiin. Hankkeessa kehitettyjä menetelmiä voidaan hyödyntää useilla sovellusalueilla."
Tutkimushanke toteutetaan Tampereella väitöskirjaprojektien muodossa. Näitä on kaikkiaan 15.
"Jotta kaikki tavoitteet voidaan saavuttaa, jokaisessa FibreNet-hankkeessa keskitytään erilaisiin haasteisiin. Ne liittyvät muun muassa biokuitujen funktionalisointiin, karakterisointiin, mallintamiseen ja valmistamiseen. Tutkimus kattaa nano-, mikro- ja tuotantotason."
FibreNet on osa Marie Skłodowska-Curie -rahoitteisia eurooppalaisia koulutusverkostoja. Nämä EU-rahoitteiset Horizon 2020 -puiteohjelman ns. innovatiiviseen opetusverkostoon (ITN) kuuluvat projektit keskittyvät erityisesti akateemiselta iältään nuorien tutkijoiden uran buustaamiseen sekä tutkijaliikkuvuuteen.
"ITN-projektirahoitus on erittäin kilpailtua ja arvostettua", Kallio sanoo.
"Vuoden 2017 haussa keskimääräinen onnistumisprosentti oli 6,8 prosentin luokkaa ja hakemuksia tuli yli 1700. Pärjäsimme kovassa kilpailussa."
Hankkeen rahoitusmuodosta johtuen Suomeen palkataan tutkijat Suomen ulkopuolelta. Suomessa opiskelleilla puolestaan on mahdollisuus hakea hankkeen yhtätoista muualla Euroopassa avattua paikkaa.
Kolmevuotiset tohtorikoulutettavan paikat ovat nyt avoinna. Suomeen palkataan neljä tutkijaa: kolme TTY:lle ja yksi Kemiralle.
"Kyseessä on ainutlaatuinen tilaisuus rakentaa ammatillisia verkostoja, tutustua sekä teollisuuden että akateemisen maailman toimintatapoihin tutkimuksessa ja ansaita tohtorin tutkinto biokuitujen alalla", Kallio toteaa.
FibreNetin avoimet paikat hakuohjeineen löytyvät hankkeen sivuilta. TTY:n avoimet paikat ovat materiaaliopin laboratoriossa sekä mikro- ja nanosysteemien tutkimusryhmässä.
*
Juttu perustuu Tampereen teknillisen yliopiston tiedotteeseen, jonka on jättänyt Sanna Kähkönen.
Aalto-yliopiston ja HUS:n neurokirurgian klinikan välisenä yhteistyönä tehdystä tutkimuksesta syntynyt startup-yritys on saanut miljoonan euron rahoituksen kirurgisen poranterän viimeistelyyn ja myyntiluvan hakemiseen Euroopassa.
Surgifyn kehittämä teknologia ehkäisee kirurgisten porien aiheuttamia hermo- ja verisuonivaurioita leikkausten aikana. Teknologia on mahdollista yhdistää vaivattomasti nykyisin käytössä oleviin kirurgisiin poriin, eikä sen käyttö vaadi kirurgilta ja hoitohenkilökunnalta ylimääräistä harjoittelua. Neurokirurgian lisäksi innovaatiota voidaan hyödyntää selkäkirurgiassa, sekä tulevaisuudessa myös ortopediassa ja hammastoimenpiteissä.
”Teknologia on herättänyt suurta kiinnostusta sairaaloissa ja kirurgien keskuudessa sekä Suomessa että kansainvälisesti. Vierailimme esimerkiksi hiljattain Bostonissa Harvard Universityn opetussairaaloissa, joissa vastaanotto oli erittäin positiivinen”, kertoo yrityksen toimitusjohtaja Visa Sippola ja jatkaa:
”Uskomme, että kehittämämme teknologian avulla on mahdollista säästää tulevaisuudessa ihmishenkiä. Pystymme myös tuomaan selkeitä säästöjä kirurgian alalle – nykyisten kirurgisten porien aiheuttamat komplikaatiot aiheuttavat maailmanlaajuisesti yli 4 miljardin euron kustannukset joka vuosi.”
Teknologia on kehitetty alun perin Aalto-yliopiston ja HUS:n neurokirurgian klinikan välisenä yhteistyönä.
”Olemme ylpeitä Aalto-yliopiston kulttuurista, joka tukee vahvasti yrittäjyyttä ja innovaatiotoimintaa. Menestyksekkäiden startup-yritysten takaa löytyy aina paljon kokeiluja, epäonnistumisia ja onnistumisia, jotka lopulta johtavat toimivaan innovaatioon”, sanoo innovaatioasiantuntija Panu Kuosmanen Aalto-yliopiston tutkimus- ja innovaatiopalveluista.
Surgifyn tavoitteena on saada turvaporanterä markkinoille vuoden 2019 aikana. Yritys aikoo käynnistää tuotteen myynnin ensin Suomessa ja muissa Pohjoismaissa, minkä jälkeen liiketoimintaa on tarkoitus laajentaa nopeasti kansainvälisille markkinoille.
Startupin toiseen rahoituskierrokseen osallistuivat suomalaisen pääomasijoittaja Butterfly Venturesin lisäksi belgialainen Cascara Ventures, ruotsalainen Merkatura AB (Andreas Bunge) ja saksalainen FRIIH GmBH (Dr. Michael Friebe). Rahoitus on tarkoitus käyttää Surgify:n kehittämän neurokirurgisen poran viimeistelyyn ja myyntiluvan hakemiseen Euroopassa.
*
Juttu on Aalto-yliopiston tiedote käytännössä suoraan lainattuna.
Ungarinyinin, torlakin ja vepsän kieliä halutaan tutkia ja elvyttää, kun se vielä on mahdollista. Niitä yhdistää kolme asiaa: puhujat ovat iäkkäitä, puhuttu muoto on vahvempi kuin kirjoitettu ja ne ovat uhanalaisia.
Laura Siragusa, Stef Spronck ja Max Wahlström ovat lingvistejä ja Helsingin yliopiston humanististen tieteiden ohjelman tutkijatohtoreita, jotka tutkivat katoamisvaarassa olevia kieliä.
He kaikki ovat kiinnostuneita kielten ja kulttuurin suhteesta, ja siihen pääsee käsiksi pienten alkuperäiskielten tutkimuksen kautta.
Yllä olevalla videolla tutkijat puhuvat omituisia kieliä, ja alla olevassa, Helsingin yliopiston tiedotuksen julkaisemassa Niina Niskasen, Piia Purran ja Suvi Uotisen kokoamassa teksteissä he kertovat enemmän tutkimuskohteestaan.
"Joskus käy niin, että informantteja on lähdettävä etsimään niityiltä vuohipaimenesta", kertoo Max Wahlström.
"Kun heidät saadaan tupaan, alamme kysellä vanhoista asioista, ja samalla tallentuu murre."
Torlakki on eteläslaavilainen siirtymämurre serbian, makedonian ja bulgarian välissä. Sitä puhutaan Itä-Serbiassa ja Bulgariassa. Wahlström tutkii Timok-joen laaksossa Serbiassa puhuttavaa torlakin varieteettia.
"Serbia on kieliopiltaan lähellä esimerkiksi venäjää. Serbiassa on muun muassa samat sijamuodot kuin venäjässä. Makedoniassa ja bulgariassa sijoja ei ole, ja kielet ovat lisäksi kehittäneet esimerkiksi määräisen artikkelin sekä säilyttäneet muita slaavilaiskieliä monimutkaisemman verbijärjestelmän. Merkittävä syy torlakissa tapahtuneisiin kielenmuutoksiin ovat pitkäkestoiset kielikontaktit vuosisatojen aikana."
"Torlakissa on piirteitä paitsi serbiasta myös makedoniasta ja bulgariasta, ja siksi sen tutkiminen on niin kiinnostavaa. Torlakin avulla on mahdollista päästä kurkistamaan siihen, miten kielenmuutokset tapahtuvat."
Torlakin puhujien määrästä ei ole tarkkaa tietoa, sillä jotkut puhuvat murretta vain vähän, toiset enemmän. Uhanalainen murre kuitenkin on, ja siksi sen tallentamisella ja tutkimisella on kiire.
Max Wahlström tekee tutkimusta yhdessä Serbian Tiedeakatemian Balkanologisen instituutin kanssa. Yhdessä instituutin tutkijoiden kanssa kerätään sekä kielitieteellistä että kansatieteellistä aineistoa. Tämä tapahtuu kiertämällä Timokin alueen syrjäisissä kylissä ja koputtelemalla talojen oviin.
"Balkanilla on helppo tehdä kenttätöitä", kiittelee Wahlström.
"Ihmiset ovat avoimia ja ottavat meidät hyvin vastaan. Etsimme jututettaviksi erityisesti vanhoja naisia, sillä he taitavat murteen miehiä paremmin. Vanhat miehet ovat kaikki käyneet Jugoslavian armeijan ja oppineet siellä serbokroaattina tuolloin tunnetun yleiskielen. Naiset ovat pysytelleet kotikylissä, ja he myös elävät miehiä pidempään."
Alkuperäiskielten tutkija huomaa konkreettisesti, miten kieli ja kulttuuri kietoutuvat yhteen. Stef Spronck antaa esimerkin.
"Länsimaiselle kielentutkijalle lause ’istun siskoni vieressä’ on yleensä vain kokoelma sanoja ja kielioppia", Spronck sanoo.
"Tyypillisesti kielentutkija ryhtyy tutkimaan kieltä pyytämällä puhujia kääntämään tämän tyyppisiä yksinkertaisia lauseita. Ungarinyinin kielen puhujalle tämä lause on kuitenkin perustavanlaatuisesti outo."
Syy: ngarinyinin kulttuurissa vastakkaista sukupuolta olevat sisarukset eivät ole läheisesti tekemisissä keskenään, joten ungarinyiniä puhuva mies todennäköisesti vastaisi kysymykseen: ’ei niin voi sanoa’.
Hollantilainen lingvisti lähti vuonna 2008 Australiaan tekemään tohtorintutkintoaan. Häntä kiehtoi se, miten kulttuuri ja kielioppi kietoutuvat yhteen Australian kielissä.
Spronck oli kotimaassaan opiskellut yleistä kielitiedettä ja slaavilaisia kieliä, mutta Australiassa hän päätyi sattumalta ngarinyin-kansan ja heidän alkuperäiskielensä ungarinyinin pariin. Kielen käyttäjät elävät nykyisin Länsi-Australiassa Derbyn kylässä ja sen lähettyvillä.
Ungarinyinin kieli on vakavasti uhanalainen. Sen puhujia on alle viisikymmentä, ja kieli elää lähinnä harvojen, jo iäkkäiden käyttäjien puheessa. Kielen puhujat, jotka työskentelivät Spronckin kanssa kielen nauhoituksen parissa, toivoivat tarinoiden siirtyvän seuraaville sukupolville. He haluavat varmistua siitä, että ungarinyiniä voi kuulla myös tulevaisuudessa.
Ungarinyin on säilynyt vuosisatoja ilman kirjoitettua kieltä, ja osa vanhoista puhujista suhtautuu kirjoittamiseen varauksella.
Ungarinyin on säilynyt vuosisatoja ilman kirjoitettua kieltä, ja osa vanhoista puhujista suhtautuu kirjoittamiseen varauksella, sillä kielellä on vahvat perinteet nimenomaan puhuttuna kielenä.
Nuoremmat sukupolvet suhtautuvat kirjoitukseen työkaluna, jonka ansioista kieltä on helpompi jakaa ja se pysyy muistissa. Kielen puhujat ja kielitietieteilijät ovat kehitelleet useita tapoja kirjoittaa ungarinyiniä vuosien ajan, ja viettäessään aikaa ngarinyinien yhteisössä Spronck esitteli niitä työpajoissa ja keskustelutilaisuuksissa.
Spronck vietti lopulta Australiassa yli kuusi vuotta, sillä alkuperäiskansaan tutustuminen ja henkilökohtaisten suhteiden rakentaminen veivät aikaa. Spronckin työhön kuului kenttämatkoja, ihmisten haastattelua ja kielen dokumentointia ja kuvailua.
Australiassa on ollut parhaimmillaan 250 alkuperäiskieltä. Nyt niistä enää noin kymmenen on päivittäisessä käytössä. Eri puolilla Australiaa nousseet liikkeet tekevät työtä vanhojen alkuperäiskielten elvyttämiseksi.
Kun italialainen Laura Siragusa opiskelijana valitsi pääaineekseen venäjän, hän ei vielä aavistanut päätyvänsä pienen vepsän kielen pariin.
Hän sai ensi kontaktin suomalais-ugrilaisiin kieliin vaihto-opiskelijana Helsingissä ja palasi myöhemmin oppimaan lisää. Yksi hänen esikuvistaan on vepsäläinen tutkija ja aktivisti Zinaida Strogalschikova.
Viime elokuussa Suomeen saapunut Siragusa viihtyy Helsingissä hyvin: yhteistyömahdollisuuksia muiden alkuperäiskansatutkijoiden kanssa on paljon, koska kiinnostuksen kohteet ovat yhteisiä.
Itämerensuomalaisella vepsän kielellä on noin viisituhatta puhujaa. Vepsäläiseksi identifioituvia on Siragusan mukaan kuutisen tuhatta. Vepsää puhutaan Äänisjärven etelä- ja länsipuolella, ja se voi parhaiten Karjalan tasavallassa, jossa käynnistyi tarmokas elvytysliike 1980-luvulla. Siellä vepsä saa tukea paikallishallinnolta: on kirjallisuutta ja sanomalehtiä, tv ja radiokin toimivat. Sanastoa kehitetään aktiivisesti esimerkiksi koulumaailman käyttöön.
Muualla kylät ovat eristyneempiä ja tyhjenevät nuorista, potentiaalisista puhujista. Toisaalta kylissä kieli on läheisemmässä suhteessa perinteiseen ympäristöön ja arkeen. Vepsänkielinen musiikkitoiminta, kuten kuorot ja yhtyeet, voi hyvin.
Vaikka vepsällä on kirjakieli, myös puhutulla kielellä on Siragusan mukaan merkitystä. Kun kielellä on puhujia, se pysyy elävämpänä.
"Vepsäläiset itse ovat optimistisia kielensä tulevaisuudesta. He eivät halua uhrin asemaa. Vepsä selvisi jo sodasta, Stalinin terrorista ja Venäjän assimilaatiopolitiikasta. Toivoa siis on."
Ilmatieteen laitos ja Oulun yliopisto ovat sopineet avaruustoiminnan lisäämisestä ja yhteistyön tiivistämisestä Sodankylän avaruuskampuksella, jossa sijaitsevat Ilmatieteen laitoksen Arktinen avaruuskeskus ja Oulun yliopiston erillislaitos Sodankylän geofysiikan observatorio (SGO).
Sodankylän kaakkoispuolella lentokentän vieressä sijaitsee Tähtelä, ja siellä on paljon avaruudellista.
Siellä on otsikkokuvassakin oleva suuri EISCAT-revontulitutkan antenni, satelliittien lähettämien tietojen vastaanottoasemia, erilaisia mittalaitteita ja kaukoputkia, sekä tusinan verran rakennuksia.
Satunnainen kävijä huomaa vasta päärakennuksen, Polarian, edessä olevia kylttejä lukiessaan, että paikalla ovat nykyisin Oulun yliopiston alainen erillislaitos Sodankylän geofysiikan observatorio sekä Ilmatieteen laitoksen Arktinen avaruuskeskus.
Nämä kaksi tahoa ovat toki toimineet läheisessä yhteistyössä aiemminkin, mutta nyt Ilmatieteen laitos ja Oulun yliopisto ovat sopineet avaruustoiminnan lisäämisestä ja yhteistyön tiivistämisestä: syntymässä on Sodankylän Avaruuskampus.
Käytännön toimenpiteenä yhteistyön tiivistämiseksi Ilmatieteen laitos ja Oulun yliopisto ovat sopineet uuden yhteisprofessuurin rahoittamisesta Sodankylän avaruuskampukselle vuoden 2018 aikana.
Uuden professorin asiantuntemuksella vahvistetaan geoavaruusympäristön ja ilmakehän vuorovaikutusten tutkimusta Suomessa. Professuurilla edistetään Sodankylän avaruuskampuksen mittaus- ja palveluinfrastruktuurin kehitystä ja modernien menetelmien hyödyntämistä esimerkiksi hahmontunnistus- ja inversiotekniikoiden käytössä sää-, ilmakehätutkimus- ja avaruussääsovelluksiin.
Professuuri avataan avoimeen kansainväliseen hakuun ja täytetään viiden vuoden määräajaksi tai pysyvästi päätoimisena sijoituspaikkana Sodankylän avaruuskampus.
Sodankylän geofysiikan observatorion johtaja Esa Turunen kertoo avaruussääilmiöiden, kuten revontulten, vaikutuksen ilmakehän kemiaan olevan yksi Sodankylän avaruuskampuksen keskeinen yhteinen tutkimuskohde.
”Tiedämme, että parittoman typen ja vedyn määrät lisääntyvät esimerkiksi sykkivien revontulten yhteydessä ja että tämä aiheuttaa katalyyttistä otsonikatoa keski-ilmakehässä joko suorana vaikutuksena 70-80 kilometrin korkeudessa tai välillisesti ilmamassojen kulkeutumisen kautta.”
Näiden prosessien globaalia merkitystä tutkitaan laajoilla tietokonemallinnuksilla, satelliittiaineistojen analyysillä ja omilla mittauksilla, joista uusimpana avaruuskampuksen laitokset ovat yhdessä pystyttämässä mesosfäärin otsonin määrän mittausta koko Suomen kattavalla havaintoverkolla.
Yhteinen havaintoverkko on myös satelliittitomografiamittaus, jolla koko Suomen alueelta saadaan kolmiulotteinen kuva yläilmakehän vapaista sähkövarauksista ja siten esimerkiksi revontulten aiheuttamista häiriöistä radioliikenteeseen ja satelliittipaikannukseen.
Ilmatieteen laitoksen avaruus- ja kaukokartoituskeskuksen johtaja Jouni Pulliainen painottaa Arktisen avaruuskeskuksen satelliittimaa-aseman kehittämisen olevan olennainen osa Suomen avaruusstrategiaa. Ilmatieteen laitoksen avaruustoiminta keskittyy kaukokartoitus- ja sääsatelliittien hyödyntämiseen sekä avaruussään, Maan ja muidenkin planeettojen kaasukehäprosessien tutkimukseen.
Satelliittien vastaanoton lisäksi Sodankylän maa-asema kykenee myös komentamaan satelliitteja.
Satelliittiasemalla on käytössään kaksi 7-metristä paraboloidiantennia, joista toisessa on vastaanottimen lisäksi myös lähetin, yksi 2,4-metrinen vastaanottoantenni sekä superlaskentakeskus satelliittiaineistojen analyysiä varten. Tärkeä osa toimintaa on satelliittimittausten validointi ja kalibrointi omilla maanpinnalta sekä palloluotauksilla troposfäärissä ja stratosfäärissä tehtävillä havainnoilla.
Sodankylän avaruuskampuksella tuotettavia aineistoja hyödynnetään navigointiin Itämeren merijääalueilla, ilmakehän tilan seurantaan esimerkiksi tulivuorten purkautuessa, pohjoisen pallonpuoliskon ilmastotutkimukseen, tulvatarkkailuun keväisin sekä avaruussääpalvelujen tuottamiseen aurinkomyrskyjen aikaan.
Sodankylän satelliittidatakeskus tarjoaa satelliittiaineistoja, tuotteita ja infrastruktuuria myös yritystoimijoiden käyttöön Public-Private-Partnership -pohjalta.
Sodankylän geofysiikan observatorio tekee kansallisena tehtävänä geofysikaalisia mittauksia Suomen pituuspiirillä Jäämeren alueelta pohjoisen Fennoskandian, koko Suomen ja Afrikan kautta Etelämantereelle.
Havaintotoiminta kattaa monipuolisesti maan magneettikentän, ionosfäärin, revontulien, kosmisen säteilyn ja myös seismisen aktiivisuuden mittaukset.
Yli sata vuotta sitten perustetun observatorioalueen päärakennus, Polaria.
Observatorion geoavaruusympäristön ja ilmakehän vuorovaikutusten tutkimus on osa yhdestä Oulun yliopiston valitsemasta strategisesta tutkimuksen keihäänkärjestä, Maan ja lähiavaruussysteemin sekä ympäristön tutkimus.
Yliopisto panostaa tämän tutkimuksen tukemiseen rahallisesti sekä infrastruktuuria kehittämällä että luomalla uusia tutkimustyöpaikkoja Sodankylään.
Kilpisjärvellä toimiva observatorion KAIRA-asema, Suomen suurin radioteleskooppi, yläilmakehää jatkuvasti kuvantava radioantennikenttä, on rakennettu pääosin yliopiston rahoituksella.
Sodankylän Tähtelässä avaruuskampuksen maisemaa hallitsee kansainvälisen tutkajärjestön EISCAT-sirontatutkavastaanottimen 32-metrinen lautasantenni. EISCAT-järjestö on juuri aloittanut uuden, maailman edistyksellisimmän yläilmakehän ja lähiavaruuden tutkimukseen tarkoitetun sirontatutkan EISCAT_3D rakentamisen, jonka odotetaan valmistuvan vuoden 2021 loppuun mennessä. Siihen kuuluvat lähetinvastaanotin Norjassa ja vastaanottimet Suomessa ja Ruotsissa. Observatorio koordinoi Suomen Karesuvantoon suunnitellun 10 000 yksittäisen antennin vastaanotinaseman rakentamista.
*
Jutun pohjana on Oulun yliopiston tiedote.
Helposti valmistettavat orgaaniset ohutkalvot voivat säilöä tietoa yli kymmenen vuotta yhdellä muutaman voltin sähköimpulssilla.
Jos olet tuskastunut siihen, että kovalevysi tai kännykän muisti tuntuu olevan koko ajan täynnä, voit lohduttautua sillä, että et ole yksin. Lisäksi ongelma on varsin pieni verrattuna siihen, että lähitulevaisuudessa on edessä vieläkin suurempia ongelmia.
Kiitos vain, esineiden internet, eli Internet of Things – kuten kaikkia kuviteltavia laitteita netin kautta yhdistävää maailmaa kutsutaan.
Osa ongelmaa on se, että nykyinen komponentti- ja piirilevyteknologia ei kykene hallitsemaan esineiden internetin synnyttämiä datamassoja.
Jo yksi älykello, siivousrobotti tai itsestään ajava auto voi tuottaa gigatavuittain dataa päivässä, ja yhdessä lentokoneen siivessä voi olla yli 10 000 sensoria. Arvioiden mukaan esineiden internet käyttääkin vuonna 2020 yli 50 miljardia sensoria.
Jotta laitteisiin saadaan tarpeeksi laskentatehoa, nykyiset tietokoneiden piirilevyissä käytettävät transistorit pitäisi pystyä kutistamaan muutaman nanometrin kokoisiksi.
Siinäkin on ihan pieni ongelma: ne eivät toimisi silloin kunnolla.
Lisäksi ennenäkemättömän datamäärän käsittely ja tallennus vaativat valtavasti energiaa.
Aalto-yliopistossa työskentelevän akatemiatutkija Sayani Majumdarin vetämä tutkijaryhmä kehittää molemmat ongelmat ratkaisevaa teknologiaa: peruspalikoita neuromorfisten eli aivojen toimintaa jäljittelevien tietokoneiden komponentteihin.
Maailman suurimmat IT-yritykset ja EU investoivat neuromorfisten tietokoneiden tutkimukseen huomattavasti, mutta kukaan ei vielä ole pystynyt luomaan toimivaa nanokokoista laitteistoa, jota voisi myös valmistaa teollisesti.
“Neuromorfisten tietokoneiden vaatima teknologia kehittyy nyt nopeammin kuin niiden haastajat eli kvanttitietokoneet. Yliopistot ja yritykset etsivät kuumeisesti tapoja tehdä vaativaa laskentaa suoraan älypuhelinten, tablettien ja tietokoneiden laitteistolla – ilman ohjelmistoja. Jotta se onnistuisi, tarvitaan äärimmäisen energiatehokkaita, aivojen neuroverkkojen sähköistä tietojenkäsittelyä imitoivia komponentteja”, Majumdar sanoo.
Majumdarin ryhmä on onnistunut valmistamaan uudenlaisia ferrosähköisiä tunneliliitoksia eli muutaman nanometrin paksuisia, kahden elektrodin välissä olevia ohutkalvoja. Liitokset toimivat vain muutamien volttien jännitteellä, ja niitä voi yhdistää monenlaisiin elektrodimateriaaleihin, kuten kaikissa tietokoneissa yleisiin piisiruihin.
Liitoksiin voi myös tallentaa informaatiota yli kymmeneksi vuodeksi ilman lisävirtaa. Niitä voi valmistaa nopeasti suuria määriä normaalissa huoneenlämpötilassa, ilman tyhjiötä tai puhdastiloja. Perinteiset tunneliliitokset on tehty metallioksideista, ja niitä voi valmistaa vain 700 asteen lämpötilassa ja tyhjiössä.
”Meidän liitoksemme on tehty orgaanisista hiilivedyistä, joten ne vähentäisivät myös elektroniikkajätteen raskasmetallisaasteen määrää”, Majumdar huomauttaa.
Ferrosähköiset ohutkalvokomponentit ovat ihanteellisia neuromorfisiin tietokoneisiin, koska ne vaihtavat tilaa ei vain binaarisesti nollan ja ykkösen, vaan myös monien muiden tilojen välillä. Siten ne voivat ikään kuin muistaa niihin syötettyä informaatiota samaan tapaan kuin aivot. Komponentit tarvitsevat vain minimaalisen määrän energiaa säilyttääkseen kerran saamansa informaation – vaikka niistä kytkisi virran pois ja käynnistäisi uudestaan.
Kyse ei ole enää edes transistoreista vaan muistavista ”memristoreista”. Esimerkiksi Marsia seuraavan kerran vuonna 2020 tutkimaan lähetettävä Rover-robotti tarvitsee keinotekoisia aivoja muistuttavan laitteiston, jotta se voisi analysoida keräämäänsä dataa vain yksi aurinkokenno energianlähteenään.
”Yritämme seuraavaksi yhdistää miljoonia tunneliliitoksiamme käyttäviä memristoreita neliösenttimetrin kokoiseksi verkostoksi. Ne voisivat suorittaa kompleksisia tehtäviä, kuten kuvan- ja hahmontunnistusta ja tehdä analysoimansa datan pohjalta itse päätöksiä”, Majumdar kertoo.
*
Juttu on Aalto-yliopiston tiedote lievästi editoituna.
Turun yliopiston tutkijat ovat äkänneet suomalaisesta maastosta uuden, aiemmin tieteelle tuntemattoman maaperämuodostuman lasertekniikan avulla. Löydös on geomorfologisesti merkittävä.
Kun Turun yliopiston maantieteen osaston tutkijat Joni Mäkinen ja Kari Kajuutti kartoittivat Suomen jääkaudella syntyneitä maaperämuodostumia uusista lasertekniikalla saaduista aineistoista, heidän huomionsa kiinnittyi kummallisiin säännöllisen kolmion muotoisiin kumpareisiin.
Ihmetys oli suuri, koska suomalaiset maaperämuodostumat on tunnettu hyvin jo vuosikymmenien ajan.
"Pidimme niitä aluksi lasertekniikan virheinä, mutta kun niitä löytyi lisää ja ne muodostivat järkeviä kokonaisuuksia, alkoi näyttää selvältä, että tekniikan avulla oli löydetty aiemmin tunnistamattomia muodostumia", Kajuutti kertoo.
Uuden merkittävän geologisen löydön takana on laserteknologia. Kun lentämällä saaduista laserkeilausaineistoista opittiin poistamaan puusto, maanpinnasta pystyttiin saamaan erittäin yksityiskohtaisia maastomalleja.
"Siitä huolimatta on hämmentävää, ettei muodostumia ollut keksitty aiemmin. Kun ensimmäisen kerran lähdimme kentälle etsimään kolmioita, emme oikein tienneet, mitä odottaa", Mäkinen sanoo.
Tutkijoiden kenttähavainnot auttoivat ymmärtämään, miksi muodostumien löytäminen oli vaikeaa.
"Kumpareet ovat enimmäkseen matalia ja laaja-alaisia", Kajuutti avaa.
"Niiden korkeus on kahdesta viiteen metriä, pituus 100 – 200 metriä. Koska ne ovat metsän peitossa ja sijaitsevat lähes aina hyvin syrjäisillä seuduilla, vaatisi aikamoisen sattuman, että niihin törmäisi vahingossa ja hahmottaisi niiden kolmiomaisuuden."
Murtoo on vaikeasti havaittavissa oleva pitkänomainen kumpare. Kuva: Kari Kajuutti.
Kun tutkijoille selvisi, ettei vastaavia muodostumia ole aiemmin löydetty, piti niille keksiä nimi. Se osoittautuikin yllättävän vaikeaksi.
Pohdinnan jälkeen päädyttiin nimeen murtoo. Nimen takana on yksi ensimmäisistä muodostumien löytöpaikoista. Murtoo sijaitsee lähellä Nokian ja Vesilahden kuntien rajaa noin 30 km Tampereelta lounaaseen.
"Murtoo on sikäli oiva nimi, että sanahan viittaa murtuneeseen, ja maa kolmioitten esiintymisalueilla on todellakin ”murtunutta”, kivikkoista ja täynnä suuria lohkareita", Kajuutti sanoo.
Maanmittauslaitos ja geologian tutkimuskeskus (GTK) ovat panostaneet Suomen kartoittamiseen laserkeilauksella, jonka tuloksia jokainen voi tarkastella GTK:n verkkopalvelussa.
Lasermallia tarkastellessaan tutkijat löysivät kolmiot, joiden esiintymistä ja syntyprosessia he ovat selvittäneet. He ovat aloittaneet yhteistyön myös ruotsalaisten tutkijoiden kanssa, jotka ovat onnistuneet löytämään samanlaisia muotoja Ruotsista.
"Totta kai murtoita täytyi löytyä Ruotsista", Mäkinen kertoo.
"Samainen jääkausi siellä oli kuin meilläkin. Uusia löytöjä tullaan varmasti vähitellen tekemään kaikkialla, missä on ollut sulava mannerjäätikkö. Ilmaston lämmetessä jäätikkö sulaa ja syntyy valtavia määriä vettä. Vesi hakeutuu jään alle, jolloin jäätikön kuljettama maa-aines sopivissa olosuhteissa kasautuu murtoiksi."
*
Juttu on Turun yliopiston tiedote vain hieman editoituna.
Tunnettu aerosolitutkija, akateemikko Markku Kulmala ehdottaa Nature-lehdessä maailmanlaajuisen mittausverkoston rakentamista planeettamme tilan selvittämiseksi ja jatkuvaksi seuraamiseksi. Tuhat asemaa riittäisi – esimerkkinä suomalaisten SMEAR.
Hyytiälässä, Juupajoella, on Helsingin yliopiston SMEAR II -asema, missä mitataan jatkuvasti yli 1200 erilaista muuttujaa ilmassa ja ympäristössä.
Kasvihuonekaasujen pitoisuudet, pienhiukkasten pitoisuudet ja koostumus, otsoni, typen oksidit, rikki- ja typpihappo, sadat erilaiset hiilivedyt, molekyyliklusterit, maaperän ominaisuudet, fotosynteesi ja puiden kaasuaineenvaihdunta – nämä kaikki ja paljon muuta kirjautuvat tietokoneisiin ympäri vuorokauden.
Mittaustiedot näyttävät miten Hyytiälän metsämaasto hengittää ja elää, sekä kuinka muualta tulleet ilmavirtaukset tuovat sinne aineita ympäröivästä maailmasta.
Markku Kulmala ehdottaa viime torstaina, 4. tammikuuta Nature -lehdessä olleessa artikkelissa Build a global Earth Observatory SMEAR:in ottamista esimerkiksi hankkeessa, joka rakentaisi maailmanlaajuisen mittausverkoston maapallon tarkan tilan kartoittamiseen ja seuraamiseen.
Ympäri maailman tehdään koko ajan paljon mittauksia, joten niistä ei sinällään ole pulaa, mutta yhtenäinen, samalla tavalla samoja merkkikaasuja pitkäaikaisesti ja luotettavasti mittaava järjestelmä, jonka tuottamat havainnot olisivat vapaasti kaikkien maailman tutkijoiden käytössä, olisi huima askel eteenpäin.
Tiedot auttavat erilaisten luonnonilmiöiden takaisinkytkentöjen ja vuorovaikutusten selvittämisessä.
Kulmalan ehdottama maapallonlaajuinen uusi Global SMEAR (Stations for Measuring Earth Surface Atmosphere Relations) -verkko tarvitsee noin tuhat Hyytiälän kaltaista asemaa.
"Investointikustannukset asemaa kohden ovat 10 miljoonaa euroa, joten investoinnit Global SMEAR -verkkoon olisivat samaa suuruusluokkaan kuin Trumpin muuri Meksikon rajalle", akateemikko Kulmala sanoo.
Global Observatory (Global SMEAR) mittaisi kasvihuonekaasuja, pienhiukkasia, hivenkaasuja, oksidantteja, pilvien ominaisuuksia, sadetta, ekosysteeminen tilaa ja yleisesti ottaen ympäristön muutoksia, ihan niin kuin Hyytiälässä jo tehdään.
Lisäksi mukaan olisi hyvä ottaa myös uutta teknologiaa, kuten massaspektrometria, joka pystyy ilmakehässä mittaamaan erittäin pieniä hiukkaspitoisuuksia.
"Global SMEARin toteuttaminen vaatii laajaa kansainvälistä yhteistyötä, jota voisi pitkällä aikavälillä johtaa esimerkiksi meteorologian kansainvälinen järjestö WMO yhdessä suomalaisten toimijoiden kanssa", Kulmala arvelee viitaten Hyytiälän SMEAR-asemalta saatuun korkeatasoiseen aineistoon.
Hyytiälän SMEAR II -asema. Kuva: Helsingin yliopisto.
Helsingin yliopiston ilmakehätutkijat ovat kehittäneet SMEAR-konseptia vuodesta 1989, jolloin professori Pertti Hari ja Markku Kulmala aloittivat ensimmäisen SMEAR-aseman suunnittelun. Konseptin oleellisena osana on avoin data ja datavirrat.
"Kun on riittävästi avointa dataa maapallon tilasta, se mahdollistaa riittävän monipuolisen analyysin. Näin saadaan tietoa esimerkiksi siitä, mitkä alueet maapallolla voivat vahvistaa hiilinieluja ja lisätä ilmakehää viilentävien pienhiukkasten syntyä."
Kulmala uskoo myös, että uusia ilmastonmuutosta hillitseviä takaisinkytkentöjä voi löytyä.
"Vain riittävällä datalla ja monipuolisella analyysillä päästään tekemään kestäviä päätöksiä, hän sanoo.
Se jo tiedetään kipeän hyvin, että ilmaston muuttuessa kaupungistuminen lisääntyy, ruoka ei riitä, ja puhdas vesi muuttuu yhä vaikeammin saatavaksi; ilma saastuu, biodiversiteetti kärsii, ympäristö kemikalisoituu, epidemiat globaalistuvat ja energia on käymässä niukaksi – kaikki ovat ilmiöitä, jotka liittyvät oleellisesti toisiinsa eikä niitä voi ratkaista yksitellen.
*
Juttu perustuu Helsingin yliopiston viestinnän tiedoteeseen.
