Aalto-professori Risto Niemiselle Suomen Leijonan ritarikunnan komentajamerkin

Risto Niemisen erikoisala on teoreettinen ja laskennallinen materiaalifysiikka, jolta alalta hän on julkaissut yli 500 tieteellistä artikkelia. Hän johtaa Suomen Akatemian laskennallisen nanotieteen huippuyksikköä (COMP). Huippuyksikössä tutkitaan laskennallisia menetelmiä hyödyntämällä materiaalitekniikan ja nanoteknologian ilmiöitä. Yksikön tutkimus on alansa kansainvälistä huippua.

Professori Nieminen toimii tärkeässä ja näkyvässä roolissa alan kansainvälisessä tiedeyhteisössä. Hänen työnsä on hieno esimerkki perustutkimuksesta, jossa otetaan riskejä. Tieteellisten saavutustensa lisäksi hän on myös erinomainen roolimalli nuorille tutkijoille sekä inspiroiva ja kannustava ohjaaja. Aalto-yliopiston ensimmäiseksi Aalto-professoriksi hänet nimitettiin elokuussa 2010.

Vararehtori Heikki Mannilalle Suomen Valkoisen Ruusun ritarikunnan I luokan ritarimerkin

Vararehtori, professori Heikki Mannila on tiedonlouhinnan tutkimuksen pioneeri ja sen menetelmien keskeisiä kehittäjiä maailmassa. Hän on työskennellyt tietojenkäsittelytieteen perustutkimuksen lisäksi aktiivisesti useilla sovellusalueilla, joista tärkein on bioinformatiikka. Muita sovellusalueita ovat tietoliikenne, paleoekologia, paleontologia ja kielentutkimus. Hän toimi akatemiaprofessorina vuosina 2004-2009 Algoritmisen hahmonetsinnän ja tiedon louhinnan teorian alalla.

Hänelle on myönnetty ACM SIGKDD Innovation -palkinto vuonna 2003 sekä IEEE ICDM --palkinto tutkimussaavutuksista vuonna 2009. Heikki Mannila on julkaissut lähes 200 artikkelia lukuisissa tieteellisesti merkittävissä aikakauskirjoissa ja konferenssijulkaisuissa.

Kuvassa vasemmalta dekaani Ilkka Niemelä, Aalto-professori Risto Nieminen ja henkilöstöpäällikkö Helena Knuuttila.

Avoleikkaushoitoa ja kasvaimien poistoa korvaamaan kehitetyssä hoitomuodossa, radiotaajuusablaatiossa, tuumoreita tuhotaan kuumennettavan neulan avulla. Hoito soveltuu huomattavasti suuremmalle osalle potilaita kuin avoleikkaus ja hoidosta toipuminenkin kestää murto-osan siitä. Kuumennushoidon toteutus ja suunnittelu ovat silti edelleen pitkälti radiologien ja kirurgien ammattitaidon ja kokemuksen varassa.

Hiljaisesta tiedosta avoimeksi työkaluksi

Saksalaisen Fraunhofer FIT -instituutin vetämässä projektissa luodulla Intervention Planning System (IPS) -ohjelmalla voidaan suunnitella potilaskohtaista hoitoa ja toimenpiteitä ennennäkemättömän tarkasti. Aalto-yliopiston lääketieteellisen tekniikan ja laskennallisen tieteen laitoksella kehitetyn kuvankäsittelyohjelman avulla maksasta luodaan potilaskohtainen 3D-malli, jota käytetään toimenpiteen numeerisessa simuloinnissa. Lisäksi 3D-mallin avulla operaationeulan sisääntuloreitit voidaan suunnitella etukäteen.

Kuva: Kolmiulotteisessa mallissa kuvattuina maksa, verisuonet, kuumennusneula ja simuloitu poistettava kudosalue.

– Tästä on hyötyä etenkin aloitteleville radiologeille ja kirurgeille, joilla ei ole vielä kokemusta lukuisista toimenpiteistä, Mika Pollari tutkimusryhmästä uskoo.

– Koko maksan geometria sekä kudoksen yksilölliset ominaisuudet voidaan hahmottaa IPS-ohjelmalla muutamalla hiiren klikkauksella.

Hiljainen tieto ja taito voidaan siis nyt saada yksittäisen lääkärin mielestä ja käsistä tietokoneen ruudulle avoimesti pyöriteltäväksi, kokeiltavaksi ja simuloitavaksi. Ohjelmistoa on Pollarin mukaan myös harkittu käytettäväksi lääketieteelliseen koulutukseen.

Simuloimalla tarkempaa hoitoa

Maksan syöpien kuolleisuus on yksi korkeimpia, ja syöpien etäpesäkkeet leviävät muualta elimistöstä suurella todennäköisyydellä juuri maksaan. Eduistaan huolimatta radiotaajuushoito ei poista syövän uusiutumisen riskiä; kalliita hoitokertoja vaaditaan todennäköisesti useita.

– Kuumennushoidon tulisi onnistua kerralla, jotta se olisi yhtä tehokasta kuin avoleikkaus. Syöpä voi uusiutua, jos ablaatioaluetta, eli poistettavan kudoksen alaa ei olla osattu ennustaa tarpeeksi tarkasti. IPS:lla arviointi voidaan tehdä ennen toimenpidettä eikä viikkoja sen jälkeen, Pollari toteaa.

3D-kuvantamisen pohjalta ohjelmalla simuloidaan kuumennuksen vaikutuksia kudoksessa. Matemaattiseen mallinnukseen perustuvalla simulaatiolla ablaatioalueen määrittäminen onnistuu nykyistä tarkemmin.

Vaikka ohjelmisto onkin teknisesti valmis, laajamittainen kliininen käyttötestaus on vielä edessä.

– IPS esitellään yhteistyökumppaneille helmikuun aikana, minkä jälkeen kehitystyö voisi alkaa sairaaloissa, Pollari toivoo.

Lisätietoja:

Mika Pollari
mika.pollari@aalto.fi
puh. +358 9 470 25609

IMPPACT-projektin kotisivut (imppact.eu)

Lääketieteellisen tekniikan ja laskennallisen tieteen laitokselta (BECS) projektiin osallistuivat Tuomas Alhonnoro, Yrjö Häme, Mikko Lilja, Mika Pollari ja Antonios Thanellas.

Yritysten välinen palvelutuotanto on yhteispeliä, jossa asiakas- ja toimittajaorganisaation työntekijöiden välinen vuorovaikutus vaikuttaa kummankin organisaation tuloksellisuuteen. Aiemmin on oletettu, että tärkeintä on ymmärtää yritysten välisen ja kuluttajille suunnatun palveluliiketoiminnan ero.

Johtavien palveluliiketoiminnan tutkijoiden uunituoreisiin näkemyksiin nojautuen Fischer argumentoi, että myös palveluliiketoiminta on ihmisten, toimittajien ja asiakkaiden välistä yhteistoimintaa. Tutkimuksessa analysoitiin koko palveluliiketoimintaketju. Tulokset osoittavat, että asiakasvastuuhenkilöiden ja asiakkaiden kanssakäymisen luonteella on keskeinen merkitys tuloksellisuuteen.

Työpaikan hyvä ilmapiiri heijastuu asiakaspalveluun myönteisesti

Merja Fischer tutki kahden työntekijäryhmän, huoltoinsinöörien ja asiakaspalvelupäälliköiden, näkemysten vaikutusta asiakastyytyväisyyteen. Huoltoinsinöörit toimivat fyysisesti asiakkaan tiloissa, kun asiakaspalvelupäälliköiden ja asiakkaiden yhteydenpito tapahtuu useimmiten puhelimitse tai sähköpostitse.

Tutkimuksen mukaan huoltoinsinöörien henkilökohtainen omistautuminen työlle on yhteydessä asiakkaiden myönteisiin palvelukokemuksiin. Myös asiakaspalvelupäälliköiden kokemus työpaikan myönteisestä ilmapiiristä näkyy asiakkaiden positiivisina palvelukokemuksina.

Toisin sanoen työntekijöiden oma toiminta asiakasyhteistyötilanteessa korostuu sen ollessa välitöntä ja toistuvaa. Silloin kun yhteistyö on teknologisesti välittynyttä ja tiettyyn hetkeen keskittyvää, värittää koko työpaikan ilmapiiri asiakaskokemuksen.

– Kannattava palveluliiketoiminta perustuu palveluorganisaation sisäiseen positiiviseen ilmapiiriin ja asiakas-toimittaja -yhteistyön positiiviseen ilmapiiriin. Molemmissa tapauksissa positiivinen ilmapiiri syntyy myönteisen vuorovaikutuksen kautta, Fischer toteaa. Onnistunut vuorovaikutus synnyttää myönteisiä tunteita, lisää luottamusta itseen ja toisiin, vapauttaa luovuutta ja kekseliäisyyttä. Positiiviset tunteet auttavat näkemään kokonaisuuksia ja lisäävät kokemusta yhteisöllisyydestä.

Jokainen vuorovaikutustilanne luo mahdollisuuden myönteisen ilmapiirin rakentumiselle ja positiivisen käyttäytymisen kumuloitumiselle. Yrityksen johdon positiivinen käyttäytyminen toimii roolimallina koko henkilöstölle. Innostus, energia ja myötäeläminen tarttuvat.

Työntekijä- ja asiakastyytyväisyystutkimuksen tulokset rinnastettava

– Jo nyt yritykset mittaavat kannattavan palveluliiketoiminnan onnistumistekijöitä – mutta toisistaan erillään! Asiakkaiden ja henkilöstön kokemuksia ja näkemyksiä tulisi mitata siten, että mittaustuloksia voidaan rinnastaa suoraan toisiinsa. Integroimalla raportit toisiinsa yritys pystyy seuraamaan työilmapiirin vaikutusta asiakassuhteisiin ja edelleen yrityksen tuloksellisuuteen, Fischer sanoo.

Kauppatieteen maisteri Merja Fischer väittelee perjantaina 17.2.2012 klo 12 Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulussa, salissa AS1, Otaniementie 17, Espoo. 

Linkki väitöstiedotteeseen: http://sci.aalto.fi/fi/current/events/vaitos_fischer_merja/

Lisätietoja: 

KTM Merja Fischer , merja.fischer@aalto.fi, 040 821 1765

Ikkalan ryhmä on kiinnostunut luonnossa esiintyvistä lujista ja keveistä itsejärjestyneistä nanokomposiittirakenteista, kuten simpukan kuoren alla esiintyvästä helmiäisaineesta sekä silkin ja nanoselluloosan kaltaisista biologisista kuiduista. Useat luonnon lujat materiaalit rakentuvat sekä yhdensuuntaisista lujista elementeistä että pehmentävistä ja sitkistävistä makromolekyyleistä. Rakenteita muodostuu kaiken kokoisia, ja niissä yhdistyvät vastakkaiset ominaisuudet: lujuus ja sitkeys.

Materiaalitieteen kannalta on houkuttelevaa tunnistaa ominaisuuksien fysikaaliset syyt ja tuottaa vastaavia rakenteita ja toimintoja.  Luonnon materiaalit ovat muodostuneet pitkän evoluution aikana, ja niiden tuottaminen on hidasta ja erittäin kallista. Biomimetiikka tutkii siis keinoja luonnon materiaalinmuodostuksen jäljittelemiseksi.

– Luonnossa olevat materiaalit ovat usein yhtä aikaa jäykkiä, lujia, sitkeitä ja keveitä. Tällaisen materiaalin suunnitteleminen  on hyvin vaikeaa, mutta luonnosta oppia ottamalla olemme siinä edistyneet, akatemiaprofessori Olli Ikkala kertoo.

Sovellusten tavoitteena teknologinen tuotannollisuus, mutta Ikkala huomauttaa sovellusten nousevan vain nanorakenteiden teoreettisen ymmärryksen kautta.

– Lopulta näköpiirissä on jopa suunnitella luontoa parempia uusia materiaaleja, joilla on uusia ominaisuusyhdistelmiä, Ikkala ennakoi.

Ikkalan ryhmä on jo onnistunut tuottamaan monenlaisia nanomateriaaleja.

– Pyrimme jäljittelemään esimerkiksi simpukankuoren ja silkin ominaisuuksia. Runsas vuosi sitten esittelimme ensimmäisenä maailmassa kevyen ja lujan helmiäisen materiaalin, jota on varsin helppo tuottaa. Tärkeä tieteellinen ongelma on selvittää, miten sitkeyttä aikaansaavat polymeerit käyttäytyvät nanokoossa. Olemme myös valmistaneet uudenlaisia taipuisia ja funktionaalisia, ultrakevyitä huokoisia materiaaleja eli aerogeeleja.

Materiaalien ominaisuudet aukeavat vähitellen

Biomimeettisten nanokomposiittien ominaisuuksien tutkimus perustuu itsejärjestymisen lähtöaineiden selvittämiseen. Lähtöaineita voivat olla esimerkiksi nanoliuskeet, polymeerit, hiilen uudet olomuodot, pinta-aktiivit ja myös nanoselluloosa.

– Selluloosa on erityisen kiinnostava, koska se on maailman yleisin polymeeri, ja sitä saadaan uusiutuvista metsistämme. Nanokokoiset selluloosakuidut vertautuvat lujuudeltaan metalleihin, mistä kumpusikin kiinnostus nanoselluloosan hyödyntämiseen biomimeettisten itsejärjestyvien lujien materiaalien suunnittelussa, Ikkala kertoo

- Silkki on malliesimerkki mekaanisesti erinomaisesta kuidusta, tosin vain kallis. Sitä osataan jo tehdä mikrobiologisin ja geneettisin menetelmin, mutta tuotantokustannukset ovat silloinkin korkeita.

Syitä silkin erinomaisiin mekaanisiin ominaisuuksiin ei vieläkään täysin tunneta, joten silkin biometiikkakin on vielä alkutekijöissään.

Tutkimme  nanoselluloosaan ja makromolekyylien itsejärjestymiseen perustuvia kehrättäviä biomeettisiä kuituja ja kalvoja. Yhdistämme koko ajan kasvavaa tietoa silkin ja muiden biologisen materiaalien ominaisuuksiin vaikuttavista rakenteista, Ikkala avaa tutkimustaan.

Euroopan tutkimusneuvoston rahoituksella ryhmä pääsee myös tutkimaan, miten biomimeettisiä materiaaleja voidaan säädellä ulkoisesti ohjaamalla – kovasta pehmeäksi, ja takaisin.

– Tällä hetkellä maailmalla tutkitaan kiivaasti materiaalien haptiikkaa eli kosketuskäyttäytymistä,  Molekyylimateriaalien laboratoriossa tutkitaan, miten materiaalien mekaanisia ominaisuuksia voidaan ohjailla, Ikkala kertoo

Materiaaleja kovasta pehmeäksi ja takaisin

Rahoituksen avulla ryhmä pääsee myös tutkimaan, miten biomimeettisiä materiaaleja voidaan säädellä ulkoisesti ohjaamalla. Tällä hetkellä maailmalla tutkitaan kiivaasti materiaalien haptiikkaa eli kosketuskäyttäytymistä.  Molekyylimateriaalien laboratoriossa tutkitaan miten ulkoisesti voidaan ohjata mekaanisia ominaisuuksia, kertoo Ikkala.

Tutkimuksen ja hallinnon yhteistyö

Tutkimuksen ja hallinnon yhteistyöstä Ikkala kertoo, että Euroopan tutkimusneuvoston tutkimusrahoitus on niin kilpailtua, että hakemusten tulee olla loistavia sekä tieteellisen sisällön että viitekehyksen suhteen.

- Pystyin kesittymään hakemuksessa tieteelliseen sisältöön, koska sain merkittävää tukea Aalto-yliopiston ammattimaiselta tutkimusrahoituksen hakupalvelulta, joka aloitti toimintansa vajaa vuosi sitten, kiittelee Ikkala. Yleensäkin tutkijoiden kouluttaminen EU-rahoituksen hakemisen nikseihin on oleellista.

Lisätietoja:

Akatemiaprofessori Olli Ikkala
Olli.Ikkala@tkk.fi, 050 4100454

Tiedote: 22.3.2010 Helmiäistä jäljittelevä materiaali:

http://www.aalto.fi/fi/current/news/view/2010-03-22/
 
Teknillisen fysiikan laitos, Molekyylimateriaalit

Tekniikan tohtori Filip Tuomisto toimii Aalto-yliopiston Teknillisen fysiikan laitoksessa akatemiatutkijana johtaen positronifysiikan tutkimusryhmää. Hän on toiminut aiemmin Teknillisen korkeakoulun dosenttina vuosina 2006–2011 alanaan ”kokeellinen fysiikka”.

Juuri päättyneen viisivuotisen dosenttikauden aikana hänen ohjauksessaan on valmistunut 6 väitöskirjaa, hän on luennoinut useita opetusohjelmaan kuuluvia fysiikan kursseja sekä osallistunut aktiivisesti laitoksella annettavan opetuksen kehittämiseen. Hänellä on ollut myös merkittäviä hallinnollisia tehtäviä niin yliopiston sisällä kuin sen ulkopuolellakin.

Johtaja, professori, TkT, KTT Markus Mäkelä on kone-, automaatio- ja ohjelmistoteollisuuden kansainvälisen liiketoiminnan tuntija, joka on viime vuosina ollut yhteistyössä erityisesti tuotantotalouden laitoksen sekä BIT-tutkimuskeskuksen ohjelmistoliiketoiminnan tutkimusryhmän kanssa.

Professori Markus Mäkelä työskentelee Wärtsilä-konsernin palveluliiketoiminnan kehitysjohtajana vastuualueenaan mm. globaalit yritysosto- ja strategiaprosessit sekä strategiset kehittämisohjelmat. Hän on aiemmin työskennellyt Sitran kehitysjohtajana ja sitä ennen pääosin yliopistouralla, mm. professorina ja laboratorion johtajana Turun yliopistossa, tutkimusjohtajana Teknillisessä korkeakoulussa sekä tutkijana useissa yliopistoissa Yhdysvalloissa ja Iso-Britanniassa sekä Teknillisessä korkeakoulussa ja Helsingin kauppakorkeakoulussa. Hän on toiminut Teknillisen korkeakoulun dosenttina aiemmin vuosina 2005–2010.

Tekniikan tohtori Mikko Möttönen toimii Teknillisen fysiikan laitoksella akatemiatutkijana johtaen Quantum Computing and Devices -tutkimusryhmää, joka on osa Suomen Akatemian COMP-huippuyksikköä. Hän on toiminut Teknillisen korkeakoulun dosenttina vuodesta 2007 lähtien kvanttilaskennan tutkimusalueella. Möttönen on myös juuri vastaanottanut arvostetun nuoren tutkijan ERC-apurahan vuosiksi 2012–2016.

Tekniikan tohtori Kaj Nyholm toimii erikoistutkijana MIKESissä, kansallisessa mittatekniikan keskuksessa Otaniemessä. Hänen erityisvastuullaan ovat laserteknologian ja spektroskopian metrologiset sovellukset. Hän on toiminut aiemmin kokeellisen laserspektroskopian dosenttina Teknillisen fysiikan laitoksella 2001 alkaen kahden viisivuotiskauden ajan.

Kaj Nyholm on osallistunut kymmenvuotisen dosentuurinsa aikana monin tavoin lasertekniikan ja – fysiikan opetukseen TKK:ssa ja Aalto-yliopistossa opinnäytetöiden ohjaajana ja tarkastajana, kurssien luennoitsijana sekä laajan tutkimusyhteistyön kautta. Lisäksi Nyholm on suorittanut 15 opintoviikon laajuisen pedagogisen YOOP-koulutuksen.

Filosofian tohtori Petri Salo toimii Teknillisen fysiikan laitoksella lehtorin tehtävässä, jossa hänen vastuullaan on luennoida ensimmäisen ja toisen vuoden opiskelijoille fysiikan peruskursseja. Tämän työn ohella hän on osallistunut aktiivisesti myös laitoksella tehtävään laskennallisen fysiikan tutkimukseen ja toiminut väitöskirjojen ja opinnäytetöiden ohjaajana. Hän on toiminut aiemmin ”laskennallisen kiinteän aineen fysiikan” dosenttina Teknillisen fysiikan laitoksella vuoden 2002 alusta.

Filosofian tohtori Marja Toivonen toimii palveluliiketoiminnan ja palveluinnovaatioiden tutkimusprofessorina VTT:llä, jonne hän siirtyi BIT tutkimuskeskuksen johtajan tehtävästä vuoden 2011 alussa.

Toivonen työskentelee edelleen kiinteässä yhteistyössä Aalto-yliopiston kanssa niin opetuksessa kuin tutkimuksessa. Tuotantotalouden laitoksella hän ohjaa useita väitöskirjoja palvelututkimuksen alalta. Lisäksi hän pitää vuosittain suositun, erinomaiset kurssipalautteet saaneen kurssin Service Management and Engineering -maisteriohjelmassa. Hän on toiminut ”palvelujen kehittämisen ja palveluinnovaatioiden” dosenttina Tuotantotalouden laitoksella vuodesta 2007.

Aalto-yliopiston Optics and Photonics –ryhmän uudella, atsopolymeerejä hyödyntävällä litografiamenetelmällä piialustalle voidaan muotoilla säännöllisiä nanomittakaavan pintarakenteita. Advanced Materials -lehdessä julkaistu tutkimus on herättänyt ansaittua huomiota. Esimerkiksi alansa johtava tieteellinen julkaisu Nature Photonics nosti Aalto-yliopiston tutkijoiden raportoiman litografiamenetelmän uutissivuilleen.

Tavanomaisessa nanopintojen optisessa valmistusmenetelmässä piikiekon päälle levitetään ohut fotoresistikerros. Valottamalla pintaa halutulla kuviolla valoherkkä kerros poistuu valottuneista kohdista. Paljastuneeseen piihin voidaan muotoilla nanorakenteita syövyttämällä.

Aallon tutkijoiden kehittämällä valmistusmenetelmällä piialustalle voidaan muokata erittäin säännöllisiä nanokokoisia hilarakenteita.

Perinteiset litografiamenetelmät ovat valmistusolosuhteiden suhteen hyvin vaativia. Valotus täytyy tehdä pimeässä, ja monivaiheinen valmistusprosessi on vietävä läpi kerralla. Korvaamalla fotoresistikerros atsopolymeereillä tutkijat uskovat voivansa valmistaa nanopintoja nykyistä halvemmalla, ja säätää pintamuotoa nykyistä tarkemmin. ”Atsopolymeeripäällysteisen piikiekon voi jättää vaikka vuodeksi keskeneräisenä pöydälle. Näkyvä valo ei pilaa sitä”, menetelmän keksijä Andriy Shevchenko toteaa.

Atsopolymeerit sopivat maskiksi erinomaisesti, koska niillä on eräs mielenkiintoinen ominaisuus: materiaalin molekyylejä voidaan liikuttaa valon avulla.

"Saamme polaroidulla valolla aikaan mekaanista liikettä. Voimme siirtää ainetta valon avulla paikasta toiseen", ryhmän johtaja, professori Matti Kaivola kertoo.

Piikiekon pinnalle levitetty atsopolymeerimaski valotetaan moduloimalla paikallisesti valon polarisaatiota, ei sen intensiteettiä. Pintaa valotetaan laservalolla, jonka polarisaatiota on helppo muokata. Laserin aallonpituus ja valotuskulma määräävät syntyvän pintakuvion koon.

Tutkijat testaavat uutta valmistusmenetelmää aluksi kemistien käyttämien, aineen molekyylirakenteen paljastavien anturien valmistukseen. Raman-sirontaan perustuvan SERS-analysaattorin keskeinen komponentti on substraattilevy.  Se on nanokuvioitu metallipäällysteinen piilevy. Perinteisin litografiamenetelmin metallipinnan muotoilu nanometriskaalassa on erittäin vaikeaa.

"Jos valaiset metallipintaa näkyvällä valolla, valo heijastuu pois ja jättää pinnan päällä olevan ohuen resistikerroksen valottumatta", Andriy Shevchenko kertoo.

Hän päätti kokeilla, toimisiko atsopolymeerimaski nykyisiä valmistusmenetelmiä paremmin. Tulokset ovat erittäin lupaavia. Uudella menetelmällä saadaan substraattilevylle tarkasti toistuva, säännöllinen hilarakenne. Näin Raman-spektrometrin tuottama signaali paranee.

Menetelmällä pystytään tekemään nanorakenteita suurillekin pinnoille. Shevchenko ja Kaivola visioivat esimerkiksi lasilevyjen nanopintaa, joilla kännykän kosketusnäyttö saadaan rasvaa hylkiväksi. Nanorakenteita kuvioidaan pinnoille nykyään esimerkiksi elektronisuihkulitografialla – yksittäiskappalein.

"Laajalla pinnalla saattaa olla kymmeniä miljardeja rakenteita. Elektronisuihkulla sen valmistus kestäisi hyvin kauan", tutkija Shevchenko pohtii.

Tulevina vuosikymmeninä eräs käytännön sovellus saattaa olla esineet näkymättömäksi muuttava viitta. Paljon kiinnostusta herättäneiden näkymättömyysviittojen valmistukseen tarvitaan jättimäisiä nanokokoisia pintarakenteita. Atsopolymeerejä hyödyntävä litografia saattaa olla näkymättömyyden avain.

Aalto-yliopiston Optics and Photonics –ryhmä tutkii valon ja aineen vuorovaikutusta rakenteissa, jotka ovat kooltaan alle valon aallonpituuden. http://tfy.tkk.fi/optics/

Lisätiedot:

Tutkija Andriy Shevchenko

puh.  +358947023691

email.  andriy.shevchenko@aalto.fi

Professori Matti Kaivola

puh. +358947023151

email. matti.kaivola@aalto.fi

Teksti: Petja Partanen/Tarinatakomo

Hiilen yleisimmästä ilmenemismuodosta grafiitista eristetyn yhden atomin paksuisen hilarakenteen, grafeenin, ominaisuuksien tutkimus palkittiin vuoden 2010 fysiikan Nobel-palkinnolla. Toinen palkituista tutkijoista, Manchesterin yliopiston professori Sir Andre Geim johtaa nyt tutkimusryhmää, joka on saanut grafeenin käyttäytymään magneettisesti. Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan laitos on mukana tutkimuksessa yhteistyössä Manchesterin yliopiston ja Helsingin yliopiston kanssa.

”Ennen kuin grafeenia pystyttiin edes tuottamaan, vuonna 2003 Aalto-yliopiston fysiikan laboratoriossa tutkittiin teoreettisesti sen mahdollista magnetismia”, Arkady Krasheninnikov Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan laitokselta kertoo. Tuolloin arveltiin, että grafeenin hunajakennon muotoista rakennetta manipuloimalla saataisiin aikaan paikallisia magneettisia ilmiöitä.

Nature Physicsin artikkelissa tutkijat selvittävät, miten aiheuttamalla hilavirheitä grafeenin rakenteeseen sekä lisäämällä fluoriatomeita sen pinnalle voidaan synnyttää hetkittäistä magnetismia. Vaikka aikaansaatu magneettisuus on heikkoa, Arkady Krasheninnikov uskoo jatkotutkimuksessa selvitettävän, voiko grafeenista valmistaa raudan tai nikkelin kaltaista kestomagneettista hiiltä.

Jääkaappimagneetiksi grafeenista ei kuitenkaan aivan vielä ole, mutta sen mahdolliset sovellukset esimerkiksi elektroniikassa ja tietokoneiden kovalevyjen spintroniikassa houkuttelevat jatkotutkimukseen. Grafeenin magneettiset kyvyt ovat toistaiseksi vielä varsin kiistanalaisia, mutta ryhmä odottaa tulostensa kiihdyttävän aiheen tutkimusta ja sovellusten kehittämistä.

Artikkeli Nature Physics -lehdessä:

http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys2183.html

Manchesterin yliopiston julkaisema uutinen:

http://www.manchester.ac.uk/aboutus/news/display/?id=7831

Teksti: Tapio Reinekoski

Eläinkokeiden perusteella ROBO1-geenin täydellisen puutoksen tiedetään estävän sikiökehityksen aikana hermoratojen risteämisen aivojen keskiviivan yli. Toistaiseksi ihmisiltä ei ole löytynyt täysin toimimatonta ROBO1-geeniä. Vuonna 2005 professori Juha Keren johtama tutkijaryhmä tunnisti suomalaisesta suvusta harvinaisen ROBO1-geenin osittaisen toimintahäiriön, joka periytyy vallitsevasti yhdessä lukivaikeuden kanssa.

Nyt julkaistussa tutkimuksessa kuuloratojen toiminnallista risteämistä tutkittiin Aalto-yliopiston Aivotutkimusyksikön  kehittämällä, magnetoenkefalografiaan (MEG) perustuvalla taajuusleimausmenetelmällä.  

"Tämän uuden herkän menetelmän avulla havaitsimme merkittäviä poikkeavuuksia lukivaikeudelle altistavaa ROBO1-geenimuotoa kantavien henkilöiden kuuloradoissa”, toteaa  tutkimuksesta vastannut lääkäri Satu Lamminmäki Aalto-yliopiston Aivotutkimusyksiköstä Otaniemestä. Akateemikko Riitta Harin johtama tutkimusryhmä tunnetaan maailmalla erityisesti MEG-osaamisestaan.

Lukivaikeus on yleisin oppimishäiriö ja sen eri muodoista kärsii 6–10 prosenttia suomalaisista. 

Lisätietoja:

Tutkija, LL Satu Lamminmäki
Puh: 050-3442818
Sähköposti: satu.lamminmaki@aalto.fi

Akatemiaprofessori, LKT Riitta Hari
Sähköposti: hari@neuro.hut.fi

Professori, LKT Juha Kere
Sähköposti: juha.kere@ki.se

Viite:

Satu Lamminmäki, Satu Massinen, Jaana Nopola-Hemmi, Juha Kere, and Riitta Hari: Human ROBO1 Regulates Interaural Interaction in Auditory Pathways. The Journal of Neuroscience, January 18, 2012, 32(3):966 –971.

O.V. Lounasmaa -laboratorion johtaja professori Pertti Hakonen toteaa, että vuonna 1965 Kylmälaboratorion nimellä perustetulla laboratoriolla on pitkä traditio kahdella tutkimusalalla – kylmäfysiikassa ja aivotutkimuksessa. Laboratoriossa on rikottu useita kertoja kylmyyden maailmanennätyksiä, jotka syntyivät metallien ydinmagnetismiin liittyvien kokeiden ohessa. Aivotutkimuksen saralla puolestaan kehitettiin ensimmäisinä magneettisten aivosignaalien mittaamiseen tarkoitettuja laitteita.

̶  Jatkuvasti on tullut merkittäviä tutkimustuloksia, joista laboratorio voi olla ylpeä. Kansainvälisesti laboratorio onkin hyvin tunnettu, samoin kuin sen perustaja: monasti ulkomaalaiset fyysikot sanovat tietävänsä suomalaisista fyysikoista juuri O.V. Lounasmaan.

Kylmälaboratoriosta O.V. Lounasmaa -laboratorioksi

Aalto-yliopiston Kylmälaboratorio sai uuden kasteen vuoden 2012 alussa, kun laboratorion nimi muutettiin O.V. Lounasmaa -laboratorioksi. Nimimuutoksen taustalla oli kahden suuren tutkimusalan, kylmäfysiikan ja aivotutkimuksen, saattaminen samanarvoiseen asemaan.

̶̶  Kylmälaboratorio-nimi on laboratorion perustamisvuodelta 1965, jolloin laboratorio olikin nimenomaan kylmäfysiikan laboratorio. 1980-luvun alussa myös aivotutkimus tuli osaksi laboratoriota ja akatemiaprofessori Lounasmaan tieteellisen mielenkiinnon kohteeksi. Näin ollen laboratorion perustaja, O.V. Lounasmaa oli luonnollinen valinta nimeksi, Hakonen selvittää.

Kylmälaboratorio on kuitenkin edelleen olemassa, se on O.V. Lounasmaa -laboratorion tutkimusyksikkö. Aalto-yliopiston O.V. Lounasmaa -laboratoriossa toimii kaksi tutkimusyksikköä: Matalien lämpötilojen ja nanofysiikan tutkimusyksikkö ”Kylmälaboratorio” (Low Temperature Laboratory, LTL) ja Systeemisen neurotieteen ja aivokuvantamisen tutkimusyksikkö ”Aivotutkimusyksikkö” (Brain Research Unit, BRU).

Olli Viktor Lounasmaa 1930–2002

•    Suomalainen fyysikko ja aivotutkija
•    Sai akateemikon arvonimen vuonna 1997
•    Perusti vuonna 1965 Kylmälaboratorion (nyk. O.V. Lounasmaa -laboratorio)
•    Johti Kylmälaboratoriota vuosina 1965–1995
•    Palkittiin uransa aikana muun muassa Fritz Londonin palkinnolla (1984) ja Kapiza-kultamitalilla (1995)

Teksti: Tea Kalska

Koulussa opitut hiilen kaksi rakennemuotoa, grafiitti ja timantti, ovat saaneet viimeisen vuosikymmenen aikana rinnalleen kymmeniä uusia hiilirakenteita. Jalkapallon muotoinen pallohiili fullereeni ja yhden atomikerroksen paksuinen hiililevy grafeeni ovat tuoneet löytäjilleen jopa Nobelin palkinnot. Aalto-yliopiston tutkija Timo Vehviläinen löysi väitöstyössään laskennallisin menetelmin useita uusia hiilirakenteita.

Vehviläisen erityisen mielenkiinnon kohteena oli pienin mahdollinen fullereenimolekyyli, kahdestakymmenestä hiiliatomista muodostuva pallomainen C₂₀. Tärkeä tutkimuskysymys oli, sopisiko pallohiili vedyn varastointiin.

"Joissain tutkimuspapereissa ehdotetaan, että fullereenin sisään voitaisiin varastoida jopa 60 vetyatomia", Vehviläinen kertoo.

Hiili on keskeisessä roolissa maailman energiahuollossa, sillä hiilivetyjä polttamalla tuotetaan suurin osa maailman energiasta. Ehtyviä fossiilisia polttoaineita korvaamaan on ehdotettu vetyä, mutta herkästi räjähtävän kaasun valmistus ja varastointi on suuri ongelma. "Turvallisinta olisi, jos saisimme vedyn sitoutumaan kiinteään aineeseen – ja irtoamaan siitä tarvittaessa helposti", Vehviläinen kertoo.

Vehviläisen simulaatiot fullereenilla ja vedyllä paljastivat, että atomimuotoinen vety sitoutuu fullereeniin liiankin hanakasti. Vetyatomit saadaan lämmittämällä myös fullereenipallon sisään, mutta vedyn irrottaminen fullereenista on äärimmäisen vaikeaa.

"Jos olisimme löytäneet tavan vedyn varastointiin, olisimme tosi kuuluisia", Vehviläinen toteaa realistisesti.

Aallon tutkijat jatkavat simulaatioita, mutta nyt testatun atomimuotoisen vedyn sijasta molekyylimuotoisella, luonnossa esiintyvällä H₂ -vedyllä.

Vaikka työssä ei syntynyt tieteellistä läpimurtoa, saatiin paljon uutta tietoa hiiliyhdisteiden atomitason fysiikasta.

"Fullereeniin kiinnittyvä vetyatomi tekee molekyylistä magneettisen. Emme vielä tiedä mistä se johtuu. "

Väitöstyön päätuloksia olivat Vehviläisen ennustamat uudet hiilirakenteet. Eräs näistä oli kvasigrafeeni, rakenteeltaan hiilinanoputkien ja grafiitin risteytys.

"Sen mekaaniset ominaisuudet kuten hiilinanoputkella, vetolujuudeltaan paljon terästä vahvempaa. Toisessa suunnassa se on pehmeää kuin grafiitti", Vehviläinen kuvaa ihmeainetta. Myös materiaalin sähköiset ominaisuudet yhdistelmä molemmista.

"Rakenteen tietyt suunnat ovat puolijohtavia, toiset johtavia."

Mielenkiintoista kvasigrafeenissa on myös se, ettei sitä ole olemassa kuin supertietokoneen ennustamana. Tämä ei vaivaa laskennallista fyysikkoa. Hän uskoo, että kymmenen vuoden päästä materiaalin syntetisoiminen ei ole mikään ongelma. Alan kehitys on ollut huimaa.

"Kun aloitin väitöstutkimusta, esimerkiksi C₂₀-fullereenin syntetisointia pidettiin mahdottomana. Nyt se on jo mahdollista."

Laskennallisen fyysikon työkaluja ovat satojen prosessorien voimin numeroita murskaavat supertietokoneet. Liikkeelle lähdetään kvanttifysiikan perusteista, Schrödingerin yhtälöistä. Tietokonesimulaatiot kertovat, mitä aineessa atomi- ja elektronitasolla tapahtuu. Vehviläinen pystyy ennustamaan esimerkiksi, mihin fullereenimolekyylin hiiliatomiin vety todennäköisimmin kiinnittyy, ja millainen polymeerirakenne muodostuu, kun fullereenimolekyylejä puristetaan kovassa paineessa.

"Voimme ennustaa myös uusien hiilirakenteiden ominaisuuksia, esimerkiksi miten vahvoja ne ovat timanttiin nähden."

Nyt erityisen kiinnostuksen kohteena ovat kolmeulotteiset fullereenipolymeerit. Vehviläisen lista mahdollisista sovelluksista on pitkä.

"Vedyn varastointi, äärimmäisen kestävät materiaalit, elektroniikkakomponentit, kvanttipisteet. Hiili on äärimmäisen monipuolinen materiaali."

Timo Vehviläisen väitöskirja "Hydrogen interaction with carbon nanostructures" tarkastettiin Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulussa 19.1.2012.

Aalto-yliopiston Electronic Properties of Materials -ryhmä: http://tfy.tkk.fi/epm/

Lisätiedot: Tutkija Timo Vehviläinen, p. 040 753 8064, vehvilainen@iki.fi

Teksti ja kuva: Petja Partanen/Tarinatakomo

8.12. Helsingin Kampissa saatiin esimakua tulevaisuuden kaupunkiliikenteestä. Kauppakeskuksen pihamaalla seisoo kymmeniä sähköautoja, Ruf-pajan konvertoimasta Porsche 911-sähköversiosta aina pääkaupunkiseudun ensimmäiseen Nissan Leaf –sähkötaksiin ja pieniin jakeluautoihin. Eri valmistajien lataustolppien ledivalot hehkuvat räntäsateessa. Aalto-yliopiston eSINi-tutkimushankkeen tutkimusjohtaja Pekka Malinen huokuu tyytyväisyyttä.

”Sähköautojen käyttäjäkokemusta on ollut vaikea tutkia. Sitä varten tarvitaan käyttäjiä”, hän toteaa.

Vuonna 2015 Aalto-yliopiston tutkijoilla pitäisi olla tutkittavaa. Juuri esitellyn Pääkaupunkiseudun sähköinen liikenne – ja Eco Urban Living -hankkeiden osanottajat ovat sitoutuneet hankkimaan jopa 500 sähköautoa. Jokainen niistä varustetaan mittalaitteistolla, jonka tuottaman datan hankkeen tutkimusosapuolet saavat käyttöönsä. Latauspisteitä pitäisi pääkaupunkiseudulla muutaman vuoden kuluttua olla 850 kappaletta. Kaikkiaan sähköliikenteen tutkimukseen ja kehitystyöhön on luvassa lähivuosina 100 miljoonan euron rahoituspotti.

Aallon eSINi-sähköautohankkeessa on tutkijoita yliopiston viidestä eri yksiköstä, hanketta koordinoivasta liiketoiminnan BIT-tutkimusyksiköstä aina kemisteihin ja muotoilijoihin. Tutkijoiden tavoitteena on luoda kokonaiskuva sähköautoilun arvoketjusta. Poikkitieteellistä osaamista tarvitaan, sillä arvoketjusta puuttuu vielä isoja palasia. Nykyinen öljypohjaisen infrastruktuurin muuttaminen sähköautoystävälliseksi ei tapahdu yhdessä yössä.

”Ongelma on, ettei tämä ole vielä bisnestä kenellekään”, Pekka Malinen pohtii.

Tunnelma sähköistyy, kun pihaan kurvaa suomalaisvalmisteinen Fisker Karma –luksushybridi. Stealth-moodissa voimanlähteenä toimivat akut. Autosta nousee elinkeinoministeri Jyri Häkämies.

”Miltä tuntui kyyti”, MTV3:n uutistoimittaja utelee.

”Äänettömältä”, ministeri kehuu.

Espoon kaupunginjohtaja Jukka Mäkelä kuuluu jo kurvailevan työsuhdesähköautolla. Häkämies lupaa vaikuttaa siihen, että myös valtion hankintakatalogiin saadaan sähköautovaihtoehto.

”Tavoitteena on, että vuonna 2015 pääkaupunkiseudulla on sellainen latausverkosto, joka mahdollistaa normaalin liikenteen ja asioinnin sähköautoilla.”

Tutkimusjohtaja Pekka Malinen ja eSINi-hankkeen projektipäällikkö, tutkija Veikka Pirhonen kiertelevät tutustumassa pihan sähköautoihin. Metropolia-ammattikorkeakoulun opiskelijoiden rakentama sähköauto Electric RaceAbout on juuri ajanut sähköautojen rataennätyksen Nürnburgringin radalla Saksassa. Aallon tutkimuskumppani kehittää sähköautojen johdotonta latausjärjestelmää.

”Vasta kun itse kokeilee, ymmärtää miten hyvä voimanlähde sähkömoottori on”, Veikka Pirhonen toteaa.

Varsinkin kaupunkiliikenteessä väkevästi vääntävä sähkömoottori on käyttöominaisuuksiltaan polttomoottoria etevämpi. Pirhosen mieleenpainuvin ajoelämys on ollut kaksipaikkainen Tesla Roadster. Täyssähköinen avoauto kiihtyy sadan kilometrin vauhtiin 3,7 sekunnissa ja toimintasäteeksi luvataan jopa 390 kilometriä.

Eräässä suhteessa Suomessa on erinomaiset lähtökohdat sähköjen yleistymiselle: sähköä on saatavilla lukuisista pysäköintipaikkojen lämmitystolpista. Tutkijat muistuttavat, että nekin tarvitsevat lisää älyä.

”Laskutus pitää pystyä ohjaamaan lataajalle, eikä sähköverkkoa saa ylikuormittaa.”

Kun ajoneuvokanta kasvaa, pysäköityjen sähköautojen akut muodostavat oivallisen energiavaraston olosuhteiden mukaan vaihtelevalle tuuli- ja aurinkosähkön tuotannolle. Tätäkin on tarkoitus tutkia eSINi-hankkeessa. Jos lainsäädäntö mahdollistaisi pientuottajille sähkön myymisen takaisin verkkoon, voisi sähköautoilija lyödä jopa rahoiksi. Akut ladataan kun sähkö on halpaa. Jos auto ei ole ajossa, sähkön voi myydä kovan kysynnän aikaan takaisin verkkoon paremmalla hinnalla.

”Lainsäädäntö on yksi iso työpaketti tutkimushankkeessamme”, Veikka Pirhonen kertoo.

Lisätietoja:

Pääkaupungin sähköinen liikenne -hanke (electrictraffic.fi)

Eco Urban Living (eco-urbanliving.com)

Teksti ja kuvat: Petja Partanen/Tarinatakomo

Kokeellisesti kiehumiskuplien syntyä on yritetty tutkia niin MIR-avaruusasemalla kuin laboratorio-oloissa nestemäisen vedyn kiehuessa -240 asteen lämpötilassa. Laurila ja hänen kollegansa tilastollisen fysiikan tutkimusryhmässä ottivat sen sijaan avuksi nykypäivän tietokoneiden laskentakapasiteetin.

- Työn päätulos on laskennallinen malli, joka ennustaa kiehumiskuplien käyttäytymistä niiden ollessa liian pieniä kokeelliseen havainnointiin, Laurila kertoo.

Kuumalla levyllä kiehuva vesikattila tai olutlasin pinnalle nouseva kuplanoro on arkinen, mutta fyysikoita kiehtova tutkimusongelma.

- Kuplien syntyvaihe määrää, miten paljon lämpöä voidaan siirtää kiehuttamisen avulla, kuvaa Laurila.

Kiehumisen perusfysiikan ymmärtäminen on ensiarvoisen tärkeää, sillä lähes 90 prosenttia maailman energiantuotannosta perustuu lämpökattiloihin. Olipa polttoaine puu, maakaasu tai uraani, voimantuotanto perustuu veden kiehuttamiseen höyryksi.

Kiehumisesta tiedetään jo paljon. Kun vesikattilan lämpötila lähestyy kiehumispistettä, kattilan kuumalta pohjalta alkaa höyrystyä mikroskooppisen pieniä kaasukuplia, jotka pyrkivät painovoiman vaikutuksesta kohti nesteen pintaa. Matkalla ne kasvavat silmin nähtäviksi kiehumiskupliksi.

Jos teekattilan pohjan lämpötilaa edelleen nostetaan, tapahtuu jotain odottamatonta. Noin 130 asteen kohdalla siirrytään kuplittaisesta kiehumisesta niin sanottuun kerroskiehumiseen: kattilan pohjalle alkaa muodostua eristävä kaasupatja. Vaikka lämmitystehoa lisätään, lämmön siirtyminen kiehuvaan nesteeseen hidastuu. 

- Saman ilmiön voi havaita kun kuumalle hellalle putoaa vesipisara. Se nousee kaasupatjan päälle, ja kestää kauan ennen kuin se kiehuu pois, kuvailee Laurila.

Aalto-yliopiston tutkijat halusivat ymmärtää, miten siirtyminen kuplittain kiehumisesta kerroskiehumiseen tapahtuu kiehuttavan pinnan lämpötilan noustessa. Avuksi otettiin jo vuonna 1901 kehitetty diffuusin rajapinnan laskentamalli. Sitä ei pystytty hyödyntämään, ennen kuin tietokoneiden teho kehittyi nykyiselle tasolle.

Mitä teekattilan pohjalla sitten tapahtuu? Laurilan tietokonegrafiikka kuvaa alle 100 nanometrin kokoisen kaasukuplan syntyä.

- Kuplan ja astian pohjan rajapinnassa syntyvä höyry suihkuaa kuplan sisään, jolloin kupla kasvaa. Samalla höyrysuihkun rekyyli levittää kuplaa pitkin astian pohjaa, Laurila kuvailee.

Yhdessä ruotsalaisen Kungliga Tekniska Högskolanin tutkijoiden kanssa kehitetyssä laskentamenetelmässä kattilan pohjan ominaisuuksia, vettähylkivyyttä ja pinnan karheutta, voidaan muuttaa vapaasti.  Tästä on paljon apua, kun menetelmää hyödynnetään kattilasuunnittelussa, jossa halutaan optimoida lämmön siirtymistä. Tietotekniikassa potentiaalinen sovelluskohde on prosessorien jäähdytys. Tietokoneiden tehoprosessorit tarvitsevat tehokkaan nestejäähdytyksen.

Tutkijat uskovat, että jäähdytystä voitaisiin tehostaa nanopinnoitteella, joka optimoi kiehumisen. Höyrykuplien synty kiinnostaa myös esimerkiksi metallinjalostajia. Mitä nopeammin valettu metallilevy saadaan jäähtymään, sitä hienommaksi metallin mikrorakenne muodostuu. Kiehumisen perusfysiikan ymmärtäminen auttaa siis valamaan entistä parempilaatuisia metallilevyjä.

Teemu Laurilan teoreettisen ja laskennallisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja ”Interface Dynamics in Two-Phase Flows with Diffuse Interface Methods” tarkastettiin 9.12.2011 Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulussa. Työssä tutkittiin kahta erilaista kaksifaasivirtausta, kiehumista ja kineettistä karhenemista, laskennallisin menetelmin.

Lisätietoja:
Teemu Laurila
Puh. +358407181795
Sähköposti: teemu.laurila@aalto.fi

Aalto-yliopiston Multiscale Statistical Physics Group -tutkimusryhmä

Teksti: Petja Partenen

TkT Jari Vanhanen tutki Aalto-yliopistossa tarkistetussa väitöskirjassaan pariohjelmoinnin käyttöönottoa ja käyttöä kahdella tapaustutkimuksella teollisuusyrityksissä. Lisäksi työskentelytavan empiirisiä vaikutuksia tutkittiin opiskelijaryhmissä.

̶  Sen lisäksi, että ohjelmistojen laatu parani, ohjelmistot tulivat laajemmin tutuiksi eri ihmisille. Jos yksi ohjelmiston tunteneista ihmisistä lähtee pois yrityksestä, jää yritykseen kuitenkin toinen ohjelmiston tunteva henkilö, Vanhanen selvittää.

Pariohjelmointi vähentää virheiden määrää

Vanhanen uskoo, että pariohjelmointi myös vähentää virheiden määrää. Kun ohjelmointi suunnitellaan ja tehdään yhdessä, työ tulee tehtyä huolellisemmin ja koodiin ei kirjoiteta niin paljon virheitä. Väitöstutkimuksessa tuli selvästi esille myös se, että pariohjelmointi soveltuu parhaiten monimutkaisiin ja teknisesti haastaviin tehtäviin.

̶  Pariohjelmointia kannattaa soveltaa etenkin työn suunnitteluvaiheessa, sillä suunnittelu koettiin vaikeimmaksi vaiheeksi ohjelmoinnissa. Monet ohjelmointitehtävät ovat melko suoraviivaisia sen jälkeen, kun tiedetään, mitä pitää tehdä.

Pariohjelmointi vaatii toimivia työtiloja ja hyvää organisointia

Aiemmin pariohjelmointia on tutkittu lähinnä vain opiskelijakokeilla, mutta Vanhanen laajensi tutkimuskenttää teollisuuteen. Pariohjelmoinnin käyttöä ja vaikutuksia tutkittiin aidossa ympäristössä, koska tietoa kerättiin kahdella tapaustutkimuksella teollisuusyrityksissä. Suuremmassa ja vakiintuneemmassa organisaatiossa esiintyi sekä pariohjelmoinnin infrastruktuuriin että organisointiin liittyviä ongelmia.

̶  Infrastruktuurilla tarkoitetaan laitteisiin ja työtiloihin liittyviä asioita. Tutkimuksessa ilmeni selvästi esimerkiksi se, että avokonttorissa pariohjelmointi aiheutti ympärillä istuvia ihmisiä häiritsevää hälinää. Ongelmia aiheuttivat myös ahtaat työpisteet, joissa työtä ei mahduttu tekemään kunnolla pareittain.

Työn organisoinnin ongelmat näkyivät Vanhasen mukaan muun muassa pariohjelmointiin vaaditun ajan riittämättömyytenä. Myös tiettyjen tehtävien nimeäminen tietyille henkilöille aiheutti vaikeuksia.

̶  Kun ihmiset kokevat tärkeimmäksi omien vastuualueidensa hoitamisen. Voi olla vaikeaa löytää aikaa siihen, että menisi työskentelemään jonkun pariksi. Myös kaikkein kokeneimpien kehittäjien oli vaikeinta löytää aikaa nuorempien kehittäjien kanssa työskentelyyn.

Uusi työskentelytapa nosti yksittäisten tehtävien kustannuksia

Vanhanen kertoo, että pariohjelmointi nosti yksittäisten tehtävien osalta kustannuksia, sillä työmäärä lisääntyi pääosin projektien alussa. Silloin kehittäjät opettelivat tuntemaan toisiaan ja uutta työskentelytapaa.

Toisaalta pariohjelmoinnin kustannusvaikutuksia ja kokonaistuottavuutta pitkällä aikavälillä ei tunneta. Vanhasen mukaan osa pariohjelmoinnin hyödystä realisoituu ehkä vasta parin, kolmen vuoden kuluttua ohjelmistoa jatkokehitettäessä, mutta lisäkustannukset mahdollisesta tehtävätason työmäärien lisääntymisestä koetaan heti.

Vanhasen väitöskirja “Empirical assesment of the adoptation, use, and effects of pair programming” tarkistettiin Perustieteiden korkeakoulun tietotekniikan laitoksella 2.12.2011.

Väitöskirja verkossa: http://lib.tkk.fi/Diss/2011/isbn9789526044132/

Lisätietoja:

Jari Vanhanen,

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, jari.vanhanen@aalto.fi, puh. 040 758 0055

Teksti: Tea Kalska

Hakukierroksella 2012 Aalto-yliopiston tarjonnassa on noin 150 suomen-, ruotsin- tai englanninkielistä hakukohdetta. Kolmen koulutusalan yhteisiä maisteriohjelmia on kaksi: Creative Sustainability ja International Design Business Management.

* Linkki hakujärjestelmään: http://apply.aalto.fi

* Lisätietoja hakemisesta ja valinnasta: http://studies.aalto.fi/fi/admissions/ ja hakijapalvelut@aalto.fi

Marttunen on valmistunut Teknillisestä korkeakoulusta diplomi-insinööriksi vuonna 1989. Tämän jälkeen hän on toiminut yhtäjaksoisesti ympäristöhallinnossa. Vuodesta 1995 lähtien hän on työs­­­ken­nel­lyt vesivarojen käytön ja hoidon tehtävissä Suomen ympäristökes­kuksessa.

Marttusen päätösanalyysin sovellus edistää ympäristönpäätösanalyysejä

Työllään Mika Marttunen on merkittävällä tavalla edistänyt päätösanalyysin soveltamista suomalaisessa ympä­­ristö­­päätöksenteossa. Väitöskirjassaan hän on kehittänyt vesistö­suun­nit­­telun tueksi osallistavia monitavoitearvioinnin menetelmiä, joita on hyödynnetty menes­tyksellisesti esimerkiksi Pirkanmaan järvien ja Päijän­teen säännöstelyssä. Näissä sovelluk­sis­sa vesistön tilaa ja käyttökelpoi­suutta parantavia toimenpiteitä on valmisteltu etenemällä vaiheittain vesistön nykytilan kartoituksesta ja sidos­ryhmien tavoitteiden määrittelystä aina vaihtoehtojen muo­dos­­tamiseen ja johdonmukaiseen arvioin­tiin.

Marttunen on osoittanut, että osallistava monitavoitearviointi parantaa päätöksentekijöiden, tutki­­joi­den ja muiden sidosryhmien välistä yhteistyötä laajoissa ympäristö­hankkeissa. Sen avulla avulla voi­daan nostaa liikenne-, tuulivoima- ja kaivoshankkeiden suunnittelun laatua, syventää sidosryhmä­yhteis­työtä ja edistää sopuratkaisujen löyty­mistä. Marttusen työn tulokset ovat laajasti käytössä ympäristöhallinnossa. Paraikaa niitä hyödynnetään muun muassa Pielisen juoksutus­vaihto­ehtojen vertailussa sekä tulvariskien hallinnassa Rovanie­mel­lä ja Koke­mäen­joen vesistössä.

Suomen Operaatiotutkimusseura ry

Suomen Operaatiotutkimusseura ry (Finnish Operations Research Society, FORS) on vuonna 1973 perustettu tieteellinen seura, jonka edistää toiminnallaan operaatiotutkimusta tieteenalana, tukee me­­ne­­telmien vastuullista soveltamista ja toimii operaatiotutkimuksesta kiin­nostuneiden henkilöiden yhdyssiteenä (ks. www.operaatiotutkimus.fi).

Tunnusomaista operaatiotutkimukselle on monitahoisten teknis-taloudellisten järjestelmien mate­maattinen mallintaminen, jolla syvennetään järjestelmiä koskevaa ym­märrystä ja luodaan pohjaa paremmalle päätöksenteolle. Operaatiotutkimuksen me­ne­tel­miä sovelletaan erittäin laajasti: onnis­tuneita sovelluksia löytyy lähes kaikilta liikkeenjohdon, teolli­suuden ja julkisen hallinnon aloilta.

Lisätietoja:

Prof. Ahti Salo,
FORSin puheenjohtaja,

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu                                                                                   

ahti.salo@aalto.fi

puh. 050 383 0636   

                                                                                                                                   

Organisaatioiden tulisi järjestelmien teknisen kehittämisen lisäksi kiinnittää entistä enemmän huomiota järjestelmiä käyttävien työntekijöiden tarpeisiin, todetaan tekniikan tohtori Eija Korpelaisen Aalto-yliopistossa tarkistetussa työpsykologian ja johtamisen alan väitöskirjassa.

Tieto- ja viestintäteknisten järjestelmien käyttöönottoa on aiemmin tutkittu lähinnä organisaation näkökulmasta, mutta Korpelaisen väitöstutkimus keskittyy työntekijän kokemuksiin. Tutkimuksessa selvitettiin Helsingin yliopiston, Puolustusvoimien ja maailmanlaajuisen teknologiayhtiön työntekijöiden tieto- ja viestintäteknisten järjestelmien käytön omaksumista, oppimisen tapoja ja käytön ongelmia.

− Järjestelmiä, niiden päivityksiä ja uutta opittavaa tulee koko ajan lisää. Tutkimuksen perusteella järjestelmien käyttäjien tukemiseen kiinnitettiin organisaatioissa melko vähän huomiota. Organisaation pitäisi järjestää työntekijöille mahdollisuuksia ja aikaa järjestelmien käytön oppimiseen ja toisten opettamiseen, Korpelainen toteaa.

Korpelaisen mukaan aiemmin on ajateltu, että kun järjestelmien käyttäjiä vain koulutetaan tarpeeksi, käyttöönottoon liittyvät ongelmat poistuvat.

− Tutkimuksessa kävi kuitenkin ilmi, että työntekijöiden puutteelliset taidot ovat vain pieni osa järjestelmien käyttöönottoon liittyvistä ongelmista.

Kokeneemman työtoverin tuki on paras apu

Korpelainen esittää väitöskirjassaan kaiken kaikkiaan kahdeksan tekijää, jotka helpottavat ja edistävät tieto- ja viestintäteknisten järjestelmien käytön omaksumista ja oppimista. Yksi keskeinen tutkimustulos oli se, että työntekijät oppivat uuden tieto- ja viestintäteknisen järjestelmän käytön työskennellessään yhdessä toisten kanssa. Lähitukihenkilöillä ja kokeneemmilla työtovereilla oli suuri merkitys uuden järjestelmän omaksumisessa.

− Järjestelmien käyttäjien mielestä kaikkein helpointa oli ottaa yhteyttä tuttuun ihmiseen, joka tuntee organisaation työtavat ja tietää, mihin järjestelmää käytetään. Sen sijaan esimerkiksi organisaatioiden ATK-tuelta ei mielellään pyydetty apua.

Tutkimuksessa tuli selvästi esille myös se, että työntekijöiden on koettava järjestelmän käyttö omien työtehtävien kannalta hyödylliseksi.

− Kiireisiä työntekijöitä ei kiinnosta se, että kurssilla kerrotaan järjestelmästä yleisellä tasolla. Organisaatioiden järjestämän käyttökoulutuksen tulisi olla käytännönläheistä ja ihmisten omaan työhön sidottua.

Suurin yksittäinen ongelmien aiheuttaja järjestelmien omaksumisessa oli tekniikan toimimattomuus ja huono käytettävyys − tekniset ongelmat koettiin äärimmäisen turhauttavina, ja ne vähensivät halukkuutta oppia. Eniten ongelmia työntekijät kuitenkin kokivat organisaation sosiaalisessa toimintaympäristössä. Merkittäviä sosiaalisen toimintaympäristön ongelmia olivat yhteisten sääntöjen puuttuminen ja se, että organisaation tarjoama käytön tuki ei vastannut työntekijöiden tuen tarpeita tai odotuksia.

− Esimerkiksi intranetistä ei löydetty tietoa, koska yhteisiä sääntöjä muun muassa otsikoimiselle ei ollut olemassa.

Eija Korpelainen haastatteli yhteensä 50 työntekijää, jotka olivat järjestelmien perusteet hallitsevia, tavallisia käyttäjiä. Väitöskirja "Information and communication technology at work − Employees' experiences of adoption and learning" tarkastettiin Perustieteiden korkeakoulun tuotantotalouden laitoksella 26.11.2011.

Väitöskirja verkossa:

Lisätietoja:

Eija Korpelainen
Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu

puh. 040 726 1251
eija.korpelainen@aalto.fi

Teksti: Tea Kalska

Haluatko lisätietoa? www.eitictlabs.masterschool.eu ja Facebook, YouTube, LinkedIn …

Tutkijat jäädyttivät tuhat kertaa hiusta ohuemman nanomekaanisen värähtelijän hyvin matalaan lämpötilaan, lähelle absoluuttista nollapistettä, sillä tällaisissa olosuhteissa jopa suhteellisen suuret kappaleet käyttäytyvät arkimaailmasta poikkeavalla tavalla, kvanttifysiikan lakien mukaan. Kylmälaboratoriossa mitatussa värähtelijässä lähes miljardi atomia liikkui niiden yhteisessä kvanttitilassa. Suprajohtavan mikroaaltovärähtelypiirin yhteyteen valmistettu nanomekaaninen värähtelijä vaihtoi energiaa värähtelypiirin kanssa, ja sen resonanssiliike vahvistui kuten kitarassa, jossa kieli ja kaikukoppa resonoivat samalla taajuudella. Energialähteenä ei toiminut kitaraa näppäilevä muusikko, vaan tutkijoiden käyttämä mikroaaltolaser.

 Värähtelyjen vuorovaikutus vahvistaa mikroaaltoja

Tässä työssä Aalto-yliopiston Kylmälaboratorion tutkijat osoittivat miten kitaran kielen kaltaisen mekaanisen värähtelijän avulla voidaan mitata ja vahvistaa sähkömagneettisia signaaleja lähes häviöttä. Ideaalitapauksessa menetelmä lisää vain kvanttimekaniikan vaatiman minimimäärän kohinaa mitattavaan signaaliin.

Nykyiset puolijohdetransistoreihin perustuvat vahvistimet ovat monimutkaisia ja häiriöisiä laitteita, ja kaukana kvanttifysiikan määräämästä tarkkuusrajasta. Kylmälaboratorion tutkijat osoittivat, että resonanssiliikkeen avulla voidaan vahvistaa kaviteettiin syötettäviä mikroaaltoja lähes häiriöttömästi. Sen vuoksi tämä menetelmä mahdollistaa paljon tavallista heikompien signaalien mittauksen.

 ̶ Kaikki mittauslaitteet lisäävät häiriöitä vahvistettavaan signaaliin. Ihannetapauksessa nämä häiriöt johtuvat pelkästään kvanttimekaanisesta nollapistevärähtelystä. Teoriassa menetelmämme kykenee saavuttamaan tämän ihannetapauksen, ja käytännössäkin pääsimme hyvin lähelle, hehkuttaa Kylmälaboratorion tutkijatohtori Francesco Massel.

̶ Löydös tapahtui oikeastaan sattumalta, kun pyrimme jäähdyttämään värähtelijää perustilaansa. Tämä jäähdytys näkyy koetinsignaalin vaimentumisena, minkä myös havaitsimme. Muuttamalla hieman mikroaaltolaserin taajuutta havaitsimme koetinsignaalimme vahvistuvan voimakkaasti, ilman että kohina lisääntyi merkittävästi. Olimme luoneet lähes kvanttirajoitteisen mikroaaltovahvistimen, kertoo mittauksen tehnyt ja projektin suunnitellut Akatemiatutkija Mika Sillanpää.

 Jotkin vahvistimet voitaisiin ehkä tulevaisuudessa korvata Kylmälaboratoriossa tutkitulla laitteella. Löydös myös mahdollistaa makroskooppisten kappaleiden kvanttimekaanisten ominaisuuksien entistä tarkemman tutkimuksen.

Akatemiatutkija Tero Heikkilän mukaan menetelmän hienous on mitatun systeemin yksinkertaisuudessa: se muodostuu kahdesta kytketystä värähtelijästä. Tämän vuoksi samanlaisen kvanttivahvistimen voisi tehdä monenlaisissa muissakin rakenteissa, ja kaviteettia muuttamalla mikroaaltosignaalin vahvistuksesta voitaisiin siirtyä esimerkiksi terahertsialueeseen.

Nature-lehdessä julkaistu tutkimus on tehty Aalto-yliopiston Kylmälaboratoriossa, joka kuuluu Suomen Akatemian ”Matalien lämpötilojen kvantti-ilmiöiden ja -laitteiden” huippuyksikköön. Mittauksissa käytettiin VTT:n ”Nanoteknologiat ja mikrosysteemit” -yksikössä valmistettua näytettä. Hankkeen ovat rahoittaneet Suomen Akatemia, Euroopan tiedeneuvosto ERC sekä Euroopan Unioni.

Nature-lehden artikkeliin.

Francesco Massel, T.T. Heikkilä, J.-M. Pirkkalainen, S.U. Cho, H. Saloniemi, P.J. Hakonen, and Mika A. Sillanpää: Microwave amplification with nanomechanical resonators, Nature

Lisätietoja:

Mika Sillanpää, Mika.Sillanpaa@aalto.fi, puh. +358 9 470 24898

Tero Heikkilä, Tero.Heikkila@aalto.fi, puh. +358 9 470 22396

Francesco Massel, Francesco.Massel@aalto.fi, puh. +358 50 3015566

Arvioinnissa oli mukana lähes kaikki Aalto-yliopiston eri koulutusalojen maisteri- ja kandidaattiohjelmat. Arviointi kohdistui ohjelmien johtamiseen, suunnitteluun, toteutukseen ja kehittämiseen. Kansainväliset arviointipaneelit laativat havainnoistaan loppuraportin, jonka painettu versio julkaistiin 14.12.2011.

Raportissa annetaan runsaasti suosituksia Aalto-yliopistolle: opinnoissa tulee muun muassa erottaa kandidaattivaihe ja maisterivaihe selkeästi Bolognan prosessin mukaisesti, rakentaa opetusta tulevaisuuden osaamistarpeita ja oppimista korostaen, suosia joustavia opintopolkuja ja tukea opiskelijoiden liikkuvuutta. Arvioijat näkevät tärkeänä myös opettajien pedagogisen koulutuksen ja hyvästä opetuksesta palkitsemisen. Kansainvälinen ja monikulttuurinen näkökulma on otettava mukaan kaikkeen toimintaan alkaen opiskelijoiden ja opettajien rekrytoinnista.

Arvioijat kiinnittävät huomiota opiskelijoiden rooliin yliopiston toiminnassa. Opiskelijoita kehotetaan olemaan aktiivisesti mukana oman oppimisensa laadun parantamisessa, antamaan rakentavaa palautetta sekä edistämään omalta osaltaan niin monikulttuurisuutta kuin poikkitieteellisyyttäkin.

Menetelminä itsearvioinnit ja haastattelut

Arviointihankkeen ensimmäinen vaihe perustui kunkin koulutusohjelman opetushenkilöstön ja opiskelijoiden tekemään itsearviointiin.

Toisessa vaiheessa keväällä 2011 kansainvälisistä alan asiantuntijoista ja opiskelijoista koostuvat arviointiraadit arvioivat ohjelmat korkeakouluittain. Kuudessa paneelissa oli mukana yhteensä 41 jäsentä 11 eri maasta. Paneelit perehtyivät itsearviointeihin ja muuhun tausta-aineistoon, haastattelivat niin ohjelmista vastaavia kuin opiskelijoita, alumneja ja työnantajia, sekä laativat arvioinnin ja suosituksia ohjelmien kehittämiseksi.

 Hyvät opetuskäytännöt jakoon

- Kokonaisuutena arviointipalaute on meille erittäin arvokasta ja tukee niitä strategisia linjauksia, joita Aallon opetuksen uudistamiselle on asetettu. Paneudumme tarkasti kaikkiin suosituksiin ja levitämme hyviä käytäntöjä. Joiltakin osin olemme jo pitkällä muutosvaiheessa: kandidaattiopetuksemme on uudistumassa syksystä 2013 alkaen, Aalto-yliopiston opetuksesta vastaava vararehtori Martti Raevaara kertoo.

TEE-arviointi on myös osa laajempaa yliopistojen opetukseen kohdistuvaa uudistamistarvetta.

- Haluamme, että tämä arviointi auttaa luomaan yliopistoon uutta arviointikulttuuria ja nostaa opetuksen sekä koulutuksen laadun yliopistoyhteisön yhteiseen keskusteluun, Raevaara tähdentää.

 - Ylioppilaskunta on tyytyväinen siihen, että opetuksen kehittäminen on otettu Aallossa tosissaan. Opiskelijat ottavat mielellään vastaan haasteen osallistua siihen yhdessä muun yhteisön kanssa. On muistettava, että TEE-arviointi oli vasta alkupamaus pidempikestoiselle kehittämiselle, Aalto-yliopiston ylioppilaskunnan hallituksen puheenjohtaja Saara Hyrkkö sanoo.

Aalto-yliopistossa toteutettiin tutkimuksen arviointi (RAE, Research Assessment Exercise) vuonna 2009 yliopiston käynnistämisen yhteydessä ja samalla päätettiin, että opetuksen ja koulutuksen kansainvälinen arviointi tehdään heti sen jälkeen. TEE-arviointi pohjautuu kehittävän arvioinnin periaatteisiin, kokemuksiin aikaisemmista arvioinneista sekä Aalto-yliopistossa että muissa yliopistoissa, alan kirjallisuuteen ja taustakeskusteluihin. Opetuksen arviointia jatketaan säännöllisenä prosessina osana yliopiston laadunvarmistusta.

Raportti sähköisessä muodossa: http://www.digiguru.fi/aalto/learning-together/

Painettua raporttia voi tilata Aalto-yliopiston viestinnästä viestinta@aalto.fi.

Lisätietoja

Vararehtori Martti Raevaara, Aalto-yliopisto, martti.raevaara@aalto.fi, puh. 050 301 8692