Hyppää pääsisältöön

Suomen Akatemialta rahoitusta kestävien ja energiatehokkaiden ICT-ratkaisujen tutkimukseen

Julkaistu 16.11.2022
Tampereen yliopisto
viitekuva
Suomen Akatemia on myöntänyt rahoituksen kymmenelle kestäviä ja energiatehokkaita ICT-ratkaisuja tutkivalle hankkeelle. Tampereen yliopisto on mukana viidessä rahoitetussa hankkeessa. Lisäksi yksi Tampereen yliopiston johtama konsortio sai rahoitusta CHIST-ERA-haussa, jossa jaetaan rahoitusta kansainvälisissä yhteishauissa menestyneiden ICT-hankkeiden suomalaisosapuolille.

ICT 2023 -tutkimus-, kehitys- ja innovaatio-ohjelman rahoitus kolmivuotisille hankkeille on yhteensä 6,85 miljoonaa euroa. Kevään 2022 hausta hyväksyttiin rahoitukseen 27 prosenttia osahankehakemuksista.

ICT 2023 -ohjelmakokonaisuudessa toteutettiin energiatehokkuuden teema-alueelta haku myös vuonna 2017. Tästä hausta rahoitettujen hankkeiden tutkimustulokset ovat jo hyödynnettävissä käytännön ratkaisuissa.

Biohajoavaa elektroniikkaa

Elektroniikan professori Matti Mäntysalon (Tampereen yliopisto, ITC) ja erikoistutkija Jaakko Leppäniemen (Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy) projekti keskittyy biohajoavaan elektroniikkaan. Hankkeessa kehitetään langattomissa antureissa tarvittavia korkeataajuuskomponentteja ja piirejä hyödyntämällä luonnonmukaisia ja kasvien ravinteena toimivia materiaaleja.

Painettu elektroniikka mahdollistaa materiaalitehokkuuden, ja matalan lämpötilan kasvatusprosessit puolestaan energiatehokkaan valmistuksen. Biohajoaville alustoille kehitettyjä piirejä voidaan hyödyntää esimerkiksi maataloudessa ympäristön seurantaan.

Hanke on nimeltään Biohajoavia orgaanisia- ja metallioksidimateriaaleja hyödyntäviä, kestäviä ICT-ratkaisuja korkean suorituskyvyn ja matalan käyttöjännitteen omaavaan taipuisaan elektroniikkaan.

Biomateriaaleihin perustuvaa fotoniikkaa ja optoelektroniikkaa

Tenure track -professori Nonappa Nonappa (ENS) on partnerina Aalto-yliopiston professori Zhipei Sunin johtamassa Bio-Base-konsortiossa, jossa kehitetään biomateriaaliin perustuvaa fotoniikkaa ja optoelektroniikkaa kestäviin ICT-järjestelmiin.

Fotoniikka on laajalti käytössä jokapäiväisessä elämässämme ja teollisuudessamme ja suojelee merkittävästi hyvinvointiamme, terveyttämme, ympäristöämme ja resurssejamme.

Hankkeen tavoitteena on kehittää kestäviä ja uusiutuvia biomateriaaleihin perustuvia fotonilaitteita kestäviin ICT-ratkaisuihin, kuten kuvantamiseen, viestintään ja tunnistukseen.

Laskennallisia menetelmiä koneiden havainnointijärjestelmiin

Tietokonenäön tenure track -professori Esa Rahtu (ITC) on partnerina Aalto-yliopiston apulaisprofessori Juho Kannalan johtamassa EfficientPerception-konsortiossa, jonka hankkeen otsikkona on Energiatehokas konehavainnointi.

Tutkimushankkeessa kehitetään laskennallisia menetelmiä tulevaisuuden koneiden energiatehokkaisiin havainnointijärjestelmiin. Tutkimusta tarvitaan, jotta tietokonenäkö- ja tekoälymenetelmät voisivat vastata muuttuvien teollisuudenalojen, kuten liikenteen ja robotiikan, murrokseen kohti energiatehokasta ja kestävää toimintaa pitkällä aikavälillä.

Fossiilisilla polttoaineilla toimivien ajoneuvojen ja työkoneiden sähköistämiseen ja varustamiseen erilaisilla antureilla, havainnointijärjestelmillä ja toimilaitteilla on sijoitettu merkittäviä tutkimus- ja kehityspanoksia. Nämä kaksi trendiä, sähköistyminen ja automatisointi, voivat hyödyttää toisiaan yhdessä ja mahdollistaa entistä parempien, turvallisempien ja energiatehokkaampien koneiden valmistamisen.

Koneoppimisalgoritmeja 5G- ja 6G-verkkoihin

Langattoman viestinnän professori Evgeny Kucheryavy (ITC) kehittää hankkeessaan koneoppimisalgoritmeja energiatehokkaaseen ja QoS-tietoiseen viestintään heterogeenisissä 6G mmWave/sub-THz verkoissa.

Millimetriaalto (mmWave, 28-100 GHz) kaistan 5G New Radio -teknologian käyttöönottoa haittaavat erittäin epäluotettava yhteys ja huono energiatehokkuus, mikä rikkoo IMT-2020:n vaatimuksia. Vaikka 5G-järjestelmiä ei ole vielä täysin otettu käyttöön, 3GPP aloittaa jo ali-THz:n kaistalla (100-300 GHz) toimivien 6G-järjestelmien standardoinnin, joihin kohdistuu samanlaisia vaikutuksia.

Tutkimuksessa kehitetään malleja, menetelmiä ja käytännön algoritmeja, jotka parantavat samanaikaisesti energiatehokkuutta ja käyttäjien suorituskykyä radioliityntätasolla mmWave- ja Sub-Thz-taajuuskaistoilla toimivissa 5G/6G-verkoissa.

Projektin onnistunut loppuun saattaminen nopeuttaa mmWave 5G NR -järjestelmien käyttöönottoa sekä tulevien mmWave/sub-THz 6G -järjestelmien standardointia sekä parantaa käyttäjälaitteiden kestävyyttä, energiatehokkuutta ja kierrätettävyyttä pidentämällä akun käyttöikää.

Tekoälyyn perustuvia laitteistokiihdyttimiä

Ohjelmistotekniikan tenure track -professori Pekka Jääskeläinen (ITC) on mukana Aalto-yliopiston apulaisprofessori Joni Pajarisen johtamassa ADEREHA-konsortiossa, jonka tavoitteena on tekoälyyn perustuva energia- ja resurssitehokkaiden laitteistokiihdyttimien suunnittelu.

Laitteistokiihdyttimet voivat parantaa merkittävästi energiatehokkuutta sellaisissa tehtävissä kuin tekoäly, verkkokäsittely, fysiikan simulointi tai kryptografia. Kuitenkin algoritmien nopean kehityksen myötä olemassa olevista kiinteiden toimintojen kiihdyttimistä tulee nopeasti sirujätettä.

Alkavalla tutkimuksella pyritään välttämään sirujätettä ja automatisoimaan uudelleenkäytettävien ohjelmoitavien laitteistokiihdyttimien tuotantoa vahvistusoppimismenetelmillä. Menetelmät löytävät automaattisesti kelvollisen edullisen kiihdytinmallin, jolla on halutut ominaisuudet. Menetelmät alkavat korkean tason ohjelmakuvauksista ja tuottavat täydellisiä kääntäjien ohjelmoitavia kiihdyttimiä, joilla on halutut ominaisuudet, kuten optimoitu energiatehokkuus.

Tutkimus on mahdollista yhdistämällä piirisuunnittelun osaamista Tampereen yliopiston Customised Parallel Computing -tutkimusryhmässä vahvistusoppimisen ja algoritmien kehittämiseen Aalto-yliopiston Robot Learning -tutkimusryhmässä.

Kolmelle hankkeelle rahoitusta CHIST-ERA-haussa

Suomen Akatemian ja Business Finlandin yhdessä toteuttaman ICT 2023 -ohjelman kautta jaetaan rahoitusta myös kansainvälisissä yhteishauissa menestyneiden ICT-hankkeiden suomalaisosapuolille. LT-toimikunta onkin myöntänyt yhteensä 1,15 miljoonan euron rahoituksen kolmelle hankkeelle vuoden 2021 ERA-NET CHIST-ERA haussa. Hankkeiden yhteistyökumppanit tulevat Belgiasta, Espanjasta, Irlannista, Luxembourgista, Ranskasta, Turkista ja Yhdistyneestä kuningaskunnasta.

Kokeellisen optiikan ja fotoniikan professori Humeyra Caglayan (Tampereen yliopisto, ENS) johtaa CHIST-ERA-konsortiota, joka tutkii uusia teknologioita tietoliikenneverkkojen kapasiteetin tehostamiseen.

Hanke vastaa kasvavaan tiedonsiirtokapasiteetin kysyntään kehittämällä miniatyrisoidun lähettimen, joka sopii energiatehokkaisiin toimintoihin ja edulliseen massatuotantoon. Lähetin toimii mahdollistavana tekijänä seuraavan sukupolven Light-Fidelity (LiFi) tiedonsiirtoverkkoihin.

ICT 2023 on kymmenvuotinen ohjelma, jonka tavoitteena on vahvistaa alan korkeatasoista tutkimusta, mikä mahdollistaa tuotteiden ja palvelujen kehittämisen ja innovaatioiden syntymisen. Tähän mennessä Suomen Akatemialla on ollut ohjelman aikana lähes kaksikymmentä rahoitushakua, joiden kautta tutkimusrahoitusta on ollut haettavissa kymmenen miljoonaa euroa vuodessa. Hankkeissa on tutkittu muun muassa uusia tekoälymenetelmiä, teollisuuden digitaalisen murroksen ICT- teknologioita ja käyttäjäkeskeisiä terveysteknologioita. Ohjelman viimeiset haut avataan vuoden 2023 aikana.


Suomen Akatemian tiedote 15.11.2022
 

Kuva: Jonne Renvall