Tutkimus

Tampereen yliopistoon yhdeksän tekniikan ja luonnontieteiden akatemiahanketta

viitekuvassa yliopiston lippu
Suomen Akatemian luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta (LT) on myöntänyt rahoituksen 72 akatemiahankkeelle, joissa on kaikkiaan yhteensä sata osahanketta. Tampereen yliopistossa alkaa syksyllä yhdeksän uutta tekniikan ja luonnontieteiden akatemiahanketta.

Toimikunta rahoittaa akatemiahankkeita yhteensä noin 44 miljoonalla eurolla. Rahoituspäätöksissä toimikunta korosti etenkin tutkimuksen tieteellistä laatua, uutuusarvoa ja mahdollisuutta läpimurtoihin sekä hankkeen toteutettavuutta.

Kuinka virtuaalista kanssakäymistä voidaan tehostaa teknologisesti?

Tietotekniikan professori Juho Hamari (ITC) selvittää POSTEMOTION-projektissaan virtuaalisen kanssakäymisen teknologista tehostamista.

POSTEMOTION tutkii sosio-emotionaalisen vuorovaikutuksen tehostamista virtuaaliympäristöissä käynnissä olevan ilmastokriisin ja pandemian ajaman digitaalisen siirtymän keskellä. Hankkeessa tarkastellaan miten 1) erilaisiksi virtuaalisiksi avatareiksi kehollistuminen (WPe), 2) sosiaalisten signaalit ja tunnekokemusten synkronointi (WPs), 3) tietokonevälitteinen kosketus (WPt) ja kaikki nämä yhdessä (WPc) voivat edistää tunteiden tiedostamista ja empaattista sosiaalista vuorovaikutusta erilaisissa sosiaalisissa asetelmissa.

Tutkimuksessa tarkastellaan myös, miten teknologiavälitteiseen kommunikaatioon liittyvät kokemukset (esim. läsnäolo, uppoutuminen, sitoutuminen), persoonallisuustekijät vaikuttavat vuorovaikutukseen virtuaalitodellisuudessa.

Hanke tuottaa parhaita käytäntöjä virtuaalitodellisuuden, pelien sekä bioadaptiivisten teknologioiden hyödyntämiseen laajemminkin teknologiavälitteisessä vuorovaikutuksessa.

Materiaalin mikrorakenteen vaikutus Barkhausenin kohinaan

Tutkimusympäristöasiantuntija Mari Honkasen (ENS) aiheena on Magneettinen Barkhausenin kohina: Fysiikan perusteista ainetta rikkomattomaan testaukseen. BarFume-konsortiossa on mukana myös laskennallisen fysiikan professori Lasse Laurson samasta tiedekunnasta.

Magneettisen materiaalin rakenne koostuu sen mikrorakenteellisista ja magneettisista ominaisuuksista. Kun magneettinen materiaali laitetaan ulkoiseen magneettikenttään, materiaalissa olevat pienet magneettiset alueet alkavat liikkua aiheuttaen mitattavan signaalin, jota kutsutaan Barkhausenin kohinaksi (BN).

BarFume:n tavoite on ymmärtää syvällisesti, kuinka materiaalin mikrorakenne vaikuttaa magneettisten alueiden liikkumiseen eli mitattavaan Barkhausenin kohinaan ja kuinka tätä informaatiota voidaan käyttää parantamaan kohinaan perustuvia laadunvalvontamenetelmiä. Lisäksi kehitetään koneoppimiseen perustuva tekniikka, joka luokittelee materiaalin mikrorakenteen BN-signaalin perusteella.

BarFume on poikkitieteellinen projekti yhdistäen materiaalikarakterisoinnin, BN-mittaukset, mikromagneettisen mallinnuksen ja tilastollisen analyysin. Yritysyhteistyön kautta tuloksia hyödynnetään suoraan käytännön sovelluksissa.

Testauksella ja mallinnuksella parempaan biokomposiittien suorituskykyyn

Tutkijatohtori Jarno Jokinen (ENS) on mukana Kehittynyt biokomposiittimallinnus ja -simulointi -tutkimusprojektissa. ABCModelS-konsortiota johtaa VTT:n Geza Toth.

Kiertotalousvision saavuttamisessa biokomposiitteja pidetään yhtenä tärkeimmistä ratkaisuista. Biokomposiitit tarjoavat teollisesti houkuttelevan tasapainon edullisen hinnan, korkean suorituskyvyn ja alhaisen ympäristöjalanjäljen välillä.

Biokomposiitin rakenne, ainesosien mekaaniset ja rajapintaominaisuudet määrittävät komposiitin lujuuden. Tähän mennessä ei ole onnistuttu kehittämään mallinnusmenetelmää, joka pystyisi tarkasti ennustamaan rajapinnan lujuuden ja jäykkyyden vaikutusta biokomposiitin lujuuteen. Laskennallisten menetelmien käyttö mikrorakennetasolla tarjoaa tavan tutkia ja analysoida rajapinnan vaikutusta makroskaalassa.

Hankkeen tarkoituksena on testata ja mallintaa luonnonkuitujen ja matriisin välistä adheesiota, jotta biokomposiittien suorituskykyä voidaan parantaa. Tieteellisenä tavoitteena on analysoida, missä määrin rajapinnan lujuus rajoittaa biokomposiittien ominaisuuksia ja käyttöä, ja mitä voitaisiin saavuttaa, jos nämä rajoitukset poistettaisiin.

Tieteellistä tietoa seuraavan sukupolven HEC-materiaaleja varten

Tenure track -tutkija Gaurav Mohanty (ENS) on toisena osapuolena projektissa Kestävät korkean entropian karbidit: suunnittelu, optimoitu valmistus ja plastisen muodonmuutoksen mekanismit. HERBIE-konsortiota johtaa VTT:n Marja Huttunen-Saarivirta.

Hankkeessa tutkitaan uutta keraamimateriaalien luokkaa, korkean entropian karbideja (HEC). Niillä on osittain epäjärjestynyt rakenne: usean alkuaineen metalliatomit sijoittuvat satunnaisesti kationihilaan, kun taas hiiliatomit pinoutuvat alihilaksi. Tämän vuoksi niiden ominaisuudet poikkeavat perinteisten keraamien vastaavista ja niitä voidaan räätälöidä. Tyypillisesti HECit sisältävät runsaasti kriittisiä raaka-aineita, joihin liittyy kestävyys- ja eettisiä haasteita.

Projektin tavoitteena on tuottaa uutta tieteellistä tietoa, joka mahdollistaa kestäviin raaka-aineisiin perustuvien ja plastista muodonmuutosta haurasmurtuman sijaan suosivien seuraavan sukupolven HECien kehittämisen. Tavoite saavutetaan yhdistämällä laskennallinen materiaalimallinnus, valmistusreitin optimointi sekä plastisen muodonmuutoksen mekanismien tutkimus. Projektissa tehdään yhteistyötä huipputason kansainvälisten tutkimusryhmien kanssa, ja se tuottaa uraauurtavaa tietoa HECeistä ja sitkeistä keraameista.

Sonisk frisättning av läkemedel i antikubbler

Lääketieteellisen fysiikan professori Michiel Posteman (MET) tutkimuksen otsikkona on Sonisk frisättning av läkemedel i antikubbler.

Vissa vätskor kan innehålla antibubblor. En antibubble består av en flytande kärndroppe omgiven av en gasbubbla. Elektriskt laddade lager på droppen och bubblan förhindrar att kärnan faller vid den yttre bubblans yta. Antibubblor har observerats i olika mjölkprodukter, i kolsyrade drycker och i diagnostiska kontrastmedel.

På grund av närvaron av droppen inuti är en antibubla unikt detekterbar i ett ultraljudfält. Mikroskopiska antibubblor är väl lämpade som spårare av blodflöde i ultraljud echografi, med användning av så kallad harmonisk avbildning. Men antibubblor kan också användas för att bära en terapeutisk belastning inuti droppkärnan. När de sätts in i blodströmmen, fungerar sådana antibubblor som ofarliga partiklar tills den terapeutiska belastningen frigörs med hjälp av en stark ultraljudssignal, inriktad på regionen av intresse.
Detta projekt söker efter akustiska regimer för att frigöra läkemedel från antibubblor, med hjälp av höghastighetsfotografering och ultraljud.

Veikko Sariola kehittää pehmorobottien ja fluidististen laitteiden integrointimenetelmiä

Tenure track -professori Veikko Sariola (MET) tutkii pehmorobottien ja fluidististen laitteiden laajamittaista integroimista.

Pehmorobotiikka on käynnissä oleva paradigman muutos robotiikan kehityksessä. Pehmorobotit koostuvat yleensä pehmeistä fluidistisista aktuaattoreista sekä fluidistisista piireistä, ja ne valmistetaan monoliittisillä valmistusmenetelmillä: esimerkiksi 3D-tulostamalla, valamalla tai litografialla. Monoliittinen valmistus on mahdollisesti merkittävä etu verrattuna perinteisiin, koviin robotteihin: monimutkaisen robotin valmistaminen maksaa lähes saman verran kuin yksinkertaisen. Nykyisin tämä etu on kuitenkin pitkälti hyödyntämättä, osittain koska pehmorobottien suunnittelu ja valmistaminen on edelleen hyvin manuaalista työtä.

Projektissa kehitetään pehmorobottien ja fluidististen laitteiden laajamittaisia integrointimenetelmiä. Tulevaisuudessa näillä menetelmillä voidaan suunnitella ja valmistaa monimutkaisempia pehmorobotteja kuin koskaan aiemmin.

Tietoliikenteestä ja havainnoinnista apua drooniparvien skaalautuvuuteen ja autonomiaan

Tenure track -tutkija Bo Tan (ITC) kehittää drooniparvien itsenäistä viestintää, joka perustuu tehokkaaseen havainnointiin.

Drooniparvien itsenäinen viestintä tehokkaalla havainnoinnilla (ACCESS) -tutkimusprojektin tavoitteena on ratkaista drooniparvien skaalautuvuuteen ja autonomiaan liittyviä haasteita yhdistämällä millimetriaaltoinen tietoliikenne ja havainnointi. Lähestymistapa perustuu radiolinkkien ja järjestelmätason tutkimustoimien tiiviiseen vuorovaikutukseen, jonka tavoitteena on kehittää uutta hajautettua avaruusajallista synkronointia, tarkkaa keilanohjausta ja dynaamisten radioresurssien jakamista, aikataulutusta ja häiriöiden hallintaa.

Tutkimus on kulmakivi arvokkaille sovelluksille, kuten etsintä- ja toimitustehtävät katastrofien aikana langattoman tiedonsiirto- ja paikannusinfrastruktuurin puuttuessa tai ollessa vahingoittunut, vaikeasti saavutettavien metsäpalojen sammuttaminen ja 3D-tilannekuvan tuottaminen sisä- tai ulkotiloista kaupunkisuunnittelun avuksi.

Äänentunnistusteknologiaa ilman koneoppimista

Signaalinkäsittelyn professori Tuomas Virtanen (ITC) tutkii akustisten mallien näytteetöntä aktiivista oppimista.

Nykyiset äänentunnistusteknologiat perustuvat koneoppimiseen, joka vaatii toimiakseen suuria määriä annotoitua dataa. Tämä rajoittaa äänen tunnistukseen tiettyihin tehtäviin joihin liittyen on tarpeeksi dataa saataville.

Projekti ZERO-ACOUSTIC kehittää menetelmiä, jotka mahdollistavat äänten tunnistuksen käyttäen niin tekstikuvauksia, ominaisuuksia kuten niiden materiaali, tai kuvia. Projekti kehittää myös aktiivisen oppimisen menetelmiä, jotka jatkuvasti parantavat tunnistuksen tarkkuutta kysyen tietoa ihmisiltä niissä tapauksissa, joissa tunnistus on epävarmaa. Tutkimuksessa mallinnetaan myös ihmisten antaman tiedon subjektiivisuutta, jotta tunnistusmallin oppiminen on mahdollista ei-asiantuntijoiden antamasta tiedosta.

 

Suomen Akatemian tiedote 3.6.2021
 

 

Uusimmat uutiset kategoriassa Tutkimus

Uusimmat uutiset