Samuli Siltanen innostuu kuvista, joita matematiikka ja tietokoneet yhdessä voivat tuottaa

Samuli Siltanen innostuu kuvista, joita matematiikka ja tietokoneet yhdessä voivat tuottaa

StarTin Arjen matematiikkaa –teeman kummi Samuli Siltanen työskentelee teollisuusmatematiikan professorina Helsingin yliopistossa. Teollisuusmatematiikassa ratkotaan käytännöllisiä ongelmia matemaattisten tietokoneohjelmien avulla. Esimerkiksi lääkäri saa käyttöönsä parempia röntgenkuvia potilaasta, kun niitä käsitellään ovelasti matemaattisilla laskuilla.

Siltasella matematiikka on ollut aina sydämessä.

”Olen tykännyt laskemisesta ihan lapsesta asti, ja koulussa matikka meni aina hyvin. Tuntui luonnolliselta lähteä opiskelemaan matematiikkaa lukion jälkeen. Tohtoriksi väiteltyäni menin töihin yritysmaailmaan kehittämään uudenlaista lääketieteellistä röntgenkuvausta.”

 

Japanin kautta professoriksi

Vaikka yritysmaailmassa matematiikalla pystyi kehittämään paljon uutta, akateeminen tutkimus kiehtoi Siltasta edelleen. Hän lähti Japaniin puolentoista vuoden pestille postdoc-tutkijana. Sen jälkeen hän työskenteli vielä pari vuotta teollisuudessa, kunnes sai professuurin Tampereen teknillisestä yliopistosta 2006. Helsingin yliopistoon Siltanen siirtyi 2009.

 

Kaikki voivat oppia matematiikkaa

Siltasen mukaan matikkapää on kiinnostusta laskemista kohtaan ja kärsivällisyyttä pohtia matemaattisia pulmia niin kauan että ne ratkeavat. Se ei siis ole mikään synnynnäinen ominaisuus, joka toisilla on ja toisilla ei ole.

”Toisilla on toki enemmän taipumusta matikkatouhuiluun kuin toisilla, mutta kaikki sitä voivat oppia. Työtä se vaatii jokaiselta, koska matematiikka ei ole helppoa. Mutta se tekeekin siitä palkitsevaa!” Siltanen iloitsee.

 

Matematiikka näkyy kaikkialla

Nykymaailmassa matematiikka on kaikkialla, me emme vain näe sitä. Instagramin ja Snapchatin filtterit ovat matematiikkaa, puhelimessa puhuessamme ääni kulkee digitaalisena matemaattisten ohjeistusten mukaisesti, ja sosiaalisen median käyttö perustuu mutkikkaisiin algoritmeihin, jotka valitsevat sisällön fiideihimme. Erityisesti Siltasta kiehtoo, miten tietokoneen ja matemaattisten kaavojen avulla voidaan luoda jännittäviä kuvia. Kuvat voivat esittää potilaan sisuskaluja, huikeaa funktiota tai erikoista muotoa.

Mutta onko jotain minkä kanssa matikalla ei olisi mitään tekemistä?
Siltanen pohtii hetken ja keksii:

“Rakkauden! Siis ihmisten väliseen rakkauden; ihmisen ja matematiikan väliseen rakkauteen se tietysti liittyy!”

 

Jaksakaa lukea matematiikkaa!

Siltanen kannustaa lapsia ja nuoria matematiikan opiskeluun, sillä se avaa niin monia ovia tulevaisuudessa. Esimerkiksi lääkäriksi, insinööriksi, mediataiteilijaksi, merentutkijaksi, yritysjohtajaksi tai maailmanparantajksi ryhtyvälle matematiikka on mahtava työkalu.

”Jos matikan opetuksenne on tylsää, vaatikaa hauskempaa materiaalia! Ja ottakaa lukiossa rohkeasti pitkä matematiikka!” Siltanen kehottaa.

 

Teksti: Jenni Vartiainen.

Ilmakehän tutkijan työnkuva on monipuolinen sekä kotimaassa että ulkomailla

Ilmakehän tutkijan työnkuva on monipuolinen sekä kotimaassa että ulkomailla

Luonto ja ympäristö –teeman StarT-kummina toimii Akatemiaprofessori ja Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen ilmakehätieteiden osaston johtaja Markku Kulmala: Luonto on aina kiinnostanut Kulmalaa ja hän on katsellut mm. pilviä ja miettinyt ilmakehän ja metsien vuorovaikutusta jo nuorena ollessaan kesätöissä metsissä:

”Tein erilaisia niin sanottuja metsänparannustöitä, istutin esimerkiksi puun taimia tuhansia kappaleita.”

 

Ilmakehän tutkimus pyrkii vastaamaan moniin kysymyksiin

Nykyisessä työssään Kulmalan jokainen työpäivä on erilainen. ” Teen tutkimusta, opetan, ohjaan jatko-opintoja ja ohjaan post-doceja sekä osallistun erilaisiin palavereihin ja haastatteluihin.” Lisäksi Kulmala matkustaa paljon töidensä puolesta, nykyään moni matka suuntautuu varsinkin Kiinaan ja Venäjälle. Ne ovat Kulmalan mukaan ilmakehän tutkijan kannalta mielenkiintoisia kohteita: ”Kiinan ilmanlaatu on hyvin oleellinen asia, joka vaikuttaa ilmakehään ja myös ilmastoon.” Venäjä taas kiinnostaa runsaiden luonnonvarojensa takia, sillä Siperia on vielä suurilta osin tuntematon: ”Se voi olla hyvin merkittävä hiilidioksidin lähde, mutta se voi olla myös hiilinielu.”

Myös metaanin vaikutukset ikiroudan sulaessa mietityttävät: mitä metaanille tapahtuu ja miten nopeasti sitä ikiroudasta vapautuu? Ja entäpä miten vaikuttaa meriväylä Jäämerellä Euroopasta Aasiaan, kun se alkaa oikeasti toimimaan? Kulmalalla on mielessään monia kysymyksiä.

”Mitä tapahtuu luonnolle ympäristölle, alkuperäiskansoille, mitä siellä tapahtuu tälle infrastuktuurille, joka on ikiroudan päälle rakennettu?”

Muun muassa näihin kysymyksiin pyritään saamaan vastauksia tekemällä mahdollisimman monipuolisia mittauksia. Yksi tällainen monipuolisia mittaustuloksia tuottava SMEAR II -asema löytyy Suomesta Juupajoen kunnasta Hyytiälästä ja Kulmala määritteleekin päätavoitteekseen saada perustettua samanlaisia mittausasemia aluksi Siperiaan ja Kiinaan ja lopulta ympäri maapalloa.

Yhden mittausaseman perustaminen maksaa muutamia miljoonia, joten kovin nopeasti niitä ei saada pystytettyä. Lisäksi mittausaseman tavoitteena on tuottaa avointa dataa ja sallia tutkijoille vapaa kulku asemille. Kulmala huomauttaa, että ihan joka puolella maapalloa tällainen ei ole itsestään selvää tai helppoa, mutta asiassa on silti pystytty etenemään myönteisessä hengessä.

 

Ilmakehän tutkimus on kansainvälistä ja monitieteistä

Ilmakehä on hyvin monimutkainen, eikä sieltä voi poimia pelkästään yksittäisiä kiehtovia seikkoja, vaan kysymys on kokonaisuudesta. ”Tässä löytyy yhtä aikaa sovellettavaa ja yhtä aikaa hyvin paljon perustutkimusta. Perustutkimus ja soveltava tutkimus kulkevat käsi kädessä”, Kulmala pohtii.

Ilmakehätieteiden tuloksia voimme nähdä joka päivä katsomalla sääennusteita, sillä myös meteorologia on osa ilmakehätieteitä. Lisäksi ”aina, kun puhutaan jostain ilmastosta, ilman laadusta, siitä, miten arktiset alueet muuttuvat, tai miten metsävyöhyke muuttuu, niin siinä aina nähdään ilmakehätieteen tuloksia”, Kulmala valottaa.

Kulmalan mukaan tieteen tekeminen on välillä yksinäistä ja välillä sitä tehdään isoissa ryhmissä, jolloin yhdessä mietitään ja mitataan. Ilmakehätieteiden parissa järjestetään joskus isoja mittauskampanjoita ympäri maailmaa, jolloin ollaan isossa porukassa, mutta sitten taas saatetaan jonkin aikaa tehdä tutkimusta yksin omassa työhuoneessa.

”Tarvitaan ihmisiä jotka ovat valmiita yksin puurtamaan, mutta tarvitaan myös ihmisiä, jotka ovat valmiita ja riittävän lahjakkaita sosiaalisesti, että pystyvät toimimaan isossakin ryhmässä kansainvälisissä ja myös monitieteisissä puitteissa.”

Näissä ryhmissä voi olla ihmisiä hyvinkin monilta eri aloilta kuten: fyysikoita, kemistejä, meteorologeja, metsäntutkijoita, humanisteja ja sosiologeja. Kulmalan mukaan yhteistyö eri alojen ja maiden välillä kannattaa.

”Kun nämä ongelmat ovat maailmanlaajuisia, niin niitä ei yksi ihminen, yksi tieteenala tai yksi valtakunta pysty ratkaisemaan, vaan tarvitaan laajaa kansainvälistä yhteistyötä.”

Kulmalan mukaan eräs vääristynyt mielikuva luonnontieteilijöistä voisi olla sellaiset tyypit, jotka istuvat yksin jossain norsunluutornissa. Hänen mukaansa sellaisia tutkijoita, jotka tekevät yksin vain mitä heitä itseään huvittaa välittämättä mistään mitään ei enää ole olemassa. ”Ja, jos onkin, niin he eivät kyllä kauhean hyvin pärjää. He ovat niin kuin sukupuuttoon kuolemassa oleva laji, tällaiset norsunluutornissa olevat tutkijat”, Kulmala toteaa.

Nuorille Kulmala haluaa haasteista huolimatta luoda toivoa paremmasta: ”Huolimatta siitä, että on tällaisia globaaleja haasteita, vaikka ruuan tuotanto, puhtaan veden riittävyys, ilmasto, ilmanlaatu, biodiversiteetti ja energian riittävyys, niin meillä on toivoa.” Hän luottaa sekä vanhoihin tieteentekijöihin: ”Koska meillä on vakaa tarkoitus löytää näitä yhteyksiä näiden asioiden välillä” että uusiin, tuleviin tieteentekijöihin: ”Tarvitaan ilman muuta uutta sukupolvea ja innostuneita nuoria ja lapsia ilmakehätieteissä että oikeasti pystytään vastaamaan näihin globaaleihin haasteisiin.”

 

Lue lisää:

 

Teksti: Emma Karjalainen.

StarT-kummi Tuija Pulkkinen kannustaa kysymään ja kyseenalaistamaan

12.10.2016

StarT-kummi Tuija Pulkkinen kannustaa kysymään ja kyseenalaistamaan

Tähdet ja avaruus -teeman StarT-kummi Tuija Pulkkinen on avaruusfysiikan ja -tekniikan professori Aalto-yliopistossa. Tällä hetkellä hän toimii myös yliopiston tutkimuksesta ja innovaatioista vastaavana vararehtorina. Pulkkinen kannustaa kysymään ja kyseenalaistamaan. Hän korostaa, että ei ole olemassa tyhmiä kysymyksiä, sillä vain kysymällä ja kyseenalaistamalla maailma voi mennä eteenpäin .

Pulkkinen kertoo, että luonnontieteet ovat kiinnostaneet häntä kahdesta syystä:

”Toisaalta on mukava ymmärtää miten luonto ympärillämme toimii, toisaalta minä pidän asioiden esittämisestä matemaattisessa muodossa, joka auttaa ymmärtämään ilmiön syitä ja seurauksia ja sitä kautta tekee myös niiden ennustamisen mahdolliseksi.”

Hän jatkaa, että hän kiinnostus luonnontieteitä kohtaan johti sattumalta avaruusfysiikan tutkijaksi asti. Työ avaruuden tutkijana on ollut antoisaa ja se on tarjonnut mahdollisuuksia tehdä kansainvälistä yhteistyötä sekä yhdistää havaintoja ja teoreettisista mallinnusta.

Avaruustutkimuksen tulokset näkyvät myös arjessa

Avaruudessa meitä kiehtovat monet asiat. Pulkkisen mukaan tutkimusmatkailu on yksi selkeä aspekti:

”Katson taivaalle ja mietin onko jossain kaukana joku muu sivilisaatio – ja mitkä ovat mahdollisuutemme sen löytämiseen.”

Avaruudesta löytyvät planeetat tarjoavat tutkijoille aina vain uusia maailmoja, joiden ominaisuudet yllättävät kerta toisensa jälkeen. Pulkkisen mukaan myös avaruudessa tarvittava tekniikka on kiehtovaa ja tarjoaa insinööreille runsaasti haasteita: laitteiden tulee olla pieniä, itsenäisiä, rikkoutumattomia ja pärjätä pitkälle erittäin vähällä energiamäärällä.

Avaruudesta ratkaisu ihmiskunnan ongelmiin?

Pulkkisen mukaan avaruudesta voi löytyä monenlaista hyödynnettävää, ja jo nyt on puhuttu paljon esimerkiksi asteroidien mineraalivaroista ja energiantuotannosta avaruudessa. Hänen mukaansa avaruuden nopeimmat hyödyt tulevat kuitenkin niistä sovelluksista, joita satelliittimittaukset ja satelliittiteknologia tuottavat. Monet meistäkin nauttivat jo esimerkiksi paikannukseen perustuvista palveluista, kuten reittioppaasta, satelliittitelevisiosta sekä sääennusteista.

”Monet avaruuteen kehitetyt teknologiat ovat hyödynnettävissä myös maanpäällisissä sovelluksissa, joista hyviä esimerkkejä ovat mm. korvakuumemittari, infrapuna-aaltoja heijastavat ensiapupeitot ja aurinkopaneelien kehitys.”

Lisää tutkimustuloksia löytää esimerkiksi NASAN Wikipedia –sivuilta..

Tiede kehittyy kysymysten avulla

Omassa tutkimustyössään Pulkkinen käyttää satelliittihavaintoja ja tietokonemallinnusta, joka vaatii supertietokonelaskentaa. Näiden havaintojen ja mallinnuksien avulla hän selvittää niitä prosesseja, jolla auringosta peräisin olevat hiukkaspurskeet pääsevät maapallon lähiavaruuteen ja aina ylempään ilmakehään asti.

Pulkkisen mukaan välillä tulee työskenneltyä yksin ja välillä isommissa tai pienemmissä porukoissa. Tärkeimpänä seikkana hän pitää hyvän, tiedettä eteenpäin vievän kysymyksen löytämistä. Siihen vaaditaan usein erilaisten mielipiteiden kuuntelemista ja pohdintaa monista eri näkökulmista. Pulkkinen sanookin, että

”Ennakkoluulottomat nuoret opiskelijat ovat tässä usein hyvä kumppani, sillä heillä on vielä tuore näkemys ja rohkeutta lähteä esittämään epätavallisia kysymyksiä ja haastamaan aikaisempia tuloksia.”

Pulkkinen myöntää, että luonnontieteilijät mielletään usein yksin puurtaviksi teoreetikoiksi, joilla ei ole kovin hyvää käsitystä todellisuudesta. Tämä väärinkäsitys on kuitenkin helppoa oikaista menemällä katsomaan tutkijoiden työskentelyä: ”oman kokemukseni mukaan yhdessä tekeminen on iso ilo ja monen fyysikon tapa toimia”