Apuraha on kannustava signaali

Apurahan avulla tutkija saa pelivaraa arkeensa tai mahdollisuuden opintomatkaan ulkomaille. Apuraha on tutkijalle myös tärkeä henkinen kannustin. 

Marraskuussa 60 vuotta täyttävässä kaupallisten ja teknillisten tieteiden tukisäätiö KAUTEssa on TEKillä oma erikoisrahastonsa. Siitä tuetaan pääsääntöisesti väitöskirjatutkimuksia. Viime vuonna apurahan väitöskirjatutkimukseensa saivat muun muassa Tuomo Siponkoski, Nuwan Ferdinand ja Juha Ala-Luhtala.

Komposiittimustetta ja pietsosähköä

Reilu puoli vuotta sen jälkeen, kun Tuomo Siponkoski valmistui diplomi-insinööriksi, hän palasi Oulun yliopiston Tieto- ja sähkötekniikan tiedekuntaan Mikroelektroniikan tutkimusyksikköön tohtorikoulutettavaksi. Alkuperäisen aiheen tutkiminen kariutui, kun tarvittavaa laitteistoa ei saatu käyttöön. Uusi aihe löytyi kuitenkin musteiden kehittämiseen keskittyneestä projektista, jota Siponkoski oli tehnyt kollegoidensa kanssa.

– Kun musteprojekti oli lopuillaan, alkoi tuntua, että aiheesta löytyy vielä lisää tutkittavaa. Olin päässyt hyvään vauhtiin, joten oli luonnollista jatkaa aiheen parissa, hän kertoo.

Siponkosken väitöskirjan aiheeksi valikoitui toiminnalliset komposiittimusteet elektroniikan sovelluksiin, antureihin ja aktuaattoreihin. Väitöskirja kulkee otsikolla Toiminnalliset painettavat elektroniikan materiaalit ja komponentit.

Siponkoski on keskittynyt mustemuotoisiin komposiitteihin. Komposiitit ovat vähintään kahden materiaalin yhdiste. Yhdisteessä voi olla keraamia ja polymeeria tai lasia. Yleensä toinen aine pitää komposiitin kasassa ja toinen tuo siihen hyödynnettäviä ominaisuuksia.

Hän kertoo, että perinteiset keraamiset materiaalit anturi- tai aktuaattorisovelluksissa voitaisiin osittain korvata mustemuotoisilla painettavilla materiaaleilla. Niillä saadaan komponentteihin lisää taipuisuutta ja keveyttä, niiden valmistuslämpötila on matala ja niitä voidaan valmistaa painamalla kuten esimerkiksi sanomalehtiä.

– Nyt työn alla on pietsosähköinen komposiitti, eli materiaali, johon kohdistamalla venytystä tai puristusta saadaan ulos sähköinen varaus. Pietsosähköinen ilmiö toimii myös päinvastoin, eli sähkösignaalilla voidaan muokata kappaleen ulkoisia mittoja. Tällainen materiaali voi toimia energian kerääjänä, kiihtyvyys- ja voima-antureissa tai vaikka kosketuspainikkeissa.

Siponkosken mukaan painikesovelluksissa pietsojen etuna on muun muassa se, että painikkeen painalluksen lisäksi on mahdollista saada tieto painalluksen voimakkuudesta. 

– Nykyään painetut näppäimistöt ja painikkeet ovat yleisimmin johtavuuteen perustuvia kytkimiä, kuten esimerkiksi television ynnä muiden elektronisten laitteiden kaukosäätimissä.

Hyviä esimerkkejä Siponkosken mukaan ovat myös langattomat anturit ja itse sähköistetyt kytkimet, joissa tarvittava anturisignaali tai käyttövirta saadaan pietsosähköisestä komponentista.

– Pietsosähköisyys on kiehtonut minua aina siitä lähtien, kun tutustuin aiheeseen täällä yliopistolla Mikroelektroniikan ja materiaalifysiikan laboratoriossa kesätöiden kautta noin seitsemän vuotta sitten. Se on monipuolinen tutkimuskohde. 

KAUTE-säätiön TEK-rahastosta saamaansa apurahaa Siponkoski hyödyntää muun muassa tutkijavaihtoon. Hän lähtee Atlantaan laajentamaan tutkimustaan painettavasta elektroniikasta.

– Apuraha kannustaa eteenpäin, kun huomaa, että muutkin pitävät tutkimusaihetta kiinnostavana ja ajankohtaisena. Kannustus auttaa jaksamaan pitkiäkin päiviä laboratoriossa näytteiden parissa ja yrittämään vastoinkäymisistä huolimatta uudelleen. Tavallisten käytännön kulujen lisäksi apuraha tukee myös esimerkiksi tutkijan osallistumista kansainvälisiin konferensseihin tai tutkijavaihtoon, mikä on mielestäni tärkeää. Näistä syistä olenkin hyvin kiitollinen saamastani apurahasta.

Hilakoodauksella suorituskykyä 5G-verkkoihin

Oulun yliopiston langattoman tietoliikennetekniikan tutkimusyksikkö Centre for Wireless Communications saa tutkija Nuwan Ferdinandilta kiitosta.

– Se on yksi maailman parhaista alansa laboratorioista! Vierailin siellä tehdessäni maisterinopintojani ja silloin tajusin, että haluan tehdä tohtorinväitöstutkimukseni juuri siellä.

Ferdinand opiskeli Asian Institute of Technologyssa Thaimaassa ja Moratuwan yliopistossa Sri Lankassa. Hän valmistui 2011 ja tuli Ouluun.

Väitöskirjassaan Low complexity lattice codes for communication networks Ferdinand tutkii hilakoodausta. Hän kertoo, että suurin osa aiemmin tehdystä tutkimuksesta keskittyy teoriaan ja vain harva tutkija on keskittynyt koodin kehittämiseen käytännössä. Tätä puutetta hän halusi paikata väitöskirjallaan.

Hilakoodaus on tärkeää matkapuhelinverkkojen ja mobiilidatan kehityksen kannalta. Datan määrä on kasvanut viime vuosina rajusti, kun puhelimilla katsellaan videoita ja käytetään raskaitakin sovelluksia.

– Internet-yhteyden omaavia älylaitteita ennustetaan olevan 50 miljardia vuoteen 2020 mennessä ja mobiilidatan määrän odotetaan kasvavan tuhatkertaiseksi seuraavan vuosikymmenen aikana, Ferdinand kertoo.

Nykyisten matkapuhelinverkkojen kapasiteetti ei Ferdinandin mukaan riitä näin suureen kasvuun. Verkkojen suorituskykyä tulee parantaa ja yksi lupaava menetelmä kapasiteetin kasvattamiseen on hilakoodaus.

Ferdinand sanoo, että TEK-rahastosta saamansa apuraha auttoi häntä monella tapaa viimeistelemään tutkimuksensa. Osan apurahasta hän käytti opintomatkailuun; hän vieraili ohjaajansa, professori Behnaam Aazhangin luona Teksasissa.

– Apurahan ansiosta pystyin tekemään väitöskirjani loppuun ilman, että minun olisi tarvinnut huolehtia toimeentulostani. Apurahan voi myös mainita CV:ssä ja se voi auttaa työllistymistä tulevaisuudessa.

Ferdinandin väitöstilaisuus oli 25.1. Hän aikoo jatkaa tutkimustaan langattoman tietoliikennetekniikan parissa.

Tavoitteena päätellä kohteen kulkema reitti

Juha Ala-Luhtala työskenteli teknillisen matematiikan opintojensa lomassa tutkimusapulaisena professori Robert Pichén johtamassa paikannusalgoritmien tutkimusryhmässä Tampereen teknillisessä yliopistossa.

– Työskentelyn aikana kehittyi halu tutkia aihetta syvällisemmin ja keskittyä erityisesti paikannusalgoritmien matemaattiseen puoleen, Ala-Luhtala kertoo.

Kun hän valmistui diplomi-insinööriksi, hän päätti jatkaa tutkimusryhmässä tohtorikoulutettavana.

– Professori Piché kannusti jatkamaan tutkimusta ja lupautui väitöskirjani ohjaajaksi.

Ala-Luhtalan väitöskirjan otsikko on Approksimointimenetelmiä Bayesiläiseen päättelyyn stokastisille tilamuuttujamalleille. Tutkimuksessa kehitetään matemaattisia menetelmiä, joilla voidaan tehdä tilastollista päättelyä dynaamisille eli ajassa muuttuville järjestelmille.

– Sovelluskohteena on erityisesti paikannuksen sovellukset. Tällöin järjestelmällä voidaan tarkoittaa esimerkiksi kulkuneuvoa tai ihmistä. Tavoitteena on tästä kohteesta kerättyjen erilaisten mittausten tai havaintojen perusteella päätellä kohteen kulkema reitti.

– Apuraha auttaa syventämään tutkimusta tavoilla, jotka muuten voisivat jäädä tekemättä, kuten vierailu toisessa yliopistossa tai uuden työvälineen hankinta, Juha Ala-Luhtala sanoo. Kuva: Helena Hagberg

KAUTE-säätiön TEK-rahaston apurahalla Ala-Luhtala oli 3,5 kuukautta tutkijavierailulla Bristolin yliopiston matematiikan laitoksella.

– Vierailu avasi uusia näkökulmia tutkimukseeni ja auttoi syventämään erityisesti teoreettista puolta väitöstutkimuksessani. Tutustuin myös uusiin ihmisiin, joihin tulen varmasti pitämään yhteyttä.

Ala-Luhtalan mielestä apuraha on signaali tutkijalle, että hänen väitöstutkimuksensa on oikeilla raiteilla.

Paikannusalgoritmit kuuluvat Ala-Luhtalan tulevaisuudensuunnitelmiinkin. Hän aloitti tammikuussa algoritmi- ja sovelluskehittäjänä IndoorAtlas-yrityksessä Helsingissä.