Digitoday

Valikko

Laser paljastaa kaiken – ja pistää samalla turbon tietokoneisiin

Julkaistu: , Päivitetty:

Tietotekniikkaa mullistava laserteknologia jäi nakuskannereista syntyneen kohun varjoon, mutta tutkija uskoo laserin voittoon.


– "Nakuskannereista" syntynyt hässäkkä on mielestäni turha. Ensinnäkin kuvien resoluutio on varsin huono, koska niiden kuvantamisessa käytetyt aallonpituudet ovat hyvin pitkiä näkyvän valon aaltoihin verrattuna, huomauttaa tutkijaopettaja Erik Vartiainen Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta (LUT).

– Eli kyseessä ei ole mikään "nakukuva" ihmisestä siinä mielessä kuin maallikko sen voisi kuvitella.

Matematiikan ja fysiikan laitoksella työskentelevä Vartiainen tuntee henkilöskannereissa käytetyn tekniikan hyvin. Skannerien uusimmat versiot ovat hänestä myös aiempaa turvallisempia.

Utopiasta
käytäntöön


Alastonskanneri oli puolitoista vuotta koekäytössä Helsinki-Vantaan lentoasemalla, mutta siitä luovuttiin vuonna 2009. Kentästä vastaava Finavia perusteli päätöstään skannereista syntyneellä kohulla. Lisäksi EU:n asetuksessa laitetta ei ollut hyväksytty turvallisuusjärjestelmäksi, muun muassa Uusi-Suomi kertoi.

Finavian mukaan tällaisia skannereita ei ole sen koommin otettu käyttöön.

Henkilöskannereihin on liitetty myös terveyshuolia, sillä monet laitteet käyttävät vähäistä, mutta mahdollisesti haitallista röntgensäteilyä. Tämä on osaltaan johtanut skannerien teknologian tarkasteluun Euroopan unionin korkeimmalla tasolla.

Nyt käyttöön ovat puskemassa terahertsiaaltoja synnyttävät laitteet, joista Vartiainen puristaa entistä enemmän tehoja irti.

Aaltoja luodaan ultralyhyillä laserpulsseilla, mikä aina 1990-luvun lopulle asti oli utopiaa. Näiden niin sanottujen femtosekuntilaserien avulla tehtävä läpivalaisu on Erik Vartiaisen mielestä erinomainen korvike röntgenille.

– Erityisesti lentokenttäsovelluksissa THz-aalloilla on joitakin merkittäviä etuja perinteisesti käytettävään röntgensäteilyyn nähden. THz-aallot ovat ihmiselle merkittävästi turvallisempia kuin röntgensäteet, Vartiainen vakuuttaa.

Röntgenaaltojen fotonit ovat suurienergisiä ja pystyvät ionisoimaan atomeja ja molekyylejä. Se saattaa altistaa syövälle. THz-aaltojen fotonit ovat taas lämpösäteilyn fotoneja pienempienergisiä eivätkä pysty ionisoimaan.

Mutta onko ehdottoman varmaa, että edes jatkuva altistus läpivalaisulle vuosien ajan ei aiheuta jotain toistaiseksi tuntematonta vaaraa?

– Täysin varmaa on se, että THz-aallot eivät ionisoi molekyylejä. Lisäksi käytettävät säteilytehot voidaan pitää pieninä, joten muutkaan säteilyhaitat eivät ole todennäköisiä, tutkija vastaa.

Fiksua kuvan
tunnistusta


Erik Vartiaisen ominta alaa on uusien laskentamenetelmien kehittäminen, jotta teknologia alkaisi todella kukoistaa. Laskennan teho alkaa olla kohdallaan, mutta nyt haasteena on tehdä laskennasta täysin automaattista.

Tavoite on, että esimerkiksi läpivalaisukoneen käyttäjä näkee automatisoinnin ja analyysiohjelmiston avulla kuvasta entistä enemmän yksityiskohtia.

Vartiaisen mukaan ilman analysointiohjelmistoa THz-laitteistolla ei saada hyödynnettyä sitä kaikkea potentiaalia, miksi tekniikkaa ollaan ylipäätään tuomassa esimerkiksi lentokentille.

Aseet kyllä löytyvät vaatteiden alta, mutta monet muut salaisuudet paljastuvat vasta tarkastelemalla yksittäisten molekyylien "sormenjälkiä" eli absortiospektriä.

– THz-signaalin spektrianalyysillä päästään näkemään piilotettuja huumeita tai vaikkapa muoviräjähteitä, joita röntgenvalaisulla ei voi havaita. Esimerkiksi muoviräjähde Semtex ei erotu röntgenvalaisussa, mutta sillä on tunnusomainen THz-sormenjälki, Erik Vartiainen hahmottaa.

Vastaavalla tavalla myös vaikkapa kirjeiden sisältö ja erilaiset lääkeaineet paljastuvat.

Uusi silmä
lääkäreille


Lappeenrannan teknillinen yliopisto on mukana kansainvälisessä hankkeessa, jossa tutkitaan ultralyhyiden laserpulssien käyttöä paitsi läpivalaisussa, myös mikroskopiassa.

Mikroskopiassa laserpulsseja käytetään analysoimaan biologisia näytteitä. Niitä ei siis tarvitse enää värjätä, mikä säästää näytteitä muutoksilta ja myrkyttymiseltä. Kuvantaminen perustuu läpivalaisun tavoin molekyylien luontaisten värähtelyjen havainnointiin.

CARS-mikroskopiassa (Coherent Anti-Stokes Raman Scattering) laskennan pitää olla tutkija Vartiaisen mukaan mahdollisimman tehokasta valtavan datamäärän takia, jotta kuva-analyysi ei vaadi asiantuntijaa. Tavoitteena on saada laitteisto ja laskenta yhtä helppokäyttöiseksi kuin tavallisen mikroskoopin käyttö.

"Tietotekniikka
voi mullistua"


LUT:n Erik Vartiainen näkee ultralyhyille laserpulsseille hyvin monenlaisia sovelluksia silmäkirurgiasta kemiallisten reaktioiden ja sähköpurkausten hallitsemiseen. Laserpulssien taustalla oleva teknologia on vieläkin järisyttävämpää.

– Tämä on yksi tärkeä osa fotoniikkateknologiassa, joka tullee vielä joskus mullistamaan tietokoneteknologian. Nykyinen tietokonetekniikka perustuu puolijohteisiin (erityisesti transistoriin) ja elektronien käyttäytymiseen niissä. Fotoniikassa samat asiat pyritään tekemään fotonien avulla. Tässä olisi etuna prosessorin merkittävästi pienempi energian kulutus, massiivinen rinnakkaisuus laskennassa ja sitä kautta merkittävästi suurempi nopeus.

Laserteknologian kehittämistä auttaa myös se, että tutkimus ei vaadi valtavia rahasummia.

– Tämän kaltainen optiikan tutkimus on varsin halpaa verrattuna moneen muuhun fysiikan, kemian tai lääketieteen tutkimusalaan. Hyvin varustetun laserlaboratorion perustaminen ja ylläpito vaatii ennemminkin joitakin satoja tuhansia euroja kuin miljoonia, Erik Vartiainen punnitsee.

Kuitenkin erityisesti femtosekuntilaserit ovat toistaiseksi suhteellisen kalliita ostaa lentokentille, sillä kappalehinta on 100 000 euron luokkaa. Laitteet ovat myös isoja ja hankalakäyttöisiä. Vartiainen uskoo teknologian kehittyvän ja halventuvan lähivuosina siihen pisteeseen, että käyttö alkaa todella yleistyä.

Kommentit

    Näytä lisää

    Näitä luetaan!
    1. 1

      Kuva: Voiko tämän suomalaisempaa näkyä enää olla – taivas piiskasi rakeita, mutta tuoppi oli saatava

    2. 2

      Elina Tervo tahtoi hemmotella miehiä Instagramissa – kuvakulma korostaa kurveja: ”Koska 83 prosenttia seuraajistani on miehiä”

    3. 3

      Kiukkukohtaus sai prinsessa Charlotten, 2, valtaansa: polki jalkaa ja heittäytyi maahan kesken valtiovierailun – Catherine-äidillä varmat keinot käytössä

    4. 4

      Sulatejuustokiista! Ratsastaako Lidl tunnetun tuotemerkin maineella?

    5. 5

      Roope Salminen yllätti yleisön täysin kesken keikan – upea kunnianosoitus kuolleelle laulajalle: ”Päätimme, että on pakko tehdä jotain”

    6. 6

      Itsemurhan tehneen Linkin Park -laulajan viimeinen haastattelu julki – synkkää luettavaa: ”Voin joko luovuttaa ja kuolla tai taistella”

    7. 7

      Oletko vanhus nuoressa ruumiissa? 24 paljastavaa merkkiä

    8. 8

      Yksinhuoltajaäiti Maria arvasi, että juttu hänen tuloistaan herättää kritiikkiä – avaa nyt, mistä summat koostuvat

    9. 9

      Kansanedustaja rajussa ulosajossa – auto pyöri ja liukui raesateessa vastaan tulevien kaistalla

    10. 10

      Suurhaukia kalastava ”haukimafia” piinaa Norjaa – valvova viranomainen IS:lle: ”Hauki ei kuulu tämän alueen luontoon”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Trumpilta käsittämätön väite Japanin pääministerin vaimosta

    2. 2

      Katso: Tulipunainen hellemassa jysähtää pian jopa koko Suomeen – Ilmatieteen laitoksen video näyttää, millainen helle voi alkaa!

    3. 3

      Palkittu toimittaja raiskasi väkivalloin ravintolaillan päätteeksi

    4. 4

      Teemu Selänteen pojat katsoivat ilmaiseksi keikkaa isänsä luksusjahdilta – lavalla esiintyneeltä Reino Nordinilta osuva kuitti aiheesta

    5. 5

      Venäläisryhmä puhkesi uskaliaaseen lauluun Niiralan raja-asemalla – videosta tuli nettihitti itänaapurissa

    6. 6

      Markukselle annettiin vain pieni mahdollisuus selvitä leikkauksesta hengissä: ”Pyysin lääkäriä tekemään parhaansa, koska kotona odottavat vaimo ja tyttäret”

    7. 7

      Anna Abreu lomailee Los Angelesissa – helteinen bikinikuva villitsee Instagramissa: ”Lisää näitä, kaunis Anna!”

    8. 8

      Katso, kuinka arvokas kesämökkisi voi olla – kuntalista kertoo hinnat eri puolilla Suomea

    9. 9

      Maanjäristys ravisteli Kosin lomasaarta – ainakin kaksi kuollut, useita loukkaantunut

    10. 10

      Muistatko espanjalaisen Las Ketchup -yhtyeen kauniit siskokset? Suosio hiipui täysin, katosivat julkisuudesta – tältä he näyttävät nyt

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Hanna menetti miehensä äkillisesti – Kimmosta jäi jälkeen vain hoitajan ojentama muovipussi

    2. 2

      Saara ja Esa panivat seksielämänsä kuntoon kahdessa viikossa: ”Miksi emme kokeilleet tätä aiemmin?”

    3. 3

      Harrastatko sinäkin ”Pirkka-seksiä”? 7 syytä, miksi se on tajuttoman upeaa

    4. 4

      Äiti ja isä löytyivät surmattuina – alkoi selvitä, että tytöille oli ehkä tapahtunut jotain vielä karmivampaa

    5. 5

      Teemu Selänteen pojat katsoivat ilmaiseksi keikkaa isänsä luksusjahdilta – lavalla esiintyneeltä Reino Nordinilta osuva kuitti aiheesta

    6. 6

      Venäläisturisteja virtaa Suomeen yllättävästä syystä – näitä hamstrataan nyt kaupoista

    7. 7

      Synkkä juhlailta Salossa – morsian joutui soittamaan poliisin omiin häihinsä

    8. 8

      Sabina Särkkä narahti uimapukukuvansa muokkaamisesta – kihlatun julkaisu paljasti totuuden: huomaatko eron?

    9. 9

      Nuori nainen lähetti avoimen sairauslomaviestin – pomon reaktio sai itkemään

    10. 10

      TMZ: Linkin Parkin solisti Chester Bennington, 41, on kuollut

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Kuva: Voiko tämän suomalaisempaa näkyä enää olla – taivas piiskasi rakeita, mutta tuoppi oli saatava

    2. 2

      Elina Tervo tahtoi hemmotella miehiä Instagramissa – kuvakulma korostaa kurveja: ”Koska 83 prosenttia seuraajistani on miehiä”

    3. 3

      Kiukkukohtaus sai prinsessa Charlotten, 2, valtaansa: polki jalkaa ja heittäytyi maahan kesken valtiovierailun – Catherine-äidillä varmat keinot käytössä

    4. 4

      Sulatejuustokiista! Ratsastaako Lidl tunnetun tuotemerkin maineella?

    5. 5

      Roope Salminen yllätti yleisön täysin kesken keikan – upea kunnianosoitus kuolleelle laulajalle: ”Päätimme, että on pakko tehdä jotain”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Trumpilta käsittämätön väite Japanin pääministerin vaimosta

    2. 2

      Katso: Tulipunainen hellemassa jysähtää pian jopa koko Suomeen – Ilmatieteen laitoksen video näyttää, millainen helle voi alkaa!

    3. 3

      Palkittu toimittaja raiskasi väkivalloin ravintolaillan päätteeksi

    4. 4

      Teemu Selänteen pojat katsoivat ilmaiseksi keikkaa isänsä luksusjahdilta – lavalla esiintyneeltä Reino Nordinilta osuva kuitti aiheesta

    5. 5

      Venäläisryhmä puhkesi uskaliaaseen lauluun Niiralan raja-asemalla – videosta tuli nettihitti itänaapurissa

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Hanna menetti miehensä äkillisesti – Kimmosta jäi jälkeen vain hoitajan ojentama muovipussi

    2. 2

      Saara ja Esa panivat seksielämänsä kuntoon kahdessa viikossa: ”Miksi emme kokeilleet tätä aiemmin?”

    3. 3

      Harrastatko sinäkin ”Pirkka-seksiä”? 7 syytä, miksi se on tajuttoman upeaa

    4. 4

      Äiti ja isä löytyivät surmattuina – alkoi selvitä, että tytöille oli ehkä tapahtunut jotain vielä karmivampaa

    5. 5

      Teemu Selänteen pojat katsoivat ilmaiseksi keikkaa isänsä luksusjahdilta – lavalla esiintyneeltä Reino Nordinilta osuva kuitti aiheesta

    6. Näytä lisää