Digitoday

Valikko

Laser paljastaa kaiken – ja pistää samalla turbon tietokoneisiin

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

      Autotehtaan 30 000 euron vuosipalkka herätti ihmetystä – näin Valmet Automotive vastaa

    2. 2

      Karu kuva rannalta kertoo, miksi sukeltaja etsi kahville lähteneitä pilkkijöitä – hoksaatko, mikä sitten herätti pelastajien huomion?

    3. 3

      Bikinipöksyt kokevat tänä kesänä muodonmuutoksen – pukisitko itse yllesi?

    4. 4

      Yleisö huokaili: Maamme-laulu meni taas vihkoon – nyt HIFK:n ottelussa

    5. 5

      IS seuraa SM-liigan puolivälieriä: KalPa pikamaaleilla tukevaan johtoon Lahdessa, Tappara kylvettää Ilvestä Hakametsässä

    6. 6

      Vihtiläiskaunotar Janni sekoitti Englannin ja Espoon Heikoin lenkki -kisassa: "En ole käynyt Espoossa!"

    7. 7

      Katri Sorsa julkaisi totuudenmukaisen kuvan lapsiperheen arjesta: ”Äiti hereillä tunnin...”

    8. 8

      Turvapaikanhakija livahti naisten puolelle uimahallissa Oulussa – alastomat naiset hämmentyivät

    9. 9

      Muut eivät huoli nurin mennyttä eläkekassaa – lasku lankeamassa kaikille palkansaajille

    10. 10

      Kreikan prinsessa Olympia, 20, nautiskelee luksuselämästä niukassa uima-asussa – poseeraa bikineissä äitinsä kanssa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Vihreä Nissan lepää kyljellään Tornion keskustassa – poliisi kertoo, miksi ei puutu tapaukseen

    2. 2

      Albinismia sairastavat kaksostytöt ihastuttavat malleina – poseeraavat nyt yhdessä tumman isosiskonsa kanssa

    3. 3

      6 vaaran merkkiä: Jos huomaat näitä, tietokoneellasi voi olla haittaohjelma

    4. 4

      Merkel tyrmistyi ”hävyttömästä” tempusta – Trump ojensi 350 miljardin laskun

    5. 5

      Salainen laatuvirhe paljastui omakotitalosta – lattiakaivon hinnaksi tuli lähes 40 000 euroa

    6. 6

      Bikinipöksyt kokevat tänä kesänä muodonmuutoksen – pukisitko itse yllesi?

    7. 7

      Jättimäinen tulipalo Vantaalla Kehä III:n tuntumassa, sammutustyöt kestävät koko päivän – ”Liikennettä haittaavaa savunmuodostusta”

    8. 8

      "Ei kai alapää ole hygieenisempi?" – julkisessa saunassa sattunut tapaus kuohuttaa taas HS:n mielipideosastossa

    9. 9

      Tässäkö Suomen raskaimmat ja stressaavimmat työt? Katso 30 ammatin lista

    10. 10

      Äiti kysyi, mistä uudet farkut kiristävät? 4-vuotiaan pojan ronski vastaus huvittaa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      11 kyytä köllötteli rinteessä – asiantuntija kertoo, kuinka käärmeistä pääsee eroon: ”Se ei tule ikinä takaisin”

    2. 2

      Uusi ennuste: Poikkeuksellinen lämpöaalto vyöryy Suomeen – keskimäärin vain noin kolme kertaa sadassa vuodessa

    3. 3

      Rovaniemen junan lähtö viivästyi yllättäen – konduktööriltä kylmäävä kuulutus: ”Junassa on vakava henkeä uhkaava tilanne”

    4. 4

      Merkel tyrmistyi ”hävyttömästä” tempusta – Trump ojensi 350 miljardin laskun

    5. 5

      Nuoren naisen asunnosta levisi karmea haju 48 asunnon taloyhtiöön – löydön puhdistamiseen tarvittiin siirtolava

    6. 6

      Teinityttö tervehti tuntematonta miestä koulumatkalla – siitä käynnistyi painajainen

    7. 7

      Suomen tunnetuin bordelli pyöri Riihimäellä – rattohotelli Bonanzan henkilökunnalla suora ohje lapsiperheiden varalle

    8. 8

      IS seurasi tapahtumien etenemistä: Terrori-isku parlamentin luona Lontoossa – 4 kuoli

    9. 9

      Teinityttö julkaisi hervottoman kuvaparin äidistään kostean illanvieton jälkeen – kiusallinen kuva villitsee somessa: ”Lauantai ja sunnuntai”

    10. 10

      Tiesitkö? Helsingissä asuu yksi kaikkein aikojen menestyneimmän heviyhtyeen kitaristi – rakastui suomalaiseen Mariaan, elää nyt lapsiperheen arkea Suomessa

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Autotehtaan 30 000 euron vuosipalkka herätti ihmetystä – näin Valmet Automotive vastaa

    2. 2

      Karu kuva rannalta kertoo, miksi sukeltaja etsi kahville lähteneitä pilkkijöitä – hoksaatko, mikä sitten herätti pelastajien huomion?

    3. 3

      Bikinipöksyt kokevat tänä kesänä muodonmuutoksen – pukisitko itse yllesi?

    4. 4

      Yleisö huokaili: Maamme-laulu meni taas vihkoon – nyt HIFK:n ottelussa

    5. 5

      IS seuraa SM-liigan puolivälieriä: KalPa pikamaaleilla tukevaan johtoon Lahdessa, Tappara kylvettää Ilvestä Hakametsässä

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Vihreä Nissan lepää kyljellään Tornion keskustassa – poliisi kertoo, miksi ei puutu tapaukseen

    2. 2

      Albinismia sairastavat kaksostytöt ihastuttavat malleina – poseeraavat nyt yhdessä tumman isosiskonsa kanssa

    3. 3

      6 vaaran merkkiä: Jos huomaat näitä, tietokoneellasi voi olla haittaohjelma

    4. 4

      Merkel tyrmistyi ”hävyttömästä” tempusta – Trump ojensi 350 miljardin laskun

    5. 5

      Salainen laatuvirhe paljastui omakotitalosta – lattiakaivon hinnaksi tuli lähes 40 000 euroa

    6. Näytä lisää
    1. 1

      11 kyytä köllötteli rinteessä – asiantuntija kertoo, kuinka käärmeistä pääsee eroon: ”Se ei tule ikinä takaisin”

    2. 2

      Uusi ennuste: Poikkeuksellinen lämpöaalto vyöryy Suomeen – keskimäärin vain noin kolme kertaa sadassa vuodessa

    3. 3

      Rovaniemen junan lähtö viivästyi yllättäen – konduktööriltä kylmäävä kuulutus: ”Junassa on vakava henkeä uhkaava tilanne”

    4. 4

      Merkel tyrmistyi ”hävyttömästä” tempusta – Trump ojensi 350 miljardin laskun

    5. 5

      Nuoren naisen asunnosta levisi karmea haju 48 asunnon taloyhtiöön – löydön puhdistamiseen tarvittiin siirtolava

    6. Näytä lisää