Digitoday

Laser paljastaa kaiken – ja pistää samalla turbon tietokoneisiin

Julkaistu:

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.
MAINOS (TEKSTI JATKUU ALLA)
MAINOS PÄÄTTYY

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

      Näin päättyi Napakymppi-parin Ikaalisten matka – piikki auki, Ville jätti taksit maksamatta: ”Odotin, milloin pääsen pois”

    2. 2

      Pohjois-Korealta uusi varoitus Yhdysvalloille oudossa kirjeessä: ”Äärimmäinen uhkaus tuhota koko maailma”

    3. 3

      Lauri Markkasen NBA-debyytti päättyi murskatappioon – suomalaistähti harvoja valopilkkuja

    4. 4

      British Airways pyysi anteeksi – koneessa ällöttävä yllätys, nukkuville matkustajille puremia

    5. 5

      Ainutlaatuinen video paljastaa Pohjois-Korean pääkaupungista näkymiä, joita ei ole ennen näytetty

    6. 6

      Ensin Juuso kalasti Littoistenjärvestä ”zombihauen”, nyt vedestä nousi vieläkin hurjempi lahna

    7. 7

      Miljonäärin 20-vuotias tytär ajoi Lexuksen väkijoukkoon Ukrainassa – viisi kuoli, kuusi loukkaantui, katu kuin ”sotatanner”

    8. 8

      Jyri lähetti viestin tytölle Brasiliassa – meni 30 sekuntia ja mies sai avaimet käteen, ilmaisen asunnon ja käskyn ruokkia kissa

    9. 9

      Putin paljasti Venäjän suurimman virheen 15 vuoteen

    10. 10

      Yle: Helsinkiläisen koulun opettajaa epäillään seksuaalirikoksista, uhreja on 10

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Aku Hirviniemi puhuu hänen ja Niina Lahtisen erosta – tyttären sanat merkitsivät paljon

    2. 2

      Presidentti Niinistö ärähti ideologisesti työttömille: ”Se, että asiaa mainostetaan...”

    3. 3

      Härski video leviää – Niki Juusela pilkkaa Juhani Tammista sukuelin kädessään

    4. 4

      Törkyvideolla esiintyvä Niki Juusela pettyi raskaasti ystäväporukkaansa – ”Luottamus on katkennut”

    5. 5

      Me Naiset: Rosa Meriläinen treenaa vaginaansa – ”Nostan esimerkiksi ketsuppipulloa”

    6. 6

      Uutuuskirja: Naimisissa ollut Olli Lindholm tapasi nuoren Eveliina-rakkaansa saunalla – ”Olin kuin kissa pistoksissa”

    7. 7

      Työpaikan ”pakkohaku” kostautui Kirsille, 41 – unelmatöihin ei ollut enää asiaa

    8. 8

      Nyt puhuu Niki Juuselan virtsausvideolla pilkkaama Juhani Tamminen: ”Mitä helvettiä”

    9. 9

      Lippukatastrofi: Dannyn ja Erika Vikmanin pikkujoulukeikat jouduttiin perumaan – liput eivät käyneet kaupaksi

    10. 10

      Yöt lukkojen takana, nälkään koiranruokaa, vaipoissa pakkaseen: Vanhemmat pahoinpitelivät lapsia vuosien ajan Pohjois-Suomessa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Dopingtuomion saaneen Therese Johaugin ulkoinen olemus on jotain aivan muuta kuin kaksi kuukautta sitten – katso kuvat

    2. 2

      Huomaatko erikoisen yksityiskohdan? 19-vuotiaan Lisan viaton bikinikuva kummastuttaa Instagramissa

    3. 3

      Tutut liikennemerkit muuttuvat sukupuolineutraaleiksi – katso kuvat!

    4. 4

      Onko tässä erikoisin hääkuva ikinä? Kreikkalaiskappeli kielsi ulkomaalaisparien häät rivon kuvan seurauksena

    5. 5

      Aku Hirviniemi katosi vuosi sitten äkisti julkisuudesta – nyt hän kertoo, mitä silloin tapahtui: ”Tuijotin vain tyhjyyteen”

    6. 6

      Madonnaa, 59, syytetään räikeästä kuvanmuokkauksesta – tuoreet kuvat kertovat totuuden: ”Tämä on jo noloa”

    7. 7

      Matti Ahde kertoo sairaudestaan ja yhä jatkuvista hoidoista – ”Tilanne on vakava”

    8. 8

      Aku Hirviniemi puhuu hänen ja Niina Lahtisen erosta – tyttären sanat merkitsivät paljon

    9. 9

      Jymy-yllätys: Maajussi-Heikin morsianehdokas jättää sarjan – paljastaa painavan salaisuutensa

    10. 10

      Jyväskyläläinen Toni, 39, osui kultasuoneen – kotivarastossa kehitetty ”seos” saavutti ilmiömäisen suosion vain 3 viikossa

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Näin päättyi Napakymppi-parin Ikaalisten matka – piikki auki, Ville jätti taksit maksamatta: ”Odotin, milloin pääsen pois”

    2. 2

      Pohjois-Korealta uusi varoitus Yhdysvalloille oudossa kirjeessä: ”Äärimmäinen uhkaus tuhota koko maailma”

    3. 3

      Lauri Markkasen NBA-debyytti päättyi murskatappioon – suomalaistähti harvoja valopilkkuja

    4. 4

      British Airways pyysi anteeksi – koneessa ällöttävä yllätys, nukkuville matkustajille puremia

    5. 5

      Ainutlaatuinen video paljastaa Pohjois-Korean pääkaupungista näkymiä, joita ei ole ennen näytetty

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Aku Hirviniemi puhuu hänen ja Niina Lahtisen erosta – tyttären sanat merkitsivät paljon

    2. 2

      Presidentti Niinistö ärähti ideologisesti työttömille: ”Se, että asiaa mainostetaan...”

    3. 3

      Härski video leviää – Niki Juusela pilkkaa Juhani Tammista sukuelin kädessään

    4. 4

      Törkyvideolla esiintyvä Niki Juusela pettyi raskaasti ystäväporukkaansa – ”Luottamus on katkennut”

    5. 5

      Me Naiset: Rosa Meriläinen treenaa vaginaansa – ”Nostan esimerkiksi ketsuppipulloa”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Dopingtuomion saaneen Therese Johaugin ulkoinen olemus on jotain aivan muuta kuin kaksi kuukautta sitten – katso kuvat

    2. 2

      Huomaatko erikoisen yksityiskohdan? 19-vuotiaan Lisan viaton bikinikuva kummastuttaa Instagramissa

    3. 3

      Tutut liikennemerkit muuttuvat sukupuolineutraaleiksi – katso kuvat!

    4. 4

      Onko tässä erikoisin hääkuva ikinä? Kreikkalaiskappeli kielsi ulkomaalaisparien häät rivon kuvan seurauksena

    5. 5

      Aku Hirviniemi katosi vuosi sitten äkisti julkisuudesta – nyt hän kertoo, mitä silloin tapahtui: ”Tuijotin vain tyhjyyteen”

    6. Näytä lisää