Digitoday

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.
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

      Kiduttajavanhempia uhkaa 94 vuoden vankeus: ”Kahlerangaistus saattoi kestää viikkoja tai jopa kuukausia”

    2. 2

      Näin Jari Sillanpää kertoi poliisille huumeiden käytöstä – lue kuulustelu sanasta sanaan: ”Nautin polttamalla amfetamiinia”

    3. 3

      Minna on odottanut lentoa Kanarialta kotiin Ouluun yli 30 tuntia: ”Täällä alkaa olla hermot kireänä”

    4. 4

      Prinssi William edusti muuttuneessa lookissa – internetillä oli vastaus valmiina: ”Tervetuloa kaljutiimiin!”

    5. 5

      Järisyttävän elämänmuutoksen tehnyt Ringa Ropo saapui Urheilugaalaan ensi kertaa uuden rakkaansa kanssa – pari hehkui onnea punaisella matolla

    6. 6

      Näin näännytetty 17-vuotias pakeni ikkunan kautta vanhempiensa kidutusta ja pelasti 12 sisarustaan – keksi kännykän hätäkikan, poliisi ylistää

    7. 7

      Kiduttajaäidin sisko kertoo häiritsevästä vierailusta perheen luona – ”He kohtelivat minua kuin yhtenä lapsistaan”

    8. 8

      Kauhunhetki joella tallentui videolle: Kalastajat pelastautuivat viime hetkellä päälle ajaneen ökyveneen alta

    9. 9

      Alma Median tutkimus: Sauli Niinistön kannatus on pudonnut selvästi

    10. 10

      Kahta puukotettu kaulaan Tukholman keskustassa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Kun Teemu syntyi, isä otti hatkat: sai selityksen 18 vuoden jälkeen Kadonneen jäljillä -sarjassa – Näin kävi, kun kamerat sammuivat

    2. 2

      Isän karmiva aavistus osui oikeaan: Päätti toimia vastoin poliisin ohjeita ja löysi poikansa viime hetkellä

    3. 3

      Lohjan kolarissa kuolleet pikkulapset olivat matkalla katsomaan hevosia – kokenut poliisi: ”Ottaa väkisinkin koville”

    4. 4

      Kaksi metsuria loukkaantui vakavasti työtapaturmassa – tapahtumasarja oli todella erikoinen

    5. 5

      Näin Jari Sillanpää kertoi poliisille huumeiden käytöstä – lue kuulustelu sanasta sanaan: ”Nautin polttamalla amfetamiinia”

    6. 6

      Kiinalaispandat Lumi ja Pyry saapuivat Suomeen

    7. 7

      Kiduttajaäidin sisko kertoo häiritsevästä vierailusta perheen luona – ”He kohtelivat minua kuin yhtenä lapsistaan”

    8. 8

      Jaana, 40: ”Mies päätti, milloin minulla on nälkä” – 3 naista kertoo, millaista painajaista on elämä narsistin kanssa

    9. 9

      Meksikosta löytyi henkeäsalpaava luonnonihme – valtava vedenalainen luola osoittautui aarrekammioksi

    10. 10

      Lohjan nokkakolarissa kuolivat 3-vuotias tyttö ja alle 2-vuotias poika – olivat törmäyshetkellä turvaistuimissa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Äiti aavisti pahaa, kun Sanna-Marin Facebook-kuva oli vaihtunut yöllä – kodista paljastui kauhein mahdollinen painajainen

    2. 2

      Tällaisia ovat vanhempien naisten seksimatkat Gambiassa – nuoret ”rantapojat” tarjoavat seuraa häkellyttävän aktiivisesti

    3. 3

      Näin näännytetty 17-vuotias pakeni ikkunan kautta vanhempiensa kidutusta ja pelasti 12 sisarustaan – keksi kännykän hätäkikan, poliisi ylistää

    4. 4

      Kun Teemu syntyi, isä otti hatkat: sai selityksen 18 vuoden jälkeen Kadonneen jäljillä -sarjassa – Näin kävi, kun kamerat sammuivat

    5. 5

      Autoilija ajoi ikkunat huurussa ABC-asemalle, eikä poliisi ”ollut 20 vuoden aikana nähnyt yhtä tyhmää miestä”

    6. 6

      Anna-Leena Härkönen ärsyyntyi Teneriffan-lennollaan rasittavasta ilmiöstä koneen vessajonossa – oletko huomannut tällaista käytöstä?

    7. 7

      Isän karmiva aavistus osui oikeaan: Päätti toimia vastoin poliisin ohjeita ja löysi poikansa viime hetkellä

    8. 8

      Palkittu muusikko kävi käsiksi ja roikkui juontajan rinnuksissa – haukkui gaalassa Ylen, helsinkiläiset ja Lilli Paasikiven

    9. 9

      Hugh Hefnerin leski Crystal, 31, palasi julkisuuteen täysin muuttuneena – povipommityyli on nyt historiaa: elelee elatusmaksuilla

    10. 10

      13 sisarusta löydettiin kammottavista oloista kotoaan Yhdysvalloissa – vanhemmille syytteet kidutuksesta

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Kiduttajavanhempia uhkaa 94 vuoden vankeus: ”Kahlerangaistus saattoi kestää viikkoja tai jopa kuukausia”

    2. 2

      Näin Jari Sillanpää kertoi poliisille huumeiden käytöstä – lue kuulustelu sanasta sanaan: ”Nautin polttamalla amfetamiinia”

    3. 3

      Minna on odottanut lentoa Kanarialta kotiin Ouluun yli 30 tuntia: ”Täällä alkaa olla hermot kireänä”

    4. 4

      Prinssi William edusti muuttuneessa lookissa – internetillä oli vastaus valmiina: ”Tervetuloa kaljutiimiin!”

    5. 5

      Järisyttävän elämänmuutoksen tehnyt Ringa Ropo saapui Urheilugaalaan ensi kertaa uuden rakkaansa kanssa – pari hehkui onnea punaisella matolla

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Kun Teemu syntyi, isä otti hatkat: sai selityksen 18 vuoden jälkeen Kadonneen jäljillä -sarjassa – Näin kävi, kun kamerat sammuivat

    2. 2

      Isän karmiva aavistus osui oikeaan: Päätti toimia vastoin poliisin ohjeita ja löysi poikansa viime hetkellä

    3. 3

      Lohjan kolarissa kuolleet pikkulapset olivat matkalla katsomaan hevosia – kokenut poliisi: ”Ottaa väkisinkin koville”

    4. 4

      Kaksi metsuria loukkaantui vakavasti työtapaturmassa – tapahtumasarja oli todella erikoinen

    5. 5

      Näin Jari Sillanpää kertoi poliisille huumeiden käytöstä – lue kuulustelu sanasta sanaan: ”Nautin polttamalla amfetamiinia”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Äiti aavisti pahaa, kun Sanna-Marin Facebook-kuva oli vaihtunut yöllä – kodista paljastui kauhein mahdollinen painajainen

    2. 2

      Tällaisia ovat vanhempien naisten seksimatkat Gambiassa – nuoret ”rantapojat” tarjoavat seuraa häkellyttävän aktiivisesti

    3. 3

      Näin näännytetty 17-vuotias pakeni ikkunan kautta vanhempiensa kidutusta ja pelasti 12 sisarustaan – keksi kännykän hätäkikan, poliisi ylistää

    4. 4

      Kun Teemu syntyi, isä otti hatkat: sai selityksen 18 vuoden jälkeen Kadonneen jäljillä -sarjassa – Näin kävi, kun kamerat sammuivat

    5. 5

      Autoilija ajoi ikkunat huurussa ABC-asemalle, eikä poliisi ”ollut 20 vuoden aikana nähnyt yhtä tyhmää miestä”

    6. Näytä lisää