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

      Suora lähetys juuri nyt: harvinainen näky Fuji-vuorella Japanissa

    2. 2

      Sarjahukuttajan paikka vankilan hierarkiassa voi olla karu – näin toimii systeemi kaltereiden takana

    3. 3

      Marit Björgenin jättihauikset taas huomion kohteena – Kike Elomaalla vahva näkemys norjalaisen hurjista lihaksista

    4. 4

      Maria Veitola pikkubikineissä – kommentoi kuvaa ytimekkäästi: ”Peruskannut”

    5. 5

      Kommentti: Berner-farssi voi käydä Sipilälle kalliiksi

    6. 6

      Mauri Pekkarinen: Hyvä, että Bernerin uudistus peruttiin

    7. 7

      Video: Leo Komarov kruunasi 30-vuotispäivänsä hurjalla niitillä – joutui nyrkkitappeluun

    8. 8

      Julkaisi rajun twiitin 10-vuotiaasta Barron Trumpista – Saturday Night Live -ohjelman käsikirjoittaja hyllytettiin

    9. 9

      Kahdeksan lapsen yh-äiti on ”liian kaunis töihin”: ”Miehet näkevät minut vain seksisymbolina”

    10. 10

      Kesken Miss Universum -kisan pyörtyneen Shirly Karvisen vointi koheni – edusti häikäisevänä näytöslavalla

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Kahdeksan lapsen yh-äiti on ”liian kaunis töihin”: ”Miehet näkevät minut vain seksisymbolina”

    2. 2

      Ensitreffit alttarilla -tähti julkaisi kuvan vauvansa kanssa – tarkkasilmäiset fanit huomasivat kivuliaan sairauden

    3. 3

      Auervaaroja netissä jahtaava Tuula, 74, täräytti valemajurille: ”Minä en maksa penniäkään” – huijarin vastaus oli paljon puhuva

    4. 4

      Naku-uikkari on kesän kuumin uimapukutrendi – aivan kuin päällä ei olisi yhtään mitään

    5. 5

      Marit Björgenin jättihauikset taas huomion kohteena – Kike Elomaalla vahva näkemys norjalaisen hurjista lihaksista

    6. 6

      Katso listat: Näin on käynyt S- ja K-ryhmien alentamille hinnoille

    7. 7

      Sarjahukuttajan röyhkeä piiloleikki Joensuun torilla: ”Aika paljon pitää olla pokkaa”

    8. 8

      Syyte: hampurilaisketjun toimitusjohtaja kahmi 1,8 miljoonaa – veti jopa päiväkassat liiveihinsä ja suunnitteli muuttoa Australiaan

    9. 9

      Android-haittaohjelmasta vapaata riistaa: Pankkitilejä tyhjennetään jo

    10. 10

      Tässä ovat Tanssii tähtien kanssa -kilpailijat – mukana Musta Barbaari ja Eevi Teittinen

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Juo aamulla vettä tyhjään vatsaan – 8 mahtavaa vaikutusta

    2. 2

      Auervaaroja netissä jahtaava Tuula, 74, täräytti valemajurille: ”Minä en maksa penniäkään” – huijarin vastaus oli paljon puhuva

    3. 3

      Kahdeksan lapsen yh-äiti on ”liian kaunis töihin”: ”Miehet näkevät minut vain seksisymbolina”

    4. 4

      Ensitreffit alttarilla -tähti julkaisi kuvan vauvansa kanssa – tarkkasilmäiset fanit huomasivat kivuliaan sairauden

    5. 5

      Serbian seksikkäin laulaja Milica, 25, purskahti korsetistaan ulos kesken keikan – yleisö villiintyi

    6. 6

      Ei herkkohermoisille: Tältä näyttää työuupumus sairaalassa

    7. 7

      Nainen synnytti salaa vessassa – raskaudesta tietämättömät vanhemmat havahtuivat pamaukseen

    8. 8

      Uimapukumalli Chrissy Teigen jakoi rehellisen kuvan reisistään – miehet hämmentyivät: ”Olen katsonut tätä jo minuutin, ja...”

    9. 9

      Kaikki irti Whatsappista! Tiesitkö jo nämä 9 kätevää kikkaa?

    10. 10

      Poliisi IS:lle: Näin sarjahukuttaja jäi kiinni – ”Hänellä oli itsellään tiedossa...”

    11. Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Suora lähetys juuri nyt: harvinainen näky Fuji-vuorella Japanissa

    2. 2

      Sarjahukuttajan paikka vankilan hierarkiassa voi olla karu – näin toimii systeemi kaltereiden takana

    3. 3

      Marit Björgenin jättihauikset taas huomion kohteena – Kike Elomaalla vahva näkemys norjalaisen hurjista lihaksista

    4. 4

      Maria Veitola pikkubikineissä – kommentoi kuvaa ytimekkäästi: ”Peruskannut”

    5. 5

      Kommentti: Berner-farssi voi käydä Sipilälle kalliiksi

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Kahdeksan lapsen yh-äiti on ”liian kaunis töihin”: ”Miehet näkevät minut vain seksisymbolina”

    2. 2

      Ensitreffit alttarilla -tähti julkaisi kuvan vauvansa kanssa – tarkkasilmäiset fanit huomasivat kivuliaan sairauden

    3. 3

      Auervaaroja netissä jahtaava Tuula, 74, täräytti valemajurille: ”Minä en maksa penniäkään” – huijarin vastaus oli paljon puhuva

    4. 4

      Naku-uikkari on kesän kuumin uimapukutrendi – aivan kuin päällä ei olisi yhtään mitään

    5. 5

      Marit Björgenin jättihauikset taas huomion kohteena – Kike Elomaalla vahva näkemys norjalaisen hurjista lihaksista

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Juo aamulla vettä tyhjään vatsaan – 8 mahtavaa vaikutusta

    2. 2

      Auervaaroja netissä jahtaava Tuula, 74, täräytti valemajurille: ”Minä en maksa penniäkään” – huijarin vastaus oli paljon puhuva

    3. 3

      Kahdeksan lapsen yh-äiti on ”liian kaunis töihin”: ”Miehet näkevät minut vain seksisymbolina”

    4. 4

      Ensitreffit alttarilla -tähti julkaisi kuvan vauvansa kanssa – tarkkasilmäiset fanit huomasivat kivuliaan sairauden

    5. 5

      Serbian seksikkäin laulaja Milica, 25, purskahti korsetistaan ulos kesken keikan – yleisö villiintyi

    6. Näytä lisää