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

      Stubb opetti Trumpille faktoja Ruotsista – viesti sytytti kiivaan keskustelun

    2. 2

      Maria Veitola mykistyy Saara Aallon prinsessamaailmasta: ”Onko Saara minkä asteen hörhö”

    3. 3

      Hiihtoloman kunniaksi lunta tulossa myös Etelä-Suomeen: jopa 10 senttiä! ”Pakkasella koko maa”

    4. 4

      Bill Gates varoittaa: Tähän uhkaan ihmiskunta ei ole varautunut riittävästi, kymmenien miljoonien henki vaarassa

    5. 5

      Riipaiseva video: Mies kosi tyttöystäväänsä täydessä ostoskeskuksessa – romanttinen ele päättyi järkyttävään nöyryytykseen

    6. 6

      Vappu Pimiä ja Kiira Korpi tyrmäävinä Tanssii tähtien kanssa -ohjelmassa sääret paljastavissa minimekoissa

    7. 7

      Nokian tapon yrityksestä epäilty 18-vuotias valehteli poliisille: kengät eteisessä herättivät huomion – ”Tyttö on edelleen sairaalassa”

    8. 8

      Patrik Laineelle jälleen ylistystä – ”uskomaton” laukaus saa kehuja: ”Et näe muiden tekevän sellaisia maaleja”

    9. 9

      Poliisi IS:lle: Tila-auto törmäsi ilmeisesti tahallaan, teinien mopoauto kohteeksi sattumalta

    10. 10

      Aluksi Antin, 32, koukkuun nappasi hauki – mutta siihen haukeen iskikin oikein jättiläishauki

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Pekka Vähäsöyrinki tunnusti Mika Myllylän haudalla, milloin dopinginkäyttö alkoi: ”Siinä hetkessä annoin periksi”

    2. 2

      Donald Trumpilta outo viittaus Ruotsiin: ”Katsokaa, mitä tapahtui eilen illalla Ruotsissa – kuka olisi uskonut?”

    3. 3

      Riipaiseva video: Mies kosi tyttöystäväänsä täydessä ostoskeskuksessa – romanttinen ele päättyi järkyttävään nöyryytykseen

    4. 4

      Tässä on vedenpitävä todiste SM-liigan maaliskandaalista: ”Miten joku voi kuvitella, että tuo on maali?”

    5. 5

      Kari, 69, sai tylyn päätöksen ajokortista – näin hän ratkaisi asian edukseen

    6. 6

      Bill Gates varoittaa: Tähän uhkaan ihmiskunta ei ole varautunut riittävästi, kymmenien miljoonien henki vaarassa

    7. 7

      17-vuotiaat tyttö ja poika kuolivat pakettiauton ja mopoauton nokkakolarissa Sastamalassa

    8. 8

      Poliisi IS:lle: Tila-auto törmäsi ilmeisesti tahallaan, teinien mopoauto kohteeksi sattumalta

    9. 9

      Stubb opetti Trumpille faktoja Ruotsista – viesti sytytti kiivaan keskustelun

    10. 10

      Poliisi epäilee henkirikosta – teinityttö ja -poika kuolivat nokkakolarissa Sastamalassa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Prisman kassamyyjä sai pyörätuolimiehen itkemään Helsingissä – jonossa ollut Jatta riensi apuun: ”Olin niin kiukkuinen”

    2. 2

      Takavuosien seksisymboli Outi Alanen 50 vuotta – katosi tv:stä eikä saa näyttelijän töitä: ”En kuulu hyvä veli -verkostoon”

    3. 3

      Kauniin naisen tavallisen näköisestä Instagram-kuvasta yllättäen nettihitti: ”Kaikkien aikojen traagisin otos”

    4. 4

      Tutkijat tekivät pelottavan löydön merenpohjasta 10 kilometrin syvyydestä

    5. 5

      MTV: Saara Aalto kärsii kiusallisesta ja kivuliaasta naistentaudista: ”Ei parannuskeinoa”

    6. 6

      Nuori mies jäi kiinni pettämisestä nololla tavalla – typerä töppäys sosiaalisessa mediassa kavalsi

    7. 7

      Mies teki klassisen virheen aamutuimaan – lattiat menivät pilalle

    8. 8

      Kanadan hurmuriministeri sai Ivanka Trumpin pasmat sekaisin – flirttaileva kuva leviää vauhdilla

    9. 9

      Pekka Vähäsöyrinki tunnusti Mika Myllylän haudalla, milloin dopinginkäyttö alkoi: ”Siinä hetkessä annoin periksi”

    10. 10

      Jasse-vauva lakkasi hengittämästä, isä ei epäröinyt hetkeäkään – ”Hän rakasti meidän pojan henkiin”

    11. Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Stubb opetti Trumpille faktoja Ruotsista – viesti sytytti kiivaan keskustelun

    2. 2

      Maria Veitola mykistyy Saara Aallon prinsessamaailmasta: ”Onko Saara minkä asteen hörhö”

    3. 3

      Hiihtoloman kunniaksi lunta tulossa myös Etelä-Suomeen: jopa 10 senttiä! ”Pakkasella koko maa”

    4. 4

      Bill Gates varoittaa: Tähän uhkaan ihmiskunta ei ole varautunut riittävästi, kymmenien miljoonien henki vaarassa

    5. 5

      Riipaiseva video: Mies kosi tyttöystäväänsä täydessä ostoskeskuksessa – romanttinen ele päättyi järkyttävään nöyryytykseen

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Pekka Vähäsöyrinki tunnusti Mika Myllylän haudalla, milloin dopinginkäyttö alkoi: ”Siinä hetkessä annoin periksi”

    2. 2

      Donald Trumpilta outo viittaus Ruotsiin: ”Katsokaa, mitä tapahtui eilen illalla Ruotsissa – kuka olisi uskonut?”

    3. 3

      Riipaiseva video: Mies kosi tyttöystäväänsä täydessä ostoskeskuksessa – romanttinen ele päättyi järkyttävään nöyryytykseen

    4. 4

      Tässä on vedenpitävä todiste SM-liigan maaliskandaalista: ”Miten joku voi kuvitella, että tuo on maali?”

    5. 5

      Kari, 69, sai tylyn päätöksen ajokortista – näin hän ratkaisi asian edukseen

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Prisman kassamyyjä sai pyörätuolimiehen itkemään Helsingissä – jonossa ollut Jatta riensi apuun: ”Olin niin kiukkuinen”

    2. 2

      Takavuosien seksisymboli Outi Alanen 50 vuotta – katosi tv:stä eikä saa näyttelijän töitä: ”En kuulu hyvä veli -verkostoon”

    3. 3

      Kauniin naisen tavallisen näköisestä Instagram-kuvasta yllättäen nettihitti: ”Kaikkien aikojen traagisin otos”

    4. 4

      Tutkijat tekivät pelottavan löydön merenpohjasta 10 kilometrin syvyydestä

    5. 5

      MTV: Saara Aalto kärsii kiusallisesta ja kivuliaasta naistentaudista: ”Ei parannuskeinoa”

    6. Näytä lisää