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

      Uskomatonta, mutta totta – Aku Ankka ennusti Saara Aallon finaalipaikan jo elokuussa

    2. 2

      Brittilehdeltä raju väite Saara Aallon finaalipaikasta: Tuotanto käynnisti selvityksen Suomesta annetuista ”kielletyistä äänistä”

    3. 3

      Koko ABC tyhjeni ja Ville, 19, jäi yksin lukkojen taakse: ”Olin istumassa tuolla pimeässä nurkassa – tää mesta suljettiin!”

    4. 4

      Poliisi IS:lle: Tällainen tausta Imatran epäillyllä 23-vuotiaalla kolmoismurhaajalla on

    5. 5

      Tyrmäystappio: Italian pääministeri Matteo Renzi eroaa

    6. 6

      Trump hyökkäsi Kiinan toimia vastaan Twitterissä

    7. 7

      Uskomatonta! Saara Aalto teki sen – pääsi heittämällä X Factor -finaaliin

    8. 8

      Torilla tavataan! Saara Aalto saapuu maanantaina esiintymään Suomeen

    9. 9

      Todelliset syyt, joiden vuoksi naiset voihkivat seksin aikana

    10. 10

      Antton Puonti voitti Talent Suomen

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Poliisi IS:lle: Tällainen tausta Imatran epäillyllä 23-vuotiaalla kolmoismurhaajalla on

    2. 2

      Saara Aallon uskomaton Chandelier-esitys sai Sharonin kyyneliin – ei saanut sanaa suustaan, juontaja joutui pelastamaan tilanteen

    3. 3

      Uutisvuodon Sipilä-vitsi hämmensi lauantai-iltana – Mitä lähetyksessä tapahtui?

    4. 4

      Todelliset syyt, joiden vuoksi naiset voihkivat seksin aikana

    5. 5

      Silminnäkijä: Imatralla surmattujen viimeiset hetket – tulivat vain käväisemään ravintolassa

    6. 6

      Poliisi: Kolme naista ammuttiin yöllä Imatralla – 23-vuotias epäilty otettu kiinni paikan päältä

    7. 7

      Tuottaja paljastaa: Uutisvuodon studioyleisökin hämmentyi Baba Lybeckin Sipilä-vitsistä – Jari Tervo tajusi juonen heti

    8. 8

      Kaupunginvaltuuston puheenjohtaja Tiina Wilén-Jäppinen sai surmansa Imatran kolmoismurhassa: ”Moderni karjalaisnainen”

    9. 9

      X Factor -tuomari yllätti puhumalla suomea – Saara Aalto hämmästyi: ”Minulla on viesti kaikille suomalaisille....”

    10. 10

      Uskomatonta! Saara Aalto teki sen – pääsi heittämällä X Factor -finaaliin

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Poliisi IS:lle: Tällainen tausta Imatran epäillyllä 23-vuotiaalla kolmoismurhaajalla on

    2. 2

      Raju huhu Lewis Hamiltonista – ”Se on yksityisasia”

    3. 3

      WhatsApp katoaa miljoonista puhelimista – katso, onko omasi listalla

    4. 4

      7 yleisen syövän varhaiset varoitusmerkit – tunnista ajoissa

    5. 5

      Raakel Lignellin raju painonpudotus ja tiukka ruokavalio johtivat pysyviin terveysongelmiin: ”Riistäytyi vähän käsistä”

    6. 6

      Tuulenvire paljasti Donald Trumpin omituisen ”asumokan” – netti sekosi lentokentältä napatusta kuvasta

    7. 7

      Perhesyyt eivät painaneet? Mika Salolla teoria Nico Rosbergin lopettamisesta: ”Kukaan ei tajua sitä…”

    8. 8

      Nainen teki ”pettämistestin” poikaystävälleen – lopputulos ei ilahduttanut, videolla jo 6 miljoonaa katselukertaa

    9. 9

      Aleksi Valavuori julkaisi matkakuvan Los Angelesista: maisemaotos paljastuikin Ikean sisustustauluksi – some repesi

    10. 10

      Todelliset syyt, joiden vuoksi naiset voihkivat seksin aikana

    11. Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Uskomatonta, mutta totta – Aku Ankka ennusti Saara Aallon finaalipaikan jo elokuussa

    2. 2

      Brittilehdeltä raju väite Saara Aallon finaalipaikasta: Tuotanto käynnisti selvityksen Suomesta annetuista ”kielletyistä äänistä”

    3. 3

      Koko ABC tyhjeni ja Ville, 19, jäi yksin lukkojen taakse: ”Olin istumassa tuolla pimeässä nurkassa – tää mesta suljettiin!”

    4. 4

      Poliisi IS:lle: Tällainen tausta Imatran epäillyllä 23-vuotiaalla kolmoismurhaajalla on

    5. 5

      Tyrmäystappio: Italian pääministeri Matteo Renzi eroaa

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Poliisi IS:lle: Tällainen tausta Imatran epäillyllä 23-vuotiaalla kolmoismurhaajalla on

    2. 2

      Saara Aallon uskomaton Chandelier-esitys sai Sharonin kyyneliin – ei saanut sanaa suustaan, juontaja joutui pelastamaan tilanteen

    3. 3

      Uutisvuodon Sipilä-vitsi hämmensi lauantai-iltana – Mitä lähetyksessä tapahtui?

    4. 4

      Todelliset syyt, joiden vuoksi naiset voihkivat seksin aikana

    5. 5

      Silminnäkijä: Imatralla surmattujen viimeiset hetket – tulivat vain käväisemään ravintolassa

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Poliisi IS:lle: Tällainen tausta Imatran epäillyllä 23-vuotiaalla kolmoismurhaajalla on

    2. 2

      Raju huhu Lewis Hamiltonista – ”Se on yksityisasia”

    3. 3

      WhatsApp katoaa miljoonista puhelimista – katso, onko omasi listalla

    4. 4

      7 yleisen syövän varhaiset varoitusmerkit – tunnista ajoissa

    5. 5

      Raakel Lignellin raju painonpudotus ja tiukka ruokavalio johtivat pysyviin terveysongelmiin: ”Riistäytyi vähän käsistä”

    6. Näytä lisää