Tekniikka

Kyllä, uusiutuvilla energialähteillä voidaan kattaa energiantarve

Löydämmekö sijoituspaikkoja kaikille tuuliturbiineille ja aurinkopaneeleille, joita tarvitsemme täyttämään energiantarpeemme? Mitä tapahtuu, kun aurinko ei paista ja tuuli ei puhalla? Horjuttavatko uusiutuvat lähteet sähköverkon tasapainoa ja johtavatko ne sähkökatkoihin?


Arvostetun Renewable and Sustainable Energy Reviews -lehden viime vuonna julkaisemassa artikkelissa Benjamin Heard tutkimusryhmineen esittää perusteita täysin uusiutuvaa sähköjärjestelmää vastaan.

Heard ryhmineen kyseenalaistaa viimeaikaisia laajalti uusiutuvaan energiaan perustuvia ennusteita, kuten sitä, kestävätkö uusiutuviin lähteisiin perustuvat järjestelmät äärimmäisiä sääolosuhteita sekä auringon ja tuulen puutetta tai toimiiko sähköverkko vakaasti olosuhteiden vaihteluista huolimatta.

Nyt joukko tutkijoita on laatinut vastineen Heardin ryhmän julkaisulle. Tutkijat Karlsruhen teknillisestä yliopistosta, Etelä-Afrikan tieteellisen ja teollisen tutkimuksen neuvostosta, Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta, Delftin teknillisestä yliopistosta ja Aalborgin yliopistosta ovat analysoineet satoja tieteellisiä tutkimuksia vastatakseen Heardin väittämiin. Kansainvälisen tutkijaryhmän mukaan täysin uusiutuvaan energiaan perustuvalle tulevaisuudelle ei ole esteitä.

"Vaikka monet Heardin esiin nostamat seikat ovat tärkeitä, on muistettava, että nykyteknologia tarjoaa niihin kaikkiin ratkaisut," kertoo hankkeesta vastaava tutkija, tohtori Tom Brown Karlsruhen teknillisestä yliopistosta.

"Nämä ratkaisut ovat edullisia etenkin, kun ottaa huomioon tuuli- ja aurinkovoiman laskevat kustannukset," sanoo toinen hankkeen tutkijoista, professori Christian Breyer Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta.

Brown viittaa ratkaisuun, jossa uusiutuvalla energialla tuotetaan vetyä tai synteettistä kaasua energiavarastoksi niille talvisille ajanjaksoille, jolloin aurinko- tai tuulienergian puuttuvaa tuotantoa ei voida korvata sähköntuonnilla, vesivoimalla, akuilla tai muilla energiavarastoilla. Tasapainon säilyttämiseksi on useita teknisiä ratkaisuja sähköverkon vakauttajista uudempiin elektronisiin ratkaisuihin. Tutkijat ovat keränneet siirtoverkko-operaattoreilta esimerkkejä parhaista käytänteistä maailmanlaajuisesti.

Tutkijoiden vastine on nyt julkaistu samassa lehdessä kuin Heardin ryhmän alkuperäinen artikkeli.

"Joidenkin sitkeiden uskomusten mukaan täysin uusiutuva energiajärjestelmä ei olisi mahdollinen," sanoo eräs vastineen kirjoittajista, professori Brian Vad Mathiesen Aalborgin yliopistosta.

"Meidän julkaisumme vastaa näihin uskomuksiin yksi kerrallaan viimeisimpien tutkimustulosten pohjalta. Tämä auttaa siirtämään huomion myyteistä fossiilisten polttoaineiden aiheuttamien ilmasto- ja terveysongelmien ratkaisuun ja korvaavien edullisten skenaarioiden mallinnukseen."

*

Juttu on käytännössä suoraan kopioitu Lappeenrannan yliopiston julkaisema tiedote.

Kiinnostaako oman Mars-kulkijan rakentaminen? Nasa tarjoaa ohjeet!

To, 08/02/2018 - 22:19 Jarmo Korteniemi

Nasa on julkaissut menestyksekkäiden Mars-mönkijöiden "lähdekoodin". Nyt kuka tahansa aiheesta innostunut voi rakentaa oman kulkijansa varsin helposti ja halvalla. Tarvitaan vain taitoa - tai ainakin innostusta.

Marsiin on tähän mennessä laskeutunut seitsemän laitetta, joiden tarkoituksena on ollut tavalla tai toisella liikkua planeetan pinnalla. Menestys on kuitenkin ollut vaihtelevaa: laitteista vain neljä on toiminut kuten pitikin. Mutta juuri nuo neljä - kaikki Nasan kulkijoita - ovat ylittäneet kaikki odotukset toimintavarmuudellaan. Ja niillä kaikilla on sama perusrakenne: keskustietokone, runko, sekä kuusi itsenäisesti toimivaa ja jousitettua rengasta. Robotit ovat hyvin toimintakykyisiä vaikeassakin maastossa..

Nyt kulkijoiden "piirustukset" on annettu vapaaseen jakeluun kattavien ohjeiden kera. Lähes kuka tahansa pystyy rakentamaan "Open Source Roverin" avulla oman versionsa toimivasta Mars-kulkijasta ja käyttämään sitä haluamallaan tavalla.

Ohjeet opastavat kuinka rakentaa kauko-ohjattava, muokkauskelpoinen ja verrattain edullinen pohjarakenne. Kaikkea tekniikkaa ei kuitenkaan anneta eteenpäin, joten paketissa ei tule ohjeita esimerkiksi tieteellisten mittalaiteiden, kameroiden tai aurinkopaneelien rakentamiseen. Tavoite on, että jokainen tee-se-itse -henkilö lastaa robottinsa kyytiin mitä laitteita haluaa - olivatpa ne sitten tieteellisiä tai jotain aivan muuta.

Valmiin 6-renkaisen robotin massa on runsaat 10 kilogrammaa ja pituus 60 senttimetriä eli se on lähes saman kokoinen kuin Sojourner, ensimmäinen Marsissa todella toiminut kulkija. Kulkijan toiminta-ajaksi luvataan noin 5 tuntia jatkuvaa käyttöä. Tuossa ajassa laitteella ehtii ajaa kolmen kilometrin matkan - sen vauhti kun on huimat 17 senttiä sekunnissa.

Osien arvioidaan maksavan runsaat 2000 euroa, mutta jos tee-se-itse -henkilön varastosta sattuu löytymään käyttökelpoisia osia, summa voi pienentyä kummasti. Ero oikean Mars-kulkijan kehitys- ja rakennuskustannuksiin on huima: Sojournerin kokonaishinta oli runsaat 20 miljoonaa euroa. Halpuudestaan huolimatta tekniikka on samankaltaista kuin Mars-mönkijöissä.

Laite pystyy kulkemaan erittäin kivikkoisessa ja epätasaisessa maastossa. Kaikki kuusi vetävää rengasta ovat koko ajan kosketuksissa pintaan. Nousukulma laitteella voi olla noin 30 astetta, ja sivusuunnassa se sietää jopa 45 asteen kallistusta. Todelliset arvot riippuvat tietystikin tee-se-itse -rakentelijan käyttämistä osasista. Kulkijan saa kyllä liikkumaan nopeamminkin, mutta silloin nousukulma ei voi olla aivan yhtä jyrkkä kuin perusohjeilla.

Laitteen aivoina toimii pieni, halpa mutta monipuolinen Raspberry Pi -tietokone.

Kulkijaa voi käyttää sekä android-sovelluksen että Xboxin ohjaimen välityksellä. Lisäksi rakentelijat voivat vapaasti kehittää omia ohjaussysteemejään, vaikkapa ääniohjauksen tai kameroiden avulla täysin autonomisesti toimivan laitteen.

Rakentajalta vaadittava taitotaso ei ole päätä huimaava. Hänen täytyy osata mm. käyttää rautasahaa ja viilaa sekä kyetä kolvaaman ja ymmärtää sähköjärjestelmien päälle. Softapuolella suositellaan perustason Linux- ja Python-ohjelmointitaitoja. Mutta tekemällä oppii, ja projektin aikana on tarkoitus opetella taitoja lisää.

Rakennusprojektin toteutuminen vaatii noin 200 henkilötyötuntia, kokemattomalta varmasti enemmän. Kyse on siis vähintään noin kuukauden täysipäiväisestä työstä.

Kulkijan tarkoitus on antaa aiheesta kiinnostuneille helppo ja halpa tapa kehittää taitojaan. Mars-kulkijat rakentanut laitos kuvailee projektia "opetus- ja oppimiskokoemukseksi niille, jotka haluavat osallistua tekniikan, softan, elektroniikan tai robotiikan kehittämiseen". Tavoite on innoittaa eritoten seuraavan sukupolven tekijöitä.

Kulkijan tarjoaa Jet Propulsion Laboratory, Nasan robotiikkaan erikoistunut tutkimus- ja kehityslaitos. JPL sijaitsee Los Angelesin kupeessa Pasadenassa.

Lisää projektista voi lukea Open Source Rover -sivuilta, ja vertaistukea ja osviittaa erilaisista ratkaisuista voi hakea projektin keskustelupalstalta. Varsinaiset rakennusohjeet löytyvät GitHubin sivulta.

Kuvat: NASA / JPL / Open Source Rover

Jos olet Mansessa, älä pelästy: Pyhäjärvellä on miehittämätön vene koeajossa (ja sitä pääsee katsomaan)

Ti, 07/03/2018 - 14:55 Toimitus
Tampereen miehittämätön vene

Tampereen teknillinen yliopisto ja Alamarin-Jet Oy koeajavat miehittämätöntä pinta-alusta Pyhäjärven Tampereen puoleisessa päässä tällä viikolla Ratinan suvannon ja Viikinsaaren välisellä reitillä. Koeajoja pääsee myös seuraamaan tästä tiistaista alkaen perjantaihin kello 10–14 Ratinan suvannon etelärannalla Laukonsillan tuntumassa sijaitsevalla maa-asemalla.

Tampereen teknillisen yliopiston Mekatroniikan tutkimusryhmä ja Alamarin-Jet Oy ovat yhteistyössä kehittäneet ja rakentaneet tutkimusympäristön miehittämättömien pinta-alusten tutkimukseen.

Tutkimusympäristö koostuu miehittömästä veneestä (virallisesti sanottuna USV, eli Unmanned Surface Vehicle) ja maa-asemasta (SCC – Shore Control Station) sekä näitä yhdistävästä radiolinkistä. Tutkimusympäristöön voidaan liittää myös miehittämättömiä ilma-aluksia (UAV – Unmanned Aerial Vehicle) sekä miehittämättömiä vedenalaisia aluksia (AUV – Autonomous Underwater Vehicle). Tutkimusympäristö soveltuu sekä sisävesi- ja saaristoliikenteen nopeiden miehittämättömien pinta-alusten tutkimukseen että autonomisten järjestelmien yhteistoiminnan tutkimukseen.

Heinäkuun alun koeajot liittyvät Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiön rahoittamaan aColor-hankkeeseen, jossa tutkitaan miehittämättömien järjestelmien yhteistoimintaa vaativissa saaristo- ja sisävesiolosuhteissa.

Koeajoissa keskitytään miehittämättömän aluksen perustoiminnallisuuksiin, kuten esimerkiksi reitin seurantakykyyn ja ympäristön havainnointikykyyn. Lisäksi tutkitaan maa-aseman ja miehittämättömän veneen välisen radiolinkin toimintaa sekä siihen liittyvien suunta-antennien seurantakykyä. Hankkeeseen osallistuvat myös TTY:n Multimedia Research Group signaalinkäsittelyn laboratoriosta ja Langaton tietoliikenne ja paikannus -tutkimusryhmä elektroniikan ja tietoliikennetekniikan laboratoriosta sekä Tampereen ammattikorkeakoulu.

Koeajot tehdään muun liikenteen ehdoilla ja aluksessa on koko ajan päällikkö ja miehistö.

TTY:n kone- ja tuotantotekniikan laboratorion Mekatroniikan tutkimusryhmä on eräs TTY:n suurimmista tutkimusryhmistä. Yksi ryhmän keskeisimpiä tutkimusalueita on miehittämättömät järjestelmät ilmassa sekä veden alla ja päällä, mutta ryhmä tutkii monenlaisia vempeleitä aina lentotekniikkaan ja luotettavuustekniikkaan asti. Mekatroniikan tutkimusryhmän johtajana toimii professori Kari T. Koskinen.

Alamarin-Jet Oy on puolestaan kokenut veneiden vesisuihkupropulsiolaitteiden valmistaja ja markkinajohtaja maailmassa teholuokaltaan alle 550 kW olevissa propulsiolaitteissa.

*

Juttu on TTY:n tiedote käytännössä suoraan kopioituna.

Mitä se millennium-palkittu atomikerroskasvatusteknologia on?

Järjestyksessään jo kahdeksas Millennium-teknologiapalkinto annettiin tiistaina 22.5.2018. Sen sai suomalainen Tuomo Suntola, joka kehittämä atomikerroskasvatusteknologia on tieteen ja tekniikan varsinainen monitoimityökalu.


Periaate on hyvin yksinkertainen: on tyhjökammio, missä on pinta, jonka päälle halutaan kerrostaa erilaisia aineita. Aineita höyrystetään yksi kerrallaan kammion sisälle sopivissa olosuhteissa (paine ja lämpötila), jolloin niiden atomeita laskeutuu pinnalle ja muodostaa siihen molekyylikerroksen.

Pinta huuhdellaan eri aineiden höyryttämisen välillä ja kerrosten paksuutta voidaan höyrytyksen aikaa ja ainemäärää säätämällä. 

Kerrokset voivat olla joko koko pinnan tasaisesti kattavia, tai niihin voidaan saada aikaan muotoja laittamalla pinnan päälle esimerkiksi valottamalla filmin kaltainen kerros ainetta, joka estää kerroksen muodostumisen. Tämä laminaattikerros huuhdellaan höyrytyksen jälkeen pois, jolloin tuloksena on juuri halutun kaltainen kuvio pinnalla.

Kun tällaisia tarkasti suunniteltuja, eri aineista koostuvia kerroksia ladotaan päällekkäin monia, saadaan aikaan kolmiulotteinen nanokokoa oleva rakenne – kuten esimerkiksi mikropiiri tai valoa hohtava pinta.

Ensimmäinen ALD-tekniikan sovellus olikin elektroluminesenssinäyttö. Niissä lasilevyn päälle rakennettiin atomikerroskasvatuksella ensin läpinäkyvä johderivistö, sitten eristekerros ja sen jälkeen hohdemateriaalikerros, jonka päälle jälleen uusi eristekerros ja lopuksi vielä johdinrivistö. Elektroluminesenssinäytöt ovat erittäin luotettavia ja käteviä yhä edelleen.

Nyt palkittu Tuomo Suntola kehitti ensinnä ALD-teknologian ja ohutkalvojen valmistuslaitteiston 70-luvulla, ja sai niille kansainvälisen patenttisuojan. Tämä mahdollisti ohutkalvojen laajamittaisen teollisen valmistamisen.

ALD-teknologian taustalla olevaa tieteellistä perustutkimusta olivat tehneet myös silloisessa Neuvostoliitossa professorit Valentin B. Aleskovski ja Stanislav I. Koltsov.

”Kun puolijohdeteknologiassa ymmärrettiin ALD-teknologian merkitys 2000-luvun alussa, sen käyttö räjähti valtavaan kasvuun”, Tuomo Suntola toteaa TAF:n tiedotteessa.

Tekniikkaa käytetään runsaasti myös muihin tarkoituksiin ja etenkin ohutkalvojen hyödyntämisestä lääketieteellisissä instrumenteissa ja implanttien pinnoilla on saatu lupaavia tutkimustuloksia.

Startup-yrityksiä on syntynyt kaupallistamaan teknologiaa esimerkiksi sovelluksissa, jotka säätelevät lääkeaineiden vapautumista ihmiskehossa.

ALD-menetelmällä voidaan parantaa muun muassa aurinkokennojen, led-valojen ja sähköautojen litium-akkujen suorituskykyä ja sitä voidaan hyödyntää ympäristöystävällisissä pakkausmateriaaleissa. Menetelmää käytetään myös erilaisissa optiikan sovelluksissa. Arkipäivän käytössä ohutkalvot estävät metallin tummumista kellojen ja hopeakorujen pinnoitteissa.

ALD-kalvojen valmistukseen käytettävien laitteistojen ja kemikaalien maailmanlaajuiset markkinat ovat arviolta noin kaksi miljardia dollaria, ja ALD-teknologiaan nojaavan kuluttajaelektroniikan markkina-arvo yltää jo ainakin viiteensataan miljardiin dollariin.

Atomikerroskasvatusta VTT:n laboratoriossa. Kuva: VTT

Konkreettisimmin ALD on vaikuttanut mikroprosessoreiden ja muistikomponenttien tekemiseen. Elämämme onkin mullistunut koko ajan tehokkaampien älypuhelinten ja tietokoneiden ansiosta. Teknologian kehitys puolestaan on tehnyt mahdolliseksi monia nyt arkisia sovelluksia sosiaalisesta mediasta tekoälyyn.

Suntolan innovaatio on yksi keskeinen tekijä siinä, että kuuluisa Mooren laki on jatkunut aina tähän päivään saakka: mikropiirien teho on kaksinkertaistunut parin vuoden välein hintojen kuitenkin samalla laskiessa.

”ALD-menetelmä on malliesimerkki käyttäjälle piilossa olevasta teknologiasta, joka on kuitenkin välttämätöntä näkyvälle kehitykselle. ALD on demokratisoinut tietotekniikan omistamista ja sen myötä ihmiskunnan tiedonsaantia ja viestintämahdollisuuksia”, sanoo Millennium-teknologiapalkinnon kansainvälisen palkintolautakunnan puheenjohtaja, Aalto-yliopiston professori Päivi Törmä.

*

Juttu perustuu osittain Tekniikan Akatemian tiedotteeseen. Video on Tekniikan Akatemian YouTube-kanavalta.

GPS-signaalissa oli selviä poikkeamia Syyrian sotilasiskujen aikaan

Ti, 05/08/2018 - 09:18 Toimitus
Risteilyohjus. Kuva: Yhdysvaltain ilmavoimat

Suomalaistutkijat havaitsivat GPS-signaalissa muutoksia USA:n ja sen liittolaisten sotilasoperaation aikana. Se ei ole yllättävää, sillä GPS on alunperin Yhdysvaltain sotilaallinen järjestelmä ja erilaisia poikkeamia normaalista on havaittu aikaisemminkin sotatoimien aikaan.

Eräs Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksen perustehtävistä on koordinaatti- ja korkeusjärjestelmien luominen ja ylläpito Suomessa. Osana tätä toimintaa on seurata erilaisia tekniikoita, jotka tukevat paikannuspalveluita.

Nykyisin lukuisat yhteiskunnan infrastruktuurit ovat riippuvaisia satelliittipaikannuksen tuottamasta paikasta tai ajasta, joten sen toiminnan tarkkailu on tärkeää.

Niinpä suomalaistutkijatkin pitävät silmällä koko ajan GPS-signaalia.

Kun USA ja sen liittolaiset suorittivat sotilasoperaation Syyrian alueella 13. – 17. huhtikuuta, havaittiin suomalaisillakin mittalaitteilla GPS-signaalin voimakkuudessa olennaisia muutoksia.

Tuona ajankohtana  USA:n armeijan käyttämä salattu GPS L2 -signaali oli vahvempi, jolloin se toimii paremmin haastavissa ympäristöissä kuten kaupungeissa. 

Samalla avoimen normaalikäyttöön tarkoitetun siviilisignaalin voimakkuus heikkeni. Jos konfliktin aikaan tuntui siltä, että auton GPS toimi tavallista hitaammin, niin tässä on siihen selitys.

Nykyaikainen sodankäynti luottaa paljon satelliittipaikannukseen, sillä risteilyohjusten ja miehittämättömien lentolaitteiden lisäksi jopa lentokoneista pudotettavat pommit suuntaavat kohti maalejaan GPS:n avulla.

Sen vuoksi satelliittipaikannusta koetetaan sotatoimialueilla häiritä, tai kuten tässä tapauksessa, signaalin voimakkuutta tietoisesti nostettiin, jotta sen häirintä olisi hankalampaa ja jotta signaalia voitaisiin ottaa vastaan hankalammissa olosuhteissakin.

Signaalimuutokset havaittiin siis myös täällä Suomessa.

Voimitstunut signaali. Kuva: Octavian Andrei
Kuva: Octavian Andrei

”Signaalin voimistuminen on itse asiassa positiivinen asia. Tavoitteena oli parantaa sotilasvastaanottimien toimivuutta, mutta samalla myös ammattikäyttöisten vastaanottimien signaali parani. Tällaisia vastaanottimia käytetään esimerkiksi rakennustyömailla ja maanmittauksessa”, toteaa vanhempi tutkija Octavian Andrei.

Havainnot tehtiin Suomessa sijaitsevilla havaintoasemilla. Havaintoasemat muodostavat Maanmittauslaitoksen ylläpitämän valtakunnallisen FinnRef-verkon. Verkon tukiasemat on varustettu moderneilla paikannusvastaanottimilla, jotka pystyvät vastaanottamaan kaikkien paikannusjärjestelmien signaaleja.

”FinnRef-verkon avulla voimme monitoroida kaikkien paikannussatelliittien signaaleja. Monitorointi on välttämätöntä, koska signaalin laatu vaikuttaa suoraan paikannuksen laatuun ja luotettavuuteen”, kertoo Vertausjärjestelmät-tutkimusryhmän johtaja Hannu Koivula Maanmittauslaitoksen tiedotteessa (mihin tämä juttu perustuu).

Uudenlainen ”pehmobotti” liikkuu kuin karvamato

Su, 04/22/2018 - 15:28 Markus Hotakainen

Vieläkä muistat Tanhupallon lemmikin, Karvamadon? Tutkijoiden kehittämää matelevaa matorobottia ei tarvitse vetää narun päässä, se liikkuu ihan itsekseen.

Houstonin yliopistossa on rakennettu robotti, joka ei vastaa lainkaan perinteistä mielikuvaa kolisevasta metallikasasta. Vajaan kolmen senttimetrin mittainen "pehmobotti" rakentuu tunto- ja liike-elektroniikasta sekä lämpöherkästä keinolihaksesta.

Cunjiang Yun johdolla kehitetty robotti liikkuu samaan tapaan kuin mittarimato hilaamalla itseään vähän kerrassaan eteenpäin. Se pystyy myös muuttamaan muotoaan tilanteen ja ympäristön olosuhteiden mukaan.

Tutkijoiden mukaan idea uudenlaiseen robottiin saatiin luonnosta. "Monilla eliöillä, kuten mittarimadoilla, joiden pehmeässä kehossa ei ole lainkaan kiinteitä osia (kuten luita), on erinomainen kyky sopeuttaa kokonsa, muotonsa ja liikkumisensa kulloiseenkin tilanteeseen."

Vaikka nyt kehitetty robotti on hyvin pieni, sen kokoa on tutkijoiden mukaan helppo kasvattaa. Seuraavassa vaiheessa robottiin aiotaan lisätä erilaisia ilmaisimia, joiden avulla sitä on mahdollista käyttää monenlaisiin tarkoituksiin.

Pehmobotille on kaavailtu käyttöä esimerkiksi eloonjääneiden etsinnässä maanjäristysten ja muiden luonnonkatastrofien jäljiltä. Muotoaan muuttava ja olosuhteisiin sopeutuva robotti pystyisi tunkeutumaan raunioihin pienistäkin koloista ja halkeamista.

Uudesta robotista kerrottiin Houstonin yliopiston uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Advanced Materials -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Houstonin yliopisto

Jättilaiva lähti kruisailemaan Turusta

Ke, 04/18/2018 - 16:03 Toimitus
Mein Schiff 1 lähtee koeajolle

Turussa tehty risteilylaiva Mein Schiff 1 lähti maanantaina koeajolle Turun telakalta. Tuoreet kuvat keväisellä merellä lipuvasta laivasta ovat kovin kauniita!

Taas uusi jättilaiva on valmistunut Turun Pernon telakalta. Paikka on sama, mistä valmistuivat aikanaan vuosina 2009 ja 2010 maailman suurimmat risteilyalukset M/S Allure of the Seas ja M/S Oasis of the Seas

Nyttemmin ranskalaistelakalla tehty niiden sisaralus M/S Harmony of the Seas on pari metriä pitempi; siinä missä Merten harmonia on noin 362 metriä pitkä, olivat sen edeltäjät 360-metrisiä.

Nyt valmistunut saksalaiselle TUI Cruises -varustamolle menevä Mein Schiff 1 on 315 metriä pitkä. 

Vaikka laivan numero on yksi, on se Mein Schiff 6 -nimisen laivan uusi, 20 metriä pitempi versio. Numerointi johtuu siitä, että laiva korvaa ensimmäisen "Minun laivani" - kuten saksankielinen nimi kuuluu kaikessa mielikuvituksettomuudessaan.

Laiva laskettiin vesille syyskuussa 2017 ja on jo viides TUI Cruisesille Turussa tehtävä laiva. 

Nyttemmin saksalaisen Meyerin omistuksessa oleva telakka työllistää alueella 1700 henkilöä ja välillisesti (Meyer Turun mukaan) noin 40 000 henkilöä.

Jos – ja kun – laivan koeajot onnistuvat hyvin, se lähtee pian Saksaan ja nimetään virallisesti toukokuun 11. päivänä. Ensiristeilylleen se lähtee pian sen jälkeen.

Vaikka Saaristomeri Turun edustalla on jo kohtalaisen vapaa jäästä, on siellä edelleen sen verran jäätä, että mukaan koeajoa avustamaan lähti monitoimimurtaja Fennica. Sen tehtävänä oli pitää risteilyaluksen ympäristö vapaana jäästä, joka voisi raapia ja tai jopa vaurioittaa enemmän kesäisissä maisemissa risteilemään tarkoitetun laivan pohjaa.

Fennica auttaa risteilylaivaa

Kuvat: Meyer Turku

Tekoäly maalasi alastomia ihmisiä – tulos meni "vähän" pieleen

Pe, 04/13/2018 - 16:20 Jari Mäkinen
Tekoälynakutauluja

Uhkakuvien mukaan tekoäly tulee ja korvaa monia ammatteja, mutta näyttää siltä, että taiteilijaksi siitä ei ainakaan vielä ole – ellei tavoitteena ole moderni taide tai renessanssitaulujen parodiat.

Vaikka tämä juttu on kevyt tarina perjantai-iltapäivän iloksi, on takana täysin vakava tutkimus.

GAN, eli generative adversarial networks on hahmontunnistusta ja koneoppimista yhdistävä tekoälyn sovellus, joka on tullut viime aikoina tunnetuksi muun muassa sen käyttämisestä ihmisten kasvojen muuttamisessa videoissa siten, että henkilö näyttää puhuvan jotain aivan muuta kuin puhuu.

Kyse on niin sanotusta ohjaamattomasta oppimisesta, eli siitä, että tekoälyohjelmisto ei tiedä ennalta tietoja, mitä se saa. Se organisoi sille annettua aineistoa, muodostaa siitä erilasia luokkia ja käyttää tietoja hyväkseen.

GANissa on kaksi päällekkäin toimivaa tekoälyalgoritmia, neuroverkkoa, joista yksi tuottaa tuloksia ja toinen koettaa koko ajan haastaa niitä. Näin yhdessä ne tuottavat niin hyvän tuloksen kuin annetusta aineistosta on mahdollista.

Tai siis periaatteessa näin, sillä tutkija Robbie Barrat halusi testata systeemiä alastonkuvien kanssa, ja tulos oli lievästi huvittava.

Barrat syötti neuroverkkojen iloksi tuhansia taideteoksia, joissa oli alastomia ihmisiä, ja katsoi mitä tapahtuu.

"Toinen neuroverkoista tuottaa toiselle neuroverkoista omatekemiään alastonmaalauksia ja koettaa huijata toista neuroverkkoa, joka vertaa niitä tietokannassa oleviin oikeisiin kuviin", selittää Barrat CNETissä olevassa artikkelissa.

"Molemmat saavat koko ajan parempia tuloksia ajan myötä, ja mitä pitempään GANia koulutetaan, sitä realistisempia tulokset ovat."

Joskus kuitekin neuroverkot tuottavat tuloksia, joitka saavat ne jäämään ikään kuin jumiin – maalauksia tekevä neuroverkko onnistuu huijaamaan tietokannan avulla eroja oikeiden ja tekoälyn tuottamien välillä etsivää neuroverkkoa siten, että kumpikaan ei pysty enää haastamaan toista.

Barrat julkaisi muutamia tällaisia teoksia Twitter-tilillään:

Teokset ovat vähän kuin surrealistisia maalauksia muodokkaista naisista.

Alla on muutamia teoksia lisää, ja enemmänkin niitä on Barratin Twitter-tilillä.

 

Suomessa tekoälyä, kuvantunnistusta ja oppivia systeemejä tutkitaan useissa eri paikoissa. Tiedetuubi kertoi Tampereen teknillisessä yliopistossa tehtävästä työstä tässä jutussa.

Otsikkokuvassa on Robbie Barratin julkaisemia kuvia kuvankäsittelyllä raameihin laitettuna.

Mahtavaa: aurinkokennojen elinikä voidaan jopa kymmenkertaistaa

To, 04/12/2018 - 15:36 Toimitus
Uusia aurinkokennoja ihmetellään. Kuva: Valeriya Azovskaya, Aalto Materials Platform

Aurinkosähkö kasvattaa osuuttaan maailman sähköntuotannossa kovaa vauhtia. Uusia materiaaleja etsitään koko ajan, mutta yhtä lailla olisi tärkeää pidentää kennojen käyttöikää; nyt osa niistä menettää hyötysuhdettaan varsin nopeasti, mikä tekee investoimisesta aurinkokennoihin vähemmän kannattavaa. Suomalaistutkimus haluaakin parantaa kennojen ikääntymisen mittaamista.

Otsikkokuvassa Kati Miettunen (vas.) ja Armi Tiihonen (oik.) tutkivat tuoreita väriainekennoja ikääntymistesteihin käytetyllä ja kameramittauksiin soveltuvalla kennoalustalla.

Heistä Tiihonen väitteli Aalto-yliopistolla 6.4.2018 uudenlaisten väriaineherkistettyjen ja perovskiittiaurinkokennojen ikääntymiseen liittyvistä tekijöistä. Väitöskirjassa on kehitetty keinoja aurinkokennojen eliniän lisäämiseen sekä esitetty, miten ikääntymistestejä voisi parantaa.

Perovskiittiaurinkokennoissa on valoa sieppaavana osana kiderakenne, joka koostuu perovskiitista, kalsiumtitanaattia sisältävästä mineraalista. Perovskiittia sisältävät aurinkokennot ovat hyvin lupaavia, koska niillä on saavutettu jopa yli  20 prosentin hyötysuhteita. 

Ne ovat tällä haavaa varsin kalliita, mutta niistä on mahdollista kehittäää hyvinkin edullisia versioita tulevaisuudessa.

Korkeampi hinta ei myöskään haittaisi niin paljoa, jos tuore suomalaistutkimus auttaisi osaltaan pidentämään kennojen ikää kenties jopa kymmenkertaiseksi.

”Perovskiittiaurinkokennoja ei ole aikaisemmin tutkittu nopealla, matalan kynnyksen valokuvausmenetelmällä", kertoo Tiihonen.

"Menetelmällä havaittiin jo vähäinenkin perovskiitin hajoaminen, minkä vuoksi valokuvaus voi joissain tapauksissa korvata sitä perusteellisemman ja työläämmän röntgenkristallografiamittauksen.”

Röntgenkristallografiamittauksen ajankohta voidaan valita valokuvaustulosten perusteella.

Jos kuvaamalla ei havaita muutoksia kennoissa, niiden röntgenkristallografiamittausta voi lykätä. Valokuvaamalla voi myös saada jopa luotettavamman tuloksen kuin esimerkiksi optisilla mittauslaitteilla.

Menetelmä perustuu värimuutoksiin, joita ikääntyminen usein aiheuttaa kennossa. Esimerkiksi väriainekennoissa, joissa on voimakkaan keltaista jodia sisältävää elektrolyyttiä, ikääntyminen muuttaa elektrolyyttiä läpinäkyvämmäksi.

Samoin perovskiittikennoissa tumman perovskiitin hajoaminen muuttaa kennoa keltaisemmaksi. Kun muutokset mitataan, ikääntymistä voidaan seurata kvantitatiivisesti.

Valokuvaus voi olla hyödyllistä molempien aurinkokennotyyppien teollisessa tuotannossa, koska kuvaamalla havaitaan kennojen ikääntymismuutokset nopeasti ja edullisesti.

Kennojen ikääntyminen pitää ymmärtää paremmin

Väitöstyössä on analysoitu laajasti perovskiitti- ja väriaineherkistettyjen aurinkokennojen ikääntymistestejä, joissa ilmeni vakavia puutteita. Tutkimus sisältää myös keinoja kasvattaa kennojen elinikää hidastamalla elektrolyytin vaalenemista.

”Ikääntymismekanismin ymmärtäminen on erittäin tärkeää. Kennorakennetta ja elektrolyyttiä muokkaamalla olemme pystyneet jopa kymmenkertaistamaan aurinkokennojen eliniän”, painottaa dosentti Kati Miettunen.

Tutkimuksessa vertailtiin jodi- ja kobolttielektrolyyttejä, ja havaittiin ikääntymisen hidastuvan varauksenkuljettajaa vaihtamalla. Jodielektrolyytit eivät olekaan kobolttia kestävämpiä, kuten on uskottu.

”Tutkimme ympäristötekijöiden vaikutusta elektrolyytin vaalenemiseen ja kennojen ikääntymiseen. Epäpuhtauksien, kuten veden, vähentäminen tai UV-valon suodattaminen ovat tärkeitä, mutta niistä saatu hyöty jäi oletettua pienemmäksi”, lisää Tiihonen.

Väriainekennoilla on laajat sovellusmahdollisuudet, sillä niitä voidaan tehdä monista eri materiaaliyhdistelmistä ja useissa väreissä.

Perovskiittikennot taas herättävät innostusta nopean kehityksensä vuoksi: niiden hyötysuhde on vuosikymmenessä jo lähes kymmenkertaistunut hieman yli 20 prosenttiin. 

Kun ja jos laadukkaammilla ikääntymistesteillä voisi vielä pidentää perovskiitti- ja väriainekennojen elinikää olennaisesti, saataisiin niistä hyviä ja edullisia vaihtoehtoja perinteisille aurinkokennoille.

*

Juttu perustuu Aalto-yliopiston tiedotteeseen. Kuva: Valeriya Azovskaya, Aalto Materials Platform.

Tutkijat kehittivät näkymättömyysviitan – toimii vain infrapuna-alueella

Pe, 03/30/2018 - 16:37 Markus Hotakainen

Mitä yhteistä on Hollywood-leffojen dinoilla ja pääjalkaisiin lukeutuvilla kalmareilla? Ne pystyvät katoamaan hetkessä.

Kalifornian yliopistossa Irvinessä on kehitetty materiaali, joka muuttuu tarvittaessa näkymättömäksi. Ihan vielä ei ole päästy tieteistarinoiden "oikeaan" näkymättömyyteen, sillä tutkijoiden kehittämä ohut kalvo toimii vain infrapuna- eli lämpösäteilyn aallonpituuksilla.

"Periaatteessa olemme keksineet pehmeän materiaalin, joka heijastaa lämpöä samalla tavalla kuin kalmarin iho heijastaa valoa", toteaa tutkimusta johtanut professori Alon Gorodetsky (kuvassa vasemmalla).

"Se muuttuu ryppyisestä ja mattapintaisesta sileäksi ja kiiltäväksi, jolloin myös sen lämmönheijastuskyky muuttuu."

Muutos kestää alle sekunnin ja se tapahtuu venyttämällä materiaalia tai johtamalla siihen sähkövirtaa. Pinta muuttuu hetkessä näkymättömäksi infrapuna-aallonpituuksilla.

Keksintö voi tuntua turhalta, koska infrapunasäteily on ylipäätään ihmissilmälle näkymätöntä. Pimeänäkölaitteet ovat kuitenkin olleet sotilaallisessa käytössä jo pitkään. Uusi materiaali vie niiden toiminnalta pohjan, sillä sen avulla joukot voivat "naamioitua" myös lämpösäteilyn aallonpituuksilla.

Sotilaskäyttö ei kuitenkaan ole uudenlaisen materiaalin ainoa sovellusalue. Muuttuvista infrapuna-alueen heijastusominaisuuksista on hyötyä myös esimerkiksi avaruusalusten eristeissä, varasto- ja suojatiloissa sekä rakennusten lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmissä.

Materiaali on rakenteeltaan yksinkertaista, sillä se muodostuu alumiini-, muovi- ja teippikerroksista. Tutkijoiden seuraavana tavoitteena on kehittää prototyypeistä isompia versioita, joita voidaan kokeilla erilaisissa käyttökohteissa.

Uudesta "ihmeaineesta" kerrottiin UCI:n uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Science-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: Steve Zylius/UCI