Elias Vänskän pro gradu palkittiin marraskuussa jo kolmannen kerran tutkimuksellisista ansioistaan. Vänskän työ jatkuu väitöskirjatutkijana sovelletun fysiikan laitoksella.
Matemaattis-luonnontieteellisten alojen akateemiset MAL palkitsi marraskuussa Elias Vänskän työn vuoden parhaana matematiikan, fysiikan tai tietojenkäsittelytieteen pro gradu -tutkielmana. Aikaisemmin Vänskä oli saanut työstään jo Ilmansuojeluyhdistyksen stipendin, sekä Itä-Suomen yliopiston sovelletun fysiikan laitoksen Primus-maisterin palkinnon.
Vänskän työ Pääkomponenttianalyysiin perustuva mallin reduktio kaasupäästöjen Bayesilaisessa estimoinnissa oli laskennallisen fysiikan alalta. Tutkimusaihe löytyi kandivaiheen kesäharjoittelusta.
– Minua kiinnostivat ympäristöaiheiset projektit. Kesäharjoittelussa tehty kaasujen monitorointi osoittautui niin mielenkiintoiseksi, että suunta oli selvä, hän kertoo.
– Tekniikka, jonka kehitin gradussa, mahdollistaa tutkimustyön myös jatkossa.
Vänskä etsi pro gradu -työssään uusia laskentamenetelmiä kaasulähteiden määrittämiseksi. Näihin liittyvissä mittauksissa ongelmana on, että tutkittavasta kaasulähteestä ei saada suoraan toivottua tietoa.
– Sen vuoksi oli tärkeää kehittää laskentamenetelmä, joka yhdistää kaasujen virtauksia kuvaavat kolmiulotteiset mallit lähteiden paikannukseen. Tämän avulla kaasulähteiden määrittäminen onnistuu luotettavammin kuin ennen, Vänskä sanoo.
– Kehitin tästä myös laskentaa varten niin sanotun redusoidun, tai kevennetyn mallin, jonka avulla lähdepaikannuksen vaatima laskenta-aika tippuu merkittävästi. Tämä on tärkeää, kun tähtäimessä on kasvihuonekaasujen pitkä- ja jatkuva-aikainen seuranta.
Kuvassa: Elias Vänskä valmistelee sääasemaa nurmipellolla tehtäviä kasvihuonekaasujen mittauksia varten.
Viime kesänä Vänskä oli tekemässä kasvihuonekaasujen mittauksia Luonnonvarakeskuksen nurmipellolla, ja parhaillaankin on käynnissä metaanimittauksia karjasuojien läheisyydessä. Vaikka nämä sovelluskohteet poikkeavat monelta osalta gradutyön kohteena olleista teollisista ympäristöistä, mittausperiaate on yhä sama, samoin monelta osin myös Vänskän kehittämät laskentamenetelmät. Pro gradu tarjoaa siten hyvän pohjan väitöskirjatyön tutkimukselle.
Kuvassa: Ilmakuvaan havainnollistettu lasertomografian mittausasetelma Luonnonvarakeskuksen Maaningan koepellolla.
– Gradussani käsittelin teollisia sovelluksia, joissa mahdollinen kaasuvuoto on voimakas ja pistemäinen. Peltosovelluksessa hiilinielut ovat laajalle peltoalalle levittäytyneitä. Laskentamenetelmien kehityksessä lähdemme liikkeelle samoista malleista kuin gradussa, mutta huomioimme peltosovelluksen erityispiirteet. Oletamme, että siellä on laaja nielujakautuma kyseessä, eikä monia pienille alueille keskittyneitä kasvihuonekaasujen lähteitä.
Vänskän kehittämissä laskennallisissa menetelmissä on haasteita, jotka eivät kuitenkaan yllätä.
– Paperille kirjoitetun mallin numeerisessa toteutuksessa voi tulla haasteita, joita ei olisi pystynyt teoreettisesti paperilla näkemään.
Monimutkaiset mallit ovat isoja matriiseja, joissa virhe lähtee sitten etenemään.
Elias Vänskä
Väitöskirjatutkija
Vänskän mukaan ongelmat ovat kuitenkin hyvä juttu.
– Omaan tutkimukseen on löydettävä uutta näkökulmaa, vaikkapa uusista sovelluskohteista. Gradu syntyi omassa laskennallisessa porukassa, mutta nyt tiimi on laajentunut ympäristön, ilmaston ja maatalouden aloille. Toisena gradun ohjaajana toimi mittaustekniikan asiantuntija Rutherford Appleton Laboratorysta, Englannista.
Kuvassa: Laskentamenetelmä yhdistää kaasujen virtauksia kuvaavat kolmiulotteiset mallit lähteiden paikannukseen.
Teknillisen fysiikan koulutukseen näkökulmaa teollisuudesta
Vänskän pro gradu -työn tutkimus kuuluu laskennallisen tekniikan alaan.
– Laskennallista tekniikkaa voi opiskella ensi vuonna yliopistomme Kuopion kampuksella alkavassa teknillisen fysiikan koulutusohjelmassa. Tämä koulutusohjelma tähtää erityisesti teollisuuden vaativiin tutkimus- ja tuotekehitystehtäviin, kertoo professori Aku Seppänen.
– Pohjois-Savon ja Pohjois-Karjalan alueilla on huutava pula tekniikan alan osaajista. Yliopistomme lähitulevaisuuden tekniikan rekrytoinnit tulevat vahvistamaan laitoksen tarjoamaa koulutustarjontaa erityisesti alueen teollisuuden kannalta relevanttiin suuntaan. Pohjois-Savon kaupungit ja yritykset ovat osallistuneet koulutuksen ja yhteistoiminnan suunnitteluun innokkaasti, Seppänen toteaa.
Sovelletun fysiikan laitoksen koulutus on jo pitkään ollut huippututkimukseen pohjaavaa ja kansainvälisesti johtavalla tasolla. Tälläkin hetkellä laitoksella toimii muun muassa kaksi Suomen Akatemian myöntämää huippuyksikköä, yksi lippulaivahanke ja Euroopan komission rahoittamia tutkimushankkeita.
Lue lisää ja katso video: Tekniikan akateemiset TEK tiedote Palkitsimme vuoden parhaat tekniikan opinnäytetyöt
