Tekoäly on suurempi muutos kuin internet, painottaa Mikko Karttunen. Hän aloittaa Suomen ELLIS-instituutin tutkimusryhmän johtajana ja Itä-Suomen yliopiston professorin (PS Fellow) tehtävässä syyskuun alussa 2025.
Filosofian tohtori, dosentti Mikko Karttunen aloittaa laskennallisen tekniikan professorina Itä-Suomen yliopiston teknillisen fysiikan laitoksella, Suomen ELLIS-instituutin tutkimusryhmän johtajana sekä PS Fellow -positiossa syyskuussa 2025. Hän siirtyy uuteen tehtävään Kanadan Western University -yliopistosta.
Karttusen tehtävä lukeutuu Suomen ELLIS-instituutin tutkimusryhmien johtajien kansainvälisiin rekrytointeihin ja Peter Sarlinin perustaman Foundation PS -säätiön rahoittamiin yhteisprofessuureihin kumppaniyliopistojen kanssa. Instituutin tavoite on vahvistaa rekrytoinneilla tekoälyn ja koneoppimisen huippututkimusta Euroopassa.
– ELLIS-instituutin ryhmänjohtajan tehtävä näytti sopivalle kohteelle. Tämä on aika, jolloin Euroopassa pitää investoida tekoäly- ja koneoppimisalaan. Eurooppa on ollut jälkijunassa alalla, ja nämä investoinnit, kuten Foundation PS -säätiön rahoittamat professuurit, ovat välttämättömiä ja hyvin visionäärisiä, muistuttaa Karttunen.
Itä-Suomen yliopiston professuurin myötä siilinjärveläislähtöinen Karttunen palaa juurilleen savolaismaisemiin.
– Siilinjärvi antoi lisäpontta uuteen tehtävään. Meillä on sukua siellä, ja se on meille sopiva ympäristö. Muutan vaimon ja koiran kanssa Kanadasta Siilinjärvelle. Aikuinen poikani työskentelee jo Suomessa.
Laskennallisia menetelmiä lääketieteen ja biologian avuksi
Karttusen tutkimusalueessa kohtaavat materiaalitiede, biologia ja lääketieteellinen tekniikka yhdistettynä suurteholaskennan simulaatioihin, koneoppimiseen ja tekoälyyn. Kanadan Western University -yliopistossa hän on toiminut fysiikan ja kemian alan professorina sekä laskennallisen materiaali- ja biomateriaalitutkimuksen Canada Research Chair (Tier 1) -tutkimusprofessuurissa.
– Osa tutkimuksestani on puhtaasti teoreettisia ja laskennallisia menetelmiä. Toisessa osassa tutkimustani on lähes aina soveltava tai kokeellinen kumppani mukana. Esimerkkinä soveltavasta materiaalitieteestä teimme Kanadan NRC:n (National Research Council) kanssa materiaalien optimointia, jossa keraamisten materiaalien tietyt ominaisuudet haluttiin optimoida kestävyyden ja lämmönjohtavuuden osalta. Teimme koneoppimisen avulla mallin, joka ennusti, miten keraaminen materiaali pitää valmistaa. NRC valmisti mallin ja teki kokeellisen työn. Ja totesimme, että malli toimi hyvin, Karttunen kertoo.
Merkittävä osa Karttusen tutkimuksesta liittyy lääketieteeseen ja biologiaan, erityisesti biomembraaneihin eli biologisiin kalvoihin. Tutkimuskohteina ovat esimerkiksi, miten lääkeaineet vaikuttavat ja läpäisevät membraanin, miten voidaan kuljettaa lääkeaineita tai miten proteiinit tarttuvat membraaneihin.
– Membraanit ovat ympäristöjä, joita on käytetty omassa tutkimuksessani eri muodoissa melkein 25 vuotta. Osa on perustutkimuslähtöistä, ja osa on linkitetty kokeelliseen tutkimukseen. Tyypillisesti olemme yrittäneet saada mukaan yhteistyökumppanin, joka tekee kokeellisen puolen, koska oma työni on laskennallista ja teoreettista.
Karttusen tutkimuskenttä on hyvin poikkitieteellistä. Laskennalliset menetelmät tulevat avuksi hyvin erilaisillakin tieteenaloilla.
– Mukana on sekä fysiikkaa että kemiaa. Kun mennään atomitasolle, rajaus fysiikan ja kemian välillä menee jo semanttiseksi. Meillä on spesifejä molekyylejä, joiden kemiallista rakennetta mallinnamme. Kemialliset reaktiot ovat eri asia kuin se, mitä me tutkimme.
Tekoäly on suurempi muutos kuin internetin tulo aikanaan. Tekoälyyn liittyy paljon asioita, kuten kuka hallitsee dataa, miten sitä saa kerätä ja miten suhtaudumme autonomisiin toimijoihin. Tekoälyn kehittämisen on oltava poikkitieteellistä, eli mukaan tulisi saada myös yhteiskuntatieteilijöitä.
Mikko Karttunen
Laskennallisen tekniikan professori (PS Fellow)
Kovat ja pehmeät aineet tutkimuksen ytimessä
Karttunen on nähnyt akateemista maailmaa monelta kantilta ja mantereelta. Hän valmistui diplomi-insinööriksi Tampereen teknillisestä korkeakoulusta vuonna 1993 ja suuntasi väitöstutkijaksi Kanadaan sattuman kautta.
– Tiesin, että haluan opiskella ulkomailla. Tarkoitukseni oli lähteä Yhdysvaltoihin, ja olinkin jo hyväksytty sinne. Kun olin Tampereella viimeistä vuotta, sinne palasi professori Tapio Ala-Nissilä matkoiltaan. Meille tuli puhetta ulkomaista, ja Ala-Nissilä tunsi Montrealista erittäin hyvän tutkimusryhmän. Ryhmänjohtaja kävi Suomessa, tapasin hänet ja niin hain Montrealiin väitöstutkimusta varten.
Karttunen väitteli tohtoriksi McGill Universityn fysiikan laitokselta Kanadassa 1999. Sen jälkeen tutkimustehtävät ovat vieneet Karttusta eri puolille maailmaa: hän on työskennellyt muun muassa Fudanin yliopistossa Kiinassa, Hokkaidon yliopistossa Japanissa, Santiago de Chilen yliopistossa Chilessä, Max Planck -instituutissa Saksassa ja muualla Euroopassa. Kansainvälisyys on avannut uusia näkymiä akateemiseen maailmaan.
– Siinä oppii uusia lähestymistapoja ja kommunikoimaan erilaisten ihmisten kanssa. Vuorovaikutus on iso tekijä. Jos pysyy yhdessä paikassa, jossain vaiheessa tulevat rajat vastaan. On hyvä käydä katsomassa maailmaa. Vaikutteet ovat tärkeitä, Karttunen miettii.
Urallaan Karttunen on päässyt mukaan kiinnostaviin projekteihin, joissa monitieteisyydellä ja tieteidenvälisyydellä on ollut keskeinen rooli. Vastaan on tullut niin klassista fysiikkaa ja suprajohteita kuin biologista fysiikkaa ja materiaalifysiikkaa.
– Väitöskirjatutkimuksen ajoista saakka mukana ovat kulkeneet materiaalifysiikka ja biologinen fysiikka, kovat ja pehmeät aineet.
Suomalaisista kumppaneista Karttunen on tehnyt pitkään yhteistyötä Aalto-yliopiston kanssa, ja yhteistyö tulee jatkumaan. Itä-Suomen yliopiston kanssa Karttunen on tehnyt yhteistyötä farmasian tutkimuksessa. Yhteisjulkaisuja on entuudestaan biofarmasian professorin Arto Urtin kanssa.
– On mielenkiintoista siirtyä uuteen, verkottuneempaan ympäristöön. Toivon, että se mitä tuon mukanani, antaa muillekin ideoita ja yhteistyömahdollisuuksia.
Tekoälyn kehittäminen vaatii poikkitieteellisyyttä
Itä-Suomen yliopiston laskennallisen tekniikan professuurin myötä Karttunen liittyy myös ELLIS-instituuttiin ja PS Fellow -tutkijaverkostoon, jotka panostavat vahvasti tekoälyn ja koneoppimisen tutkimukseen.
Tekoälysovellukset ovat ottaneet huimia kehitysharppauksia viime vuosina. Alan kärkitutkimus tapahtuu nykyisin Yhdysvalloissa ja Kiinassa. ELLIS-instituutin kunnianhimoinen tehtävä on nostaa eurooppalaisen tekoälyn ja koneoppimisen tutkimus maailman huipulle.
– Verkottuminen on äärimmäisen tärkeää Suomen oloissa. ELLIS-instituutin ja Foundation PS:n verkosto on suurenmoinen juttu. Verkottumista on myös Euroopan suuntaan, mikä on täysin välttämätöntä globaalissa mittakaavassa.
Karttunen tuntee alan kehityksen: koneoppimisen kanssa hän oli tekemisissä ensimmäisen kerran jo opiskelijana Tampereen teknillisessä korkeakoulussa 1990-luvun alussa.
– Ryhmämme, jota johti professori Kimmo Kaski, oli erittäin poikkitieteellinen ja tutkimusaiheet vaihtelivat teoreettisesta fysiikasta lääketieteelliseen koneoppimiseen. Poikkitieteellisyydessä olimme varmasti aikaamme edellä, ja siinä tulivat esiin lähestymistavan edut: menetelmät yhdistävät paljon, vaikka ilmiöt voivat olla erilaisia, Karttunen kuvaa.
Sittemmin tekoälyn ja koneoppimisen tutkimuksen kulisseissa on tapahtunut paljon 2000-luvulla niin menetelmien kehityksessä kuin laskennallisessa kapasiteetissa. Karttunen nostaa esiin erityisesti Geoffrey Hintonin uraauurtavan työn menetelmien kehittämisessä.
Viime vuosina tekoälyn kehitys on materialisoitunut tavallisen kuluttajan ulottuville. Kiinnostus tekoälyn hyödyntämiseen on ollut ennennäkemätöntä, ja tekoälyn käyttö laajenee valtavalla vauhdilla ihmisten arkeen. Samaan aikaan kasvaa huoli siitä, mihin tekoälyn alati laajeneva käyttö ja kehitys johtavat.
– Jaan Geoffrey Hintonin näkemyksen siitä, että tekoälyn kehittämiseen liittyy epävarmuusalueita. Ei pidä mennä sokeasti kaiken mukana. Tekoäly on suurempi muutos kuin internetin tulo aikanaan. Tekoälyyn liittyy paljon asioita, kuten kuka hallitsee dataa, miten sitä saa kerätä ja miten suhtaudumme autonomisiin toimijoihin. Tekoälyn kehittämisen on oltava poikkitieteellistä, eli mukaan tulisi saada myös yhteiskuntatieteilijöitä. Tekoälyyn liittyy olennaisesti myös eettinen puoli ja sääntely, näkee Karttunen.
Mikko Karttunen
- Itä-Suomen laskennallisen tekniikan professori (PS Fellow)1.9.2025–
- Dosentti, Tampereen yliopisto, 2015
- Filosofian tohtori (PhD), McGill University, Kanada, 1999
- Diplomi-insinööri, Tampereen teknillinen korkeakoulu, 1993
Tärkeimmät tehtävät
- Professori, Western University, Kanada, 2017– 2025
- Professori, Eindhoven University of Technology, Alankomaat, 2015–2017
- Professori, University of Waterloo, Kanada, 2011–2015
- Apulaisprofessori, Western University, Kanada, 2006–2011
Lisätietoja
Mikko Karttunen, laskennallisen tekniikan professori (PS Fellow), teknillisen fysiikan laitos, Itä-Suomen yliopisto, [email protected]
