Photo by Marc Wieland on Unsplash
Tiede ja teknologia

Valon Päivä 16. toukokuuta

Valotiede eli fotoniikka on entistä tärkeämpi meidän jokapäiväisessä elämässämme. Auringonvalo luo elämän edellytykset maapallollamme. Fotosynteesissä auringon säteilyenergia sitoutuu ravintoketjumme alkupäähän ravinnoksi. Aurinkokennoilla puolestaan tuotetaan puhdasta sähkö- ja lämpöenergiaa. Suomen pinta-alan suuruinen aurinkokennopuisto Saharassa riittäisi tuottamaan koko maapallon energiatarpeen. Internet sujuu optisten kuitujen ja valosignaalien avulla. Perinteiset kuparikaapelit ovat jo taakse jäänyttä elämää. Optinen laskenta ja kvanttitietokoneet voivat mullistaa kaiken, mitä tietokoneista olemme tähän mennessä oppineet. Tehtaissa suurteholaserit hitsaavat, poraavat ja leikkaavat materiaaleja sekä lasereihin perustuvat 3D-tulostimet tuottavat metalliosia vaikkapa lentokoneisiin. Isot ja pienet kamerat ja sensorit, jotka havainnoivat ympäristöämme ultravioletti-alueelta näkyvän valon kautta infrapuna-alueelle, antavat näön itseohjautuville ajoneuvoille ja Teollisuus 4.0-roboteille sekä avaavat aivan uuden näkymän ympärölivään maailmaamme (materiaalitutkat, infrapunakamerat, hyperspektrikamerat jne.). Litteät näytöt, taittuvat näytöt sekä näyttöteknologian tuominen silmälaseihin (lisätty todellisuus AR, virtuaalitodellisuus VR) vievät ihmisen ja laitteiden vuorovaikutuksen aivan uudelle tasolle. Lasereilla leikataan ja hoidetaan ihmisiä sekä aktivoidaan syöpäsoluihin kerääntyviä täsmälääkkeitä. Uudet kuvantamismenetelmät mikroskopiassa ja lääketieteessä vievät tietämystämme eteenpäin sairauksista ja hoitomenetelmistä. Ja taivaalle katsovat teleskoopit avaavat uutta tietoa maailmankaikkeudestamme ja sen synnystä. Ennätystarkalla hiilidioksidilaserilla pystyttiin pari vuotta sitten kokeellisesti todistamaan gravitaatioaaltojen olemassaolo. Ja niin edelleen ja niin edelleen.

UNESCO nimesi vuoden 2015 Valon ja valoon perustuvien teknologioiden vuodeksi – International Year of Light and Light-based Technologies. Ja jatkona tälle 16. päivä toukokuuta vietetään kansainvälisenä Valon Päivänä (https://www.lightday.org/) – International Day of Light. Päämääränän on juhlistaa vuosittain valoa merkitystä tieteessä, taiteessa ja kulttuurissa, koulutuksessa ja kestävässä kehityksessä lukuisilla eri aloilla lääketieteestä tietoliikenteeseen ja energiaan.

Miksi 16. päivä toukokuuta? Ensimmäinen laser, perustuen rubiinikiteeseen, syttyi toimimaan 59-vuotta sitten eli 16. päivä toukokuuta 1960 fyysikko Theodore Maimanin toimesta Hughes Atomic Physics Department’ssa Malibussa USAssa. Kansainvälisestä Valon Päivästä halutaan tosin muistuttaa, ettei Valon Päivä ole vain lasereita ja tiedettä, vaan koko valon kirjo eli myös valoon liittyvää kulttuuria, taidetta ja koulutusta.

Fotoniikka ja erityisesti Suomen menestys alan yritystoiminnassa ja tutkimuksessa on saanut vastikään korkeimpien päättäjien huomion. Tulevaisuuspäivänä 1. päivä maaliskuuta julkistettiin eduskunnan tulevaisuusvaliokunnan Photonics Finlandilta (www.photonics.fi) tilaama tutkimus: ”Fotoniikasta valoa Suomen hyvinvointiin – selvitys alan vaikuttavuudesta ja kasvunäkymistä”. Yli 30 alan asiantuntijaa Suomesta oli kirjoittamassa kuvausta fotoniikan merkityksestä biotaloudessa (metsänhoito, metsäkoneet, puualan tuotteet, kasvit, ruoka), Cleantechissä ja ympäristössä, digitalisaatiossa (tietoliikenne ja laskenta, näytöt), hyvinvoinnissa ja terveydessä, kiertotaloudessa, opetuksessa, kamerateknologiassa, Teollisuus 4.0:ssa, liikenteessä, matkailussa, kaivosteollisuudessa, virtuaalitodellisuudessa ja lisätyssä todellisuudessa, energiassa, turvallisuudessa ja perustutkimuksessa. Raportti on yleistajuinen ja luettavissa ja kopioitavissa osoitteessa: https://www.eduskunta.fi/FI/tietoaeduskunnasta/julkaisut/Documents/tuvj_5+2018.pdf

Raportti on erinomainen lähdeteos suomalaisesta näkökulmasta oppia tuntemaan lisää fotoniikan merkityksestä jokapäiväisessä elämässämme nyt ja ennen muuta tulevaisuudessa, sekä suomalaisista menestystarinoista.

Tämän vuoden alusta käynnistyivät Suomen Akatemian johdolla suomalaiset Lippulaivat, jotka huipputukimuksen lisäksi ovat ensiarvoisen tärkeitä Suomen talouden kasvulle ja yhteiskunnalle tärkeiden ongelmien ratkaisemiselle tulevaisuudessa. Langattomien verkkoteknologian, tekoälyn, materiaalien biotalouden, syöpälääketieteen ja hyvinvointiyhteiskunnan tutkimuksen rinnalla fotoniikka on nyt yksi kuudesta Lippulaivasta.

Fotoniikan yksi haasteista Suomessa tulee olemaan osaavan henkilökunnan saatavuus yrityksissä ja tutkimuslaitoksissa. Oman arvionsa mukaan fotoniikan teollisuus Suomessa kasvaa noin 20%:n vuosivauhdilla, jolloin tarve koulutuksen lisäämiseksi oli jopa nelinkertainen tämän päivän tulokseen nähden. Fotoniikan Lippulaiva haluaakin työskennellä läheisesti koulujen ja oppilaitosten kanssa lisätäkseen matematiikan ja luonnontieteiden kiinnostusta, huomioiden erityisesti tytöt. Lisääntyvä yhteistyö LUMA-keskuksen ja MAOLin kanssa on ensiarvoiden tärkeällä sijalla Lippulaivan toiminnassa. Fotoniikkaa voidaan tuoda kouluihin käytännönläheisesti esimerkiksi jakamalla niihin fotoniikan kokeelliseen havainnointiin soveltuvaa Photonics Explorer -koesarjaa. Se sisältää yli 110 tutkimusvälinettä (lasereita, ledejä, valokuitua, hiloja, rakolevyjä, linssejä, peilejä ja värikalvoja), jotka mahdollistavat 10 pienryhmän samanaikaisen toiminnan. Paketti sisältää suomenkieliset ohjeet (ja opettajille annettavan käyttökoulutuksen) ja välineet noin 20 oppitunnille. Koesarjaa on jaettu yli 3000 kappaletta ympäri Eurooppaa (Suomeen 54 kappaletta) ja sen avulla on opiskellut jo yli puoli miljoonaan yläkoulun ja lukion oppilasta. Fotoniikan instituutissa Itä-Suomen yliopistossa kehitetty Sm4rtLab (http://www.uef.fi/web/sm4rtlab/smartlab) avaa puolestaan laboratorioita etäkäytettäväksi opetukseen ympäri Suomea ja jopa koko maailmaa. Mukana on jo valon interferenssiin liittyvä fotoniikan laboratoriotyö sekä biologian kasvatuslaboratorio, jossa hyödynnetään kuvantamista. Ensimmäiset koulut ovat jo tarttuneet tähän tilaisuuteen.

Hyvää Valon Päivää!

 

Jyrki Saarinen
TkT, MBA, HHJ PJ
Professori (fotoniikan sovellukset ja kaupallistaminen)
Varajohtaja (vaikuttavuus), PREIN Lippulaiva
Fotoniikan instituutin johtaja, Itä-Suomen yliopisto (UEF)
Fysiikan ja matematiikan laitoksen johtaja, UEF

Aloituskuva: Photo by Marc Wieland on Unsplash

Print Friendly, PDF & Email
Takaisin etusivulle