Apulaisprofessori Timo Lähivaara tutkii, miten fysikaaliset mallit ja tekoäly voivat yhdessä auttaa pohjavesivarantojen arvioinnissa. Professuurin ovat mahdollistaneet yritysten lahjoitukset.
Itä-Suomen yliopiston laskennallisen tekniikan apulaisprofessori Timo Lähivaara tutkii, miten tarkkoja fysikaalisia malleja voidaan ratkaista tehokkailla laskennallisilla menetelmillä ja yhdistää tekoälyyn monimutkaisten järjestelmien analysoimiseksi. Tutkimuksen sovellukset ovat käytännönläheisiä: kenttämittausten ja mallinnuksen avulla voidaan arvioida esimerkiksi pohjavesien määrää sekä vesivarastojen fysikaalisia ominaisuuksia. Pohjaveden riittävyys on Yhdistyneiden Kansakuntien mukaan yksi keskeisistä maailmanlaajuisista haasteista.
– Pohjaveden arvioinnin lisäksi menetelmiä sovelletaan myös teollisiin mittaus- ja seurantajärjestelmiin tiiviissä yhteistyössä kansainvälisten yhteistyökumppaneiden ja teollisuuden kanssa, taustoittaa Lähivaara.
Käytännössä pohjavesiin liittyvä tutkimus perustuu fysikaalisten mallien laskennalliseen ratkaisuun suurteholaskennan avulla, ja mallien tarkkuutta arvioidaan kenttämittausten perusteella. Mittauksissa hyödynnetään liikuteltavia seismisiä laitteita kuten geofoneja, joita voidaan sijoittaa tutkittaville pohjavesialueille. Laitteisto hankitaan FINNSIP-instrumenttipoolista (The mobile Finnish seismic instrument pool), joka tarjoaa vuokrattavaksi laajan valikoiman kenttäkokeisiin sopivia mittalaitteita.
Mittauksia tehdään yhteistyössä useiden tutkimuslaitosten, esimerkiksi Helsingin yliopiston Seismologian instituutin ja Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) kanssa, mikä mahdollistaa laajojen aineistojen keruun ja mallien luotettavan validoinnin.
Laskennallisen tekniikan ja tekoälyn tutkimusympäristö
Lähivaaran professuurin ala on laskennallinen tekniikka (Computational Engineering), erityisesti sovelletun tekoälyn ala (Applied Artificial Intelligence). Lähivaara työskentelee teknillisen fysiikan laitoksella Kuopion kampuksella, jossa kohtaavat perinteinen fysiikan tutkimus, matemaattinen mallinnus ja tekoälymenetelmät.
Työyhteisössä korostetaan monitieteistä yhteistyötä sekä kansallisten ja kansainvälisten verkostojen merkitystä, mikä näkyy monipuolisissa tutkimushankkeissa. Laitoksen vahvuuksia ovat esimerkiksi matemaattinen osaaminen, tarkat fysikaaliset mallit ja suurteholaskentaa hyödyntävät laskennalliset tekniikat, jotka mahdollistavat monipuolisten tutkimuskysymysten ratkaisemisen ja kansainvälisesti merkittävän tiedon tuottamisen.
Itä-Suomen yliopisto on tuttu tutkimusympäristö Lähivaaralle: hän väitteli fysiikasta yliopistosta vuonna 2010 ja on sittemmin toiminut laitoksen Inversio-ongelmien tutkimusryhmässä tutkimus-, opetus- ja ohjaustehtävissä. Hänellä on dosentuuri Jyväskylän yliopistossa.
Lähivaaran tutkimusta tukevat CSC – Tieteen tietotekniikan keskuksen laskentaresurssit sekä tutkimusryhmän kehittämät ohjelmistot ja mittalaitteistot. Tutkimusryhmä koostuu monialaisesta tiimistä, joka tekee tiivistä yhteistyötä muiden tutkimuslaitosten kanssa. Tämä mahdollistaa suurempien datamassojen hyödyntämisen, mallien validoinnin ja monimutkaisten geofysikaalisten ongelmien ratkaisemisen.
Kiinnostuin lahjoitusprofessuurista Itä-Suomen yliopistossa, koska se tarjoaa erinomaisen ympäristön laskennallisen tekniikan ja tekoälyn soveltamiseen yhteiskunnallisesti ja teollisesti merkittävissä kysymyksissä.
Timo Lähivaara
Apulaisprofessori
Lahjoitukset professuurin taustalla
Lähivaaran nykyinen apulaisprofessorin tehtävä kytkeytyy läheisesti tekniikan alan tutkimuksen ja koulutuksen käynnistymiseen Itä-Suomen yliopistossa.
Useat yritykset ja julkisyhteisöt ovat tukeneet tekniikan alan edellytyksiä Joensuun ja Kuopion kampuksilla. Lähivaaran professuurin ovat mahdollistaneet OP Pohjois-Savon, LähiTapiola Savon, Savon Voiman ja Osuuskunta KPY:n lahjoitukset. Lue lisää lahjoituksesta.
– Kiinnostuin lahjoitusprofessuurista Itä-Suomen yliopistossa, koska se tarjoaa erinomaisen ympäristön laskennallisen tekniikan ja tekoälyn soveltamiseen yhteiskunnallisesti ja teollisesti merkittävissä kysymyksissä, Lähivaara kertoo.
Tekniikan alan koulutus käynnistyi Itä-Suomen yliopistossa syksyllä 2023 kolmessa koulutusohjelmassa: fotoniikan ja kestävien teknologioiden koulutusohjelmissa Joensuun kampuksella sekä teknillisen fysiikan koulutusohjelmassa Kuopion kampuksella.
Tekniikan alan uusin laajennus, datatekniikan koulutusohjelma käynnistyy Joensuussa ja Kuopiossa syksyllä 2026. Datatekniikan koulutus sisältää datatieteen, tilastotieteen ja ohjelmistokehityksen koulutusta tasavahvoina aiheina.
Lue lisää tekniikan alan koulutuksesta Itä-Suomen yliopistossa.
