Uusi ohjelmistoradio toimii kännykkänä, tutkana tai lähiverkon päätteenä - vaihdat vain ohjelmaa.


- vaihdat vain ohjelmaa.


Julkaistu Tiede-lehdessä 8/2006



Kun ennen puhuttiin radiosta, se oli yleisradiovastaanotin. Nyt radiolaitteista tutuin on kännykkä. Se on jo tätä nykyä monipuolinen tietotekniikan yleiskone mutta radioteknisesti vielä varsin rajoittunut laite. Tämän päivän älypuhelimet ovat huomisen idiootteja.

Esimerkiksi GSM-kännykkäni osaa tulkita vain GSM-standardin mukaisia signaaleja. Jos tukiasema lähettäisikin jo vaienneen NMT:n tai uuden UMTSin mukaista signaalia, kännykkäni ei saisi siitä mitään tolkkua. Sama pätee muihin radioihin: yleisradiovastaanotin on kuuro GPS-signaalille, eikä GPS:llä onnistu sävelradion kuuntelu.
Tavallisessa radiossa on antennin jälkeen suodattimia, vahvistimia, sekoittimia ja ilmaisin.

Suodattimella poistetaan väärillä taajuuksilla olevia signaaleja, vahvistimella saadaan heikkoon signaaliin ytyä, ja sekoittimella signaali siirretään matalammalle taajuudelle, jolloin sen käsittely helpottuu. Ilmaisin eli demodulaattori erottaa lopulta signaaliin liitetyn informaation, jonka avulla muodostetaan ääni tai kuva.

Tällainen radio on viritetty juuri tietynlaiselle signaalille: kaikista ympärillään risteilevistä radioaalloista se pystyy tulkitsemaan järjelliseen muotoon vain pienen osan.


Laite = antenni + tietokone

Ohjelmistoradion periaate on yksinkertainen: muutetaan antennista tuleva signaali, joka on kaikenlaisten radiolähetteiden summa, digitaaliseksi ja hoidetaan signaalin jatkokäsittely laskemalla.

Suodatus, sekoitus ja ilmaisu tehdään ohjelmien avulla bittien maailmassa. Radio on kuin suoraan antenniin liitetty tietokone, joka pystyy tulkitsemaan kaiken, mitä antenni vastaanottaa.

Ohjelmistoradio ei hetkahda tietoliikennestandardeista. Jos sitä käytetään kännykkänä, se toimii kaikissa matkapuhelinverkoissa. GSM-verkosta voi siirtyä UMTSiin vain vaihtamalla ohjelmanpätkää. Standardit on helppo päivittää, koska taajuuksien muuttaminen ei tee puhelimesta mykkää.

Uutta laitetta voi käyttää paitsi puhelimena myös navigointivastaanottimena ja lähiverkon päätteenä. Tarpeen vaatiessa radiosta saa etäisyyttä tai nopeutta mittaavan tutkan. Kutakin käyttötarkoitusta varten on omat ohjelmansa.

Niin, ja kuuluvathan siitä myös radio-ohjelmat.


Älyantenni parantaa yhteyttä

Myös antennit kehittyvät. Antennin rakenne ratkaisee suuntakuvion eli sen, mihin suuntiin antenni säteilee tai mistä suunnista se vastaanottaa säteilyä tehokkaasti. Jos antenni koostetaan useista elementeistä, suuntakuviota pystytään muokkaamaan. Elementtien signaalit summataan, ja kun tämä tehdään laskennallisesti tehokkaalla prosessorilla, antenniryhmään saadaan älyä ja omatoimisuutta.

Älyantenni osaa kohdentaa keilansa vastaanottimen suuntaan ja pystyy myös torjumaan muista suunnista tulevat häiriöt. Tehoa ei siis roiskita turhiin suuntiin, ja yhteyden laatu paranee.

Jotta suuntakuvion muokkaus onnistuisi hyvin, antennin on oltava tarpeeksi kookas. Siksi kovin älykkäät antennit eivät mahdu pieneen kannettavaan laitteeseen, mutta esimerkiksi tukiaseman antenniin älliä on ympättävissä paljonkin.


Radiot toimivat kimpassa

Sähkömagneettiset häiriöt, ympäristön heijastukset tai katveet estävät usein radion toiminnan. Ohjelmistoradio, jossa on älykäs antenni, pärjää paremmin. Se tietää, millaisia signaaleja on tulossa ja mistä suunnista. Koska se myös tietää jatkuvasti sijaintinsa sieppaamiensa navigointisignaalien perusteella, se voi tallentaa tiettyyn paikkaan liittyvät kokemuksensa. Tutussa ympäristössähän on helpointa toimia.

Lähekkäiset älyradiot voivat jutella keskenäänkin. Ne voisivat vaihtaa kokemuksiaan ja sopia esimerkiksi taajuuksien jaosta. Keskenään kommunikoivat radiot muodostaisivat lauman, joka auttaa katveeseen tai heikkoon kenttään joutunutta lajitoveriaan. Jos tukiasemaan ei saa suoraa yhteyttä, kaverin kautta viestin saa ehkä perille. Jos oma äly ei riitä, lainataan naapurilta.


Malta vielä muutama vuosi

Täysiverisen ohjelmistoradion tekeminen ei vielä onnistu, sillä digitalisoinnin suorittavat AD-muuntimet eivät ole tarpeeksi hyviä. Digimuotoisen esityksen pitäisi olla huipputarkka, jotta kaikki heikotkin signaalit saataisiin kaivettua siitä esiin. Tällä hetkellä on tyydyttävä puoliveriseen malliin, jossa signaali digitoidaan vasta sekoituksen jälkeen matalamalla taajuudella.

Tarvitaan sekä tehokkaampia integroituja piirejä että tarkempia laskenta-algoritmeja. Kehitys on kuitenkin nopeaa, ja muutaman vuoden päästä älyradiot saattavat putkahtaa laboratorioista maailmalle.

Matkaviestinnässä ja erityisesti sotilaallisissa sovelluksissa, joissa sähkömagneettinen ympäristö on karikkoinen, ympäristöstään tietoinen älyradio on toivottu tulokas. Älykkyyden myötä radiotaajuuksien spektrin käyttö tehostuu ja palvelujen laatu ja luotettavuus paranevat. Todennäköisesti myös syntyy aivan uusia sovelluksia.



Arto Lehto on radiotekniikan dosentti Teknillisessä korkeakoulussa.

Hyvä harrastus – ja helppo. Lukemista löytyy aina. Kuva: Shutterstock

Kieli rikastuu, ajattelu syvenee ja sosiaalinen taju kehittyy.

Tietokirjan järki on selvä: saa tietoa, jolla jäsentää maailmaa ja vaientaa mutuilijat. Riittävästi tietoa hankkimalla tulee asiantuntijaksi, ja sillä on selvä hyötyarvo.

Entä missä on fiktion lukijan tulosvastuu? Mitä itua on kuluttaa aikaansa tuntitolkulla hatusta vedettyjen ihmisten hatusta vedettyihin edesottamuksiin? Paljonkin: romaani tai novelli opettaa toimimaan muiden ihmisten kanssa.

Fiktio simuloi sosiaalista maailmaa, esittää asiaa tutkinut Toronton yliopiston psykologian professori Keith Oatley. Niin kuin lentosimulaattori opettaa lentotaitoja, sosiaalisten tilanteiden simulaattori – romaani – opettaa sosiaalisia taitoja.

Kokeet vahvistavat, että fiktiota lukeneet tajuavat paremmin so­siaalisia kuvioita kuin tietotekstiä lukeneet. 

Suvaitsevaisuus kasvaa

Kuvitteellisesta tarinasta on sekin ilo, että pääsee väliaikaisesti jonkun toisen nahkoihin. Samastuminen tarinan henkilöön voi muuttaa lukijan käyttäytymistä ja pistää asenteet uusiksi, ovat kokeillaan osoittaneet Ohion yliopiston tutkijat.

Samastumisella on vaaransa. Romaanin aiheuttama itsemurha-aalto koettiin 1700-luvun lopulla, kun nuoret onnettomat miehet matkivat Johan Wolfgang von Goethen päähenkilön tekoa Nuoren Wertherin kärsimyksissä.

Ohiolaistutkimuksessa vaikutus oli rakentavampi: kun nuoret aikuiset olivat lukeneet tarinan miehestä, joka meni äänestämään, he menivät hanakammin vaaliuurnille vielä viikon kuluttua lukemisesta. He olivat saaneet kansalaishyvetartunnan.

Valkoihoisten suvaitsevaisuutta taas kasvattivat tarinat, joissa päähenkilö osoittautui homoseksuaaliksi tai afroamerikkalaiseksi. Lukijoilta karisi myös stereotypioita. Tämä kuitenkin edellytti, että päähenkilön ”erilaisuus” paljastui vasta tarinan myöhemmässä vaiheessa ja lukijat olivat ehtineet asettua hänen nahkoihinsa.

Stressi väistyy

Kun uppoutuu lukemaan, maailman meteli jää kauas ja paineet hellittävät. Tuttu tunne, josta on myös tieteelliset näytöt: lukeminen poistaa stressiä.

Terveystieteen opiskelijat saivat Yhdysvalloissa tehdyssä tutkimuksessa lukeakseen netistä ja aikakauslehdestä poimittuja artikkeleita, jotka käsittelivät historiallisia tapauksia ja tulevaisuuden innovaatioita. Aihepiirit olivat siis kaukana tenttikirjojen pakkolukemistosta.

Puolentunnin lukutuokio riitti laskemaan verenpainetta, sykettä ja stressin tuntua. Huojennus on yhtä suuri kuin samanpituisella joogahetkellä tai televisiohuumorin katselulla. Mikä parasta, apu löytyy helposti, lukemista kun on aina saatavilla.

Sanasto karttuu

Kirjoitettu kieli on ylivoimaisesti suurempi uusien sanojen lähde kuin puhuttu. Erot lasten sanavaraston runsaudessa voi johtaa suoraan siihen, miten paljon he altistuvat erilaisille teksteille, vakuuttavat lukemisen tutkijat Anne Cunningham ja Keith Stanovich.

Tiuhimmin uutta sanastoa kohtaa tieteellisten julkaisujen tiivistelmissä: tuhatta sanaa kohti harvinaisia on peräti 128. Sanoma- ja aikakauslehdissä harvinaisten sanojen tiheys nousee yli 65:n ja aikuisten kirjoissa yli 50:n.

Lastenkirjakin voittaa sanaston monipuolisuudessa televisio-ohjelman mennen tullen. Lapsilukija kohtaa kirjassa yli 30 harvinaista sanaa tuhatta kohti, kun aikuisten telkkariviihdettä katsoessa niitä tulee vastaan 23 ja lastenohjelmissa 20.

Juttelukaan ei pahemmin kartuta sanavarastoa. Aikuispuhe sisältää vain 17 epätavallista sanaa tuhatta kohti.

Syntyy omia ajatuksia

Ihmisen aivoja ei ole ohjelmoitu lukemaan. Kun taito kehittyi 5 500 vuotta sitten, näkemiseen, kuulemiseen, puhumiseen ja ajatteluun rakentuneet alueet alkoivat tehdä uudenlaista yhteistyötä.

Nyt olemme jälleen uudenlaisen lukukulttuurin alussa. Verkkolukeminen on tullut jäädäkseen, ja jotkut pelkäävät, että tyhmistymme, kun totutamme aivomme ärsyketulvaan ja pikaselailuun netissä. Tiedonvälitys on lisääntynyt räjähdysmäisesti mutta niin myös häly.

Syventyvän lukemisen kohtalosta kantaa huolta professori Maryanne Wolf Tufts-yliopistosta. Tapaa näet kannattaisi vaalia. Aivokuvaukset paljastavat, että paneutuva lukija käyttää laajasti molempia aivopuoliskojaan. Hän ei vain vastaanota kirjoittajan sanomaa vaan vertaa sitä aiemmin hankkimaansa tietoon, erittelee sitä ja rakentaa omaa ajatteluaan. Pintalukijalla ei tähän ole aikaa.

Mikko Puttonen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012 

Täysin raittiiden suomalaisnuorten osuus on moninkertaistunut vuosituhannen alusta.

Nuoruus raitistuu, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Nuorten alkoholin käyttö kasvoi vuoteen 1999, joka oli myös kaikkein kostein vuosi. Silloin vain joka kymmenes yhdeksäsluokkalainen ilmoitti, ettei ollut koskaan käyttänyt alkoholia.

Sittemmin täysin raittiiden osuus on moninkertaistunut, ilmenee vuoteen 2015 ulottuneesta eurooppalaisesta, nuorten päihteidenkäyttöä käsittelevästä Espad-tutkimuksesta.

Jopa muut eurooppalaiset jäävät jälkeen. Suomessa täysin raittiita 15–16-vuotiaista nuorista on joka neljäs, kun Euroopassa heitä on keskimäärin joka viides.

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL:n erikoistutkija Kirsimarja Raitasalo kollegoineen on ­koettanut tunnistaa niitä nuoruuden muutoksia, jotka voisivat selittää humalan hiipumista.

Ratkaisevaa näyttää olleen ainakin se, että alaikäisten on yhä vaikeampi saada alkoholia. Nykynuoret kokevat sen selvästi hankalammaksi kuin aiemmat ikäpolvet.

Kauppojen omavalvonta on osaltaan tehonnut. Kassoilla kysytään kaikilta alle 30-vuotiaan näköisiltä papereita.

Vanhemmat ja muutkin aikuiset ovat tiukentaneet asenteitaan nuorten juomiseen.

”Tietoisuus alkoholin haitoista on ehkä lisääntynyt. On tullut paljon tutkimustietoa esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa nuorten aivojen kehitykseen”, Raitasalo pohtii.

Nuorten omakin maailma on muuttunut toisenlaiseksi. Älylaitteet, pelit ja sosiaalinen media kyllästävät arkea. Pussikaljoittelu joutuu kilpailemaan monen muun kiinnostavan ajanvietteen kanssa ja on ehkä osittain hävinnyt niille.

Juovuksissa olemisesta on ehkä tullut myös tyylirikko. Nuoret eivät enää näytä arvostavan kännissä örveltämistä.

Kysely

Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä25744
Liittynyt16.3.2005

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Käyttäjä4809 kirjoitti: Eiköhän syy ole -90 luvulla alkaneen laman menetetyt työpaikat ja samalla supistettu koulutus, minkä seurauksena vuodestä -99 alkaen vanhemmilla ei enää ole ollut niin paljon rahaa annettavaksi nuorisolle. Sekä myös nuorisolle soveltuvien työpaikkojen vähentyminen ja samaan aikaan tapahtunut kohtuuton vuokrien nousu, vasinkin pääkaupunkiseudulla. En tiedä, mutta en usko rahaan. Esimerkiksi kilju, 10 % juoma joka maksaa joitain senttejä litralta, tuntuu olevan...
Lue kommentti
molaine
Seuraa 
Viestejä1186
Liittynyt3.8.2011

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

En kyllä usko, että rahalla on iso merkitys ja veikkaan, että käytettävissä olevat rahat on vain kasvaneet, jos verrataan vaikka omaan nuoruuteen. Ei viina suomessa ole niin kallista, etteikö köyhälläkin olisi varaa dokailla. Oma junnu ei läträä lainkaan viinan kanssa. Iso osa kavereistakaan ei, vaikka osa ilmeisesti jonkin verran lipittelee. Kyllä nuorten asenteet on mielestäni muuttuneet ihan selkeästi. Ehkä alkoholipolitiikka on toiminut? Kotoa ei meillä kyllä tällaista ole opittu...
Lue kommentti

Panterarosa: On selvää, että "Partitava kisaa kurupati-kuvaa" ei oikein aukene kehitysmaalaisille N1c- kalmukinperseille.