Kun hiiri kävi kissalle räätäliksi, ei tunnetusti syntynyt takkia. Joensuun korkeakoulussa haaveiltiin 1980-luvun alussa holografisesta Venuksesta. Sitä ei ole nähty, mutta syntyi uutta tietoa, osaamista, tekniikkaa ja teollisuutta. Tuli nano-optiikka.Kävikö siis niin, että tällä kertaa takin sijaan saatiinkin frakki?

Teksti: Kalevi Rantanen

Kun hiiri kävi kissalle räätäliksi, ei tunnetusti syntynyt takkia. Joensuun korkeakoulussa haaveiltiin 1980-luvun alussa holografisesta Venuksesta. Sitä ei ole nähty, mutta syntyi uutta tietoa, osaamista, tekniikkaa ja teollisuutta. Tuli nano-optiikka.Kävikö siis niin, että tällä kertaa takin sijaan saatiinkin frakki?

”Voitaisiinko Milon Venuksen suloja ihastella edestä ja takaa täsmälleen samaan aikaan Pariisin Louvressa, Helsingin Ateneumissa ja Kiteen kunnantalolla?” Näin kysyi 1981 Tiede 2000 -lehdessä silloisen Joensuun korkeakoulun tutkija Pertti Ketolainen. Museoaarteita ja muuta kulttuuria haluttiin tuoda kaikkien ulottuville holografian voimalla, mutta kehitys kulki toisin. Holografiaa syntyi vähän, valo-osaamista paljon. Milon Venuksen sijaan saamme nyt ihailla tietokonehologrammeja.

Syntyikin nano-optiikkaa– Vuodesta 1995 alkaen meillä on keskitytty voimakkaasti niin sanottujen tietokoneella suunniteltujen hologrammien (computer generated holograms) valmistukseen, kertoo yli-insinööri Pertti Pääkkönen nykyisestä Itä-Suomen yliopistosta.– Itse en haluaisi kutsua näitä edes hologrammeiksi, vaan mieluummin mikro- ja nanorakenteisiin perustuviksi optisiksi komponenteiksi.Hologrammi saadaan kuvaamalla esine kolmiulotteisesti lasersäteillä. Tietokonehologrammi taas suunnitellaan numeerisilla laskentamenetelmillä, ilman kuvattavaa kohdetta, ja valmistetaan esimerkiksi kvartsista tai piistä elektronisuihkun avulla.Uudet komponentit ovat suureksi osaksi kuluttajalle näkymättömiä optiikan työjuhtia, kuten diffraktiohiloja, diffraktiivisia linssejä ja lasersäteen muodon muokkaajia. Ne tehostavat esimerkiksi ledivalojen, kameroiden ja näyttöjen toimintaa. Seteleiden, pakkausten ja luottokorttien turvamerkinnät tehdään usein samalla tavalla. Ne voivat näyttää hologrammeilta, mutta ovat todellisuudessa syntyneet tietokoneessa.

Saarnamies aikaansa edelläKolmekymmentä vuotta sitten tutkijat levittivät holografian evankeliumia innokkaasti myös teollisuuteen. – Toimin holografian saarnamiehenä, kertoo Itä-Suomen yliopiston emeritusprofessori Rauno Hämäläinen. Hän mainitsi 1981 Tiede 2000 -lehdessä interferometrian yhtenä esimerkkinä teollisista sovelluksista.Holografiainterferometriassa verrataan hologrammia ja alkuperäistä esinettä, jolloin havaitaan pienetkin muodonmuutokset. Suuri mittaustarkkuus on eduksi monilla aloilla, kuten lentokoneteollisuudessa. – Ehdotin esimerkiksi Valmetin lentokonetehtaalle holografiaa aineenkoetukseen, Hämäläinen muistelee. Vastaus oli, että 1930-luvulla keksityt mittausmenetelmät riittävät. Samoihin aikoihin Yhdyvaltain lentokoneteollisuus siirtyi holografiamenetelmään.– Holografia oli tuohon aikaan vielä liian uutta, kiteyttää professori Hämäläinen.

Keskittyminen toi osaamistaTulokset ovat poikenneet haaveista. Kannattiko siis Joensuussa keskittyä holografiaan 30 vuotta sitten? – Kyllä kannatti, vastaa Hämäläisen kollega Pertti Ketolainen, nykyään emeritusprofessori hänkin. – Pienen fysiikan laitoksen voimavarat riittivät  siihen. Sittemmin holografiatutkimus on poikinut yleismaailmallisesti tunnetun laitoksen modernin optiikan alalla.Tieto ja osaaminen karttui, mutta myös taloudellinen lopputulos on ollut hyvä. Tutkimuksesta on versonut yrityksiä, kuten Nanocomp, joka toimittaa diffraktiivista optiikkaa kaikkialle maailmaan.– Holografian tutkimuksessa syntynyttä osaamista on hyödynnetty myös konenäössä sekä kännyköiden ja näppäimistöjen taustavalojen valmistuksessa, täydentää Pasi Vahimaa, joka toimii nyt teoreettisen optiikan professorina Itä-Suomen yliopistossa.

Kalevi Rantanen on diplomi-insinööri, vapaa tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Hologrammi on tietopaketti

Holografiakuvauksessa filmille tai valoherkälle kennolle tulee kaksi lasersädettä, toinen suoraan ja toinen kuvauskohteesta heijastuneena. Säteet saapuvat kohteen muodon mukaan eri vaiheissa. Yhteen osuessaan ne summautuvat eli interferoivat, jolloin ne joko vahvistavat tai heikentävät toisiaan. Kaikki tieto tallentuu hologrammiin.  Kohteen jokaisesta pisteestä heijastuu valoa kuvan jokaiseen pisteeseen. Siksi hologrammin palasessakin on koko kuva, vain tarkkuus on pienentynyt. Hologrammia katsotaan kuin tavallista kuvaa. Valokin voi olla tavallista, lasersädettä ei välttämättä tarvita.Hologrammeja käytetään nykyään esimerkiksi tuotteiden tunnisteina ja koristeina, näytöissä, mainoksissa, tarroissa ja teipeissä, aikakauslehtien kuvituksessa ja koruissa.

Holovisiota odotetaan

Holografista kuvaa voidaan tuottaa myös muilla kuin valoaalloilla, esimerkiksi ultraäänellä. Oulun yliopiston tutkija Esko Alasaarela kirjoitti 1981 ultraääniholografiasta. Hän kuvasi tulevaisuuden terveystarkastusta: ”Seuraavaksi on vuorossa sydän, jonka syke näyttää kolmiulotteisessa kuvassa ihmeen laajalta ja voimakkaalta.”– Ultraääniholografiaa kehitettiin Oulun yliopistossa ja tutkimustyön tuloksena syntyneessä yrityksessä, muistelee Esko Alasaarela, joka toimii nykyään dosenttina samassa yliopistossa.Oululaistutkijat kehittivät menetelmän kohteeseen tulevan ja siitä heijastuvan ultraääniaallon vaihe-eron mittaamiseksi. Eroa kuvaavasta suureesta, vaihekulmasta, lasketaan ja muodostetaan tietokonekuva. Tutkijat patentoivat menetelmän neljässä Euroopan maassa ja Yhdysvalloissa. Sitten seurasi neuvottelukierros japanilaisten, korealaisten, saksalaisten, tanskalaisten ja amerikkalaisten ultraäänilaitteiden valmistajien kanssa, mutta kaupallista tuotetta ei syntynyt. – Suomessa ei ollut ultraäänilaitteiden valmistajia, ja muualla jostakin ”napapiirin takaa” tulleiden tutkijoiden oli vaikea myydä teknologiaansa, vaikka prototyyppiä tultiin katsomaan Koreasta ja Japanista saakka, sanoo Alasaarela. Ehkä suurin ongelma oli markkinoiden kypsymättömyys. – Olimme yli kymmenen vuotta edellä aikaamme, Alasaarela toteaa. Myöhemmin, 1990-luvulla, samanlainen tekniikka kehitettiin maailmalla, ja nykyään se on standardi lääketieteellisissä ultraäänimittauksissa. Kysymyksessä on nimenomaan tarkka ultraäänikuvaus. Kaupallinen kolmiulotteinen ultraääniholografia on yhä haave. Muuta kolmiulotteista ultraäänikuvaa kyllä tehdään etenkin sikiön, mutta myös sydämen tutkimuksessa.

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Alzheimerin tautiin tarkoitettu lääke auttoi unien hallintaa.

Jos haluat hallita uniasi, se voi onnistua muistisairauden hoitoon tarkoitetulla lääkkeellä. Lääke virittää ihmisen näkemään niin sanottuja selkounia, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Selkounessa ihminen tiedostaa näkevänsä unta ja pystyy jopa vaikuttamaan siihen.

Joka toinen ihminen on mielestään nähnyt selkounen ainakin kerran elämässään. Joka neljäs näkee niitä kuukausittain, arvioi parin vuoden takainen tutkimuskatsaus.

Alzheimerlääke auttoi tuoreessa yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa koehenkilöitä selkouniin. Koehenkilöistä nuori nainen onnistui unessa rullaluistelemaan tavaratalossa, kun oli ensin suunnitellut sitä valveilla.

”Luistelimme ystäväni kanssa pitkin käytäviä. Oli niin hauskaa, että upposin täysillä uneen mukaan”, 25-vuotias nainen kuvailee.

Unet olivat koehenkilöiden mukaan lääkkeen vaikutuksesta todentuntuisempia kuin ilman lääkettä. Yhdysvaltalainen tutkimus julkaistiin Plos One -lehdessä.

Kokeessa tutkijat harjoittivat yli 120 eri ikäistä koehenkilöä näkemään selkounia. Ryhmään oli valkoitunut ihmisiä, jotka muistavat unensa hyvin ja ovat kiinnostuneita selkounista.

He opettelivat tekniikoita, joiden pitäisi helpottaa selkouneen pääsyä. Pitkin päivää ja ennen nukkumaan menoa voi esimerkiksi toistella itselleen, että kun näen unta, muistan näkeväni unta.

Unia voi visualisoida eli harjoitella mielessään etukäteen. Selkouneen päästyään voi tehdä todellisuustestejä, kuten onnistuuko seinän läpi käveleminen tai leijuminen.

Lääkekokeessa, jota johti selkounien uranuurtaja Stephen LaBerge, koehenkilöt saivat galantamiinia. Sitä käytetään lievän tai kohtalaisen vaikean Alzheimerin taudin hoitoon.

Lääke terästää asetyylikoliinin määrää aivoissa. Asetyylikoliini huolehtii viestien välityksestä aivosolujen välillä, virkistää muistia ja kiihdyttää rem-unta. Juuri remvaiheessa ihminen näkee yleisimmin unia.

Suurimman annoksen galantamiinia saaneista 42 prosenttia pystyi kuvauksensa mukaan selkouniin. Osuus oli huomattavasti suurempi osa kuin muissa koeryhmissä.

Koehenkilöiden unta ei mitattu unilaboratorioiden laitteilla, joilla tallennetaan silmien liikkeitä ja elintoimintoja. Tulokset perustuivat koehenkilöiden kertomaan.

LaBerge seurasi kuitenkin toisessa tuoreessa tutkimuksessaan silmien liikkeitä unennäön aikana. Silmien liikkeet kiihtyvät rem-unen aikana.

Kun koehenkilöt siirtyivät selkouneen, he liikuttivat silmiään ennalta sovitusti vasemmalta oikealle. Sitten heidän piti seurata unensa kohteita, joita he olivat ennalta visualisoineet.

Silmät liikkuivat sulavasti, samoin kuin ihmisen seuratessa katseella todellista kohdetta. Kuviteltua kohdetta seuratessa silmät liikkuvat nykäyksittäin.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Kysely

Oletko nähnyt selkounta?

mdmx
Seuraa 
Viestejä5223
Liittynyt23.11.2009

Viikon gallup: Oletko nähnyt selkounta?

Käyttäjä4499 kirjoitti: Mikä on mt häiriö? Kuten sanoin, minusta lääkkeen käyttö tuohon tarkoitukseen on arveluttavaa. Siinä mennään ehkä peruuttamattomasti alueelle, jonne ei pitäisi mielestäni olla mitään asiaa suoranaisesti. Ehkä en nyt vain ymmärrä tarvetta nähdä hallittua "unta" - miksi ei vain kuvitella? Jos "hourailet" saman, tunnet sen varmaan voimakkaammin. Mutta toisaalta et ole siitä niin tietoinen kuin hereillä ollessa, vai mitä? Niin siis, siinä nimenomaan on täysin tietoinen että...
Lue kommentti