Tietokoneiden laskentavoiman yhdistäviä hilaverkkoja eli gridiä tutkiva Mikko Pitkänen uskoo, että nuorella tieteenalalla yksittäiset tutkijatkin voivat vielä tehdä suuria löytöjä.




 TEKSTI: Jarno Forssell

Tietokoneiden laskentavoiman yhdistäviä hilaverkkoja eli gridiä tutkiva Mikko Pitkänen uskoo, että nuorella tieteenalalla yksittäiset tutkijatkin voivat vielä tehdä suuria löytöjä.

Julkaistu Tiede-lehdessä 3/2005



Huoneen ikkunasta näkyy Kehä ykkönen, ja auringon peittää Espoon Otaniemen vesitorni, mutta maisema ei haittaa huoneen asukasta, joka hurisee lattialla. Kapean metallisen vaatekaapin näköisellä korkealla tietokoneklusterilla on ovet auki maailmaan.

Parinkymmenen metrin päässä omassa työhuoneessaan tutkija Mikko Pitkänen näyttää valvontamonitorin ruudulta, millaisessa kaveripiirissä Fysiikan tutkimuslaitoksen klusteri liikkuu. Nyt näytössä näkyy pohjoismaisen Nordugridin verkko: kymmeniä yliopistojen ja tutkimuslaitosten tietokoneita eri puolilla Eurooppaa.


- Laskentaklustereita on eri yliopistojen tiloissa paljon. Jos käytämme koneemme resursseista itse esimerkiksi 40 prosenttia päivässä, aivan hyvin joku muu voi hyödyntää jäljelle jäävän 60 prosenttia. Vastaavasti me voimme tarvittaessa käyttää muiden resursseja, Pitkänen selittää.

Tietoverkkojen tutkijat ovat puurtaneet tällaisten hilaverkkojen eli gridin parissa jo viitisen vuotta, koska niillä voidaan suorittaa erityisen vaativia laskutehtäviä ja myös varastoida tietoa turvallisesti.

Omassa maanosassamme tutkimusta johtaa Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskus Cern. Se toivoo saavansa hilaverkoista työkalun, jolla voi käsitellä tulevasta LHC-iukkaskiihdyttimestä saatavaa valtavaa tietomassaa (ks. Grid mullistaa tietoliikenteen, Tiede 6/02, s. 14). - Vielä nykyisillä tekniikoilla pelkästään sen tiedon varastointi olisi mahdotonta, keskitetystä laskennasta puhumattakaan, Pitkänen sanoo.

Etsii tietokoneille yhteistä kieltä

Suomessa Cern-koordinaatiota ja sen myötä hilaverkkotutkimusta hoitaa Pitkäsen työnantaja Helsinki Institute of Physics, tuttavallisesti HIP. Sen teknologiaohjelmassa työskentelee viisitoista tutkijaa, puolet Sveitsin Genevessä, puolet täällä Otaniemessä. Kansainväliseen työryhmään kuuluu suomalaisten lisäksi myös kanadalaisia ja yksi kiinalainen.

Mikko Pitkäsen erityisenä tutkimusaiheena on suurten tietomassojen siirto ja varastointi hilaverkoissa. Tavoitteena on kehittää väliohjelmistoja, jotka hoitavat erilaisten tietokoneiden välistä kommunikaatiota.


-Tavallaan on kyse tietokoneiden yhteisen kielen löytämisestä. Yritämme tehdä verkon laskentainfrastruktuuriin sopivia ohjelmia, jotka käyttävät jo olemassa olevia ohjelmia mahdollisimman tehokkaasti ja sen lisäksi tekevät temppuja, joita muut ohjelmat eivät tee.

Rooman-kokouksessa juniorina

Työkiireet yhdistyvät vielä tämän vuoden ajan opiskelukiireisiin, sillä viime vuonna Teknillisessä korkeakoulussa valmistuneen diplomityönsä jälkeen Pitkänen tähtää nyt tohtorin tutkintoon.

- Jatko-opinnot vievät tänä keväänä puolet ajastani. Osa harjoitustöistä on tosin räätälöity työhön liittyviksi, joten ne nivoutuvat mukavasti yhteen. Kummallakin saralla olisi tehtävää niin paljon kuin vain ehtisi tehdä. Kaikkea ei kuitenkaan ennätä.

24-vuotiaalla Pitkäsellä ei oikeastaan pitäisi olla hirveää hoppua. Hän kertoo edellisviikon maailmanlaajuisesta Rooman-kokouksesta, jossa alan tutkijat käsittelivät hilaverkkojen yhteentoimivuutta ja tähän liittyviä teknisiä haasteita. Kokousedustajista Pitkäsen jälkeen seuraavaksi nuorin tutkija oli viitisentoista vuotta häntä vanhempi.

- Olin vielä vähän juniorikastissa. Onneksi tietotekniikan alalla ikä ei ole rasite tai este. Nuorilla tyypeillä on idealismia ja intoa tehdä. Kauemmin alalla olleilla on hyvä kokemus, mutta toisaalta he ovat hitaita siirtymään vanhoista tekniikoista uudempiin.

Hyvät opettajat innostivat

Mikko asui lapsuutensa ja nuoruutensa Hyvinkäällä kolmilapsisessa perheessä. Koulussa häntä kiinnostivat erityisesti matemaattiset aineet, mutta vapaa-aikanaan hän ei ollut erityisemmin kiinnostunut tietokoneista - mitä nyt satunnaisesti aikansa kuluksi pelasi, kuten kuka tahansa. Enemmän Mikkoa kiinnostivat liikunnalliset harrastukset, erityisesti karate.

- Kävin lukion luonnontiedelinjaa, ja minulla oli älyttömän hyvät matematiikan ja fysiikan opettajat. Kuitenkin vasta abivuoden keväällä, pääsykokeiden aikana, minulle hahmottui, mitä halusin lähteä lukemaan. Olen kotoisin duunariperheestä, jossa vanhemmat kannustivat aina minua opiskelemaan, mutta alani sain valita ihan itse, Mikko hymyilee.





Mikko Pitkänen


Ikä: täyttää 25 marraskuussa


Arvo: diplomi-insinööri, tutkija


Yliopisto: Teknillinen korkeakoulu


Laitos: Helsinki Institute of Physics, Teknologiaohjelma, Tietoverkot


Tutkimusala: suurten tietomassojen siirto ja varastointi hilaverkoissa


Harrastukset: kalliokiipeily, kuntosali, lenkkeily, sulkapallo

Etappeja


1980 syntyy Hyvinkäällä.


1996 aloittaa opinnot Hyvinkäällä Sveitsin lukion luonnontiedelinjalla.


1999 kirjoittaa ylioppilaaksi ja aloittaa opinnot Teknillisessä korkeakoulussa.


2000 viettää vuoden armeijassa ja pääsee siviiliin merenkulku-upseerina.


2003 työskentelee kesän Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksessa Cernissä ja päättää suunnata tutkijan uralle.


2004 valmistuu diplomi-insinööriksi ja siirtyy tutkijaksi HIPiin.


2005 lähtee tutkijaksi Cerniin.

Mikolla oli kaksi vaihtoehtoa: Helsingin yliopiston fysiikka ja Teknillisen korkeakoulun sähkötekniikka. Hän haki ja pääsi molempiin vuonna 1999 ja valitsi tietoverkkotekniikan opiskelun TKK:ssa Otaniemessä. Opiskelu sujui pitkälti harjoitustöitä tehden ja itsenäisesti opiskellen, sillä luennoilla hän ei juuri istunut.


- Olen aina halunnut tietää, miten asiat toimivat, ja ongelmien ratkaisua on kiva miettiä. Se minua kiinnostaa tutkimustyössäkin: siinä pääsee koko ajan ratkomaan uudenlaisia ongelmia.

Tutkimuksesta ammattina Pitkänen innostui työskennellessään Cernissä tutkimusapulaisena. Keskeisenä henkilönä uravalinnalleen hän mainitsee tohtori Marko Niinimäen, joka ohjasi Sveitsissä hänen kesätöitään.

Gridiin pääsee vain valittu joukko

Hilaverkkoja on verrattu usein World Wide Webiin. Molemmat syntyivät tutkimusyhteisössä - www kaiken lisäksi Cernissä, joka on myös hilaverkkojen keskeinen kehittäjä - ja molempien ideana on välittää tietoa verkon välityksellä.

Periaatteellisena erona on se, että Internet mahdollistaa vapaan pääsyn sisältöön mutta hilaverkon kautta voidaan jakaa laskenta- ja varastointiresursseja valikoiden. Hilaverkoissa kaikki käyttäjät ja resurssit varmennetaan digitaalisesti. Näin verkkoa voivat käyttää vain ne, joilla on siihen oikeus.

- Jos laskentaresurssit olisivat vapaasti käytettävissä Internetin tavoin, kuka tahansa ulkopuolinenkin voisi käyttää niitä omiin tarpeisiinsa. Se veisi laskentakapasiteettia niiltä, jotka ovat maksaneet siitä. Ja jos hilaverkot olisivat avoimia kenelle tahansa, niitä voitaisiin käyttää haitallisiinkin tarkoituksiin, esimerkiksi tiedon salausten purkamiseen, Pitkänen selittää.

Muutaman vuoden aikana tietoverkkojen tutkijat ovat ratkaisseet hilaverkkoihin liittyviä perusteknisiä rajoitteita, ja nyt tutkimus alkaa painottua helppokäyttöisyyteen. Enää ei riitä, että tekniikka toimii, vaan ihmisten pitää kyetä käyttämäänkin sitä.

- Käytettävyys tulee saada sellaiselle tasolle, että tutkija - esimerkiksi fyysikko tai biologi - pystyy itse lähettämään verkkoon laskentatehtäviä, vaikka hän ei olisikaan mikään laskentaguru.

Ratkaisemaan maailman ongelmia

Hilaverkoista odotetaan käyttökelpoista työvälinettä monelle sellaiselle tieteenalalle, jolla tutkimus edellyttää suurten tietomassojen analysointia.

IBM:n ja useiden maailman tiede- ja tutkimuslaitosten yhteisprojektin World Community Gridin tehtäviksi on listattu esimerkiksi aidsin, Alzheimerin taudin ja syövän salaisuuksien selvittäminen, luonnonkatastrofien ennakoiminen ja maailman ruoka- ja vesivarojen suojelun tukeminen. Ensimmäisenä listalla on ihmisen proteiinien laskostumisen tutkimus, joka auttaa ymmärtämään näiden elimistön rakennus- ja säätelymolekyylien toimintaa hyvin täsmällisesti.

- Nämä ovat yleviä tavoitteita ja saavat minut tuntemaan, että teen työtä, jolla on tarkoitusta. Uskon, että hilaverkoista tulee tärkeä työkalu ainakin fysiikan, biologian ja lääketieteen tutkimukseen. Sen kautta tämä meidänkin tutkimuksemme on hyödyllistä.

Haave läpimurrosta kannustaa

Yhteinen hyöty on yksi tutkijan kannustimista, toinen on haave tieteellisestä läpimurrosta. Mikko Pitkänen sanoo olevansa realisti ja tiedostavansa, että haaveita voi olla vaikea saavuttaa.

- Mutta on se tulevaisuuden toiveissa. Nuoren tieteenalan etuja on se, että vielä voi kuvitella keksivänsä jotakin kivaa ja hyödyllistä. Uskon, että meidän alallamme on mahdollista tehdä hyviä suorituksia myös yksilönä. En usko, että hyvät tutkijat sekoittuvat harmaaseen massaan.

Saavuttaakseen haaveensa hän panostaa paljon työhönsä, ja tutkimuspäivät venyvät usein pitkiksi.


Mikko Pitkänen saa palkkansa osittain laitoksen perusbudjetista, osittain Suomen Akatemialta. Nykyinen Akatemian projekti jatkuu vuoden 2006 loppuun asti. Senjälkeisestä rahoituksesta ei ole vielä tietoa, mutta epävarmuus ei haittaa Mikkoa.

- Nyrkkisääntönä on, että jos et ole proffa tai sihteeri, pestit ovat vuoden mittaisia. Harvoilla on sen pidempiä sopimuksia. Minua määräaikaisuus ei haittaa, sillä en ole vielä ostamassa taloa tai perustamassa perhettä. Vanhemmat tutkijat tosin sanovat, että asuntolainaa hakiessa huomaa määräaikaisuuden vaikeudet.

Pystyseinäkään ei pidättele

Tämän vuoden loppuun mennessä Mikon jatko-opinnot ovat väitöskirjaa vaille valmiit. Kokoomaväitöskirjan artikkelit ovat jo suunnitteilla, ja osa kokeista on tehtykin. Tutkimustyö jatkuu Sveitsin Genevessä, jonne hän palaa kesällä tällä kertaa vuoden mittaiselle Cern-pestille.

- Cern on hyvin kansainvälinen ja miespitoinen tutkimusyhteisö. Miesten osuus tuhansista tutkijoista on varmaan 90 prosenttia. Tutkijoilla on työn ulkopuolellakin keskinäisiä yhteyksiä, ja esimerkiksi skandinaavit pitävät vapaa-aikanaan yhtä.

Sveitsissä on muutakin Mikkoa kiinnostavaa kuin tutkimus: Alpit. Tietokoneiden sijasta hänen vapaa-aikaansa nimittäin kuuluu - elektronisen musiikin ja muun nykykulttuurin ohella - muun muassa kalliokiipeily. Hän odottaa taas pääsevänsä kapuamaan Mont Blancin maisemissa kiviseinämää sormiensa ja kumitossujensa kärkien varassa.

- Sveitsissä on hienot kiipeilymahdollisuudet, ja kausi on pitempi kuin Suomessa. Urheilukiipeily on erinomainen liikuntamuoto ja loistava tapa tutustua ihmisiin.


 

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 
Viestejä5216
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