Lähikuvassa tietoliikenneteknologian professori Simona Lohan

Simona Lohan suuntautui sähkötekniikkaan jo lapsena. 

– Vanhempani ovat molemmat insinöörejä; äitini opiskeli konetekniikkaa ja toimi myöhemmin lukion opettajana ja isäni opiskeli sähkötekniikkaa ja työskenteli tutkimus- ja kehitystyössä eri teollisuudenaloilla. Lapsena rakentelin erilaisia sähköpiirejä isäni avustuksella, kuten paristoilla toimivia soittokelloja tai pieniä valaisimia, sekä erilaisia traktoreita ja koneita äitini avustuksella, käyttäen apuna Lego-tyyppisiä rakennuspalikoita. Leikin myös diodien, transistorien, ledien, tyristorien ja muiden pienten elektronisten laitteiden kanssa, joita isäni harrasti. Isäni avustuksella kehitimme myös mustavalkoisia valokuvia kotona improvisoidussa laboratoriossa kylpyhuoneessa, sekoittamalla erilaisia kemikaaleja (kehitteitä, kiinnitteitä jne.) ja valitsemalla oikean altistusajan yrityksen ja erehdyksen kautta. Nämä olivat kiehtovia kokemuksia ja herättivät uteliaisuuteni siihen, miten asioita rakennetaan ja mallinnetaan.
 

Kuva: Jonne Renvall

– Kun minun piti päättää urapolustani lukiossa, vaihtoehtoina olivat kirjallinen ura – nautin teini-ikäisenä tarinoiden kirjoittamisesta lapsille – valitettavasti yhtään niistä ei ole säilynyt – ja insinööriura telekommunikaatioalalla. Kirjallinen ura tarjosi kuitenkin hyvin vähän työmahdollisuuksia (kaikki tämä tapahtui Ceausescun aikakaudella), joten lopulta valitsin telekommunikaatio- ja sähkötekniikan. Hauskaa ja palkitseva on, että nykyisessä ammatissani minulla on todennäköisesti enemmän mahdollisuuksia kirjoittaa kuin jos olisin valinnut toisin – työssäni on paljon artikkelien ja raporttien kirjoittamista, lehdistötiedotteiden ja tieteellisten blogien kirjoittamista. 

Lohan keskittyy tutkimuksessaan langattomaan paikannukseen ja navigointiin.

– Tärkein tutkimusalueeni ja asiantuntemukseni liittyvät langattomaan paikannukseen ja navigointiin, eli sellaisten kysymysten käsittelyyn kuin: missä laitteeni sijaitsee, miten pääsen pisteestä A pisteeseen B, miten jäljitän lennokin, miten lentokone tietää, mihin laskeutua, miten autonominen robotti – kuten Sale-kuljetusrobotti – tietää, mitä reittiä kulkea ja miten välttää esteitä jne.) Näistä syistä olen mukana myös tutkimuksessa, joka liittyy langattoman paikannustekniikan moniin erilaisiin sovelluksiin. Esimerkkinä tästä ovat tutkimukset, jotka koskevat juomaveden saatavuutta kaikille. Ratkaisuehdotuksessamme, joka sisältyy Afrikan ja Euroopan kumppaneiden kanssa toteutettavaan kansainväliseen LEDSOL-hankkeeseen, käytetään reppua tai koria, jossa on vesisäiliö, jossa ei-juomakelpoisista lähteistä kerätty vesi suodatetaan ja puhdistetaan LED-valojen avulla, ja jossa ihmiset kuljettavat veden tarvitseville kotitalouksille. Ryhmämme on kehittänyt tähän kannettavaan reppuun tai koriin kiinnitettävän paikannuskojeen, jonka tavoitteena on vähäinen virrankulutus ja joka perustuu yksinomaan satelliittisignaaleihin, eikä langatonta yhteyttä tarvita, sillä langaton teknologia on joissakin osissa maailmaa harvinaista.

Toisena esimerkkinä professori Lohan mainitsee viime vuonna päättyneen EU:n rahoittaman MSCA-hankkeen (A-WEAR), jossa keskityttiin siihen, miten kehitetään tarkkoja, mutta edullisia, sisätiloihin sopivia paikannusratkaisuja älykelloissa ja matkapuhelimissa käytettäväksi. A-WEAR-hankkeessa paikannukseen käytettiin erilaisia tekniikoita, kuten WiFi:tä, Bluetooth Low Energyä (BLE), matkaviestintäverkkoja (4G, 5G).

Tuoreempi esimerkki on paikannuksesta saatavan tiedon, kuten liikkumistottumusten ja ihmisten välisen fyysisen etäisyyden, käyttö sosiaalisen eristyneisyyden ja epäsuorasti myös yksinäisyyden mittarina.  Simona Lohan on toisena ohjaajana Tampereen yliopiston CONVERGENCE-hankkeessa tehtävässä väitöstutkimuksessa, joka käsittelee juuri tätä kysymystä: "Young People and Future Technology: New Ways to Decrease Social Isolation and to Increase Social Interaction".

Vuoden 2024 alussa käynnistyi Lohanin johtama Suomen Akatemian rahoittama RESILIENT-hanke, jossa samoin kuin teollisuuden rahoittamassa ELEVATE-hankkeessa Lohan tutkimusryhmineen kehittää erilaisia algoritmeja ja menetelmiä GNSS:n häiriöiden torjumiseksi. Maailmanlaajuisten satelliittinavigointijärjestelmien (GNSS) taajuusalueilla esiintyvät häiriöt lisääntyvät, ja ratkaisujen löytäminen näiden häiriöiden lieventämiseksi ja torjumiseksi on yhä tärkeämpää. Aiheesta Lohan mainitsee lisätietoa löytyvän esimerkkiksi Ylen artikkelista Agency confirms GPS jamming in Finland.

Kuva: Jonne Renvall

 

Haasteet ja ratkaisut

– Kolme suurinta haastetta tutkimusalueellani ovat laitteiden heterogeenisyys (valtava määrä navigointiteknologiaa on tänä päivänä saatavilla, ja suurin haaste on valita relevantit menetelmät kaikkien olemassa olevien joukosta niin, että saavutetaan hyvä tasapaino tehokkuuden ja kompleksisuuden välillä), lisääntyvä langattomien häiriöiden määrä, joka heikentää järjestelmän suorituskykyä, ja energiatehokkuustavoitteet, jotka ovat yhä tärkeämpiä, erityisesti EU-tasolla, ja jotka siirtyvät alallemme haasteeksi löytää samanaikaisesti edullisia ja erittäin tarkkoja navigointialgoritmeja. 

Simona Lohan työryhmineen kehittää strategioita haasteiden selättämiseksi. 

– Mitä tulee laitteiden heterogeenisyyden haasteeseen, perinteiset tietojen fuusiomallit korvataan yhä enemmän tekoälyyn ja koneoppimiseen perustuvilla ratkaisuilla. Häiriöhaasteiden osalta tutkimme nyt Radio Frequency Fingerprinting (RFF) -menetelmiä, jälleen koneoppimiseen perustuvia, joiden avulla pystytään erottamaan aitoja ja väärennettyjä lähettimiä; myös yhteistyöhön perustuvat lähestymistavat paikannuksessa voivat olla avain parempaan häiriöiden hallintaan. Energiatehokkuushaasteen osalta jotkut tiimimme tutkimista menetelmistä perustuvat likimääräiseen laskentaan ja tiivistettyyn havaitsemiseen. 

 

Monitieteisyys 

– Kahdessa yllä mainitsemassani hankkeessa (LEDSOL ja CONVERGENCE) on erittäin monitieteinen lähestymistapa. LEDSOL yhdistää sähkötekniikan robotiikkaan, veden desinfiointiin ja vesihuoltoon sekä aurinkokennotutkimukseen, kun taas CONVERGENCE yhdistää sähkötekniikan yhteiskuntatieteisiin, kuten mediatutkimukseen ja psykologiaan.

Monitieteisyys ei ole välttämätöntä; kaikki riippuu siitä, mitä ongelmia meidän on tarkoitus ratkaista; mitä laajempi ongelma on, sitä enemmän monitieteisyyttä tarvitaan. Perustutkimus, joka on myös tärkeä osa tutkimusta, keskittyy yleensä kapeampiin kysymyksiin, jotka voidaan käsitellä yhdessä tieteenalassa tai jopa jonkin tieteenalan alahaarassa.

Simona Lohan

Tulevaisuuden näkymät

– Alallani nykyiset pääasialliset trendit ovat autonomiset ajoneuvot eli itseohjautuvat autot ja jopa lentokoneet sekä uudet sovellukset satelliittien avulla (kuten SpaceX Starlink, Amazon Kuiper tai Eutelsat OneWeb). Sijaintipohjaiset tai maantieteellisesti merkityt "e-terveysratkaisut" (e-health solutions) ovat myös todennäköisesti kehittymässä, erityisesti ottaen huomioon, että EU:n väestö ikääntyy ja tarvitsee entistä enemmän e-terveysratkaisuja, Simona Lohan esittelee nousevia trendejä tai teknologioita, jotka muokkaavat sähkötekniikan tulevaisuutta. 

Tekoäly tulee näyttelemään yhä suurempaa roolia myös alallamme, kuten koko yhteiskunnassa. Oma tutkimusalueeni langattomassa paikannuksessa todennäköisesti pysyy erittäin merkittävänä, koska se on perusta kaikille autonomisille roboteille tai lennokeille, jotka myös lisääntyvät määrällisesti. 

Simona Lohan

Lohan esittelee sähkötekniikan koulutuksen tulevaisuuden kolme pointtia: 

– Ensinnäkin, tekoälytyökalut kehittyvät edelleen siihen pisteeseen, että jotkin luennot ja kirjat voidaan korvata kokonaan tekoälyratkaisuilla; seurauksena tekoäly/ML-kurssit saattavat myös tulla pakollisiksi osaksi mitä tahansa sähkötekniikan opetussuunnitelmaa; toiseksi, monia yhteiskunnallisia ongelmia ei enää nykyään voi ratkaista vain insinöörien keinoin; ne vaativat sekoituksen yhteiskuntatieteitä, insinööritaitoja ja muita taitoja, joten monitieteiset ohjelmat kuten Convergence todennäköisesti lisääntyvät ja houkuttelevat yhä useampia opiskelijoita. Kolmanneksi, rajat eri insinöörialojen välillä voivat tulla joustavammiksi ja löyhemmin määritellymmiksi, koska tulevaisuuden ratkaisut saattavat vaatia eri insinöörialojen, kuten sähkö-, ympäristö-, teollisuus-, bioinsinööri- jne. sekoitusta. 
 

Leiki ja opi

Asioiden kyseenalaistaminen, kova työ, uteliaisuus ja ahkeruus ovat Simona Lohanin mielestä avainasioita niin opiskelijoille kuin tutkijoillekin. Ja yhdessä tekeminen. 

– Luentojen osalta, pidän kaksi kurssia vuodessa ja olen myös vastuussa tohtorintutkijaseminaarista, pyrin tekemään ne vuorovaikutteisiksi ja aktivoimaan opiskelijat erilaisilla 'leiki ja opi' -toiminnoilla käyttämällä työkaluja kuten Mentimeter, Kahoot, Flinga, Microsoft Forms  tai pyytämällä opiskelijoita toimimaan vastustajina muiden työlle ja esittämään itse kysymyksiä.

Älä koskaan lopeta oppimista; lue niin paljon kuin voit, ei vain omalta alaltasi, vaan myös sivuavilta aloilta, ja yritä aina kyseenalaistaa lukemaasi ja pohdi tapoja löytää ratkaisuja havaitsemiisi ongelmiin. 

Simona Lohan

Tutkimusura sopii parhaiten niille, jotka tykkäävät kysyä paljon kysymyksiä: miksi tämä tapahtuu, miten tämä voitaisiin toteuttaa paremmin, mitä voidaan muuttaa/parantaa/käsitellä eri tavalla. Sellaisille jotka keskittyvät ratkaisuihin ongelmien sijaan, toteaa Lohan. 

Kuva: Jonne Renvall

 

Uudessa sarjassamme Lähikuvassa esittelemme Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekuntalaisia.