Fotoniikka on hyvässä nosteessa Itä-Suomen yliopistossa. Joensuussa järjestettävässä Optiikan kesäkoulussa perehdytään parhaillaan virtuaali- ja lisättyyn todellisuuteen alan huippuasiantuntijoiden johdolla. Master of Science in Imaging and Light in Extended Reality -maisteriohjelma puolestaan nimitettiin kesällä yhdeksi kolmesta ensimmäisestä Erasmus Mundus -ohjelmasta Japanin kanssa.
Fotoniikka on ollut mukana elämässämme jo pitkään, ja sen sovellukset helpottavat arkea monin tavoin. Fotoniikkaa ei ole kuitenkaan aiemmin nähty teollisuudenalana tai tuotteena, vaan se on mahdollistanut muuta teollisuutta ja parempia tuotteita muilla aloilla.
Viime keväänä valmistunut Photonics Finlandin laatima selvitys Eduskunnan tulevaisuusvaliokunnalle kertoo laajasti fotoniikan alan vaikuttavuudesta ja kasvunäkymistä. Julkaisun kirjoittamisessa oli mukana Itä-Suomen yliopiston asiantuntijoita useilta tieteenaloilta.
—Selvitys on ensimmäinen laatuaan, ja sen tarkoitus on nostaa fotoniikka omaksi kokonaisuudekseen ja teollisuudenalaksi, kertoo fysiikan ja matematiikan laitoksen johtaja, professori Jyrki Saarinen.
—Fotoniikassa nähdään valtavaa kasvupotentiaalia, ja suomalaisella laajapohjaisella osaamisella on tulevaisuudessa kysyntää maailmalla. Suomalaisilla yrityksillä on osaamista, mutta ei kaupallistamisen osaamista, Saarinen toteaa.
—Osallistuminen tämän julkaisun kirjoittamiseen oli monille yliopistomme tutkijoille upea juttu ja velvollisuus. Itseäni tässä selvityksessä yllätti eniten se, miten monessa asiassa fotoniikka onkaan mukana, ilman että edes huomaamme sitä.
Konenäön avulla tehdään täsmämaa- ja metsätaloutta
Fotoniikan määrittelytapa vaihtelee eri alojen mukaan. Esimerkiksi kehitysmaiden koululaisille fotoniikka tarkoittaa pidempää iltaopiskelua aurinkosähköllä toimivien LED-valojen avulla. Tutkijoiden tähtäimessä taas on tulevaisuuden kvanttitietokone, joka paljastaa kaikki salaisuudet.
—Metsätieteissä harvoin puhutaan fotoniikasta, vaikka se onkin laajasti monessa mukana. Teemme hahmontunnistusta, kaukokartoitusta ja tietojenkäsittelyä, ja yleisenä trendinä on meneillään ihmistä korvaava automaatiokehitys. Oleellinen osa kehitystä ovat toimivat sovellukset, metsätieteiden osaston varajohtaja, professori Timo Tokola kertoo.
—Viimeisintä kehitystyötä alalla on hyperspektrikameroiden pienentäminen, jotta niillä ja droneilla voidaan tehdä nopeasti kaukokartoitusta, Saarinen lisää.
Spektrikuvantamista voidaan hyödyntää metsätalouden lisäksi maataloudessa. Kuvantamalla saadaan viljelyksiltä tietoa, johon voidaan reagoida nopeasti ja jopa kasvikohtaisesti.
—Kasvien fenotyypitystä tehtiin aiemmin katsomalla, mutta nyt kone katsoo kasvia. Myös kasvitauteihin ja tuholaisiin voidaan reagoida välittömästi, professori Markku Keinänen sanoo.
—Olennaista tälle on kvantitatiivisuus; muutosta on pystyttävä mittaamaan ja saatua dataa laskemaan. Kun isot laitteet vaihtuvat akkukäyttöisiin miniatyyrilaitteisiin, maanviljelijä voi itse tutkia pellolla satoaan. Konenäköalustan avulla tehdään siis täsmämaataloutta.
Luken erikoistutkija Henrik Heräjärven mukaan fotoniikka on myös tärkeä osa EU:n tulevaisuuden kiertotalousagendaa ja cleantechia, puhdasta teknologiaa. Fotoniikkaa hyödyntäviä, uusia teknologioita tarvitaan ratkaisemaan jätteiden kierrätyksen, kierrätysmateriaalien laadun ja hygienian ongelmia.
—Tässä on jo nyt olemassa huikea bisnespotentiaali, ja uskon että yksi suurimmista myös tulevaisuudessa, Heräjärvi sanoo.
—Muutos kaksiulotteisesta maailmasta kolmiulotteiseen on vienyt aikaa, ja sama muutos tulee leviämään kaikkeen muuhunkin, lisää Tokola.
Ruokaskanneri auttaa valitsemaan parhaat hedelmät kaupassa
Tavallista ihmistä fotoniikassa koskettavat eniten ruokaan ja terveyteen liittyvät asiat. Kuluttaja, ja varsinkin elintarviketeollisuuden laadunvalvontaketju ovat saamassa uusia työkaluja käyttöönsä.
—Fotoniikan erilaiset sovellukset tulevat mukaan kaikkiin eri vaiheisiin. Raaka-aineilla on erilaiset laatuvaatimukset, ja optiikan avulla niitä voidaan seuloa jo saapuessa. Esimerkiksi tomaateista voi fotoniikan avulla nähdä mikä niistä on paras ja säilyy pisimpään, samoin mikä tomaatti sopii parhaiten vaikkapa ketsupin valmistukseen, Keinänen kuvailee.
—Fenotyypityksellä on jo pidempi perinne kasvien siementen tutkimuksessa, sitä tehdään multispektrikuvauksen avulla konenäkölinjastolla.
—Myös kasvilavojen ja -pakkauslaatikoiden kontaminaatioriski on entistä isompi kysymys. Yksi kertakäyttöisyyden tai työlään höyrykaappidesinfioinnin vaihtoehto on sopiviin aallonpituuksiin perustuva valo, Heräjärvi toteaa.
—Samalla tavalla voidaan varmistaa esimerkiksi ruostumattoman teräksen puhtaus; elollisessa aineessa on proteiinia, joka nähdään fluoresenssin ja UV-alueen sensoreiden avulla.
Kuluttaja puolestaan voisi omalla matkapuhelimellaan skannata kaupassa ruokaa, ja tarkistaa kuvasta parhaat hedelmät, sekä ruokien ravintosisällöt.
—Miltä kuulostaisi oma ravintoneuvoja mukana ruokakaupassa, Dispelixin Joensuun toimipistettä vetävä Petri Stenberg kysyy.
— Kuluttajalla on tiettyjä tarpeita ja käyttökokemusta jo ennestään, ja siksi poikkitieteellisyyttä tarvitaan toimivien kuluttajasovellusten kehittämiseksi.
—Seuraavan muutoksen saattavat kokea kodin huoltokohteet. Uuden teknologian avustamana kuluttaja voisi tehdä itse pienempiä huoltoja ja korjauksia vaikkapa ilmalämpöpumppuun, miettii Stenberg.
