Väitös: Koneoppiminen vauhdittaa kvarkki-gluoniplasman ominaisuuksien määrittämistä (Hirvonen)
Jyväskylän yliopistossa valmistuneessa fysiikan alan väitöstutkimuksessa kehitettiin raskasionitörmäysten virtausdynaamista mallintamista ja uusia koneoppimistekniikoita simulaatioiden nopeuttamista varten. Tuloksia voidaan hyödyntää esimerkiksi hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksen (CERN) CERN-LHC-kiihdyttimen korkean energian ydintörmäyksissä muodostuvan vahvasti vuorovaikuttavan aineen ominaisuuksien entistä tarkempaan kartoittamiseen.
Korkean energian raskasionitörmäyksissä syntyvissä hiukkassysteemeissä vallitsevat äärimmäiset olosuhteet, joissa normaalisti protoneihin ja neutroneihin sidotut kvarkit ja gluonit liikkuvat vapaasti muodostaen uudenlaista ainetta. Tämän kvarkki-gluoniplasmaksi (QGP) kutsutun aineen lämpötila on jopa 300 000 kertaa suurempi kuin auringon ytimen lämpötila. Raskasionitörmäyksissä muodostunut QGP on kuitenkin erittäin lyhytikäistä. Se jäähtyy takaisin normaaliksi aineeksi 100 miljoonaa kertaa lyhyemmässä ajassa kuin mitä valolta menee yhden mikrometrin matkaan. Siitä huolimatta QGP:n ominaisuuksia voidaan kartoittaa vertaamalla kokeellisesti mitattua dataa simulaatioiden kanssa.
- Erityisen kiinnostava QGP:n ominaisuus on sen ominaisleikkausviskositeetti, joka kuvaa nesteen kykyä vastustaa virtausta. Mittaustulosten ja virtaussimulaatioiden vertailun perusteella voidaankin arvioida QGP:n ominaisleikkausviskositeetin olevan erittäin pieni tavallisiin nesteisiin, kuten veteen, verrattuna, selventää väitöskirjatutkija Henry Hirvonen Jyväskylän yliopistosta.
Haasteena suuri laskenta-aika
Vaikka QGP:n ominaisuuksia on pystytty määrittämään kohtuullisella tarkkuudella aiemminkin, on entistä paremman ymmärryksen saamiseksi tärkeää ottaa huomioon mahdollisimman monia mitattuja suureita. Tämän tekee kuitenkin haastavaksi simulaatioihin kuluva valtava laskenta-aika.
- Valitettavasti joidenkin mittaussuureiden laskeminen virtausdynaamisesta mallista vaatii erittäin suuren määrän hitaita törmäyssimulaatioita, jotta niitä voitaisiin hyödyntää QGP:n ominaisuuksien määrittämisessä. Monesti puhutaan jopa 100 miljoonasta CPU-tunnista, kertoo Hirvonen.
Koneoppiminen ratkaisuna
Väitöskirjassaan Hirvonen ratkaisee laskenta-aikaongelman koneoppimisen avulla.
- Väitöskirjani eräs päätavoitteista on ollut hitaiden simulaatioiden korvaaminen neuroverkoilla, jolloin tarvittava laskenta-aika tippuu murto-osaan aiemmasta. Tämä mahdollistaa tulevaisuudessa QGP:n ominaisuuksien määrittämisen entistäkin paremmalla tarkkuudella, Hirvonen toteaa.
FM Henry Hirvosen teoreettisen fysiikan fysiikan väitöskirja ”Probing Properties of Quark-Gluon Plasma Using Machine Learning” tarkastetaan 6.9.2024 klo 12.00 fysiikan laitoksen luentosalissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii professori Bjoern Schenke (Brookhaven National Laboratory, NY, USA) ja kustoksena yliopistotutkija Harri Niemi (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Väitöskirja Probing Properties of Quark-Gluon Plasma Using Machine Learning” on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/96689
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Väitöskirjatutkija Henry Hirvonen, henry.v.v.hirvonen@jyu.fi
Elina LeskinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 461 7880elina.leskinen@jyu.fiKuvat
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Väitös: Parannetut tietokonesimulaatiot auttavat rintasyövän sädehoidon tarkkuuden arvioimisessa (Mankinen)12.6.2025 07:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston lääketieteellisen fysiikan väitöskirjassaan Mikko Mankinen tutki potilaan asettelun ja hengitysliikkeen vaikutusta sädehoidon toteutumiseen uusilla rintasyövän hoitotekniikoilla.
Bilder är inte bara dekoration – doktorsavhandling visar de många lagren av ord och bilder i äldre bilderböcker (Lundmark)11.6.2025 12:33:27 EEST | Tiedote
Aili Lundmarks avhandling om det svenska språket utmanar uppfattningen om äldre bilderböcker för barn. Avhandlingen visar att illustrationer inte bara är dekorativa tillägg, utan att de ger viktig information som kompletterar den skrivna texten. Enligt Lundmark är den berättelse som växer fram ur kombinationen av ord och bild en mer komplex helhet än den berättelse som förmedlas enbart med ord.
Vuoden 2024 talousennustajapalkinto Suomen Pankille11.6.2025 12:30:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulu asetti jälleen Suomen talouden ennustajat paremmuusjärjestykseen. Vuoden 2024 tarkimman talousennustajan palkinnon sai Suomen Pankki Taloustutkijoiden 41. kesäseminaarissa Jyväskylässä.
Säröjä paikallisyhteisöissä: Väitöstutkimus paljastaa, miten vastaanottokeskus muuttaa maaseudun yhteisöllisyyttä11.6.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
YTM Mira Välimaan sosiaalityön väitöstutkimus osoittaa, että maaseudun yhteisöllisyys voi samanaikaisesti mahdollistaa erilaisuuden hyväksymisen ja tuottaa ulossulkemista. Tutkimus tarjoaa sosiaalityölle keinoja tukea yhteisöllisyyttä muutoksen keskellä. Väitöskirjan tarkastustilaisuus on 13.6. Kokkolassa.
Jyväskylän yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitos on ponnistanut pienimmästä laitoksesta yliopiston suurimmaksi11.6.2025 07:05:00 EEST | Tiedote
Kun 1970-luvulla biologialla aloitti 20 uutta opiskelijaa vuodessa, on määrä kasvanut jo yli sataan opiskelijaan. Kasvu jättilaitokseksi on tuonut Jyväskylään ison tutkimusalakirjon aina molekyyli- ja solutason ilmiöistä ja rakenteista ekosysteemien toimintaan sekä ihmisen vaikutuksista ympäristöön.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme