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
Väitöstutkimus: Nykykirjallisuuden queer-kerronta voi vastustaa kertojan sukupuolittamista7.11.2025 07:58:00 EET | Tiedote
FM Joonas Säntin väitöskirja käsittelee nykykirjallisuuden poikkeusilmiöitä, mutta yhdistää ne laajempaan analyysiin kertojien sukupuolittamisesta ja yhteiskuntakriittisen kertomustieteen haasteista. Sukupuolettomat kertojat haastavat ja vastustavat lukijoiden tulkinnallisia kehyksiä.
Väitöstutkimus: Yritysten kiertotaloussiirtymää jarruttavat ristiriidat taloudellisen ja ympäristöön liittyvän arvonluonnin välillä - ristiriidoissa piilee myös muutosvoimaa6.11.2025 09:33:59 EET | Tiedote
KTM Noora Piila tutki Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun yritysten ympäristöjohtamisen väitöskirjassaan kiertotalousmaturiteetin eri vaiheissa olevien suomalaisyritysten pyrkimyksiä ja haasteita kiertotaloussiirtymään liittyen. Tulosten valossa yritysten toimenpiteet jäävät pienipiirteisiksi johtuen taloudellisen ja ympäristöön liittyvän arvonluonnin välillä koetuista ristiriidoista, eli paradokseista. Näissä paradokseissa piilee kuitenkin myös positiivista muutosvoimaa, jonka valjastaminen yrityksissä edellyttää yhteiskunnan tukea ja vahvaa sidosryhmäyhteistyötä.
Digitaalisia ratkaisuja iäkkäiden kuntoutukseen ja terveydenhuoltoon - Timo Hinrichs liikuntalääketieteen professoriksi6.11.2025 07:00:00 EET | Tiedote
Lääkäri Timo Hinrichs aloitti 1.10.2025 Jyväskylän yliopiston liikunta- ja urheilulääketieteen professorina, vahvistaen alan tutkimusta ja koulutusta. Hinrichs tutkii liikunnan ja fyysisen aktiivisuuden merkitystä terveyden ylläpitämisessä, kuntoutuksen tukemisessa ja elämänlaadun edistämisessä. Hänen tutkimuksensa keskiössä on digitaalisten ratkaisujen hyödyntäminen ja käyttöönotto iäkkäiden liikkuvuuden ja terveyden tukemisessa.
Väitöstutkimus: ikääntyneet oppivat digitaitoja parhaiten vertaisiltaan, ei kiireessä läheisten opastamana6.11.2025 06:59:00 EET | Tiedote
FM Viivi Korpela tarkastelee yhteiskuntapolitiikan väitöskirjassaan ikääntyneiden digiosallisuutta, arjen digitaitojen oppimista ja Keski-Suomen hyvinvointialueen digipalveluita. Tulosten mukaan läheisten antama digituki ei aina johda oppimiseen, kun taas vertaisohjauksessa taidot ja osallisuuden tunne vahvistuvat. Lisäksi tutkimus osoittaa, että Keski-Suomen hyvinvointialueen digipalvelut jäävät usein irrallisiksi ikääntyneiden käyttäjien arjesta. Tutkimus haastaa pohtimaan, kenen ehdoilla digitaalista yhteiskuntaa rakennetaan.
Kahdelle JYU:n hankkeelle rahoitusta Suomen Akatemialta tutkimustulosten hyödyntämiseen5.11.2025 15:03:07 EET | Tiedote
Suomen Akatemia on myöntänyt vuoden 2025 Tutkimuksen hyödyntämisen rahoitushaussa yhteensä 9,7 miljoonaa euroa 27 hankkeelle. Jyväskylän yliopistossa rahoitusta sai kaksi hanketta.
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