Parhaat opinnäytetyöt palkitaan: Tekoälyä työkoneiden ohjaukseen, fraktaaligeometriaa, eroon lääketehtaan jätevesien sulfaatista

Tekniikan akateemiset TEK ja Tekniska Föreningen i Finland TFiF ovat antaneet vuoden väitöskirjapalkinnon tekniikan tohtori Mehdi Heydari Shahnalle. Tampereen yliopiston väitöstutkimuksessaan hän loi menetelmän tekoälyn turvalliseksi hyödyntämiseksi robotisoiduissa työkoneissa.

Oppiva neuroverkko-ohjaus mahdollistaa työkoneiden suorituskyvyn parantamisen, mutta turvallisuuden varmistamiseksi sen toimintaa tulee valvoa erillisellä turvajärjestelmällä.

Heydari Shahnan kehittämässä ratkaisussa turvavalvonta varmistaa neuroverkko-ohjauksen turvallisen toiminnan siirtämällä ohjauksen tarvittaessa turvalliselle varasäätimelle ja viime kädessä pysäyttämällä koneen. Koko ohjausjärjestelmän stabiilisuus on todistettu matemaattisesti.

”Voimme siis hyödyntää tekoälyn suorituskykyä turvallisuudesta tinkimättä, sillä matemaattisesti perusteltu, vikasietoinen turvallisuusohjaus huolehtii koneen turvallisuudesta myös poikkeustilanteissa”, Mehdi Heydari Shahna sanoo.

Väitöskirja valmistui alle kolmessa vuodessa ja sisälsi seitsemän osajulkaisua. Heydari Shahna julkaisi tohtoriopintojensa aikana kaikkiaan 14 tieteellistä tutkimusta.

Fraktaaligeometria on matematiikan osa-alue, joka tutkii epäsäännöllisiä geometrisia kuvioita ja joukkoja, joiden rakenne toistuu samankaltaisena kaikissa mittakaavoissa. Tekniikan alan pro gradu -töiden parhaaksi nousi Oulun yliopiston matematiikan opiskelija Eeva Kuuren tutkielma, joka pureutui yhteen fraktaaligeometrian keskeisistä ongelmista.

”Tutkielma on matemaattisesti täsmällinen, selkeä ja poikkeuksellisen korkeatasoinen kokonaisuus”, arvioi palkintolautakunta. Pro gradu -palkinnon myöntävät TEK ja MAL.

Vuoden paras diplomityö syntyi niin ikään Oulun yliopistossa. Ympäristötekniikan diplomi-insinööriksi valmistunut Aamu Mykkänen löysi diplomityössään konkreettisen keinon lääketehtaan jäteveden sulfaattikuormituksen vähentämiseksi.

”Innostuin aiheesta, koska se oli merkittävä käytännön ongelma, johon ei ollut aikaisemmin löytynyt selkeää ratkaisua”, Aamu Mykkänen kertoo.

Tutkimuksessa selvisi merkittävä sulfaattikuormituksen juurisyy. Kun rikkidioksidikaasuja pestiin kaasupesurissa, pääsivät muodostuneet sulfiitit hapettumaan jätevesissä sulfaateiksi.

Työ on auttanut Fermionin Oulun tehdasta vähentämään sulfaattipäästöjään. Mykkäsen havaintoja voi todennäköisesti hyödyntää myös muissa vastaavissa tehdasprosesseissa.

”Suomessa tehdään korkeatasoista tekniikan alan tutkimusta, joka ansaitsee tulla nähdyksi. Näillä palkinnoilla haluamme antaa tunnustusta lahjakkaille tutkijoille ja opiskelijoille sekä tuoda esiin heidän työnsä merkitystä. On hienoa nähdä, miten tutkimus yhdistää tieteellisen osaamisen ja käytännön haasteiden ratkaisemisen”, sanoo TFiFin toiminnanjohtaja Annika Nylander.

Lopputyö on monelle opiskelijalle ponnahduslauta tekniikan alan vakituiseen työpaikkaan.

”Lopputyö on paljon enemmän kuin opintojen viimeinen suoritus. Se antaa mahdollisuuden näyttää omaa osaamista ja tarttua ongelmiin, joiden ratkaisuilla on merkitystä laajemminkin. Palkitut työt osoittavat, miten tutkimuksesta voi kasvaa uutta tietoa, uusi suunta omalle uralle sekä uutta liiketoimintaa”, TEKin toiminnanjohtaja Jari Jokinen sanoo.

Kaikki tämän vuoden voittajat jatkavat työtään palkittujen lopputyöaiheidensa parissa.

Heydari Shahna jatkaa Tampereen yliopiston postdoc-tutkijana. Väitöstyön Futura-projektissa olivat mukana joukko suomalaisia konevalmistajia: Sandvik, Normet, Novatron, Hiab ja GIM Robotics. Nykyinen yhteistyö Sandvikin kanssa tähtää kaivosporauslaitteiden autonomisuuden lisäämiseen väitöskirjassa kehitetyillä menetelmillä.

Iranilaissyntyinen Heydari Shahna haluaa viedä tutkimustuloksiaan käytäntöön yhteistyössä yritysten kanssa.

”Haluan auttaa niitä kasvamaan ja menestymään, tai ehkä perustaa oman yrityksen Suomessa.”

Eeva Kuuren innosti fraktaalitutkimuksen pariin hänen graduohjaajansa Esa Järvenpään jakama mielenkiintoinen tutkimusartikkeli. Hän on myös Kuuren tekeillä olevan väitöskirjan ohjaaja.

”Väitöstyössäni jatkan fraktaaligeometrian näkyvyysongelman tutkimusta”, kertoo Oulun yliopiston fraktaaligeometrian tutkimusryhmässä nykyisin työskentelevä Kuure.

Myös Aamu Mykkäsen ura jatkui tutussa diplomityöpaikassa.

”Jatkoin Fermionilla EHS (environment, health, safety) -asiantuntijana ympäristöturvallisuuden parissa. Haluan syventää osaamistani ja päästä ratkomaan ympäristöhaasteita.”

-----

Vuoden 2025 paras väitöskirja, 7 500 euroa

"Robust Deep Learning Control with Guaranteed Performance for Safe and Reliable Robotization in Heavy-Duty Machinery"

Mehdi Heydari Shahna, postdoc-tutkija, Tampereen yliopisto

mehdi.heydarishahna@tuni.fi

Vuoden 2025 paras pro gradu, 5 000 euroa

"On the Hausdorff Dimension of Visible Parts of Sets"

Eeva Kuure, väitöskirjatutkija, Oulun yliopisto,

eeva.kuure@oulu.fi

Vuoden 2025 paras diplomityö, 5 000 euroa

"Teollisuusjäteveden sulfaattipitoisuuden syyt ja hallinta Fermionin Oulun tehtaalla"

Aamu Mykkänen, EHS Specialist, Fermion Oy

aamu.mykkanen@fermion.fi