Vuoden parhaan väitöskirjan aiheena materiaalien 3D-mallinnus

7 500 euron väitöskirjapalkinto on myönnetty tekniikan tohtori Miika Aittalalle materiaalien 3D-mallinuksesta. 5 000 euron diplomityöpalkinnon saa DI Harri Nieminen hiilidioksidin talteenottoa ja käyttöä sekä kemiallisen energian varastointia käsittelevästä työstä. 5 000 euron pro gradu -palkinto annetaan FM Baniphace Kanayatharelle väärennetyn dieselöljyn paljastamiseen kehitetystä menetelmästä.

Väitöskirjapalkinnon ja diplomityöpalkinnon jakavat vuosittain Tekniikan akateemiset TEK ja Tekniska Föreningen i Finland TFiF. Pro gradu –palkinnon jakaa Matemaattis-luonnontietellisten alojen akateemiset MAL.

Materiaalin 3D-mallinnuksen lähtötiedoksi riittää yksi kännykkäkuva

Miika Aittalan väitöstyössä ”Computational Methods for Capture and Reproduction of Photorealistic Surface Appearance” tutkitaan erilaisten pintamateriaalien värien, kiiltävyyden, pinnan muotojen ja erityisesti näiden vaihtelujen realistista siirtämistä virtuaaliympäristöihin. Pintojen mallinnus on merkittävä haaste sisällöntuotantoteollisuudessa, kuten tuotevisualisaatiossa, arkkitehtuurissa ja tietokonepeleissä. Hyvälaatuisia tuloksia saavutetaan nykyään käytössä olevilla menetelmillä vain hitaalla käsityöllä tai kalliiden, hitaiden ja epäkäytännöllisten mittalaitteiden avulla.

Aittalan väitöstyössä ongelmaa tarkastellaan epälineaarisena inversio-ongelmana, jonka ratkaisuun esitellään dramaattisesti aiempaa tehokkaampia algoritmeja. Työn tulokset mahdollistavat monien materiaalien ulkonäön fotorealistisen mallintamisen ja siirtämisen esimerkiksi pelimaailmaan vain yhden tavallisella älypuhelimella otetun valokuvan perusteella. Työssä esitetyt menetelmät ovat myös käytännöllisiä.

Maailman suurin grafiikkaprosessorivalmistaja NVIDIA Corporation on lisensoinut käyttöönsä kaksi työssä esitellystä kolmesta algoritmista aikomuksenaan tuotteistaa ne. Kolmas menetelmä on koekäytössä suomalaisissa Remedy Entertainment ja Fake Graphics -yrityksissä.

Työ on tehty Aalto yliopiston tietotekniikan laitoksella. Ohjaajana on toiminut professori Jaakko Lehtinen.

Hiilidioksidi talteen ja käyttöön

DI Harri Niemisen palkittu diplomityö liittyy hiilidioksidin talteenottoon ja käyttöön sekä kemialliseen energian varastointiin.

Nieminen osoitti diplomityössään vaihtoehtoisen metanolin valmistusmenetelmän toimivuuden nestefaasissa etenevästä reaktiosta.

Nestefaasin etuna kaasufaasin reaktioihin verrattuna on alemman reaktiopaineen ja -lämpötilan käyttö. Tämä on edullista reaktiotasapainon kannalta, ja näin ollen myös laitteistojen investointikustannukset mahdollisesti minimoituvat. Nieminen löysi myös reaktion saantoon liittyvät päämuuttujat, joiden perusteella reaktion siirtämien tuotantomittakaavaan mahdollistuu.

Niemisen työ hyväksyttiin Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa kemiantekniikan koulutusohjelmassa.

Menetelmä kerosiinilla jatketun dieselölyn tunnistamiseen

Pro gradu -palkinnon saanut tansanialainen FM Boniphace Kanayathare tutki ja kehitti pro gradu -työnään mittausmenetelmiä, joilla voi kenttäolosuhteissa tunnistaa väärennetyn dieselin aidosta.

Dieselöljyn jatkaminen kerosiinilla on ongelma erityisesti Afrikan maissa, Intiassa ja Brasiliassa. Näissä maissa muun muassa valaistukseen ja lämmitykseen käytettävä kerosiini on valtion tukien ansiosta dieseöljyä edullisempaa. Ympäristön ja terveyden kannalta kerosiinin sekoittaminen dieselöljyyn on kuitenkin tuhoisaa. Lisäksi siitä aiheutuu laiterikkoja.

Kanayathare tutki polttoaineseoksia Joensuussa valon dispersioteoriaa soveltaen ja teki mittauksia Tansaniassa. Lopputuloksena hän kehitti kehitysmaiden viranomaisia varten edullisen ja helposti kuljetettavan mittalaitteen sekä analysointimenetelmän, joiden avulla saadaan varmuudella paljastettua dieselöljyväärennökset.

Kanayathare on tehnyt aiheesta jo julkaisua vailla olevan käsikirjoituksen amerikkalaiseen Applied Spectroscopy -lehteen ja työstää juuri kahta muuta tutkimusaiheeseensa liittyvää väistökirjatasoista tekstiä.

Kanayatharen työ hyväksyttiin Itä-Suomen yliopiston fysiikan ja matematiikan laitoksella. Työtä ohjasi professori Kai-Erik Peiponen.