Hei,
Olen tutkijatohtori Oulun yliopiston tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnasta, Centre for Wireless Communications (CWC) -tutkimusyksiköstä. Hiljattain valmistuneena tekniikan tohtorina tutkijanurani sai taannoin merkittävän sykäyksen kuullessani tulleeni valituksi vuoden 2019 Tutkijat Maailmalle -ohjelman apurahahaussa. Haluan vielä kiittää Tutkijat Maailmalle -ohjelmaa ja Walter Ahlströmin Säätiötä henkilökohtaisen tutkijanurani sekä CWC:n tutkimuksen tukemisessa! Oletpa löytänyt itsesikin tähän blogikirjoitukseen tapahtuneen vuoksi.
Apurahan avustamana, aloitin tammikuussa 2020 kuuden kuukauden mittaisen työskentelyn vierailevana postdoc-tutkijana Kalifornian yliopistossa San Diegossa (University of California, San Diego (UCSD), Jacobs School of Engineering) sähkö- ja tietoliikennetekniikan laitoksella. UCSD-yliopisto on perustettu vuonna 1960 osana Kalifornian yliopistojärjestelmää. Opiskelijoita on yli 30,000. Kohdeyliopisto tuli valikoiduksi tutkimusaihe edellä, josta kerron alla tarkemmin. Olin tavannut vierailuani isännöivän professorin kertaalleen kotiyliopistossani hänen vierailuluennoillaan. Pidin hänelle esitelmän omasta tuolloisesta väitöstutkimuksestani tietämättäni, että hän tulee parin vuoden kuluttua toimimaan väitöskirjani yhtenä esitarkastajana. Kontakti oli luotu. Tutkimusaiheen lisäksi valintaan vaikutti kiinnostus kokea Yhdysvaltain akateeminen ilmapiiri ja kulttuuri. Edes San Diegon aurinko ja tasaisen lempeä sää eivät saaneet suunnitelmaa käännettyä.
Vierailuani isännöivän professorin tutkimusryhmä on erikoistunut ns. harvojen signaalien (sparse signals) signaalinkäsittelyyn sekä pakatun havainnan (compressed sensing) menetelmiin langattoman tietoliikenteen eri sovelluskohteissa. Mainittakoon, että pakattu havainta oli väitöskirjatyöni pääteema. Yksi merkittävistä, ja minulle kiinnostavista, UCSD-ryhmän tutkimista sovellusalueista on millimetriaaltoalueella toimivien moniantennijärjestelmien tietoliikennekanavien estimointi ja mallintaminen sekä signaalilähteiden paikantaminen. Mahdollisimman tarkka tieto, ennustettavuus, ja mallinnus tiedonsiirtoon käytettävästä radiokanavasta langattomissa laitteissa on elintärkeää mahdollistamaan tulevien sukupolvien yhä monimutkaisempien kommunikointitekniikoiden toteuttamisen. Mitä tarkempi kanavaestimaatti, sitä enemmän potentiaalia siirtää suurempi tietomäärää suuremmalla varmuudella usean antennin yhteiskäytöllä. Sinänsä yksinkertaisen asian äärellähän tässä pyöritään, edelleen: piuha on korvattu merkittävää satunnaisuutta sisältävällä ilmatiellä, joten on pyrittävä minimoimaan kaikenlaiset siellä tapahtuvat virheet, ja huolellinen etukäteissuunnittelu edesauttaa tätä.
Liittyen aiempaan, hyödyntämällä esitietoa siitä, että informaatiosignaalilla on jokin harva rakenne (vrt. äänisignaalin keskittyminen vain tietyille taajuuksille), compressed sensing -tyyppiset signaalinkäsittelymenetelmät sallivat kustannus- ja energiatehokkaat näytteistys-, havainta-, ja datanpakkaustekniikat. Esimerkkinä, sinua palveleva tukiasema vaatii puhelimeltasi vähempää tiedonsiirtoa, jotta tukiasema muodostaa optimaalisen suuntaavan antennikeilan teidän väliselle monitiekanavalle, jolloin akkuasi säästyy jatkossakin sinulle tärkeän kuluttaja-applikaation käytön jatkamiseen. Niin, tässä tapauksessa harvuus löytyi radiokanavan mahdollisten signaalipolkujen ja niiden tulokulmien esiintyvyydessä vastaanottoantenneissa.
Tutkimusryhmän huippuosaamisalueena on Bayesian-estimointimenetelmät harvojen signaalien prosessoinnissa, jonka piirissä professori onkin eräs alueen pioneereista vuosikymmenien kokemuksella. Tätä olen päässyt useasti todistamaan palavereissa siinä, että itse luodun ja kirjaopitun tiedon välillä on vielä vissi ero. Se on kyky pukea monimutkainenkin käsite selkeään muotoon havaintoesimerkein – se paljon puhuttu intuitio. Tätä lähemmäs tiedon alkulähdettä tutkija harvoin pääsee toimimaan. Olenkin luottavainen, että tutkijavierailuni antaa minulle valtavasti uusia työkaluja ja näkemyksiä ko. signaalinkäsittelyn saralla. Olen myös ilokseni huomannut, että olen pystynyt istuttamaan Oulussa oppimiani tieteellisiä taitoja ja akateemista tapakulttuuria täällä UCSD-ryhmässä. Tämä on vahvistanut avattua kansainvälistä yhteistyötä ja koen sen olevan molempia osapuolia hyödyntävä, kauaskantoinen prosessi.
Suurimmat teknisyydet tutkijavierailuuni liittyen tuli käytyä läpi. Seuraavassa osassa pureudutaan asioihin enemmän käytännön tasolla.
Markus Leinonen