Tietojenkäsittelytieteen tutkimus
Tutkimuksemme painopistealoja ovat bioinformatiikka, data-analytiikka, datatiede, diskreetit ja koneoppimisalgoritmit sekä hajautetut, älykkäät ja vuorovaikutteiset järjestelmät. Painoaloihimme kuuluvat myös ohjelmisto- ja tietokantajärjestelmät, suuret tietoaineistot, tekoäly, tietoverkot sekä tietoturva. Teemme tutkimusyhteistyötä sekä muiden yliopistojen että alan yritysten kanssa.
Tutkimusteemat

Algoritmien tutkimusalueelle ovat ominaisia uusien algoritmisten ratkaisujen kehittäminen hyvin määriteltyihin ongelmiin, matemaattinen eksakti lähestymistapa sekä laskennallinen mallinnus.

Erityisesti tutkimuksen aihepiireinä ovat tekoälyn ja koneoppimisen teoria, eksaktit algoritmit NP-koviin ongelmiin, merkkijonomenetelmät, tiiviit tietorakenteet ja biologisten systeemien kuten evoluution mallinnus. Osa tutkijoista keskittyy teoreettiseen algoritmitutkimukseen, osa myös algoritmien käytännön optimointiin. Jotkut ovat lisäksi suuntautuneet algoritmien räätälöintiin bioinformatiikan ja life science informatics -kentän kysymyksiin.

Tutkimusryhmät:

Algorithmic bioinformatics -ryhmän tavoitteena on tarjota perusta luotettaville ja skaalautuville menetelmille uusien läpimurtojen mahdollistamiseksi. Tutkimus perustuu biologisen sekvensointiaineiston ja algoritmisten analyysi- ja koontitekniikoiden kehittämiseen. Ryhmä koostuu viidestä tiimistä, jotka ovat:

  • Algorithms for biological sequencing data - erityisesti genomien kokoamiseen tarkoitettujen algoritmien tutkimus. Ryhmänjohtaja: akatemiatutkija Leena Salmela
  • Compressed data structures - erityisesti tietorakenteiden optimoinnin ja tehokkaiden hakualgoritmien tutkimus. Ryhmänjohtaja: apulaisprofessori Simon Puglisi
  • Genome-scale algorithmics - genomitason analysoinnin algoritmien ja tietorakenteiden tutkimus. Ryhmänjohtaja: professori Veli Mäkinen
  • Graph algorithms - kaavioalgoritmien teoreettinen ja soveltava tutkimus. Ryhmänjohtaja: apulaisprofessori Alexandru Tomescu
  • Practical Algorithms and data structures on strings - sekvenssianalyysin analyysialgoritmien tutkimus ja kehitys. Ryhmänjohtaja: yliopistonlehtori Juha Kärkkäinen

Algorithmic data science -ryhmän tavoitteena on kehittää tehokkaita ja helposti hallittavia tietojenkäsittelyjärjestelmiä ja käyttää niitä uusiin sovelluksiin. Ryhmän tutkimus kattaa datatieteen osa-alueet tiedonhallinnasta ja prosessoinnista mallin päättelyyn ja sovellettuun data-analyysiin.

Ryhmänjohtaja: apulaisprofessori Michael Mathioudakis

Algorithmic learning theory -ryhmä tutkii algoritmisia oppimismalleja. Pääpaino on verkko-oppimisessa ja kernel-menetelmissä. Erityisesti ryhmä tutkii teoreettisesti metodeja ja niiden suorityskykyrajoja.

Ryhmänjohtaja: professori Jyrki Kivinen

Bioinformatics and evolution -tutkimusryhmä kehittää algoritmeja ja algoritmiteoriaa tuottaakseen parempia työkaluja evoluution tutkimiseen ja ymmärtämiseen. Tutkimuksessa hyödynnetään big datan -aineistoja ja ryhmä tekee tiivistä yhteistyötä niiin kliinikoiden kuin kokeellisen tutkimuksen tekijöidenkin kanssa.

Ryhmänjohtaja: professori Ville Mustonen

Constraint reasoning and optimization -ryhmä keskittyy päätöksenteko-, haku- ja optimointimenettelyjen kehittämiseen ja analysointiin sekä niiden sovelluksiin laskennallisesti vaikeilla ongelma-alueilla. Ryhmä työskentelee myös koneoppimisen optimoinnin ja argumentaatioteorian laskennallisten sovellusten parissa.

Ryhmänjohtaja: apulaisprofessori Matti Järvisalo

Data analytics and cyber security -ryhmä kehittää uusia tietojenkäsittelymenetelmiä ja teorioita painopistealueenaan tietoturva ja tietoturvasovellukset.

Ryhmänjohtaja: apulaisprofessori Nikolaj Tatti

Data science and evolution -ryhmä hyödyntää datatiedettä lisätäkseen ymmärrystä luonnon ja yhteiskunnan evoluutioprosesseista ja niihin vaikuttavista syy-seuraussuhteista. Tällä hetkellä tutkimus keskittyy menetelmiin, joilla fossiiliaineistojen sekä muinaisten olosuhteiden tulkinta ja mallintaminen onnistuisivat tulevaisuudessa entistä paremmin.

Ryhmänjohtaja: apulaisprofessori Indrė Žliobaitė

Exploratory data analysis -ryhmä tutkii tekoälyn algoritmisia ja todennäköisyysmenetelmiä. Tavoitteena on auttaa ymmärtämään ja hahmottamaan suuria heterogeensiä tietolähteitä tekoälyn keinoin. Ryhmä keskittyy erityisesti satunnaismenetelmien ja rajoitetun satunnaistamisen hyödyntämiseen.

Ryhmänjohtaja: apulaisprofessori Kai Puolamäki

The sums of products -ryhmän tavoitteena on kehittää algoritmien ja laskennallisen tilastotieteen teoriaa hyödyntämällä ei-standardeja metodeja. Erityishuomion kohteena ovat eksponenttialgoritmit.

Ryhmänjohtaja: professori Mikko Koivisto

Tekoälyn tutkimusalueella kehitetään uusia tekoälyn, koneoppimisen ja tiedon louhinnan menetelmiä. Tavoite on luoda laskennallisesti tehokkaita, teoreettisesti perusteltuja ja luotettavia menetelmiä. Teoreettisen tutkimuksen lisäksi tutkimusryhmämme soveltavat näitä menetelmiä erilaisiin tarpeisiin laskennallisesta luovuudesta evoluution mallintamiseen.

Tutkimusryhmät:

The cognitive computing -ryhmä tekee tutkimusta tekoälyn, kognitiotieteen ja ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutuksen risteyksessä. Tutkimus keskittyy koneoppimisen ja sekä ihmisen kognitiivisia prosesseja hyödyntävien mallien luomiseen.

Ryhmänjohtaja: akatemiatutkija Tuukka Ruotsalo

Complex systems computation -ryhmä (CoSCo) tutkii monimutkaisiin järjestelmiin liittyviä laskennallisia ongelmia keskittyen ennusteisiin ja mallinnukseen. Tutkimus sijoittuu tietojenkäsittelytieteen, informaatioteorian ja matemaattisen tilastotieteen leikkauskohtaan, ja ryhmä tekee sekä perustutkimusta että soveltavaa tutkimusta, joka ratkoo niin yhteiskuntatieteiden, ekologian kuin lääketieteenkin ongelmia.

Ryhmänjohtaja: professori Petri Myllymäki

Computational creativity and data mining -ryhmä työskentelee tekoälyn ja datatieteen, ja erityisesti laskennallisen luovuuden ja tiedonlouhinnan parissa. Ryhmän visiossa data-analyysia käytetään tekemään älykkäistä järjestelmistä tai agenteista tietoisia ympäristöistään ja itsestään. Ryhmän kiinnostukseen kohteisiin kuuluu myös tekstin louhiminen ja tekstin luominen tekoälynavulla.

Ryhmänjohtaja: professori Hannu Toivonen

Exploratory Search and Personalisation -ryhmä tutkii  tutkii vahvistusoppimista ja käyttäjien mallintamista kehittääksesi järjestelmiä, jotka auttavat käyttäjiä navigoimaan suurissa tietojoukoissa. Ryhmän tutkimuskohteita ovat personointi, tutkiva haku, kokeellinen suunnittelu ja arviointimenetelmät.

Ryhmänjohtaja: apulaisprofessori Dorota Glowacka

Machine and Human Intelligence -tutkimusryhmä keskittyy todennäköisyyksiin perustuvaan koneiden ja ihmisten oppimiseen. Ryhmän tutkimuksessa aivoja ja tietokoneita käsitellään tilastollisina päätelmämoottoreina, joiden toiminta perustuu todennäköisyyksiin ja jotka toimivat rajallisilla resursseilla.

Ryhmänjohtaja: apulaisprofessori Luigi Acerbi

Multi-source probabilistic inference -ryhmä tutkii tilastollista koneoppimista ja tekoälyä. Ryhmä kehittää uusia menetelmiä ja algoritmeja keskittyen erityisesti todennäköisyyksien arviointiin bayesilaisen päättelyn avulla.

Ryhmänjohtaja: apulaisprofessori Arto Klami

Neuroinformatics -ryhmä työskentelee laskennallisen neurotieteen parissa. Ryhmän tavoitteena on rakentaa simulaatiomalleja erityisesti aivotoiminnoista.

Ryhmänjohtaja: professori Aapo Hyvärinen

Probabilistic Inference, privacy and computational biology -ryhmä kehittää bayesilaiseen päättelyyn nojaavia koneoppimismenetelmiä keskittyen yksityisyyttä suojaavaan koneoppimiseen ja sovelluksiin laskennallisessa biologiassa ja genomiikassa.

Ryhmänjohtaja: apulaisprofessori Antti Honkela

Spatiotemporal data analysis -ryhmä kehittää arviointi-, koneoppimis-, tietokonenäkö- ja signaalinkäsittelyalgoritmeja. Työ tähtää keinoälyyn perustuvan navigoinnin ja siihen liittyvien menetelmien luomiseksi tulevaisuuden ekologisesti kestäville älykaupungeille.

Ryhmänjohtaja: apulaisprofessori Laura Ruotsalainen

Tietoliikenteen tutkimuksessa yhdistyvät osaston perinteikäs langattoman ja liikkuvan tietojenkäsittelyn tutkimus uusiin, kasvaviin tutkimusteemoihin. Tutkimusryhmien kiinnostuksen kohteita ovat verkostoituneiden järjestelmien ja niiden edellytysten tutkimus: yhteistoiminta (mm. palvelu- ja sovellusalustat, luottamus ja turvallisuus), liikkuvuus (teknologia- ja paikkariippumattomuus, langaton kommunikointi), informaatioverkot, palveluverkot, kontekstitietoisuus, jokapaikan tietotekniikka ja vuorovaikutteiset järjestelmät. Tutkimuksen painopiste on laajentumassa protokollista sovelluskerroksen ongelmiin ja ratkaisuihin.

Tutkimusalaan kuuluu kiinteästi yhteistyö hajautettujen järjestelmien tutkimusryhmien kanssa. Sitä koordinoi NODES-tutkimusyksikkö (Networking in Open Distributed Environments).

Tutkimusryhmät:

Collaborative and interoperable computing -ryhmä kehittää ratkaisuja palveluiden väliseen toimintaan ja hallintaan. Tutkimuskohteena ovat erityisesti yritysten ja järjestelmien välisten toimintojen ja rajapintojen automaatioratkaisut.

Ryhmänjohtaja: yliopistonlehtori Lea Kutvonen

Collaborative networking -ryhmän tutkimus keskittyy laajamittaisiin hajautettuihin järjestelmiin ja verkkosovelluksiin, jotka perustuvat vapaaehtoiseen yhteistyöhön. Tutkimuksen kohteena ovat esimerkiksi pilvipalvelut, opportunistiset mobiiliverkot ja esineiden internet.

Ryhmänjohtaja: professori Jussi Kangasharju

Content-centric structures and networking -ryhmä tutkii tietoliikennettä ja tietoverkkoja sisällön siirtämisen ja jakamisen näkökulmasta. Ryhmän tavoite on kehittää nykyistä TCP/IP-protokollaan perustuvaa tekniikkaa tehokkaampia ratkaisuja tietoliikenteen käyttöön.

Ryhmänjohtaja: professori Sasu Tarkoma

Parallel and distributed computing -ryhmä tutkii rinnakkaislaskennan ja hajautettujen järjestelmien käyttömahdollisuuksia erilaisissa sovellutuksissa, erityisesti datanhallinnassa ja sen analysoinnissa.

Ryhmänjohtaja: professori Keijo Heljanko

Pervasive Data Science -ryhmä tutkii antureilla toimivien laitteiden leviämistä arkiympäristöön. Erityisesti ryhmän mielenkiinnon kohteena on, kuinka näiden laitteiden tarjoamia tietoja voidaan käyttää tieteellisten tutkimusten tukemiseen.

Ryhmänjohtaja: professori Petteri Nurmi

 

 

Secure systems -ryhmä tutkii tietojärjestelmien kehittämistä ja optimointia. Tutkimuksen keskiössä on kysymys siitä kuinka rakentaa mahdollisimman hyviä järjestelmiä, jotka ovat samaan aikaan helppokäyttöisiä, kehityskustannuksiltaan kohtuullisia ja samalla riittävän turvallisia.

Ryhmänjohtaja: professori Valtteri Niemi

 

Systems and media -ryhmän tutkimuskohteina ovat erilaiset digitaaliset järjestelmät, kuten mobiiliverkot, verkkopalvelut ja virtuaalitodellisuus, sekä käyttäjien toiminta niissä. Tutkimuksessa selvitetään erityisesti käyttäjien toimintaa ja pyritään kerättyyn dataan perustuen rakentamaan parempia järjestelmiä, jotka ovat sekä turvallisia että energiatehokkaita ja skaalautuvia.

Ryhmänjohtaja: professori Pan Hui

Wireless Internet -ryhmä tutkii langattoman verkon käyttötapoja ja teknisiä mahdollisuuksia. Ryhmä on työskennellyt aiheen parissa jo 1990-luvulta lähtien ja osallistunut monien verkkojen suorituskykyä mittaavien ja parantavien menetelmien ja välineiden kehittämiseen.

Ryhmänjohtaja: lehtori Markku Kojo

Ohjelmistot ovat nykyisin tärkeitä lähes kaikilla toimialoilla, sillä yhä useampi teollinen tuote on ainakin osin myös ohjelmistotuote. Ohjelmistojen tutkimusalueen piiriin kuuluvat osastollamme ohjelmistojen, vuorovaikutteisten järjestelmien, tietojärjestelmien sekä ohjelmoinnin opettamisen ja oppimisanalytiikan tutkimus. 

Tutkimusryhmät:

Agile education -tutkimusryhmä tutkii koulutuksen kehittämistä tietopohjaisen iteraation näkökulmasta. Pyrkimys on luoda kerättyyn dataan perustuvia toimintamalleja koulutuksen jatkuvaan kehittämiseen ja parantamiseen. Tutkimustyön tähtäin on oppimisprosessien kehittäminen niin, että opiskelijoiden mahdollisuudet siirtyä ammattilaisiksi paranevat jatkuvasti.

Ryhmänjohtaja: yliopistonlehtori Matti Luukkainen

Empirical Software Engineering -ryhmä tutkii teollisuuden tarpeisiin vastaavan ohjelmistotekniikan kehitystä. Ryhmä painottaa tutkimuksessaan empiirisiä menetelmiä, joiden avulla ryhmä syventää käsityksiään ohjelmistokehityksen ja -arkkitehtuurin reunaehdoista. Ryhmässä tehdään sekä projektitutkimusta että pitkän linjan perustutkimusta.

Ryhmänjohtajat:

Ubiquitous interaction -ryhmä tutkii ihmisen ja tietokoneen välistä vuorovaikutusta. Tutkimuskohteina ovat erityisesti multimodaalinen vuorovaikutus, interaktiivisten aikomusten mallintaminen ja sekoitettu todellisuus. Tutkimuksen tarkoituksena on luoda tietoa ja sovelluksia erilaisille tiedonetsinnän ja hyvinvoinnin sovelluksille.

Ryhmänjohtaja: professori Giulio Jacucci

Unified database management systems -ryhmä tutkii tietokantojen hallintajärjestelmiä ja niiden optimointia. Ryhmä kehittää algoritmeja joiden tavoite on parantaa tietokantojen ja isojen tietojärjestelmien hallintaa, käytettävyyttä ja suorituskykyä.

Ryhmänjohtaja: professori Jiaheng Lu