Suomen Akatemian huippuyksiköt

Metsäpuiden biologian huippuyksikkö tutkii sitä, miten puut ottavat ja käyttävät hiilidioksidia.

Puut sitovat ilmakehän hiilidioksidia ilmarankojensa kautta ja käyttävät yhteytetyn hiilen kasvuun ja kehitykseen. Ne kuljettavat johtosolukoillaan fotosynteesin tuotteena syntyneet molekyylit erilaisille puun kasvusta vastaaville solukoille.

Yksikön tutkimus tuottaa uutta tietoa, jota tarvitaan kestävään ympäristöpolitiikkaan.

Jotkut puuyksilöt ovat tehokkaampia hiilinieluina kuin toiset. Huippuyksikön tutkimuksen tuloksia hiilinieluefektin geneettisestä perustasta voi siksi soveltaa myös metsänjalostukseen.

Metsäpuiden biologian huippuyksikköä johtaa . Yksikkö koostuu tutkimusryhmistä Helsingin yliopistossa. 

Mikrobilääkkeille vastustuskykyisten bakteerien kehittyminen ja globaali leviäminen ovat vaikea ongelma terveydenhuollolle ja eläinten hoidolle. Mikrobilääkeresistenssin yleistyminen vaikeuttaa bakteeritautien hoitoa ja muita siihen nojaavia hoitomuotoja kuten syöpähoitoja ja kirurgiaa. Mikrobilääkkeille vastustuskykyisten bakteerien kehittyminen ja leviäminen on monimutkainen kokonaisuus, jonka ymmärtäminen vaatii monitieteistä lähestymistapaa.

Mikrobilääkeresistenssin tutkimuksen monitieteinen huippuyksikkö pyrkii ymmärtämään mikrobilääkeresistenssin kokonaiskuvan yhteinen terveys -näkökulmaa hyödyntäen, tarkastellen terveyttä ihmisten, eläinten ja ympäristön näkökulmista.

Mikrobilääkeresistenssin tutkimuksen monitieteisen huippuyksikön johtaja on Marko Virta. Yksikkö koostuu Helsingin yliopiston ja .

Musiikin, mielen, kehon ja aivojen tutkimuksen huippuyksikkö tutkii sitä, kuinka musiikin kognitiiviset, emotionaaliset, keholliset ja vuorovaikutukselliset kokemukset kehittyvät ja miten musiikki toimii tärkeänä muutosvoimana läpi ihmisen elämänkaaren.

Musiikki on mielihyvää ja esteettistä nautintoa tuottava virike ja harrastus, joka myös aktivoi aivoja laaja-alaisesti ja voi edistää oppimista, sosiaalista vuorovaikutusta ja psyykkistä hyvinvointia. Musiikin vaikuttavuuden taustalla olevia yksilöllisiä, tilannesidonnaisia ja psykologisia tekijöitä sekä aivomekanismeja ei kuitenkaan tunneta vielä kovin hyvin.

Musiikin, mielen, kehon ja aivojen tutkimuksen huippuyksikkö tuottaa uutta tutkimustietoa musiikin monitahoisista kokemuksista ja vaikutusmekanismeista lapsuudesta vanhuuteen sekä eri ikävaiheisiin liittyvissä kehityksellisissä, psykiatrisissa ja neurologisissa sairauksissa. Yksikkö myös kehittää uusia musiikkipohjaisia menetelmiä, joilla voidaan tukea oppimista ja parantaa emotionaalista, kognitiivista, motorista ja sosiaalista hyvinvointia niin arkielämässä kuin opetus-, koulutus- ja kuntoutuskäytössä.

Musiikin, mielen, kehon ja aivojen tutkimuksen huippuyksikköä johtaa  Jyväskylän yliopistosta. Yksikkö koostuu tutkimusryhmistä sekä Helsingin yliopiston lääketieteellisessä ja kasvatustieteellisessä tiedekunnassa, joita johtavat ja .

Monet ajankohtaiset, keskenään hyvinkin erilaiset matematiikan ja sen sovellusten ongelmat sisältävät olennaisena osana satunnaisuutta ja johtavat yllättävän samankaltaisiin satunnaisia rakenteita koskeviin kysymyksiin. Satunnaisten rakenteiden geometria on usein fraktaalinen. Tällaisia rakenteita esiintyy erityisesti tilastollisessa fysiikassa ja kvanttikenttäteoriassa, esimerkkeinä magnetisaatio ja kvanttigravitaatio.

Satunnaisuuden ja rakenteiden huippuyksikkö tutkii tällaisia ilmiöitä. Yksikön tavoitteena on erityisesti ymmärtää satunnaisten rakenteiden analyyttisiä ja geometrisia ominaisuuksia. Tutkimus vaatii useamman matematiikan alan asiantuntemusta, joten huippuyksikkö kokoaa yhteen joukon uuden sukupolven johtavia matemaatikkoja näiden ongelmien selvittämiseksi.

Satunnaiset rakenteet esiintyvät yllättävällä tavalla myös lukuteoriassa, kuten alkulukujen jonon rakenteessa. Kuuluisa matemaatikko Paul Erdös totesi: "God may not play dice with the universe, but something strange is going on with the prime numbers". Huippuksikössä tutkitaan esimerkiksi multiplikatiivisten funktioiden ja Riemannin zeetafunktion satunnaista luonnetta.

Huippuyksikkö kehittää myös uusia analyyttisiä ja geometrisia menetelmiä, joiden tavoitteena on ymmärtää esimerkiksi miten makroskooppiset luonnonlait seuraavat mikroskooppisista.

Huippuyksikkö tekee myös suoraan sovelluksiin tähtäävää tutkimusta kehittämällä korkeaulotteista tilastotiedettä, satunnaisia algoritmeja ja niiden geometrista ymmärtämistä laskennallisia sovelluksia ja koneoppimista varten.

Satunnaisten rakenteiden ymmärrystä käytetään muun muassa mallintamaan veden virtausta kalliossa, jonka sovelluskohteena on geoterminen energiantuotanto. Toinen sovelluskohde on ilmakehän aerosolien kondensaatiomallien ennustettavuus ja sitä kautta ilmastonmuutoksen ennakoimisessa käytetyt mallit.

Satunnaisuuden ja rakenteiden huippuyksikköä johtaa professori Eero Saksman. Huippuyksikkö koostuu tutkimusryhmistä Helsingin yliopiston lisäksi , ja .

Verotutkimuksen huippuyksikkö tutkii sitä, miten verotus ja sääntely vaikuttavat yksilöihin, yritystoimintaan, ja laajemmin yhteiskuntaan, ja miten yksilöt ja yritykset tekevät taloudellisia päätöksiä.

Tavoitteena on tuottaa luotettavaa tietoa vero- ja tulonsiirtojärjestelmän suunnittelun tueksi. Tutkimuksessa haastetaan aiempia käsityksiä verotuksen vaikutuksista yritysten ja yksityisten veronmaksajien toimintaan, ja sen tulokset voivat vaikuttaa olennaisella tavalla hyvää verojärjestelmää koskeviin yhteiskuntapoliittisiin suosituksiin.

Huippuyksikkö hyödyntää tutkimuksissaan laajoja rekisteriaineistoja, kyselyaineistoja ja satunnaiskokeita.

Yksikön vastuullisena johtajana toimii professori . Mukana yksikössä on sekä Helsingin yliopisto. Tutkimusta tehdään yhteistyönä myös muiden suomalaisten korkeatasoista taloustieteellistä verotutkimusta tekevien instituutioiden kesken ja alan kansainvälisten huippututkijoiden kanssa.

Virtuaalinen laboratorio ilmakehän molekyylitason reaktioille ja faasimuutoksille -huippuyksikkö tutkii sitä, miten ilmakehän pienhiukkasia muodostuu kaasumaisista aineista. 

Ilmakehän aerosolihiukkasten muodostuminen kytkeytyy kiinteästi kahteen ihmiskunnan suureen haasteeseen: ilmastonmuutokseen ja ilmanlaatuun. Aerosolit nimittäin auttavat viilentämään ilmastoa, mutta lisäävät samalla kuolleisuutta huonon ilmanlaadun vuoksi. 

Keskeinen ongelma aerosolien muodostumisen ennustamisessa on, että muodostumiseen vaikuttaa valtava määrä yhdisteitä ja hyvin monimutkaisia prosesseja. Huippuyksikön tavoitteena on rakentaa interaktiivinen virtuaalilaboratorio, joka yhdistää ilmakehäfysiikan, kemian ja tietojenkäsittelytieteen menetelmiä. 

Huippuyksikkö tuottaa uutta tietoa, jota voidaan käyttää ilmastopäätöksentekoon ja ilmanlaatua parantavan teknologian kehittämiseen. Tekoälyn hyödyntäminen antaa mahdollisuuden ratkaista monia ilmakehätieteiden ratkaisemattomia ongelmia, esimerkiksi reaktiot, jotka ovat vastuussa orgaanisten pienhiukkasten muodostumisesta ja kasvusta. 

Virtuaalilaboratorion tiedeviestintään räätälöidyt versiot tarjoavat myös koululaisille ja suurelle yleisölle mahdollisuuden oivalluksiin paitsi ilmakehätieteestä, myös tieteellisestä prosessista yleisesti. 

Virtuaalinen laboratorio ilmakehän molekyylitason reaktioille ja faasimuutoksille -huippuyksikköä johtaa . Huippuyksikkö koostuu tutkimusryhmistä Helsingin yliopistossa, , ja .