Helsingin yliopiston Kumpulan kampuksella sijaitseva matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta on innovatiivinen yhteisö, joka tuottaa tiedepohjaisia keksintöjä koko yhteiskunnan hyväksi.
– Luonnontieteillä on Helsingin yliopistossa pitkät perinteet. Tiedekunnalla ja sen tieteenaloilla on ollut merkittävä rooli Suomen teollisuuden kehittymisessä, ja nykyisessä murroksessa tämä merkitys vain kasvaa, kertoo tiedekunnan dekaani Sasu Tarkoma.
Tiedekunnan tutkijat tekevät tiivistä yhteistyötä teollisuuden ja elinkeinoelämän kanssa. Vuonna 2024 yhteistyöprojekteja oli käynnissä useita kymmeniä. Merkittävimpien kumppanien joukossa ovat esimerkiksi Nokia, Kone, Konecranes, ASM Microchemistry ja Elisa.
Kekseliäistä tutkijoista on yrityksille kiistatonta hyötyä. Perustutkimus on uuden tiedon tuottamista, ja myös tuotekehittäjien on hyvä päästä varhain tämän tiedon äärelle. Tutkimusprojekteissa kehitetään alan uusimpia teknologioita, mikä auttaa hahmottamaan sovellusmahdollisuuksia ja visioimaan uusia tuotteita.
– Luonnontieteet ovat tutkimus-, kehitys- ja innovaatiotoiminnan ytimessä. Pitkäjänteinen perustutkimus luo edellytykset sovelluksille. Yhteiskunta hyötyy työn tuloksista; välillä se johtaa läpimurtoihin uusien ratkaisujen ja teknologioiden kautta. Yritykset hyötyvät laaja-alaisesta tutkimustoiminnasta monin tavoin, esimerkiksi osaamispohjan vahvistuksen, tuotteiden kehityksen sekä uusien, disruptiivisten ratkaisuiden syntymisen kautta.
– Tiedekuntamme tieteenaloilla, kuten kvanttiteknologiassa, tekoälyssä tai avaruus- ja ilmakehätieteissä riittää kasvun mahdollisuuksia myös yrityksille. Kun tutkijat ja yritykset työskentelevät yhdessä, syntyy paitsi uusia ratkaisuja myös pohjaa pidempiaikaiselle yhteistyölle. Tutkimusyhteistyön ansiosta yritykset myös löytävät osaajia, joita palkata.
Business Finland -hankkeissa kasvua
Erityisen paljon viime vuosina Kumpulassa on käynnistynyt Business Finlandin rahoittamia, tutkijoiden ja yritysten yhteisiä hankkeita. Sekä koko Helsingin yliopiston että matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan keräämän Business Finland -rahoituksen määrä on kasvanut tasaisesti.
– Business Finlandilla on avainrooli teollisuuden relevanssia ja soveltavampaa tutkimusta tukevana toimijana, ja meillä on lukuisia esimerkkejä tulosten siirtymisestä teollisuuteen. Tiivistä tutkimusyhteistyötä tehdään laajan yritysjoukon kanssa. Koneen Veturi -kokonaisuuteen kuuluva Untangling People Flow -projekti on tuore esimerkki tästä yhteistyöstä: siinä sensoriteknologioiden ja tekoälyn avulla pyritään parantamaan rakennetun ympäristön toimivuutta, Tarkoma sanoo.
Vuonna 2023 Kumpulaan tuli Business Finland -rahoitusta lähes 34 prosenttia enemmän kuin edellisenä vuonna. Kasvu jatkui vuonna 2024, jolloin rahoituksen määrä harppasi taas lähes 40 prosenttia edellisvuodesta. Euroina tämä tarkoitti Kumpulaan lähes 4 miljoonan euron Business Finland -rahoitusta vuonna 2024.
Parhaillaan matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan tutkijoilla on käynnissä lähes 20 Business Finland -hanketta, ja vireillä on useita uusia.
Tarkoman mukaan nyt olisi tilausta erityisesti laaja-alaisille ja monitieteisille kokonaisuuksille, joissa teollisuuden tarpeet ja tutkijoiden osaaminen ja visiot kohtaavat.
– Kumpulassa koulutamme kovan tason ongelmanratkaisijoita sekä tieteen että yhteiskunnan tarpeisiin. Olemme tutkimuksen moottori monelle muullekin kampukselle; esimerkiksi tekoälytutkimus on hyvin laaja-alaista, ja kaikki neljä kampusta ovat siinä mukana. Moni- ja poikkitieteisyys on keskeinen osa kilpailukyvyn kehittämistä, koska ongelmat vaativat usein laaja-alaista osaamista ja näkemystä. Nousevat monitieteiset teemat liittyvät muun muassa lääketieteen, tekoälyn ja datatieteen sekä avaruusteknologian ja juridiikan yhteistyöhön.
Keksintöilmoitusten veturi
Helsingin Innovaatiopalveluiden uusimman tutkimuksen kaupallistamistoiminnan vuosiraportin mukaan matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta on Helsingin yliopiston tutkimuksen kaupallistamisessa selkeä veturi. Esimerkiksi keksintöilmoituksia kumpulalaiset tekivät vuonna 2024 yhteensä 51, kun koko yliopistolta ilmoituksia tehtiin 126.
Viime vuosien vastaavien raporttien mukaan Kumpulan tutkijat myös hakevat ahkerasti patentteja ja perustavat yrityksiä. Esimerkiksi kymmenen viime vuoden aikana Helsingin yliopistosta on ponnistanut 29 tutkimuspohjaista spinout-yritystä, joista 12 perustuu matemaattis-luonnontieteelliseen osaamiseen.
Kolme esimerkkiä Kumpulan innovaatioista ja yhteistyöprojekteista yritysten kanssa
1. ALD-ohutkalvot vauhdittavat teknologiaa
Yksi esimerkki tutkimuksen ja yritysmaailman pitkästä liitosta on atomikerroskasvatus eli ALD-tekniikka, jota on kehitetty HelsinkiALD-laboratoriossa yli 30 vuotta. Puolijohdealan prosessointilaitteita valmistava yritys ASM Microchemistry on tehnyt yhteistyötä Helsingin yliopiston kanssa yli 20 vuotta ja työllistää kymmeniä tohtoreita. Yrityksen tutkimusyksikkö sijaitsee yliopiston kemistien Chemicum-rakennuksessa ja hyödyntää yliopiston tutkimuslaitteita.
Ohutkalvoja kerrostava ALD-menetelmä on käytössä puolijohdeteollisuudessa kaikkialla maailmassa. Merkittävimmin ALD-tekniikka on vaikuttanut tietokoneissa. Nykyisin jokainen uuden tietokoneen tai älylaitteen mikropiiri on käynyt läpi kymmeniä ALD-prosesseja.
– Mikään tekninen laite, joka sisältää mikroelektroniikkaa, ei olisi mahdollinen ilman ALD:tä. Tämä koskee tietokoneita, älypuhelimia, tekoälyä, autojen moottoreita, käytännössä kaikkea teknistä ympärillämme. Helsingin yliopisto on merkittävä tekijä ALD-kemian tutkimuksessa ja kehittämisessä, kertoo laboratorion johtaja, professori Mikko Ritala.
– ALD:n tulevaisuus on kirkas. Varsinkin tekoälyn kehittymisen myötä tarvitaan yhä enemmän ja suorituskykyisempiä mikropiirejä. Näiden valmistamiseksi tarvitaan lisää puolijohdetehtaita ja niihin yhä enemmän ALD-laitteita ja -prosesseja, Ritala sanoo.
2. Koneoppimisella kestävämpi tulevaisuus
Tietojenkäsittelytieteen professori Laura Ruotsalainen kehittää koneoppimismenetelmiä, joiden avulla voidaan esimerkiksi antaa suosituksia kaupunkien kestävän liikkumisen suunnitteluun.
– Ryhmäni on saanut merkittäviä tuloksia esimerkiksi kaupunkisuunnittelun kestävyyden optimoinnissa, joka tähtää ilmanlaadun parantamiseen ja pienempiin hiilidioksidipäästöihin. Tuloksilla tulee toivottavasti olemaan merkittäviä vaikutuksia sekä kaupunkilaisten terveyteen että ilmastonmuutoksen ehkäisyyn.
Kestävyysnäkökulmien lisäksi Ruotsalainen kehittää konenäkömenetelmiä ja -sovelluksia nostolaitevalmistaja Konecranesin tuella. Ruotsalaisen tutkimus kytkeytyy myös turvallisuuskysymyksiin, sillä hänen ryhmänsä tekee työtä satelliittinavigoinnin suojaamiseksi tahalliselta häirinnältä.
Ruotsalaisen mukaan yhteistyö yritysten kanssa tarjoaa tutkijoille suoran näkymän niihin tosielämän haasteisiin, joihin tutkimuksessa kannattaa keskittyä.
– Yhteistyön kautta saamme usein näihin haasteisiin liittyvää dataa, mikä on erittäin tärkeää koneoppimistutkimuksessa. Yritykset puolestaan voivat seurata uusien tulosten valmistumista ja näin toivottavasti nopeuttaa niiden käyttöönottoa. Samalla yritykset voivat löytää osaajia, joita palkata tulevaisuudessa.
– Meille tutkijoille yhteistyö on usein hyvin motivoivaa myös siksi, että kun yritykset ottavat tuloksiamme käyttöönsä, me näemme suoraan, miten tutkimus vaikuttaa.
Ruotsalainen on mukana myös Suomeen vasta perustetun, huipputason tekoälytutkimusta kokoavan ELLIS-instituutin toiminnassa.
– Instituutin perustaminen Suomeen on tekoälytutkimukselle erittäin merkittävä edistysaskel. ELLIS-instituutti, jossa Helsingin yliopisto on vahvasti mukana, tukee Suomen tekoälyosaamisen vahvistamista ja houkuttelee uusia osaajia ja investointeja sekä Kumpulaan että koko Suomeen.
3. Uusia lääkkeitä kvanttilaskennan avulla
Yksi merkittävimmistä suomalais- ja kumpulalaislähtöisistä kvanttiteknologian menestystarinoista on Algorithmiq, joka soveltaa kvanttilaskentaa lääkkeiden löytämiseen. Yrityksen on perustanut joukko Helsingin yliopiston tutkijoita.
– Algorithmiq hyödyntää Suomen vahvaa pohjaa kvanttifysiikassa, laskennallisessa kemiassa ja algoritmien kehittämisessä, kertoo perustajiin kuuluva professori Sabrina Maniscalco.
– Kehitämme huippuluokan virheidenvähennystekniikoita, joiden avulla kvanttitietokoneet saadaan ratkaisemaan reaalimaailman kemiallisia ongelmia. Teknologiamme voi nopeuttaa merkittävästi lääkekeksintöjä, vähentää kustannuksia ja lyhentää aikaa, joka kuluu elämää pelastavien hoitojen saamiseen markkinoille.
Algorithmiq on houkutellut kansainvälisiä sijoittajia ja varmistanut merkittäviä rahoituskierroksia toimintansa laajentamiseksi. Esimerkiksi teknologiajätti IBM kuuluu sen yhteistyökumppaneihin.
– Tämä kaikki vahvistaa suomalaista kvanttialan startup-ekosysteemiä, mutta auttaa myös vakiinnuttamaan Suomen aseman keskeisenä toimijana kvanttitaloudessa, Maniscalco sanoo.
Myös yhteiskunta hyötyy: kvanttipohjaiset lääkealan keksinnöt edistävät entistä tehokkaampia ja edullisempia hoitoja potilaille ja voivat tuoda säästöjä terveydenhuoltoon.