Suomen Akatemian huippuyksiköt

Eurooppalaisen oikeuden, identiteetin ja historian tutkimuksen huippuyksikkö tutkii sitä, miten erilaiset tarinat Euroopasta ovat syntyneet.

Nykyinen virallinen tarina Euroopasta syntyi 1900-luvun kriisien tuloksena. EU perustettiin ihanteille ihmisoikeuksista, tasa-arvosta ja taloudellisista mahdollisuuksista. Ihanteiden tuki eurooppalaisten keskuudessa on laskenut samalla, kun Eurooppaan pyrkivät siirtolaiset etsivät juuri niitä asioita.

Eurooppalaisen oikeuden, identiteetin ja historian tutkimuksen huippuyksikkö lisää ymmärrystämme siitä, miten tarinat ja ihanteet Euroopasta vaikuttavat edelleen EU:n toiminnassa. Yksikön tutkimus nostaa myös esille vaihtoehtoisia tarinoita ja antaa äänen ryhmille, joille Eurooppa on jotain muuta kuin turvallisuutta, oikeudenmukaisuutta ja taloudellisia mahdollisuuksia.

Eurooppalaisen oikeuden, identiteetin ja historian tutkimuksen huippuyksikköä johtaa Kaius Tuori. Yksikkö koostuu tutkijoista Helsingin yliopistossa.

Ikääntymisen ja hoivan tutkimuksen huippuyksikkö tutkii sitä, miten ikääntyminen ja ikäihmisten hoiva muuttuvat.

Hoiva-alalla on meneillään murros, joka johtuu mm. digitalisaatiosta, globalisaatiosta ja väestön ikääntymisestä.

Ikääntymisen ja hoivan tutkimuksen huippuyksikkö tuottaa uutta tietoa ikääntyvän väestön hoivatarpeista, toimijuudesta ja tasa-arvosta sekä muutoksessa olevasta hoivatyöstä. Yksikön tutkimus tuo esille näkökulmia myös mm. vähemmistöryhmien hoivatarpeista ja ikäihmisten taloudellisista hoivaongelmista.

Ikääntymisen ja hoivan tutkimuksen huippuyksikköä johtaa Teppo Kröger. Yksikkö koostuu tutkimusryhmistä Jyväskylän yliopistossa, Tampereen yliopistossa ja Helsingin yliopistossa.

Inversiomallinnuksen ja kuvantamisen huippuyksikkö tutkii sitä, millaisilla matemaattisilla käänteisen mallintamisen menetelmillä voi selvittää monimutkaisia käänteisiä, eli inversio-ongelmia.

Käänteiset ongelmat nousevat usein tarpeesta kysyä yksinkertaisia kysymyksiä “toisin päin”.

Esimerkiksi jos yksinkertainen kysymys olisi “Jos tunnemme tarkkaan potilaan sisäelinten koostumuksen, millaisia röntgenkuvia saisimme potilaasta?”, käänteinen kysymys puolestaan olisi “Jos meillä on tietty joukko kaksiuloitteisia röntgenkuvia potilaasta, millainen on potilaan sisäelinten kolmiuloitteinen koostumus?” Tämän kysymyksen ratkaiseva matemaattinen mallinnus mahdollistaa terveydenhuollossa tietokonetomografian.

Inversiomallinnuksen ja kuvantamisen huippuyksikkö tuottaa uusia, tehokkaita ja teoreettisesti kestäviä ratkaisuja käytännön käänteisiin ongelmiin. Yksikkö keskittyy erityisesti kysymyksiin lääketieteen, geofysiikan, avaruustutkimuksen, kaukokartoituksen sekä ympäristö- ja ilmastotutkimuksen aloilla.

Inversiomallinnuksen ja kuvantamisen huippuyksikköä johtaa Matti Lassas. Yksikkö tunnetaan kansainvälisesti maailman johtavana omalla alallaan. Se koostuu tutkimusryhmistä Helsingin yliopistossa, Aalto-yliopistossa, Itä-Suomen yliopistossa, Ilmatieteen laitoksessa, Jyväskylän yliopistossa, LUT-yliopistossa, Oulun yliopistossa ja Tampereen yliopistossa.

Kantasolumetabolian huippuyksikkö tutkii sitä, miten kantasolujen toimintaa voi muokata säätelemällä niiden aineenvaihduntaa.

Kantasoluilla on muista soluista poikkeava aineenvaihdunta. Emme vielä täysin tunne kantasolujen aineenvaihdunnan vaikutusta kantasolujen toimintaan.

Kantasolumetabolian huippuyksikkö tuottaa uutta tutkimustietoa kantasolujen toiminnasta ja kantasolujen aineenvaihdunnan merkityksestä. Yksikön tutkimus edistää uusien kantasolupohjaisten keinojen kehittämistä muun muassa ikääntymiseen liittyviin sairauksiin, kudoksen korjaamiseen, elinten korvaamiseen ja solutason hoitoja diabetekselle.

Kantasolumentabolian huippuyksikköä johtaa Pekka Katajisto. Yksikkö koostuu tutkimusryhmistä, jotka toimivat Helsingin yliopistossa ja Karolinska Institutetissa.

Kasvaingenetiikan tutkimuksen huippuyksikkö tutkii sitä, miten potilaan oma geeniperimä vaikuttaa kasvaimen ominaisuuksiin.

Jokainen kasvain on erilainen, koska niiden ominaisuuksiin vaikuttaa niin moni asia: ympäristö, kasvaimen elämän aikana syntyneet geenimuutokset ja potilaan oma perimä. Suomessa on ainutlaatuiset kansalliset geenirekisterit, jotka mahdollistavat väestötasoisen tiedonlouhinnan ja tehokkaan kasvaintutkimuksen perimän näkökulmasta.

Kasvaingenetiikan tutkimuksen huippuyksikkö tuottaa uutta tutkimustietoa kasvainten toiminnasta. Yksikön tutkimus edistää geenitiedon viemistä käytännön potilastyöhön.

Kasvaingenetiikan tutkimuksen huippuyksikköä johtaa Lauri Aaltonen. Yksikkö koostuu tutkimusryhmistä, jotka toimivat Helsingin yliopistossa, Tampereen yliopistossa, Cambridgen yliopistossa ja Suomen Syöpärekisterissä.

Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikkö tutkii sitä, miten avaruutta voi hyödyntää kestävästi tieteen, teknologian ja liiketoiminnan hyväksi.

Avaruuteen ammutaan jatkuvasti enemmän pieniä satelliitteja tieteellisiä, kaupallisia ja sotilaallisia tarkoituksia varten. Niitä ei kuitenkaan usein palauteta maan kiertoradalta. Siksi maan kiertoradalla oli vuonna 2017 jo yli 5 000 tonnia avaruusromua. Avaruusromun takia jotkut kiertoradat eivät enää ole käyttökelpoisia.

Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikkö tuottaa etulinjan tutkimustietoa avaruustutkimuksen alalla. Yksikkö kehittää ja aikoo laukaista uuden sukupolven piensatelliittien laivaston, joka kestää säteilyä ja joka voidaan palauttaa kiertoradalta.

Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikköä johtaa Minna Palmroth. Yksikkö koostuu tutkimusryhmistä Helsingin yliopistossa, Aalto-yliopistossa, Turun yliopistossa ja Ilmatieteen laitoksessa.

Kompleksitautien genetiikan huippuyksikkö tutkii sitä, miten molekyylitason mekanismeja ymmärtämällä voi paremmin ennustaa, ehkäistä, diagnosoida ja hoitaa kompleksitauteja.

Kompleksitaudit eli monitekijäiset sairaudet ovat sellaisia, usein tavallisia, sairauksia, jotka syntyvät monien seikkojen yhteisvaikutuksesta. Esimerkiksi sydän- ja verisuonitaudit, diabeteksen eri muodot, mielenterveyden häiriöt ja allergiat ovat tällaisia. Suomalaiset geenirekisterit ja ainutlaatuiset väestötutkimukset mahdollistavat suurien tietomassojen käytön tutkimuksessa.

Kompleksitautien genetiikan huippuyksikkö kehittää ja aikoo viedä käytäntöön uutta, suuriin geneettisiin ja kliinisiin tietomassoihin perustuvaa toimintatapaa, jolla voisi paremmin tunnistaa tekijöitä, jotka lisäävät riskiä sairastua tautiin tai suojaa siltä. Yksikkö kehittää myös tapoja, jolla geenitutkimuksen tuloksia voisi viedä käytäntöön kompleksitautien ehkäisyssä ja yksilöllisessä hoidossa.

Kompleksitautien genetiikan huippuyksikköä johtaa Samuli Ripatti. Yksikkö koostuu tutkimusryhmistä Helsingin yliopistossa, Helsingin ja Uudenmaan sairaanhoitopiirissä (HUS) ja Harvardin yliopistossa.

Kvanttiteknologian huippuyksikkö tutkii kvantti-ilmiöiden hyödyntämistä kvanttilaitteissa ja -sovelluksissa.

Tavoitteena on luoda uusia ratkaisuja kvantti-ilmiöiden hallintaan ja kehittää muun muassa uudenlaisia kvanttilaitteita tilanteessa, jossa kvanttiteknologioiden odotetaan tulevan mullistamaan yhteiskuntamme.

Huippuyksikkö yhdistää alansa kokeellisen, teoreettisen ja soveltavan huippuosaamisen. Huippuyksikön tutkimuksen näköpiirissä olevia sovellusalueita ovat muun muassa kvanttisensorit, -simulaattorit, -kommunikaatio ja -laskenta. Niiden tuomien tieteellisten, taloudellisten ja yhteiskunnallisten hyötyjen odotetaan olevan mittavia.

Kvanttiteknologian huippuyksikköä johtaa Jukka Pekola. Yksikkö koostuu tutkimusryhmistä Aalto-yliopistossa, Helsingin yliopistossa ja VTT:ssa.

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 Yrjö Helariutta. 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 Turun yliopiston tutkimusryhmistä.

Muinaiset Lähi-idän imperiumit -huippuyksikkö tutkii sitä, kuinka ihmisryhmien sosiaaliset identiteetit muotoutuivat muinaisen Lähi-idän imperiumeissa.

Ajanjaksolla, joka alkaa noin 3 000 vuotta sitten ja päättyy ajanlaskumme alkuun, Lähi-idässä piti valtaa erilaiset imperiumit. Valtasuhteet ja kulloinkin valtaa pitänyt imperiumi vaikuttivat ihmisten identiteettiin, eli keneksi he kokivat itsensä, kuten valtioiden ja yhteiskuntien valtasuhteet tänäkin päivänä vaikuttavat ihmisten identiteettiin.

Muinaiset Lähi-idän imperiumit -huippuyksikön tutkimus lisää ymmärrystämme sitä, miten vaihtuvat valtasuhteet vaikuttavat ihmisten identiteettiin ja elämäntapaan. Yksikkö myös kehittää digitaalisen ihmistieteiden menetelmiä kieliteknologian ja verkostoanalyysien aloilla sekä osallistaa paikallisia yhteisöjä kulttuuriperinnön suojeluun.

Muinaiset Lähi-idän imperiumit -huippuyksikköä johtaa Saana Svärd. Yksikkö koostuu tutkijoista Helsingin yliopistossa ja vierailevista tutkijoista.

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 Petri Toiviainen Jyväskylän yliopistosta. Yksikkö koostuu tutkimusryhmistä Jyväskylän yliopistossa sekä Helsingin yliopiston lääketieteellisessä ja kasvatustieteellisessä tiedekunnassa, joita johtavat Teppo Särkämö ja Minna Huotilainen.

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 Aalto-yliopistossa, Jyväskylän yliopistossa ja Turun yliopistossa.

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 Kaisa Kotakorpi Tampereen yliopistosta. Mukana yksikössä on Valtion taloudellinen tutkimuslaitos VATT 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 Hanna Vehkamäki. Huippuyksikkö koostuu tutkimusryhmistä Helsingin yliopistossa, Aalto-yliopistossa, Itä-Suomen yliopistossa ja Tampereen yliopistossa.