Syväteknologia ratkaisee globaaleja haasteita – Aalto-yliopisto on otollinen kasvualusta deep tech -yrityksille

Syvä tiedeosaaminen luo alustan innovaatioille, joilla voidaan ratkaista globaaleja haasteita, kuten ilmastonmuutoksen hillitseminen, tekstiilijäteongelma ja aivojen toiminnan ymmärtäminen.

”Syväteknologiainnovaatiot tähtäävät usein radikaaleihin ratkaisuihin. Innovaatioiden pohjalta syntyneet spinoutit ovat tyypillisesti erittäin nopean kasvun yrityksiä, joissa teknologian kehitykseen satsataan todella isosti”, sanoo Aalto-yliopiston innovaatioasioista vastaava vararehtori Janne Laine.

Aallon ja VTT:n tutkimuksesta syntynyt IQM on rakentanut Suomen ensimmäisen kaupallisen kvanttitietokoneen ja tähtää kvanttilaskennan maailmanmarkkinoille.

Toinen menestystarina on Aalto-1-satelliittihankkeesta alkunsa saanut ICEYE, jolla on Maan kiertoradalla 21 pientä tutkasatelliittia keräämässä dataa esimerkiksi tulvavahinkojen ja metsäpalojen kartoittamiseen.

Hiljattain perustettu Ioncell Oy puolestaan pureutuu maailmalaajuiseen tekstiiliongelmaan kaupallistamalla Aallossa kehitettyä Ioncell®-teknologiaa, jonka avulla selluloosasta ja kierrätystekstiileistä voidaan valmistaa korkealaatuista kangaskuitua.

Taustalla raudankova tiede

”Aallon vahva syväteknologia-asema perustuu monipuoliseen tiede- ja teknologiaosaamiseen. Syväosaamiseen pohjaavat läpimurrot ja radikaalit ratkaisut eivät tyypillisesti synny yksittäisen tieteenalan piirissä, vaan tarvitaan monialaista huippuosaamista, jota Aallon kuusi korkeakoulua tarjoavat”, Laine toteaa.

Aaltoon on viimeisen 12 vuoden aikana rekrytoitu noin 300 uutta professoria, joista merkittävä osa sijoittuu syväteknologian potentiaalisille tutkimusalueille.

”Kansainvälisesti kilpailtujen professuurien myötä akateeminen osaamispohjamme on vahvistunut merkittävästi. Meillä tehdään raudankovaa tiedettä”, Laine sanoo.

Aallon keskeisiä tekniikan tutkimusalueita ovat ICT ja digitalisaatio, materiaalit ja kestävä luonnonvarojen käyttö, edelläkäyvät energiaratkaisut, ihmislähtöinen rakennettu ympäristö sekä terveys ja hyvinvointi. Kaikilla näillä osa-alueilla yliopisto sijoittuu korkealle kansainvälisissä arvioinneissa. Lisäksi Aallosta ponnistaneet deep tech -spinoutit pärjäävät mainiosti Euroopan startup-tilastoissa.  

Aallosta ponnistaa vuosittain 4-10 deep tech -yritystä. Kaikkiaan Aallon piirissä syntyy vuosittain lähes sata yritystä, mikä on puolet kaikista yliopistolähtöisistä kasvuyrityksistä Suomessa.

”Olemme innovaatioyliopisto, jonka dna:han kuuluu startuppien synnyttäminen. Aalto-yliopiston hakemien patenttien määrä on lisääntynyt merkittävästi viimeisen kymmenen vuoden aikana. Vuonna 2021 olimme Suomen kaikkien toimijoiden patenttihakemusten listalla sijalla 3”, Laine toteaa.

Aivokuvantamisen markkinajohtajaksi

Yksi Aallon ja sitä edeltävän Teknillisen korkeakoulun uraauurtavan työn ja rohkeiden avausten hedelmistä on vuonna 1989 perustettu Mustekala Oy, josta syntynyt laitevalmistajayhtiö nosti Suomen aivokuvantamisen maailmankartalle.

Aalto-yliopiston emeritaprofessori, silloinen nuori lääketieteen ja kirurgian tohtori Riitta Hari aloitti työt TKK:n kylmälaboratoriossa vuonna 1982, jolloin laboratorio oli maailman kärkeä kylmäfysiikan tutkimuksessa. Kylmälaboratorion perustaja, professori Olli V. Lounasmaa halusi laajentaa tutkimusta ihmisaivojen toimintaan, jota hän piti alkuräjähdyksen vertaisena tieteellisenä ongelmana.

Harin johdolla aivojen aistinjärjestelmiä alettiin tutkia magnetoenkefalografia- eli MEG-menetelmällä. Laboratoriossa panostettiin vahvasti monikanavaisiin MEG-laitteisiin, joiden herkät anturit vaativat suprajohtavuutta ja siten äärimmäisen matalia lämpötiloja.

”Kylmälabrassa laitekehitys ja neurotieteellinen tutkimus kulkivat käsi kädessä, mikä oli aivan olennaista asioiden etenemiselle. Meitä yhdisti päämäärä: aivojen toiminnan ymmärtäminen. Monialaisuus on parhaimmillaan juuri yhdessä tekemistä yhteisen tavoitteen eteen”, Hari sanoo.

Kylmälaboratorion viiden tutkijan perustamasta Mustekalasta syntynyt Neuromag Oy rakensi vuonna 1992 maailman ensimmäisen koko pään kattavan MEG-laitteen, jossa oli jo 122 kanavaa. Nykyisessä MEG-laitteessa kanavia on 306. Vuosien kuluessa sekä omistajia että nimeä vaihtanut yritys on nykyään alansa markkinajohtaja.

Kvanttilaskennasta tehokas työkalu ilmastonmuutoksen torjuntaan

Myös vuonna 2019 perustetun IQM:n taustalla oleva tutkimus juontaa juurensa TKK:n kylmälaboratorion perustutkimukseen. Vuonna 2005 Mikko Möttönen aloitti juuri väitelleenä tohtorina kylmäfysiikan kokeellisen tutkimuksen. Tänään hän johtaa Aallon Kvanttilaskennan ja -laitteiden tutkimusryhmää ja on yksi IQM:n neljästä perustajasta.

”Yrityksen perustamisen taustalla oli syvä tieteellinen osaaminen, Aallon kannustava yrittäjyyshenki sekä Suomen riskirahoittajakulttuuri. Deep tech -yrityksessä on aina teknologiariski. Jos sitä ei olisi, joku olisi jo edelläsi”, kertoo Aalto-yliopiston ja VTT:n professori Möttönen.

IQM on kerännyt kvanttitietokoneiden kehittämiseen yhteensä noin 200 miljoonaa euroa julkista ja yksityistä rahoitusta.

Ennennäkemättömällä laskentatehollaan kvanttitietokoneet voivat tulevaisuudessa tarjota työkaluja esimerkiksi hiilidioksidin sitomiseen ilmakehästä, lentoreittien optimointiin sekä lääkkeiden ja uusien energiaratkaisujen kehittämiseen.

”Kvanttilaskennalle ennustetaan satojen miljardien vuotuisia maailmanlaajuisia markkinoita. Haluamme ottaa niistä hyvin suuren osuuden, mikä tarkoittaa yrityksen voimakasta kasvua tulevaisuudessa”, Möttönen toteaa.

Tietokoneiden energiankäyttö tuhannesosaan nykyisestä

Aalto-yliopistossa otettiin vuonna 2015 merkittävä askel kohti fysiikan suuren mysteerin – huoneen lämpötilassa toimivan suprajohteen – ratkaisua.

Suprajohde on aine, jossa sähkö kulkee ilman vastusta. Nykyiset suprajohteet vaativat lämpötilan jäähdyttämistä satoihin pakkasasteisiin. Koko elektroniikka mullistuu, jos suprajohde saadaan toimimaan huoneenlämmössä.

Aallon tutkijat onnistuivat osoittamaan teoreettisesti, miten elektronien kvanttifysiikka mahdollistaa niin sanotun litteän vyön suprajohtavuuden. Sitä hyödyntämällä energiaa säästävien suprajohteiden käyttö voi tulla mahdolliseksi.

”Huoneen lämpötilassa toimivien suprajohteiden avulla on mahdollista rakentaa tietokoneita, joiden energiankulutus on jopa 1000-5000 kertaa nykyistä pienempi. Vaikutus globaaliin energiankulutukseen olisi todella suuri”, kertoo Aalto-yliopiston professori Päivi Törmä.

Litteän vyön suprajohtavuus on herättänyt maailmalla suurta kiinnostusta. Nyt on aika laittaa iso pyörä pyörimään, kun Törmän koordinoima SuperC-hanke lähtee etsimään huoneen lämpötilassa toimivaa suprajohtavaa materiaalia.

”Ainoa mahdollisuus läpimurron tekemiseen on globaali konsortio, joka kokoaa yhteen alan huiput. Mukana on esimerkiksi Max Planck -instituutti Saksasta sekä Princetonin ja Columbian yliopistot USA:sta. Tavoitteenamme on löytää uusi materiaali kymmenen vuoden aikaikkunalla”, Törmä sanoo.

Täysin uudentyyppinen materiaali olisi sekä tieteellinen että teknologinen läpimurto, johon perustuvien laitteiden ja sovellusten kehittäminen tarjoaa huimia mahdollisuuksia tulevaisuuden yrityksille.  

Teksti: Marjukka Puolakka