Heidi Kuusniemi: Ajan, paikan ja avaruuden professori
Vuoden Professori 2025 on paikkatietotekniikkaan ja satelliittinavigointiin erikoistunut Vaasan yliopiston tietotekniikan professori Heidi Kuusniemi. Hän haluaa kehittää laajaa yhteistä hyvää palvelevia ratkaisuja ja menetelmiä. Hänen uransa aikana satelliittipaikannuksessa on otettu vallankumouksellisia harppauksia.
Teksti Minna hiidensaari kuvat sami pulkkinen
Suomi on yllättävän vahva globaali avaruustoimija. Paikannusosaamisemme on todella hyvää. On tärkeää, että meillä Suomessa on avaruustutkimusta. Digiyhteiskuntamme ei tulisi toimeen ilman satelliitteja. Ne ovat kuin maapallon ympärillä olevat, tarkat silmät”, tietotekniikan professori Heidi Kuusniemi sanoo. Hänet on valittu Vuoden Professoriksi 2025.
Kuusniemen mukaan Suomessa on pitkät perinteet sen tutkimisella, miten maa makaa avaruudessa. Geodeettinen laitos perustettiin vuonna 1918 Suomen Senaatin Maatalous-toimituskunnan, eli nykyisen maa- ja metsätalousministeriön edeltäjän, alaisuuteen. Tutkimus on ollut uraauurtavaa myös kansainvälisesti.
Vuoden Professori toivoo, että satelliittien yhteiskunnallinen merkitys tiedostettaisiin paremmin ja että Euroopan unionin oman Galileo-satelliittipaikannusjärjestelmän hienoutta osattaisiin arvostaa.
”Aika tulee lähiavaruudesta. GPS on kuin valtavan iso atomikello.”
Satelliittien välittämä tieto on ratkaisevaa muun muassa ilmakehän tutkimisessa, pankkijärjestelmien toiminnassa, sään ennustamisessa, hätäpuheluiden välittämisessä ja liikennesovelluksissa. Myös universaalin ajan järjestelmää ohjataan satelliittien avulla.
”Aika tulee lähiavaruudesta. GPS on kuin valtavan iso atomikello.”
Kuusniemi tutkii satelliittien hyödyntämistä ja erityisesti niiden luotettavuutta esimerkiksi aikaverkkojen synkronoimisessa.
”Radiosignaalit ovat haavoittuvia.”
Satelliittidatan hyödyntäjien hyvikset ja pahikset
Maapalloa kiertävien satelliittien silmien avulla tehdään paljon hyvää, mutta niiden käyttöön kytkeytyy myös eettisyyteen ja turvallisuuteen liittyviä haasteita.
”Monet satelliittiteknologiat ovat kaksoiskäyttöteknologiaa. Paikannus- ja paikkatietoja hyödynnetään paljon sotilaskäytössä.”
Tunnetuin satelliittipaikannusjärjestelmä on vuodesta 1978 käytössä ollut, Yhdysvalloissa sotilaskäyttöön kehitetty GPS (Global Positioning System). Kuusniemi huomauttaa, että Euroopan unionin Galileo-satelliittipaikannusjärjestelmä on suunniteltu ensisijaisesti siviilikäyttöön, mutta sitä hyödynnetään myös viranomaistarkoituksiin.
”Euroopassa tosin pohditaan nyt, pitäisikö järjestelmässä olla mukana myös jokin puolustuselementti.”
”Laiton, tahallinen häirintä on lisääntynyt suojauksista huolimatta. Esimerkiksi Mustanmeren alue ja Korea ovat ongelmakohtia.”
Tämänhetkisessä maailmanpoliittisessa tilanteessa satelliittipaikannusjärjestelmät ovat yhä useammin häirinnän kohteena.
”Laiton, tahallinen häirintä on lisääntynyt suojauksista huolimatta. Esimerkiksi Mustanmeren alue ja Korea ovat ongelmakohtia.”
Myös Suomi on tällä hetkellä yksi häirinnän ongelma-alue. Kuusniemi haluaakin keskittyä satelliittipaikantamisen luotettavuuden, häirinnän estomenetelmien ja virheiden tunnistamisen tutkimiseen.
Fysiikan kautta satelliittipaikannukseen
Luonnontieteet ja tekniikka kiinnostivat Kuusniemeä jo lapsena. Kasvuympäristö ruokki ajattelua.
”Konetekniikan diplomi-insinööri-isäni teki töitä tuotekehityksen parissa ja piti keksimisestä. Pietarsaaren lukion fysiikan ja matematiikan opettajat olivat ihania ja kannustavia, esimerkiksi fysiikan opettajani kutsui minua päävyysikoksi.”
Lukiossa pitkän fysiikan valinnut Kuusniemi osallistui myös Punkaharjulla kesälukion tähtitieteen kurssille.
Kuusniemi pääsi papereilla silloiseen Tampereen teknilliseen korkeakouluun opiskelemaan teknillistä fysiikkaa ja matematiikkaa.
”Aloitin opettajalinjalla ja vaihdoin sitten ohjelmointitekniikkaan.”
”Sain valita monesta tutkimushankkeesta itseäni kiinnostavan.”
Uran suuntaviivat hahmottuivat, kun signaalinkäsittelyn professori oli palkkaamassa toisen vuosikurssin opiskelijoita kesätyöntekijöiksi.
”Sain valita monesta tutkimushankkeesta itseäni kiinnostavan.”
Sormenjälkitunnistus ja tutkateknologia vetivät Kuusniemeä puoleensa. Seuraavaksi hän pääsikin jo satelliittipaikannukseen liittyvään hankkeeseen tutkimusavustajaksi. Elettiin kännyköiden vauhdikasta kehitysvaihetta.
”Se oli Nokian rahoittamaa tutkimusta.”
Kuusniemi valmistui nopeasti diplomi-insinööriksi ja pääsi opinahjonsa tohtorikouluun. Nokian turvaama yritysyhteistyörahoitus avasi tutkijanvaihtopaikan Kanadassa väitöskirjatutkimuksen parissa. Kuusniemi väitteli tohtoriksi 25-vuotiaana.
”Calgaryn yliopisto oli tuolloin niitä harvoja paikkoja, jotka olivat erikoistuneet GPS-järjestelmään.”
Tohtoritutkinnon jälkeen hän työskenteli Fastraxissa muun muassa Suunnon GPS-laitteiden parissa.
”Opin koodaamaan todella hyvin.”
Sitten iski kaipuu takaisin tiedemaailmaan. Kuusniemi pääsi töihin Paikkatietokeskukseen, joka kulki tuolloin Geodeettisen laitoksen nimellä. Ensin hän työskenteli erikoistutkijana, sitten tutkimuspäällikkönä.
Bussin kokoluokasta kohti maitopurkkia
Kuusniemen alalla on hänen työvuosinaan otettu valtavia loikkia.
”Paikannusalan vallankumous tapahtui 2000, kun GPS päätettiin avata tarkempaan ja laajamittaisempaan globaaliin käyttöön presidentti Bill Clintonin kaudella hallinnollisella määräyksellä.”
Tuohon asti järjestelmän signaalit olivat olleet yleisessä käytössä vain valikoidusti, eli koordinaatit olivat tarkoituksella huonoja.
”Vähitellen tajuttiin, että esimerkiksi hätäpuhelua matkapuhelimella soitettaessa saattoi koitua vaaratilanteita, kun soittajan tarkka sijainti ei ollut tiedossa.”
”Vähitellen tajuttiin, että esimerkiksi hätäpuhelua matkapuhelimella soitettaessa saattoi koitua vaaratilanteita, kun soittajan tarkka sijainti ei ollut tiedossa.”
GPS:n avaamisesta seurasi valtava kasvu.
”Koordinaattien tarkkuus kehittyi. Järjestelmää ryhdyttiin hyödyntämään monella alalla, kuten autonavigaattoreissa sekä meri- ja ilmaliikenteen sovelluksissa.”
Paikkatiedon valtavalla tarpeella on seurauksensa. Eräs satelliitteihin liittyvä haaste on avaruusromun vähentäminen. Käyttöikänsä päähän tulleet satelliitit jäävät kiertämään palloamme.
”Avaruuskin on tavallaan ehtyvä luonnonvara. Isot, 24 000 kilometrin korkeudessa kiertävät paikannussatelliitit ovat noin bussin kokoisia. Kiertoradoille ei voi lähettää uusia satelliitteja, mikäli vanhoja, käytöstä poistuneita on liikaa.”
Lupaavaksi ratkaisuksi myös paikannukseen ovat kehittymässä piensatelliitit, jotka kiertävät noin 500 kilometrin päässä Maasta. Niitä Kuusniemi kuvailee maitopurkin kokoisiksi.
”Suomen avaruusstrategiassa on isossa roolissa kestävään toimintaan keskittyminen. Professori Minna Palmroth johtaa kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikköä, jossa kehitetään menetelmiä juuri muun muassa piensatelliittien radaltapoistamiseen.”
Kuusniemi mainitsee myös Aalto-yliopistosta lähtöisin olevan ICEYE-yrityksen, joka kehittää noin sadan kilon painoisia tutkasatelliitteja.
”Piensatelliitteja tullaan tarvitsemaan paljon tulevaisuudessa.”
Myös energiatehokkuus edellyttää ratkaisuja.
”Alalla on otettu valtavasti edistysaskelia sellaisen paikkatietoteknologian kehittämisen parissa, joka ei edellytä jatkuvaa yhteydessä olemista satelliitteihin.”
Tulevaisuuden kiinnostaviin kehityskulkuihin kuuluu piensatelliittien potentiaalin ohella koneoppimisen kehittämistä, kvanttilaskennan uusia avauksia ja uusien sensorien kehittymistä. Satelliittidatalla on merkittävä paikkansa myös ilmastonmuutoksen tutkimisessa ja torjumisessa.
”Esimerkiksi liikenteen reitittämisen avulla voidaan suunnitella resurssien järkevää käyttöä.”
Monialainen akateeminen myyjä ja mahdollistaja
Kuusniemi sanoo, että hänen unelmansa on toteutunut. Hän on aina halunnut olla professori.
”Koen tieteen tekemisen tärkeäksi. Haluan kehittää menetelmiä ja ratkaisuja laajaan käyttöön, avoimesti ja julkisesti pikemmin kuin yhdelle yksityiselle toimijalle. Olen myös aina tykännyt opettamisesta. Opettajana yritän panostaa asioiden ymmärrettävyyteen ja siihen, että opiskelijat pääsevät yhdistämään käytäntöä teoriaan.”
Vuoden Professori -tunnustuksesta hän on kuitenkin yllättynyt.
”Polkuni professoriksi on ollut niin erilainen. Olen työskennellyt yrityksessä, ja minulla ei ole valtavan pitkää julkaisuluetteloa. Julkaisuita on tosin nyt syntynyt iso ryöpsäys tutkimusyhteistyössä monen toimijan kanssa.”
Merkittävä osa hänen työajastaan menee hankerahoitushakemusten laatimiseen. Hankekonsortioissa on mukana useita toimijoita.
”Tykkään rakentaa monitieteisiä ja monialaisia hankkeita.”
”Tykkään rakentaa monitieteisiä ja monialaisia hankkeita.”
Hän miettii tieteellisten tavoitteiden rinnalla hankkeiden teollista ja kaupallista relevanssia.
Kuusniemi kuvailee itseään akateemiseksi myyjäksi. Hän on huomannut viestinnän roolin merkittäväksi monella tasolla. Hänen hankkeisiinsa nimetään aina viestintävastaava.
”Tutkimustuloksista on osattava kertoa suurelle yleisölle. Esimerkiksi Suomen Akatemian hankkeissa on mukana yhteiskunnallisen vaikuttavuuden kriteeri.”
Yhtä lailla hedelmällinen yritysyhteistyö on usein kiinni viestinnän onnistumisesta.
”Yrityksille on osattava viestiä selkeästi, mitä he saavat liiketoimintaansa yhteishankkeesta. On myös osattava viestiä se, että kyse on samalla tieteen tekemisestä, ja pidettävä huolta tieteellisen työn etenemisestä.”
Myös esihenkilötyöskentely vie paljon professorin aikaa. Kuusniemellä on 24 alaista. Hän kiteyttää esihenkilön roolinsa kahteen sanaan: kasvun mahdollistaminen.
Mahdollistamisessa piilee yksi työn parhaista puolista. Kuusniemen mielestä työ on palkitsevinta niinä hetkinä, kun hän näkee mahdollistajan roolinsa hedelmiä: kun rahoitus on varmistunut hankkeelle ja kumppanien kanssa järjestetään aloitustapaaminen, kun oman tiimin työntekijöille on myönnetty apuraha ja he pääsevät esimerkiksi tutkijavaihtoon tai muuten eteenpäin urallaan. Mahdollistaminen tarkoittaa myös tiukkaa puolustamista.
”Minulla on välillä leijonaemo-olo. Taistelen pätkätyöstä toiseen siirtyvien alaisteni puolesta. Itselläni on ollut samanlaisia puolustajia, kuten väitöskirjani ohjaaja, professori Jarmo Takala. Hän piti huolen siitä, että minulle avautui mahdollisuuksia ja pääsin esimerkiksi Calgaryyn valmistelemaan väitöstä.”
Globaalin ongelmanratkaisun ja innovaatiokyvyn asialla
Kuusniemi levittää mielellään sanomaa tieteentekemisen ja tutkimusalansa iloista ja merkittävyydestä.
”Esitelmöin paljon nuorille ja opiskelijoille. Painotan aina, että ohjelmointi on kivaa. Kun kerron uratarinaani, korostan sitä, miten teknillistieteelliset alat voivat toimia ratkaisijoina monessa maailman ongelmassa.”
Professori ei painiskele työssä jaksamisen kanssa.
”Tykkään tosi paljon työstäni. Saan paljon virtaa tiimini ja kollegoiden saavutuksista. Jos jokin ei onnistu, lähdemme yhdessä kohti uutta. Työ on myös harrastukseni.”
”Luotettavampi paikannus. Sensoripohjaiset tunnistusmenetelmät. Kvanttilaskentaan kytkeytyvä varmennettu paikkatieto.”
Kuusniemi on mukana myös muun muassa YK:n Women In Space -toiminnassa, sekä Women In PNT (Position, Navigation and Timing) -tutkijayhteisössä.
Kysymykseen unelmatutkimusalueista hän tuumii, että saa jo nyt tutkia kaikkea mitä haluaa.
”Luotettavampi paikannus. Sensoripohjaiset tunnistusmenetelmät. Kvanttilaskentaan kytkeytyvä varmennettu paikkatieto.”
Suurin akateemisen työn epävarmuus koskee tutkimusrahoituksen puutetta.
”Menetämme sen vuoksi paljon hyviä tutkijoita.”
Kuusniemi arvioi, että yliopistomaailmassa saisi olla lisää riskinottohalua tutkijoiden urien edistämisessä.
”Kun koko urapolku näyttäytyy epävarmana, se heikentää kansallista innovaatiokykyä. Toivon, että yritykset tulisivat mukaan innovaatiotalkoisiin.”
Kuusniemi sanoo olevansa positiivisella mielellä nyt, kun esimerkiksi Business Finlandilla on uusia, yritysten ja akateemisten ammattilaisten yhteistyötä vauhdittava rahoitusmuotoja.
Heidi Kuusniemi, Tekniikan tohtori
Syntynyt: Vuonna 1979 Pietarsaaressa
Työ: Tietotekniikan professori ja Digital Economy -tutkimusalustan sekä Merenkurkun avaruuskeskuksen vetäjä Vaasan yliopistossa. Lisäksi satelliittipaikannuksen osa-aikainen tutkimusprofessori Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksessa.
Perhe: Puoliso ja 11-vuotias tytärHarrastukset: Soittaa oboeta ja pianoa, rentoutuu mökillä luonnon keskellä ja nauttii vauhdista laskettelurinteillä.
Mistä tunnetaan työyhteisössä? Jatkuvasta innosta ideoida uusia hankkeita ja löytää rahoituksia niiden toteuttamiseen, laajoista kumppaniverkostoistaan sekä kaikkia rohkaisevasta ja arvostavasta toimintatavastaan.
Mistä ei tunneta? Euroviisufanituksesta (yksi vuoden kohokohdista!) ja taidoista kissojen kätilönä.
