Mahdin Grand Challenge -hankkeet on valittu

CSC:n tieteellinen asiakaspaneeli valitsi 8 projektia Mahdin Grand Challenge -hankkeiksi. Grand Challenge -hankkeet pääsevät ajamaan muita isompia ajoja aina 700 laskentasolmuun asti ja Mahdin kapasiteetista noin viidennes on varattu Grand Challenge -hankkeille.
Valintakriteereissä painotettiin uusia lähestymistapoja, jotka eivät ole aiemmin olleet mahdollisia, kaikilta tieteenaloilta luonnontieteistä humanistisiin tieteisiin. 

Valitut Grand Challenge -hankkeet ovat:

Miguel Caro: Machine learning force fields for modeling of noble metal catalyst nanoparticles, Aalto-yliopisto

Jalometalleja käytetään katalyytteinä monissa sovelluksissa, esimerkiksi synteettisten polttoaineiden tuotannossa. Jalometallien käyttöön ja tuotantoon liittyy useita ongelmia, joita voidaan pienentää käyttämällä jalometalleja nanokokoisina hiukkasina. Tässä hankkeessa hyödynnetään koneoppimista tutkittaessa nanokokoisten jalometalliklustereiden atomienvälisiä potentiaaleja, joita käytetään optimaalisen katalyytin löytämiseksi hiilidioksidin pelkistämiseen.

Erkka J. Frankberg: Glass Plasticity at Room Temperature, Tampereen yliopisto

Oksidilasilla on tärkeitä käyttökohteita aina älypuhelimen näytöistä ikkunapaneeleihin ja niillä on lupaavia sovelluksia esimerkiksi optoelektroniikassa, taipuisassa elektroniikassa ja akkuteknologioissa. Oksidilasia pidetään kuitenkin hauraana materiaalina, ja tutkijat aikovat muuttaa tätä näkemystä ja näyttää, että bulkkioksidilasi voi muuttaa muotoaan plastisesti huoneenlämmössä.

Gregor Hillers: Seismo-Acoustic Effects of EGS Induced Earthquakes Below Otaniemi, Seismologian instituutti, Helsingin yliopisto

Tässä hankkeessa tutkitaan seismoakustisten simulaatioiden avulla rakennustöiden aiheuttamien maanjäristysten aiheuttamaa ääntä. Otaniemen kampuksen alle rakennettiin geoterminen lämpövoimala, jonka rakennustyöt aiheuttivat maanjäristyksiä. Vaikka järistyksessä maan liike pysyy turvallisella tasolla, syntyvä ääni voi aiheuttaa tämän hiilineutraalin energiamuodon vastustusta. Tutkimuksen tuloksia voidaan soveltaa muilla geotermisten voimaloiden työmailla.

Hannu Häkkinen: Chimeric gold nanoclusters as novel drug carriers against gastric cancer, Jyväskylän yliopisto

Tässä hankkeessa tutkitaan atomististen molekyylidynamiikkasimulaatioiden avulla mahasyövän uusia hoitomuotoja. Tutkimuksessa simuloidaan nanokokoisia kultaklustereita, joiden pinnalla on syöpäsoluja tunnistavia molekyylejä ja lääkeaineita, jotka tehostavat kemoterapiaa tappamalla syöpäsoluja ja estämällä solujen välistä viestintää.

Ondrej Krejci: Kelvin Probe Force Microscopy Simulations with Density Functional Theory, Aalto- yliopisto

Tässä hankkeessa simuloidaan prosessia, jossa erittäin tarkan KPF-mikroskoopin (Kelvin Probe Force Microscope) kärki lähestyy tutkittavaa näytettä. KPFM-tekniikassa mitataan kärjen ja näytteen välistä jännitettä ja tutkijat laskevat kärjessä vaikuttavia voimia, kun mittalaitteen kärjen ja näytteen välille synnytetään jännite. Tutkimus voi johtaa työkaluun, jossa yhden atomin kokoinen näyte voidaan tunnistaa kemiallisesti.

Maarit Käpylä: Emergence of vortices, bright spots and active regions in simulations of stellar convection, Aalto-yliopisto

Rakenteiden syntyminen itseorganisaation avulla on maailmamme perusominaisuus. Tähtien ja planeetoiden tärkeimpiä rakennemuodostumia ovat lämpö- ja magneettipisteet sekä jättimäiset pyörteet, jotka ilmestyvät turbulenttisen lämmönjohtumisen taustalla. Aurinkokunnassa merkittäviä esimerkkejä ovat auringonpilkut, Jupiterin "punaiset täplät" ja Saturnuksen polaarinen kuusikulmio. 

Tutkimuksessa simuloidaan lämpöä kuljettavaa kokoonpuristunutta plasmaa ja tarkoituksena on tunnistaa olosuhteet, joissa suuret pyörteet ja niihin liittyvät voimakkaat magneettikentät ja lämmön ylijäämä syntyvät. Tällä projektilla on suuri vaikutus tähtien toiminnan ymmärtämiseen, avaruussään ennustamiseen ja eksoplaneettojen asuttavuuden mallintamiseen.

Kari Rummukainen: QCD phase transition at the chiral limit, Helsingin yliopisto

Kvanttikromodynamiikassa on korkeassa lämpötilassa esiintyvä faasitransitio, jossa protonit ja neutronit sulavat kvarkki-gluoniplasmaksi. Tämä transitio on merkittävä kosmologian kannalta ja sitä tutkitaan korkean energian ydintörmäyskokeilla. Faasitransition luonne kiraalisella rajalla, jossa kvarkit muuttuvat massattomiksi, on edelleen epäselvä. Tässä projektissa tutkitaan kvanttikromodynamiikan transitiota neljällä valokvarkilla käyttäen laajamittaisen hilan Monte Carlo -menetelmiä. 

Milica Todorovic: Active machine learning methods for atmospheric science applications, Aalto- yliopisto

Ilmastopolitiikka perustuu ilmastomalleihin, jotka edellyttävät aerosolien muodostumisen tuntemista. Pitkälle hapettuneiden molekyylien taipumus kondensoitua aerosolihiukkasiksi riippuu niiden saturoituneista höyrynpaineista ja näiden molekyylien valtava määrä ja erilaisuus vaikeuttavat kokeita ja laskemista. Tutkijat hakevat apua datatieteestä ja kehittävät tekoälypohjaisia ennustemalleja, jotka pystyvät laskemaan höyrynpaineen mille tahansa pitkälle hapettuneelle molekyylille ja siten nopeuttamaan tutkimustulosten saamista ilmakehätieteissä. Hyvä tekoälyn ennustustarkkuus edellyttää korkealaatuista dataa ja tutkijoiden käyttämä aktiivisen oppimisen lähestymistapa antaa mahdollisuuden kuratoida aineistoa. Uusi aineisto pitkälle hapettuneiden molekyylien vaikutuksesta ilmakehään palvelee aerosolitutkimusyhteisöä ja auttaa saamaan paremman käsityksen ilmakehän kemiasta.

Lue tarkemmat projektien kuvaukset englanninkielisestä tiedotteesta.