Apulaisprofessori Ville Vuorinen kehittää Suomen Akatemian rahoittamassa hankkeessa avoimen koodin ohjelmaa, joka vauhdittaa aerosolien leviämisen tutkimista. Ohjelma tekee jopa tunnissa sen, mihin aiemmin kului supertietokoneella useita päiviä.
Monitieteellisessä tutkimuksessa ovat mukana myös Aalto-yliopiston professori Mikko Alavan tutkimusryhmä sekä joukko Helsingin yliopiston ja Ilmatieteen laitoksen tutkijoita.
Aerosolit ovat hengitysteistä lähteviä pieniä hiukkasia, jotka voivat kantaa mukanaan taudinaiheuttajia, kuten koronaviruksia.
– Aerosolien merkityksestä koronaviruksen leviämisessä on yhä vahvempaa tutkimusnäyttöä. Normaalisti aerosolimallinnuksiin menee useita päiviä, ja työ vaatii supertietokoneen laskentatehon. Meidän ohjelmamme hyödyntää pelimaailmasta tuttuja näytönohjaimia eli grafiikkaa näytölle piirtäviä kortteja. Niiden ansiosta mallinnus voidaan tehdä tavallisella tehokkaalla pöytäkoneella jopa yhdessä tunnissa, Vuorinen sanoo.
Koodin kaikkien halukkaiden käyttöön
Ohjelman avulla voidaan mallintaa esimerkiksi ihmismäärän ja ihmisten sijoittumisen, tilaratkaisujen sekä ilmanvaihdon vaikutusta aerosolipilvien muodostumiseen, leviämiseen ja hälvenemiseen.
Ohjelman valmistuttua Vuorinen aikoo antaa koodin kaikkien halukkaiden käyttöön.
– Hanke kestää puolitoista vuotta, ja sen aikana mallinnamme itse erilaisia julkisia tiloja elokuvateattereista urheilutapahtumiin, joukkoliikennevälineisiin ja kouluihin. Tavoitteena on, että projektin päätyttyä meillä on tehokas ja muokattava työkalu, joka palvelee tutkijoita ja muita ammattilaisia. Toivomme, että ohjelmamme voisi osaltaan mahdollistaa yhteiskunnan turvallisemman toiminnan myös pandemian aikana, hän sanoo.
Vuorinen keskittyy ryhmänsä kanssa sisätilojen mallintamiseen, koska riski aerosolitartuntaan on niissä merkittävästi ulkotiloja suurempi. Aerosolipitoisuudet kasvavat erityisesti suljetuissa tiloissa, joissa on paljon ihmisiä ja joissa puhutaan kovaa, huudetaan tai lauletaan.
Viime keväänä Aalto-yliopiston, Ilmatieteen laitoksen, VTT:n ja Helsingin yliopiston tutkijat selvittivät monialaisessa hankkeessa muun muassa sitä, miten yskiessä tai puhuessa syntyvät eri kokoiset pisarat käyttäytyvät ilmassa. Aiemmin on kuviteltu, että vain hyvin pienet, alle viiden mikrometrin kokoiset pisarat voivat jäädä leijumaan aerosolihiukkasina ilmaan.
– Tutkimus on kuitenkin osoittanut, että myös suuremmat, jopa 50–100 mikrometrin kokoiset pisarat voivat kuivua ilmavirtauksia seuraaviksi aerosoleiksi. Suurin osa ihmisen hengittämistä pisaroista jää siis ilmaan. Tiedolla on suuri merkitys julkisten tilojen tuuletuksen, ilmanvaihdon ja maskisuosituksien kannalta, Vuorinen sanoo.
