Väitös: Koneoppiminen vauhdittaa kvarkki-gluoniplasman ominaisuuksien määrittämistä (Hirvonen)
Jyväskylän yliopistossa valmistuneessa fysiikan alan väitöstutkimuksessa kehitettiin raskasionitörmäysten virtausdynaamista mallintamista ja uusia koneoppimistekniikoita simulaatioiden nopeuttamista varten. Tuloksia voidaan hyödyntää esimerkiksi hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksen (CERN) CERN-LHC-kiihdyttimen korkean energian ydintörmäyksissä muodostuvan vahvasti vuorovaikuttavan aineen ominaisuuksien entistä tarkempaan kartoittamiseen.
Korkean energian raskasionitörmäyksissä syntyvissä hiukkassysteemeissä vallitsevat äärimmäiset olosuhteet, joissa normaalisti protoneihin ja neutroneihin sidotut kvarkit ja gluonit liikkuvat vapaasti muodostaen uudenlaista ainetta. Tämän kvarkki-gluoniplasmaksi (QGP) kutsutun aineen lämpötila on jopa 300 000 kertaa suurempi kuin auringon ytimen lämpötila. Raskasionitörmäyksissä muodostunut QGP on kuitenkin erittäin lyhytikäistä. Se jäähtyy takaisin normaaliksi aineeksi 100 miljoonaa kertaa lyhyemmässä ajassa kuin mitä valolta menee yhden mikrometrin matkaan. Siitä huolimatta QGP:n ominaisuuksia voidaan kartoittaa vertaamalla kokeellisesti mitattua dataa simulaatioiden kanssa.
- Erityisen kiinnostava QGP:n ominaisuus on sen ominaisleikkausviskositeetti, joka kuvaa nesteen kykyä vastustaa virtausta. Mittaustulosten ja virtaussimulaatioiden vertailun perusteella voidaankin arvioida QGP:n ominaisleikkausviskositeetin olevan erittäin pieni tavallisiin nesteisiin, kuten veteen, verrattuna, selventää väitöskirjatutkija Henry Hirvonen Jyväskylän yliopistosta.
Haasteena suuri laskenta-aika
Vaikka QGP:n ominaisuuksia on pystytty määrittämään kohtuullisella tarkkuudella aiemminkin, on entistä paremman ymmärryksen saamiseksi tärkeää ottaa huomioon mahdollisimman monia mitattuja suureita. Tämän tekee kuitenkin haastavaksi simulaatioihin kuluva valtava laskenta-aika.
- Valitettavasti joidenkin mittaussuureiden laskeminen virtausdynaamisesta mallista vaatii erittäin suuren määrän hitaita törmäyssimulaatioita, jotta niitä voitaisiin hyödyntää QGP:n ominaisuuksien määrittämisessä. Monesti puhutaan jopa 100 miljoonasta CPU-tunnista, kertoo Hirvonen.
Koneoppiminen ratkaisuna
Väitöskirjassaan Hirvonen ratkaisee laskenta-aikaongelman koneoppimisen avulla.
- Väitöskirjani eräs päätavoitteista on ollut hitaiden simulaatioiden korvaaminen neuroverkoilla, jolloin tarvittava laskenta-aika tippuu murto-osaan aiemmasta. Tämä mahdollistaa tulevaisuudessa QGP:n ominaisuuksien määrittämisen entistäkin paremmalla tarkkuudella, Hirvonen toteaa.
FM Henry Hirvosen teoreettisen fysiikan fysiikan väitöskirja ”Probing Properties of Quark-Gluon Plasma Using Machine Learning” tarkastetaan 6.9.2024 klo 12.00 fysiikan laitoksen luentosalissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii professori Bjoern Schenke (Brookhaven National Laboratory, NY, USA) ja kustoksena yliopistotutkija Harri Niemi (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Väitöskirja Probing Properties of Quark-Gluon Plasma Using Machine Learning” on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/96689
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Väitöskirjatutkija Henry Hirvonen, henry.v.v.hirvonen@jyu.fi
Elina LeskinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 461 7880elina.leskinen@jyu.fiKuvat
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Miksi juoksijat jakavat dataa lenkkeilystään muille?29.8.2024 14:42:39 EEST | Tiedote
Mediassa uutisoitiin alkuviikosta ilmiöstä, jossa kiireiset ihmiset palkkaavat toisia juoksemaan lenkkejä puolestaan sosiaalista mediaa varten. Jyväskylän yliopistossa Lauri Palsa ja Pekka Mertala ovat tutkineet liikuntaharrastajien suhdetta teknologiaan, ja ovat tunnistaneet syitä sille miksi teknologioita käytetään ja dataa jaetaan muille.
Kolme Jyväskylän yliopiston professoria valittiin Teknillisten tieteiden akatemiaan28.8.2024 09:00:00 EEST | Tiedote
Teknillisten tieteiden akatemiaan valittiin kolme Jyväskylän yliopiston informaatioteknologian tiedekunnan tutkijaa, Heikki Karjaluoto, Tommi Kärkkäinen ja Ilkka Pölönen. TTA on suomalainen tiedeakatemia, joka pyrkii edistämään teknistieteellistä tutkimusta sekä tutkimuksen ja elinkeinoelämän yhteistyötä.
Päästöt vaikuttavat vesieliöiden kasvuun ja käyttäytymiseen28.8.2024 07:10:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston uusin tutkimus paljastaa, että kokoon kohdistuva valinta, kuten kalastusvalinta, saattaa vaikuttaa kalojen stressinsietokykyyn, joka puolestaan vaikuttaa merkittävästi kalojen kuntoon ja selviytymiseen muuttuvissa ympäristöissä. Tutkimuksessa osoitettiin, että pitkäkestoinen altistuminen mangaanisulfaatille (MnSO4), joka on yleinen yhdiste kaivosten jätevesissä, vaikuttaa haitallisesti seeprakalojen kasvuun, fysiologiaan ja käyttäytymiseen.
Päättöarvioinnin uudistus on luonut opettajan arviointityöhön jännitteitä27.8.2024 09:00:00 EEST | Tiedote
Uudistuneet arviointikriteerit peruskoulun päättöarvosanoille parantavat arvosanojen yhdenmukaisuutta ja opiskelijavalintojen oikeudenmukaisuutta. Uuden tutkimuksen mukaan uudistus on luonut opettajien arviointityöhön uudenlaisia jännitteitä.
Väitös 30.8.2024: Immuunisolujen tiheys ja sijainti vaikuttavat suolistosyöpäpotilaan ennusteeseen (Elomaa)26.8.2024 08:38:49 EEST | Tiedote
FM Hanna Elomaa tutki väitöskirjassaan immuunisolujen merkitystä suolistosyövässä sekä kartoitti immuuni- ja syöpäsolujen välisiä vuorovaikutussuhteita. Saadut tulokset edistävät suolistosyöpäpotilaan ennusteen arviointia ja voivat auttaa uusien syöpähoitojen kehittämisessä.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme