Tampereen yliopiston professorin Heidi Kuusniemen puheessa vilahtelevat sulassa sovussa niin satelliittidata, avaruustalous kuin maitopurkit ja bussitkin. Mistäkö puhutaan? No, paikannusteknologiasta.
Kuusniemi aloitti langattomien järjestelmien professorina Tampereella elokuun alussa, mutta yliopisto on hänelle tuttu jo opiskeluajoilta 20 vuoden takaa. Silloin matematiikasta ja tekniikasta innostunut opiskelija aloitti ensin teknillisen matematiikan ja teknillisen fysiikan opinnot, mutta siirtyi tietotekniikkaan, kun tietokonetekniikan professorilla oli monta tutkimushanketta ja hän tarvitsi tutkimusapulaisia.
– Pääsin mukaan tutkimusprojektiin, jossa kehitettiin uusia paikannusmenetelmiä matkapuhelimille. Huomasin nopeasti, että paikannus ja paikkatieto yhdistävät matematiikan, fysiikan, tieto- ja tietoliikennetekniikan sekä monet yhteiskunnalliset sovellukset – eli on aika täydellinen ala uteliaalle insinöörille.
Paikkatietotekniikkaan ja satelliittinavigointiin liittyivät niin diplomityö kuin väitöskirjakin, jonka Kuusniemi teki osittain Kanadassa.
– Tampereen teknillisellä yliopistolla oli tuolloin vahva tohtorikoulutus ja erinomainen hankerahoitustilanne, ja Nokia-vetoisesti oltiin – ja ollaan edelleenkin – paikannuksessa maailman huippua. Suomi oli 2000-luvun alussa yksi maailman johtavista GPS-kehityksen ja -tutkimuksen keskuksista. Nokia rahoitti työtä, ja Nokian ansiota on, että paikannus tuotiin laajasti osaksi mobiiliteknologiaa. Ensimmäinen GPS-puhelin oli tosin Benefonin valmistama, mutta vuonna 2005 Nokia laajensi teknologiaa tuomalla N95-puhelimiinsa karttapohjaisen GPS-vetoisen paikannuksen.
Sanokaa Galileo!
Mutta eipäs puhuta vain GPS:stä. GPS (Global Positioning System) on vain yksi maailmanlaajuisiin satelliittipaikannusjärjestelmiin (GNSS, Global Navigation Satellite System) kuuluvista järjestelmistä. Muita ovat esimerkiksi Euroopan Galileo, Venäjän GLONASS ja Kiinan BeiDou. GNSS tarkoittaa, että käytetään näitä eri satelliittijärjestelmiä samanaikaisesti parantaen käyttäjän sijainti- ja aikatiedon tarkkuutta, luotettavuutta ja saatavuutta.
– Lisäksi monet maat kehittävät omia paikannusjärjestelmiään, mutta jo nyt kännyköissämme nämä neljä eli GPS, Galileo, GLONASS ja BeiDou toimivat päällekkäin. Niiden rinnakkainen toiminta kehitettiin yhteistyössä silloin, kun yhteistyötä vielä vahvasti tehtiin. Järjestelmien satelliitit kulkevat eri korkeuksilla, ovat teknisesti itsenäisiä mutta yhteiskäyttöisiä, Kuusniemi sanoo.
Maailmanpoliittisen tilanteen kiristyttyä ollaan Euroopassa tyytyväisiä ja ylpeitäkin omasta, Galileoksi nimetystä satelliittijärjestelmästä. Sen erityisvahvuus on harhautuksen esto eli autentikointi.
– Tavoitteeni onkin, ettei puhuttaisi GPS:stä, vaan Galileosta. Onhan sen kehittämisessä ollut vastatuulta, mutta nyt se on todella tarkka ja luotettava. Ja kun GPS on Yhdysvaltojen puolustusministeriön hallitsema ja ylläpitämä järjestelmä, Galileo on EU-valtioiden yhteinen siviilijärjestelmä, jossa on lisäksi erikseen oma, suojattu signaalinsa viranomaiskäyttöön.
Kriittistä mutta haavoittuvaa infraa
Satelliittipaikannus on vakiintunut kriittiseksi infrastruktuuriksi niin liikenteessä, maanpuolustuksessa kuin yhteiskunnan eri tietojärjestelmissäkin. Liikenteen turvallisuus ja sujuvuus paranevat, resurssienhallinta tehostuu. Muun muassa.
Se on myös haavoittuvaa. Häiriö- ja häirintätilanteet ovat viime vuosina lisääntyneet, ja ne näkyvät arjessa, kun siviili-ilmailu, meriliikenne, maatalous ja aikajärjestelmät kärsivät satelliittipaikannusvirheistä ja saatavuusongelmista.
– Yhteiskunta on hyvin riippuvainen satelliittisignaaleista. Kun paikkatieto horjuu, koko digitaalisen yhteiskunnan perusta horjuu. Siksi tarvitsemme uusia, entistä luotettavampia ja häiriönkestävämpiä paikannus- ja ajanmääritysratkaisuja.
Professorin omalla työsaralla suurimmat tämänhetkiset haasteet liittyvätkin juuri satelliittisignaalien häiriönkestävyyteen ja luotettavuuteen. Miten häiriönkestoa tai -estoa sitten kehitetään?
– Esimerkiksi Galileo kiertää maapalloa keskikorkealla kiertoradalla, noin 24 000 kilometrin korkeudessa. Satelliitit ovat noin bussin kokoisia, mutta niiden teho maan pinnalla on matala ja radiosignaali täten tosi haavoittuva. Vaikka radionavigointisignaalien taajuudet ovat suojattuja, häiriöitä esiintyy silti. Euroopassakin on viime vuosina kehitetty matalan kiertoradan satelliittipaikannusjärjestelmiä, niin sanottuja LEO-PNT-ratkaisuja, kuten viimeisimpänä Galileo-järjestelmän ”pikkusisko” Celeste. LEO-satelliitit kiertävät noin 500 kilometrin korkeudessa ja voivat olla kooltaan vain noin maitopurkin kokoisia. Niiden avulla voidaan saada parempi teho ja häiriönsieto. Mutta kun Galileo-satelliitteja tarvitaan globaaliin paikantamiseen 30, LEO-satelliitteja tarvitaankin satoja – mikä valitettavasti sitten myös kasvattaa tavaran määrää avaruudessa.
Yksi haaste on sekin, että monet satelliittiteknologiat ovat niin sanottuja kaksoiskäyttöteknologioita eli sama järjestelmä palvelee sekä siviili- että sotilastarpeita.
– Tämä on näitä teknologioita kehitettäessä ja tutkittaessa hyvä tiedostaa. Ja koska avaruuteen lähetetään aina vain lisää valtiollisia ja kaupallisia satelliittijärjestelmiä dataa tuottamaan, pitää tiedostaa sekin, että avaruus on resurssi, jota pitää käyttää vastuullisesti. Avaruusromu on kasvava ongelma, ja koska avaruus on tavallaan ehtyvä luonnonvara, meidän on huolehdittava sen kestävästä käytöstä – jottei käy niin kuin planeettamme useille meriekosysteemeille.
Heidi Kuusniemi huomauttaa, että haasteisiin liittyy myös mahdollisuuksia, eli on pakko etsiä uusia keinoja, kehitettävä entistä älykkäämpiä, itsekorjaavia ja ympäristöä havainnoivia järjestelmiä, jotka tukevat kestävää kehitystä.
– Haluankin olla vaikuttamassa siihen, että Suomi on tunnettu luotettavan ja vastuullisen paikannuksen sekä avaruustalouden edelläkävijä.
Pätkätyö ei tue innovointia
Vuoden Professori 2025 -tunnustuksen Professoriliitolta saanut Heidi Kuusniemi tutkii, opettaa, ohjaa opinnäytetöitä, hakee tutkimusrahoitusta eri lähteistä ja johtaa tutkimushankkeita. Laajassa kuvassa hän sanoo yrittävänsä rakentaa tutkimusekosysteemejä ja ratkaisuja yhteiskunnan ja teollisuuden haasteisiin.
– Professorin yksi tärkeimmistä tehtävistä on etsiä tutkimusrahoitusta. Tarvetta paikkatietoteknologialle on, ja rahoituslähteitäkin on runsaasti, kuten liikenne, teollisuus ja puolustusteollisuus, joka onkin nyt mukana entistä laajemmin. Myös uudehko instrumentti European Defense Fund on hyvä rahoituslähde tutkijoillekin. Mutta pitää osata myydä tutkimuskysymysten tärkeys. Rahanhakijan pitää pystyä perustelemaan, miksi maailma olisi entistä parempi paikka, jos hänen hankkeensa toteutettaisiin.
Kuusniemi korostaa, että tutkimukseen ja kehittämiseen pitää pystyä panostamaan, jos kerran kasvua ja uusia menestyksiä haetaan.
– Tutkimuksen kautta Suomelle saadaan uusia innovaatioita ja keksintöjä, avaimia tehdä asioita entistä paremmin, tehokkaammin ja kestävämmin kuin ennen.
Mutta pätkärahoitus ja pätkätyöt eivät innovointia tue.
– Tosi iso ongelma tutkijakentässä on se, että tutkijat ovat pätkätyöläisiä, heidän urapolkunsa on epävarma. Se karkottaa loistavia tutkijoita tiedemaailmasta pois. Menetämme paljon potentiaalia.
Kuusniemi huomauttaa, että Suomen tulevaisuus nojaa siihen, että arvostamme tiedettä ja tutkimusta tarpeeksi, että investoimme siihen pitkäjännitteisesti.
– Huippututkimus ja innovaatiokyky eivät synny hetkessä, vaan ne rakentuvat vahvasta tieteellisestä perustasta, tutkimusosaamisesta ja vakaasta toimintaympäristöstä.
Johtajana Kuusniemi pyrkii paitsi turvaamaan tutkijoiden rahoitusta, myös kannustamaan ja mahdollistamaan muillakin toimillaan heidän onnistumistaan.
– Yritän huolehtia rahoituksesta, jotta tutkijoilla on rauha tutkia. Ja yritän rakentaa tiimejä, joissa ihmiset uskaltavat kokeilla ja joskus epäonnistua. Hyvässä tiimissä luotetaan siihen, että toiset tarvittaessa kannattelevat lätäköiden yli.
Tohtorit kehittämään yritysten menestysreseptejä
Insinööritieteissä yritysyhteistyötä tehdään paljon. Kuusniemen mielestä yritykset osaavat hyödyntää tutkijoita ja tutkijat ymmärtävät perustutkimuksesta kumpuavan soveltavan tutkimuksen tärkeyden. Kaupallistamispolkua on yliopistossa rakennettu professorin arvion mukaan hyvin, ja tutkijoita tuetaan olemaan yhteyksissä yrityksiin.
– Mutta voisi yhteistyö olla tiiviimpääkin. Tieteeseen perustuvassa kehittämisessä on yritykselle vahva pohja luoda menestysreseptejä. Haluaisinkin nähdä Suomessa nykyistä enemmän teollisuudessa tehtäviä väitöskirjoja eli tohtorikoulutuksen viemistä teollisuuteen. Toivon, että yritykset ymmärtäisivät yhä paremmin sen vahvuuden, miten tieteellistä osaamista saisi käytettyä oman kehitysprosessin tukena, nähtäisiin tohtorikoulutuksen tieteellisen prosessin osaamisen arvo.
Kuusniemi tietää kyllä, että tuotekehityksen salassapidossa tai julkisuudessa on omat ongelmansa.
– Eli tarvitaan sellaista vertaisarviointia ja yhteisjulkaisuja, jotka todistavat, että tohtori on tutkintonsa ansainnut, vaikka kaikki tulokset eivät julkisia olisikaan. Esimerkiksi Ruotsissa teollinen tohtorikoulutus on pidemmällä kuin meillä, siellä on tähän hyviä malleja.
Vastuullinen tulevaisuus
Heidi Kuusniemen työpöydällä on nyt niin ajankohtaisia ja mielenkiintoisia kehittämiskohteita, että työtä riittää. Hän uskoo satelliittidatan merkityksen kasvavan edelleen nopeasti. Sen mahdollisuuksista hyödynnetään vasta murto-osa.
– Satelliittidatan käyttöä yhteiskunnassa voidaan tehostaa. Erityisen kiinnostavana näen paikkatiedon ja tekoälyn yhdistämisen esimerkiksi energiatehokkuuden, liikenteen turvallisuuden ja ilmastonmuutoksen seurannan tukena. Laajemminkin avaruustalous on tärkeä ala, kun etsimme kasvun avaimia. Avaruusbisnes vahvistuu koko ajan, ja suomalaiset ovat kyllä siinä jo erinomaisesti mukana.
yhtä aikaa, Heidi Kuusniemi sanoo.
Heidi Kuusniemi
Syntynyt 22.11.1979 Pietarsaaressa
Asuu Tampereen Vuoreksessa, perheessä mies, 11-vuotias tytär, kaksi kissaa ja koira.
Koulutus
Valmistui tietotekniikan diplomi-insinööriksi Tampereen teknillisestä korkeakoulusta 2002; diplomityö yhteistyössä Nokian mobiilipaikannuksen tuotekehitysyksikön kanssa. Väitteli tekniikan tohtoriksi 2005, väitöskirjan aiheena satelliittipaikannuksen virhemallinnus; osa väitöstutkimuksesta Calgaryn yliopistossa Kanadassa.
Opiskeli kasvatustieteitä (opettajan pedagogiset opinnot) Tampereen yliopistossa 2002–2003 ja liikkeenjohdon koulutusohjelman Aalto-yliopistossa 2016–17. Kaliforniassa Stanfordin yliopistossa vierailevana tutkijana GPS-laboratoriossa 2017.
Dosentin arvot Aalto-yliopistosta, Tampereen yliopistosta ja Vaasan yliopistosta.
”Calgaryn yliopiston geomatiikan laitoksella opin, miten vahva alusta kansainvälinen tiedeyhteisö parhaimmillaan on, ja sain erinomaisia esimerkkejä tutkijoista, jotka olivat avoimia, uteliaita ja kunnianhimoisia. Aika Stanfordin yliopiston GPS-laboratoriossa taas vahvisti uskoa siihen, että suomalainen tutkimus on kansainvälisesti erittäin kilpailukykyistä.”
Ura
Väitöskirjan jälkeen ohjelmistokehittäjänä Fastrax Oy:ssä 2005–2009.
Eri tehtävissä, muun muassa professorina ja johtajana Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksessa vuodesta 2009 ja Vaasan yliopistossa 2018–2025; Vaasassa johti myös Merenkurkun avaruuskeskusta ja Digital Economy -tutkimusalustaa.
Elokuusta 2025 toiminut Tampereen yliopistossa langattomien järjestelmien professorina. Keskittyy erityisesti langattomien paikannusjärjestelmien kehittämiseen ja häiriönsietokyvyn parantamiseen. Yhteisprofessuuri Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksen kanssa.
Vuoden Professori 2025.
”Työurani on kulkenut yliopistojen, tutkimuslaitosten ja teollisuuden rajapinnoilla.”
Luottamustoimet
Pohjoismaisen Navigointijärjestön (NNF) puheenjohtaja, Suomalaisen Tiedeakatemian ja Teknillisten Tieteiden Akatemian jäsen. Neuvonantajana satelliittipaikannuksen työryhmissä Euroopan komissiossa ja Euroopan avaruusjärjestössä.
Ollut aktiivinen myös muun muassa YK:n Women In Space -toiminnassa ja Women In PNT (Position, Navigation and Timing) -tutkijayhteisössä.
”Tutkimus tarvitsee monipuolista osaamista ratkomaan yhteiskunnan tärkeimpiä kysymyksiä, tarvitaan monenlaisia näkökulmia ja uskallusta kysyä asioita. On tärkeää rohkaista myös naisia hakeutumaan tieteen ja tekniikan aloille.”
Harrastukset
Musiikki, soittimina oboe ja piano. Ulkoilu perheen ja koiran kanssa.
Motto
”Pikku Kakkosesta tuttua lastenlaulua lainatakseni: Älä luovuta, koita uudestaan!”
Mistä saat virtaa?
”Yhteistyöstä ja innostuneista ihmisistä, jotka haluavat kehittää, kehittyä ja tehdä asioita isosti. Lisäksi luonto, erityisesti meri- ja järvimaisemat, sekä perheen lemmikkieläimet auttavat palautumaan ja antavat energiaa.”
TOP 3 tavoitteet
”Säilyttää tasapaino elämässä eli löytää aikaa sekä tutkimustyölle että perheelle ja ystäville ja tehdä oivalluksia niin töissä kuin työn ulkopuolellakin.
Tehdä ja mahdollistaa sellaista teknistieteellistä tutkimusta ja koulutusta, jotka auttavat Suomea menestymään.
Tukea opiskelijoita ja nuoria löytämään intohimo tieteeseen ja tutkimukseen.”
Teksti Annikaisa Knuutila • Kuvat Olli-Pekka Latvala