Issuu on Google+

Erilehe väljaandmist toetasid Eesti teaduse tippkeskused Projektijuht: Kristel Reidla, kristel.reidla@lehed.ee

Teaduse tipptase – pühendunud inimesed, hea keskkond ja julged eesmärgid Tippteadlaste hääl peab kõlama nii teaduskogukonnas kui ka ühiskonnas laiemalt.

juht Raimund Ubar); • Keskkonnamuutustele kohanemise tippkeskus (Eesti Maaülikool, juht Ülo Niinemets); • Mesosüsteemide teooria ja rakendused (Tartu Ülikool, juht Vladimir Hižnjakov); Kõrgtehnoloogilised materjalid (Tartu Ülikool, juht Enn Lust); • Tumeaine (astro)osakeste füüsikas ja kosmoloogias (Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut, juht Martti Raidal) • Mittelineaarsete protsesside analüüsi keskus (Tallinna Tehnikaülikool, juht Jüri Engelbrecht).

Jüri Engelbrecht Tippkeskuste nõukogu esimees

T

ipptasemele jõudmine teaduses, nii nagu ka teistes eluvaldkondades, pole kerge. See nõuab pühendunud inimesi, head keskkonda ja eesmärkide julget püstitamist. Talentidele, kes kahtlemata tippteaduses olulist osa mängivad, peab olema kasvuruumi ja tingimusi. Teaduse tippgruppide toetamine spetsiaalsete programmide abil on osutunud tõhusaks vahendiks nii uute teadmiste genereerimisel kui ka teadlaskonna konsolideerumisel paremate tulemuste saamiseks, seda nii rahvusvahelises ulatuses kui ka siseriiklikult. Need riigid, kus selline suhtumine teadustegevusse on omaks võetud, on ka edukad üldises plaanis. Eesti alustas esimese tippkeskuste programmiga (2002– 2007) riigieelarveliste vahendite abil, teine programm (2008– 2015) ja selle lisa (2011–2015) võttis kasutusele Euroopa Liidu tõukefondid. Tippkeskuste programmid on andnud tugeva tõuke genoomika, materjaliteaduse, bioloogilise mitmekesisuse uuringute, tahkisefüüsika, keemia, arvutiteaduse, meditsiiniuuringute, komplekssüsteemide jt valdkondade arendamisele. Väljapaistvaid tulemusi tänu nendele programmidele on palju (vt raamat „Research in Estonia. Present and Future”, Tallinn, Eesti TA, 2011) ning oluliselt on kasvanud Eesti teadusuuringute ja teadlaste nähtavus maailmas. Enne kui asuda Eesti Teaduse Tippkeskuste loetlemise ja tegevuse kirjeldamise juurde, oleks sobiv üles lugeda mõned üldised põhimõtted. Tänavu aprillis Taani EL-i eesistumisel Aarhusis toimunud konverentsil kiideti heaks nn Aarhusi dek-

Tartu Ülikooli teadlaste loodud seade aatomkihtsadestuse kasvatamiseks ja uurimiseks. laratsioon ekstsellentsusest teaduses, mille alapealkiri on väga oluline – investeering tulevikku. Nii see tõepoolest on – andes talendikatele teadlastele vabad käed, luuakse parimad tingimused uute ideede arendamiseks, uute paradigmade tekkimiseks, läbimurreteks teadmistes, mis loovad aluse homsetele rakendustele. Ja deklaratsioon loetleb ka tingimusi – usaldus ja vabadus, pikaajaline perspektiiv, loominguline õhkkond, multidistsiplinaarsus, talentide toetamine, hea infrastruktuur. Meie tippkeskused tegid samuti hiljuti kokkuvõtte tulevikuperspektiividest ning märkisid oluliste joontena järgmist: tippteadlaste stabiilsete uuringute jätkusuutlikkus, ühised uuringud sõltumata ametkondlikust kuuluvusest, tingimused andekate noorte teadlaste kasvatamiseks ja naasmiseks kodumaale, teadmiste siirde soodustamine, paremad tingimused rahvusvaheliseks koostööks ja

integreerumiseks rahvusvahelise teadusruumiga. On öeldud ka, et sellistel tippkeskustel on kaudne mõju majandusele, olemata seejuures majanduse osa. Sellest on pragmaatikutel ilmselt raske aru saada, sest nemad loevad oluliseks ikka asju ja tooteid, jättes kõrvale teadmised. Tulles nüüd Eesti juurde, paar sõna esimesest programmist (2002–2007), mille algatas Teaduskompetentsi Nõukogu ( TKN) pärast paariaastast kogemust sihtfinantseerimise jagamisel. Kui TKN-i esimene siht oli kõrvaldada „vesivõsud” teaduses, mis pärinesid veel N Liidu ajast, siis järgmisena ilmnes selge vajadus toetada parimaid. Eeskuju saadi Soome kogemustest, kus selline riiklik programm oli juba mitu aastat toiminud. Lisaks aga veel Euroopa Liidu raamprogrammid, mis samuti toetasid tugevat teadust Ida-Euroopa maades. Nende 10 tippkeskuse

tegemistest leiab ülevaate raamatust „Eesti teaduse tippkeskused 2004”. Praegune tippkeskuste programm toetab järgmisi keskusi: • Bioloogilise mitmekesisuse tippkeskus (Tartu Ülikool, juht Martin Zobel); • Genoomika tippkeskus (Eesti Biokeskus, juht Maido Remm); • Neuroimmunoloogia siirdeuuringute tippkeskus (Tartu Ülikool, juht Eero Vasar); • Arvutiteaduse tippkeskus (Tallinna Tehnikaülikool, juht Tarmo Uustalu); • Keemilise bioloogia tippkeskus (Tartu Ülikool, juht Tanel Tenson); • Kultuuriteooria tippkeskus, (Tartu Ülikool, juht Valter Lang); • Elektroonikasüsteemid ja biomeditsiinitehnika (Tallinna Tehnikaülikool,

Tippkeskuste konkurss oli tihe ja range rahvusvahelise ekspertide paneeli põhikriteeriumiks oli ekstsellentsus. On äärmiselt oluline märkida, et ülaltoodud nimekirjas on toodud põhiasutuse nimi, kuid enamikul juhtudel on tegemist mitme ülikooli ja teiste teadusasutuste koostööga. Keskmiselt on ühte tippkeskusse haaratud uurimisrühmade arv 5. Praeg u ne t ippkesk uste r a h a st a m i s e prog r a m m i maht on kokku 46,5 miljonit eurot. Rahastamine toimub Majanduskeskkonna arendamise rakenduskava prioriteetse suuna „Eesti teadus- ja arendustegevuse konkurentsivõime tugevdamine teadusprogrammide ja kõrgkoolide ning teadusasutuste kaasajastamise kaudu” raames ning rahastamist korraldab SA Archimedes. Et mängus on tõukefondid, siis 85% tippkeskuste abikõlblikest kulutustest kaetakse Euroopa Regionaalarengu Fondi vahenditest, 10% riigieelarvest ja 5% projekti abikõlblikust maksumusest jääb toetuse saaja kanda. Kuna teadusuuringute riiklik rahastamine on viimastel aastatel teatavasti olnud külmutatud, siis lisaks siht- ja baasfinantseerimisele (2011. a – kokku

ca 45 miljonit eurot) on see tippkeskustele tõukefondidest eraldatud toetus (ca 6–7 miljonit eurot aastas) oluliselt soodustanud kõrgetasemelisi teadusuuringuid. Ü levaade t ippkesk uste tegevusest ja sihtidest on leitav SA Archimedes kodulehel ning publikatsioonis „Estonian Centres of Excellence in Research 2012”. Tippteadlaste hääl peab kõlama nii teaduskogukonnas kui ka ühiskonnas laiemalt. Seetõttu moodustasid Eesti teaduse tippkeskused 2012 aasta mais Eesti Teaduse Tippkeskuste Nõukogu ( ET T K N ). Sel le Nõu kog u eesmärkideks on arendada ja tugevdada teadustegevuse ekstsellentsust ning edastada nii Vabariigi Valitsusele kui ka ühiskonnale tippteadlaste seisukohti ja arvamusi teadustegevuse arendamiseks Eestis. Nõukogu esimesteks väljaastumisteks olid seisukohad uue rahastamissüsteemi elluviimiseks ETAG-i kaudu ning ettevaade tippkeskuste programmi jätkamiseks järgmise teadus- ja arendustegevuse strateegia raames. See on igati õigustatud mitte ainult Eesti teadustegev use hoogustamisel, vaid ka Euroopa Liit on oma teadusuuringute tulev ikuplaanides koondnimega Horisont 2020 ühe prioriteedina kolmest nimetanud „ekstsellentsuse”. Hiljutine juhtkiri mainekas teadusajakirjas Science (juuni, 2012) rõhutab USA vajadust rahastada tugevaid alusuuringuid ülikoolides, eks seegi ole märk liikumisest samas suunas. Jät k usuut li k k use huv ides peame aga Eestis mõtlema tulevikule, kui tõukefonde enam kasutada ei saa ning tippkeskuste programmi tuleb rahastada riigieelarvest. Loodetavasti jätkub teadusjuhtidel ning poliitikutel tulevikuvaadet, et seda ka teha. Käesolev erileht a nnab pildi Eesti tippkeskuste tänastest toimingutest, tuues esile eelkõige põnevad uuringud teaduse eesliinil.


2

BIOLOOGILISE MITMEKESISUSE TIPPKESKUS (juht Martin Zobel)

Mitmekesisuse uurimine nõuab detailseid väliuuringuid. Pildil tippkeskuse teadlased välitöödel Laelatu puisniidul, Põhja- ja Kesk- Euroopa mitmekesisuse tulipunktis.

E

lurikkuse mõistmiseks ja kaitsmiseks on ennekõike vaja tunda liike, nende levikut ning omavahelisi seoseid looduses. Selline laiaulatuslik ja mitmeid valdkondi hõlmav uurimistöö nõuab erinevate teadusrühmade omavahelist koostööd nii kohalikul kui ka rahvusvahelisel tasandil. Just seetõttu lõid 2008. aastal kõik Tartu Ülikoolis eluslooduse mitmekesisust uurivad teadusrühmad ühtse koostööplatvormi – bioloogilise mitmekesisuse tippkeskuse FIBIR (Frontiers in Biodiversity Research). Üks olulisi eeliseid, mida

selline seotus ja koostöö erinevate uurimisrühmade vahel annab, on paljusid liigirühmi üheaegselt käsitlev, n-ö taksoniülene lähenemine. Omavahel teevad koostööd taimede, loomade ja seente uurijad. Oskuste ühendamine võimaldab välja selgitada, kas taimede, seente ja putukate liigirikkus oleneb samadest teguritest, sealhulgas inimmõjust. Erilist tähelepanu pööratakse kliimamuutuste ja maakasutuste mõjule. Kuidas sõltub elurikkus inimtegevuse intensiivsusest? Ja vastupidi – kas elurikkus pehmendab inimese mõju ökosüsteemide seisundile? Selliseid taksoniüle-

seid uurimisrühmi on maailmas veel üsna vähe, mistõttu on ka FIBIRis tehtav töö ainulaadne. Taksoniülesuse kõrval on tippkeskuse teiseks märksõnaks „nähtamatu nägemine” ehk teisisõnu looduse selle osa uurimine ja määratlemine, mida on raske näha isegi mikroskoobiga, kuid mida saab uurida pärilikkuseaine (DNA) kaudu. Kui seni peeti molekulaarbioloogiat ja ökoloogiat üksteisest kaugel asuvateks teadusharudeks, siis tippkeskuse tegevus põhineb paljuski kaasaegsete molekulaarsete meetodite rakendamisel elurikkuse uurimiseks. (http://fibir.ut.ee)

GENOOMIKA TIPPKESKUS

G

enoomika tippkeskuses osalevad kolm töögruppi: •• professor Richard Villemsi töögrupp Eesti Biokeskusest (http://evolutsioon.ut.ee/) •• professor Andres Metspalu töögrupp TÜ Eesti Geenivaramust (www.geenivaramu.ee/, www.biotech.ebc.ee/) •• professor Maido Remmi töögrupp TÜ Molekulaar- ja Rakubioloogia Instituudist (http:// bioinfo.ut.ee/). Genoomis on DNA kujul kodeeritult kirja pandud see info, mida oleme eluks kaasa saanud oma vanematelt ja esivanematelt. Genoomika tippkeskuses uuritakse, kuidas on see info DNA koodis kirja pandud ning mida suudab DNA öelda meie päritolu ja omaduste kohta. Oluline roll tippkeskuse teadustöös on DNA järjestuste määramisel uute tehnoloogiate abil, mis võimaldavad järjestada inimese

(juht Maido Remm)

genoomi 8 päevaga. Meie teadusprojektides tekib petabaitides mõõdetavas mahus andmeid, mida analüüsitakse mitme tuhande protsessoriga kobararvutite abil. Mõned näited Genoomika tippkeskuse uurimisteemadest: üks meie edukamaid uurimistöö valdkondi keskendub inimkonna eelajalooliste ja hilisemate rännete ning lahknemiste ja/või segunemiste rekonstrueerimisele. Samuti uurime geenimustrite ja keelkondade geograafia seost tänapäeval. Sel eesmärgil võrdleme sadade inimgruppide geenimustreid üle kogu asustatud maailma. Teine suurem teemavaldkond on seotud geenide ja inimeste haigusriskide, iseloomu, eluea ning muude omaduste seostamisega. Assotsiatsiooniuuringutele lisaks kasutame teise põlvkonna DNA järjestamise meetodeid haigusi põhjustavate mutatsioonide

leidmiseks pärilike haigustega perekondades. Pärilike haigustega perekondi on kaua uuritud, kuid alles nüüd, tänu kogu genoomi järjestuse analüüsile, on mitmel juhul õnnestunud leida päriliku haiguse geneetilised põhjused. Lisaks inimese genoomi uurimisele tegeleme ka teiste organismide genoomide uurimisega. Näiteks uurime meres elava ja kaladest toituva teo Conus consors genoomi, et leida sealt valuvaigistava või muu bioaktiivse toimega valkude geene (vaata pilte ja videot aadressil http://conco.eu/). Arendame DNA määramisel põhinevaid teste patogeensete mikroobide avastamiseks. Meie disainitud testid, mis võimaldavad kiiremini ning täpsemalt eristada haigusi põhjustavaid viirusi, baktereid ning seeni, on kasutusel Eesti meditsiinilise diagnostika laborites. (http://genomics.ebc.ee)

NEUROIMMUNOLOOGIA SIIRDEMEDITSIINI TIPPKESKUS

(juht Eero Vasar)

KÕRGTEHNOLOOGILISED MATERJALID JÄTKUSUUTLIKUKS ARENGUKS (juht Enn Lust)

T

ippkeskuses osalevad TÜ keemia instituudi (professorite Enn Lusti ja Ilmar Koppeli töörühmad), TÜ füüsika instituudi (professor Väino Sammelselja töörühm) ja TTÜ materjaliteaduse instituudi (professor Enn Mellikovi töörühm) teadlased. Tegeleme uute materjalide arvutidisaini, sünteesi, karakteriseerimise ja rakendamisega jätkusuutlikus kõrgefektiivses energeetikas, mis kujuneb lähiajal kindlasti maailma majanduse üheks arengumootoriks, kuna seni rakendatav traditsiooniline lähenemine ei suuda tagada piisavalt kõrget energeetilist efektiivsust ja keskkonnasõbralikkust. Tippkeskuse eesmärk on ühendada Eesti keemikute, füüsikute, materjaliteadlaste ja tehnoloogide teadmised ja oskused disainitud uudsete materjalide sünteesimiseks ja nende rakendamiseks fotoelektriliste päikesepatareide, superkondensaatorite, kütuseelementide, elektrolüüserite jt elektroenergeetikaseadmete arendamisel.

Konfokaal-mikroskoopia, mida rakendatakse Siirdemeditsiini tippkeskuses, uurimaks seost mitokondrite autofaagia ja neurodegeneratiivsete haiguste vahel.

S Elektronmikroskoopia pilt tahkeoksiidse kütuseelemendi ühikraku läbilõikest. Tippkeskuses pööratakse suurt tähelepanu laser-, sünkrotron- ja neutronkiirgusallikate ning ülikõrglahutusega mikroskoopia baasil nanostruktuursete ja mikropoorsete materjalide süvastruktuuri analüüsimetoodika edasiarendamisele ning reaktsioonimehhanismide identifitsee-

rimisele, kaasates nii Eesti kui ka rahvusvaheliste uurimiskeskuste infrastruktuuri. Väljatöötatavad uudsed komposiitmaterjalid ja nende baasil valmistatavad seadmed loovad eeldused kõrgtehnoloogilise tööstuse intensiivsemaks arenguks nii Eestis, Euroopa Liidus kui ka kogu maailmas.

iirdemeditsiini tippkeskuse eesmärk on tipptasemel alus- ja siirdeuuringute läbiviimine neuroimmunoloogia valdkonnas. Tippkeskuse tuumiku moodustavad kuus uurimisrühma: viroloogia (professor I. Lutsar), immunoloogia (professor R. Uibo), kliiniline metaboloomika (professorid M. Zilmer ja U. Soomets), molekulaarne patoloogia (professor P. Peterson), neurofarmakoloogia (professorid A. Žarkovski ja A. Kaasik) ja füsioloogiline genoomika (professorid E. Vasar ja S. Kõks). Tippkeskuses tegutsedes

on teadlased jõudnud mitme olulise tulemuseni. Neist kõige si l mapa istava ma k s t u leb pidada P. Petersoni töögrupi avastust, et epigeneetiline kood reguleerib organismile omaste antigeenide ekpressiooni ja T-rakkude negatiivset selektsiooni tüümuses. See on mehhanism, mille vahendusel immunoregulaator AIRE aktiveerib inaktiivsed kromatiini piirkonnad, viies sadade geenide ekspresseerumiseni ning selle vahendusel organismi immuunsüsteemi füsioloogilise arenguni. A. Kaasiku uurimisrühm näitas olulist

seost mitokondrite autofaagia ja neurodegeneratiivsete haiguste vahel. Nende uuringute põhjal on tõenäoline, et Parkinsoni tõvele omane rakusisene α-sünukleiini akumulatsioon viib mitokondrite autofaagia ja hukkumiseni. Tippkeskuse tegevuses on tähtis rahvusvaheline koostöö ja teadlaste naasmine välismaalt. Selles vallas on oluline märkida väga edukalt USA-s Sanford-Burnhami meditsiiniuuringute instituudis töötanud prof T. Teesalu liitumist Siirdemeditsiini tippkeskusega. (http://biomedicum.ut.ee/cetm)


3

KEEMILISE BIOLOOGIA TIPPKESKUS (juht Tanel Tenson)

M

eie ümber ja sees on laialdane mikromaailm, millest me tihti teadlikudki ei ole. Meie keha koosneb rakkudest. Lisaks meie endi rakkudele elab meis ka palju baktereid. Seejuures on bakterirakkude arv umbes sada korda suurem inimese enda rakkude arvust. Kuna bakterid on väikesed, siis meie kehamassist moodustavad nad küll pisema osa. Baktereid on hulganisti ka kõigis keskkondades, millega me kokku puutume. Enamasti elame bakteritega rahulikult koos ja neist on meile pigem kasu kui kahju. Aga vahel läheb olukord käest ning meid nakatavad sellised bakterid, kes põhjustavad haiguse, võime saada kopsupõletiku, tuberkuloosi, süüfilise või muud ebameeldivat.

Lisaks bakteritele elame pidevalt koos viirustega. Viirused rangelt võttes elusorganismid ei ole, kuna neil puudub iseseisev ainevahetus. Paljunemiseks peavad nad kasutama oma peremehe rakke. Ka viiruseid sisaldub meie organismis palju. Samuti on viiruseid suures hulgas meid ümbritsevas keskkonnas. Ja nagu bakterite puhul, nii ka viiruste puhul meile neist tavaliselt kahju ei sünni. Vahel aga läheb olukord käest ja võimust võtavad meile ebameeldivad viirused, näiteks HIV või gripiviirus. Seega tekivad olukorrad, milles meil on vaja bakterite ja viiruste vastu võidelda. Viiruste vastu on olnud efektiivsed vaktsiinid, mille abil on selline ohtlik viirus nagu

rõugev iir us li k v ideer it ud ning paljude raskeid haigusi põhjustavate viiruste levikut hoitakse kontrolli all. Bakterite poolt põhjustavate haiguste vastu võitlemises põhjustasid revolutsiooni antibiootikumid − kemikaalid, mis spetsiifiliselt bakterirakku tapavad. Paraku muutuvad bakterid ja viirused kiiresti, esile tuleb ka pidevalt uusi haigustekitajaid. See tingib vajaduse viiruseid ja baktereid pidevalt edasi uurida. Keemilise bioloogia tippkeskuses püütaksegi leida kemikaale, mis viiruseid ja baktereid mõjutaksid. Teaduslikul eesmärgil püütakse oma uurimisobjektist rohkem teada saada, et pikemas perspektiivis panustada uute ravimeetodite väljatöötamisse. (http://cecb.ee)

INTEGREERITUD ELEKTROONIKASÜSTEEMIDE JA BIOMEDITSIINITEHNIKA TIPPKESKUS (juht Raimund Ubar)

K

eskuse üldine eesmärk on elukvaliteedi tõstmine innovatsiooni abil biomeditsiinitehnikas, elektroonikas ja arvutitehnikas. Luuakse teadusaluseid uut tüüpi tehnoloogiate jaoks koos rakendustega aju-uuringutes, kardioloogias ja dialüüsis. Uurimistöö haarab biosignaalide mõõtmist ja töötlemist uudse sensor- ja protsessortehnikaga. On välja töötatud meetod ja seade depressiooni avastamiseks ajusignaalide analüüsi abil. Patendid impedantsspektroskoopias on viinud rakendusteni uut tüüpi südamestimulaatorite loomisel. Äsja demonstreeriti Hannoveri messil seadet QUADRA, mis võimaldab senisest kiiremat biosignaalide mõõtmist. Uued optilised meetodid kardioloogias võimaldavad efektiivsemalt avastada varajast ateroskleroosi ning dialüüsi valdkonnas täpsemalt jälgida neeruasendusravi tulemuslikkust. Keskuse partneriks on Põhja-Eesti Regionaalhaigla. Uute meetodite realiseerimiseks vajalikud targad seadmed ja miniatuursed kiiplaborid on seotud vahetult inimesega ja tema siseorganitega ning peavad seetõttu olema väga usaldusväärsed, töökindlad, implantaatide puhul energiat säästvad ja äärmiselt kiiretoimelised reageerimaks mõõteinfole reaalajas. Need nõuded tingivadki koostöö vajaduse eri inseneriteaduste valdkondades. Loomisel on miniatuursete sardsüsteemide ja sensorvõrkude projekteerimisplatvorm, kus rakenduvad keskuse uurijate uudsed ideed, algoritmid ja meetodid. Rõhutada tuleks siin

MITTELINEAARSETE PROTSESSIDE ANALÜÜSI KESKUS (juht Jüri Engelbrecht)

M

ittelineaarsete protsesside analüüsi keskus (CENS – Centre for Nonlinear Studies) loodi 1999. aastal selleks, et koordineerida vastava valdkonna uurimisgruppide teadustegevust. CENS osales juba tippkeskuste programmis aastatel 2002–2007. Tänane CENS haarab 5 töögruppi: tahkise mehaanika, süsteemibioloogia, lainetuse dünaamika, juhtimisteooria ja optika. Esimesed neli gruppi on TTÜ KübI struktuuris, optika aga TÜ füüsika instituudis. Kõigi töögruppide uuringud haaravad mittelineaarseid protsesse, mis on reaalse maailma lahutamatu osa. Uuringute fookuses on lainelevi tahkistes, merel ja optilistes keskkondades, pehmisefüüsika, rakuenergeetika ning mittelineaarne juhtimisteooria. Mittelineaarsusele iseloomulikult on nende protsesside ilmingud tihti universaalsed (solitonid, koherentsus, astmeseadused, jne), mis annab täiendava sünergia ja lubab arendada spetsiifilisi meetodeid ja kontseptsioone nende protsesside modelleerimiseks, prognoosimiseks ja juhtimiseks keerukates komplekssüsteemides. Miks me seda teeme? Prag-

Üksiklainete interaktsioon veepinnal sõltuvana kohtumisnurgast. maatilisest küljest vaadatuna võiks üles lugeda rakendusi, olgu nendeks polariskoobid või Tallinna lahe lainedünaamika analüüs, mis muide laevaomanikele ei meeldi. Hulk teadmisi, mis teadmiste varasalves on ja mis on ärgitanud nii meid endid kui ka teisi edasi uurima, küll difusiooni läbi rakuseinte, et selgitada südame funktsioneerimist, küll turbulentsi mustrite (reostuse) leviprotsesse, küll spektroskoopiat ja nii edasi. Ilmselt on aga veel midagi muud, põhjapanevat ja edasiviivat. See on seotud tahtmisega mittelineaarsete prot-

KESKKONNAMUUTUSTEGA KOHANEMISE TIPPKESKUS

sesside tuumani jõuda, näha reegleid keerukate süsteemide toimimisel ja töötada seal, kuhu intuitsioon meid kättpidi ei vii, vaid annab tõuke ühes või teises suunas minna. CENS-i teaduslik personal on mitmete Euroopa Liidu projektide eestvedaja ning Wellcome Trusti grandi hoidja. CENS on üks teaduse rahvusvahelistumise eestvedajaid Eestis, sest tugeva ja uutele ideedele alati avatud teaduskeskuse renomee on siia toonud paljusid järeldoktoreid ja noorteadlasi teistest maadest. (http://cens.ioc.ee)

(juht Ülo Niinemets)

Unikaalne seade taimede gaasivahetuse uurimiseks.

M

Ajusignaalide analüsaator depressiooni avastamiseks. uusi väljapaistvaid meetodeid süsteemide projekteerimisvigade automaatseks avastamiseks ning parandamiseks. Keskus juhib kõrgetasemelist

projekti, kus partneriteks on maailma tippfirmad IBM ja Ericsson ning töötab CERN-i jaoks välja uut testimisseadet. (http://cebe.ttu.ee)

aailma ökosüsteemidel on suur võime kohaneda keskkonnamuutustega, kuid üldjuhul ei võeta seda kaasajal kliimamuutuste mõju prognoosimisel arvesse. Tippkeskuse teadlaste eesmärk ongi uurida taimede kohanemist keskkonnamuutustega alates molekulaarsetest ja rakulistest protsessidest kuni ulatuslike terveid ökosüsteeme hõlmavate muutusteni. Tippkeskuse töö on tiheda lt seotud Eesti teaduse infrastruktuuride teekaardi projektiga „Eesti Keskkonnaobservatoorium”, eelkõige selle projekti raames rajatatava SMEAR-jaama (Station for Measuring Forest Ecosys-

tem-Atmosphere Relations – jaam metsaökosüsteemide ja atmsofääri vaheliste suhete uurimiseks) ja FAHM-i (Free Air Humidity Manipulation – vabaõhu niisutuseksperiment) taristutega. Need arendatavad taristud lubavad otse looduses seirata mulla-taimestikuatmosääri vastastikmõjusid. Koos paljude, sh unikaalsete seadmete abil läbi viidud eksperimentidega laboris ja matemaatilise modelleerimisega plaanitakse teha läbimurre molekulaarsetest stressimehhanismidest arusaamises ja kasutada uudseid teadmisi ennustamaks kvantitatiivselt ökosüsteemide vastuseid globaalmuutustele. Uurimis-

tulemused on aluseks parasvöötme ökosüsteemide, sealhulgas Eesti ja Põhjamaade loodusressursside jätkusuutlikul majandamisel. Interdistsiplinaarses tippkeskuses osaleb viis juhtivat teadusrühma Eesti Maaülikoolist (taimede stressile kohanemine ja biosfääri-atmosfääri vastasmõjud), Tartu Ülikoolist (taimesignaalid, taimede ökofüsioloogia ning maastikuökoloogia ja ökotehnoloogia) ja Tallinna Tehnikaülikoolist (taimpatogeen vastastikmõju) enam kui 50 teadlase ja ligi 50 doktorandiga. Teadustööd nõustab rahvusvaheline nõukoda viie juhtiva väliseksperdiga. (http://environ.emu.ee)


4

MESOSÜSTEEMID – TEOORIA JA RAKENDUSED (juht Vladimir Hižnjakov)

TUMEAINE (ASTRO)OSAKESTE FÜÜSIKAS JA KOSMOLOOGIAS (juht Martti Raidal)

M

õõtmetelt makromaailma ja aatomimaailma vahepeal on mesosüsteemid – aatomitest suuremad, kuid tuhandikust millimeetrist väiksemad, viiruste ja bakterite suurused objektid. Mesosüsteemidest arusaamiseks ja nende kasutamiseks on vaja uusi teaduslikke teadmisi, et mõista, kuidas aatomimaailm ja makromaailm vahepealses, mesoskaalas seostuvad ja üksteist vastastikku mõjustavad. Tippkeskuse uurimisvaldkond paikneb mitmete teaduste kokkupuutealal ning siin töötavad tihedas koostöös füüsikud, keemikud, bioloogid ja tehnoloogid kolmest Eesti ülikoolist: Tartu Ülikoolist (tippkeskuse juhi professor Vladimir Hižnjakovi, professorite Jaak Kikase, Teet Ördi ja Ago Rinkeni töörühmad), Tallinna Tehnikaülikoolist (professor Malle Krunksi töörühm) ja Tallinna Ülikoolist (professor Romi Mankini töörühm). Arendame teoreetilisi meetodeid ja mudeleid meso- ja nanosüsteemide käsitlemiseks, testime neid arvutisimulatsioonides ja eksperimentides. Uurime erinevate mesosüsteemide optilisi ja magnetomadusi, nende dünaamikat, elektrijuhtivust (sh ülijuhtivust), vastupidavust radioaktiivsele kiirgusele, võimet valgusenergiat muundada ja teisi olulisi omadusi (täpsemalt!) ning töötame välja uusi

Elektronmikroskoobi foto Tallinna Tehnikaülikoolis professor Malle Krunksi töörühma poolt keemilise pihustamise meetodil valmistatud tsinkoksiidi nanostruktuuridest. tehnilisi rakendusi. Tippkeskuse füüsikute, biokeemikute ja materjalitehnoloogide üks ühine töövaldkond on plasmoonika, mis uurib valguse mõju metall-dielektrilistele struktuuridele. Mesosüsteemide tippkeskusega on seotud enam kui 50 teadustöötajat. Tippkeskuse esimese aasta töö tulemusena ilmus üle 100 artikli rahvusvahelistes teadusajakirjades, tippkeskuse uurimisteemadel kaitsti mitmeid doktoritöid. Mesomaterjalide valmistamiseks ja nende kasutamiseks

päikesepatareides on esitatud rahvusvahelised patenditaotlused. Tippkeskuse tegevuses on tähtis osa akadeemilisel ja rakenduslikul koostööl. Koostöö olemasolevate kompetentsikeskustega toetab uut teadusuuringute suunda – nanobiotehnoloogiat. Lisaks teadustööle on tippkeskuse tegevuses olulisel kohal tihe side akadeemilise kõrgharidusega, oluline on ka Eesti üldsuse, ettevõtluse ning kooliõpilaste ja -õpetajate teavitamine. (http://fii.fi.tartu.ee/meso)

ARVUTITEADUSE TIPPKESKUS

(juht Tarmo Uustalu)

A

rvutiteadus on loodus- ja tehnikateadus, mis uurib arvutamist, arvutamiseeskirju ja arvutamise masinaid – neid, millele on ehitatud tänane infotehnoloogia, eriti aga mudeleid tulevikuks. Arvutiteaduse tippkeskus EXCS koondab teadlasi Tallinna Tehnikaülikooli Küberneetika Instituudist, Cybernetica AS-ist ja Tartu Ülikoolist. Meie teadusuuringud hõlmavad programmeerimiskeeli, infoturvet ja krüptoloogiat, tarkvaratehnikat, teadusarvutamist, bioinformaatikat, inimkeeletehnoloogiat. Avalikult on kõlapinda leidnud, et krüptoloog Margus Niitsoo sai mais 2011 24-aastasena Eesti noorimaks doktoriks, et Peeter Laud programmeerimiskeelte ja krüptoloogia professionaalina pälvis 2011 Vabariigi Presidendi kultuurirahastu noore teadlase preemia ning et Tanel Alumäe ja Kaarel Kaljurand tegid eesti keeletehnoloogia viimisega Android-telefonidesse 2011. aasta keeleteo. Oleme ühtlasi ka tugev sertifitseeritud programmeerimise tehnoloogia keskus, meil on turvaliste ühisarvutuste

Tippkeskuse töörühm eksperimendil CERN-is.

K

aasaegse fundamentaalteaduse kõige olulisem ülesanne on lahendada universumi massi probleem. Kosmoloogilistest vaatlustest on teada, et vaid 4% universumi kogumassist moodustab aine, mis koosneb prootonitest ja elektronidest, st aine, millest koosneme meie, meie planeet, päike, tähed jne. 20% universumi kogumassist moodustab tundmatu tumeaine, mida ei ole näha, kuid mille olemasolu on tõestatud läbi gravitatsioonijõudude. Üks esimesi tumeaine avastajaid oli Eesti teadlaste rühm Tartu observatooriumis Jaan Einasto ja Enn Saare juhtimisel, kes näitasid, et tumeaine annab ligi 90% meie galaktika massist. 76% universumi massist moodustab müstiline tumeenergia, mille omadustest on teada vaid see, et ta kiirendab universumi paisumist. Oluline läbimurre massi

saladuse tahendamisel toimus sel suvel, kus CERN-is asuva Large Hadron Collideri (LHC) eksperimendid CMS ja ATLAS teatasid Higgsi bosoni avastamisest. Just tänu Higgsi bosonile saavad massi kõik meile teadaolevad osakesed, lahendades 4% universumi massi probleemist. Higgsi bosoni avastamises osales ka CMS-i eksperimendi juures töötav KBFI teadlaste töörühm Martti Raidali juhtimisel. Tippkeskus koondab Eesti teadlaste kompetentsi teoreetilises ja eksperimentaalses osakestefüüsikas, kosmoloogias ja teadusarvutustes eesmärgiga uurida interdistsiplinaarselt universumi tumeainet. Tippkeskuse peamisteks teaduslikeks eesmärkideks on otsida tumeainet maistes ja satelliidieksperimentides, seletada tumeaine päritolu ja omadusi ning uurida nende

tulemuste tähendust füüsikale ja kosmoloogiale. Uurimistöö hõlmab koostööd nelja suure rahvusvahelise eksperimendiga. Nendeks on LHC kiirendi CMS eksperiment CERN-is, Plancki missioon European Space Agencys (ESA) ja pilve ning võrearvutust arendavad European Grid Initiative (EGI) ja Worldwide LHC Computing Grid (WLCG), mis kõik on ühtlasi ka Eesti teaduse teekaardi objektid. Tippkeskuse koosseisu kuulub üks Eesti suurimaid teadusarvutuskeskusi asukohaga KBFI-s. Seetõttu arendab tippkeskus teaduslikku võre- ja pilvearvutust koostöös teiste ülikoolide ja ITfirmadega. Tippkeskus organiseerib konverentse, korraldab CERN-i suvekooli ja Eesti gümnaasiumiõpetajate koolitust CERN-is ning populariseerib teadust nii elektroonilises kui ka trükimeedias.

KULTUURITEOORIA TIPPKESKUS (juht Valter Lang) Tanel Alumäe demonstreerib nutitelefonile tehtud kõnetuvastuse rakendust. platvormi projekt (rahastab mh DARPA), sari bioandmekogude analüüsi ja visualiseerimise tööriistu, äriprotsesside modelleerimise tiim, hulk eesti keele ressursse ja tööriistu. EXCS on hästi rahvusvaheline. Vanematest teadlastest on tervelt veerand välismaalt, sh Eesti enimtsiteeritud teadlasi, tarkvaratehnika professor Marlon Dumas; välisteadlaste enamik on järeldoktorid. Vastupidises suunas on mitmed meie doktorid piiri taga järeldoktorantuuris või muudel ametipostidel. Meie teadus on maailmas näha. Kevadel 2011 toimus

Tallinnas üks maailma prestiižsemaid krüptoloogiakonverentse EUROCRYPT, 2012 märtsis toimus samuti Tallinnas Euroopa tähtsaim tarkvarateaduse konverents ETAPS. Oma kraadiõppurite silmaringi eest hoolitseme rahvusvaheliste Eesti arvutiteaduse talvekoolide, suvekoolide ja TallinnaTartu teooriapäevade kaudu. 2012. aastal märgitakse ülemaailmselt igal viisil arvutiteaduse isa, briti loogiku ja krüptoanalüütiku Alan Turingi 100. sünniaastapäeva. EXCS tähistas seda juubelit piduliku seminariga Tartus jaanipäeva eel. (http://cs.ioc.ee/excs)

K

ultuuriteooria tippkeskus edendab ainsa Eesti tippkeskusena humanitaar- ja sotsiaalteadlaste uurimistööd laiapõhjaliste ühiskondlikult oluliste teemade kaudu. Kultuuriteooria tippkeskusesse kuulub Tartu Ülikooli ja Tallinna Ülikooli 8 uurimisrühmas ligikaudu 200 tippteadlast, kraadiõppurit ja tugitöötajat, kes loovad võimalusi omavaheliste võrgustike kujunemiseks nii täna kui ka tulevikus. Tippkeskuse eesmärgiks on uurida eesti kultuuri nii väiksemate uurimisteemade kaudu kui ka edendada kultuuri teoreetilist mõistmist laiemalt. Tippkeskuse tegevus on suunatud humanitaaria ja sotsiaalia

küllaltki killustatud valdkondade ülese ruumi loomisele, tekitades tõlkevõimalusi nii erialade vahel kui ka avalikkusele suunatuna. Olulised on iga-aastased rahvusvahelised sügiskonverentsid, mis keskenduvad ming ile kesksele teema le (2011. aastal on selleks kultuuri piiride dünaamika). Kitsamate uurimisteemade käsitlemiseks korraldatakse väiksemaid seminare ja konverentse. Olulisemate uurimistulemuste avaldamiseks antakse välja kogumikke TÜ Kirjastuse sarjas Approaches to Culture Theor y, on ilmunud tippkeskuse ühiseid ajakirjanumbreid. Kultuuriuuringute kõrgetasemelise

jät k usuut li k k use taga miseks osaletakse Eesti nelja kõrgkooli koostööpartnerina Euroopa Sotsiaalfondi projektis „Kultuuriteaduste ja kunstide doktorikool”, korraldades ühiseid seminare ja talvekoole. Kultuuri uurimise võimalusi ja vahendeid tutvustatakse kooliõpetajatele seminarisarjas „Õpetaja kui kultuurimälu vahendaja”. Sarja põhjal anti välja samanimeline kogumik. Kooliõpetajatele on suunatud ka õppekava läbiva teema „kultuuriline identiteet” kaardistamine, mis on tippkeskuse jaoks põnevaks väljakutseks ning samas ka ühiskonnas laiemalt vajalikuks sammuks kultuuriruumi korrastamisel. (http://ut.ee/CECT/)


Eesti Teaduse Tippkeskused