Fysiikan vuosi 2005 –erityispalkinto: Juho Roponen
Nopeuden määrittäminen äänen perusteella
Kilpailutyö
Juho, 18, opiskelee Valkeakosken aikuislukiossa/Päivölän kansaopistossa.
Juho tutkimuksen ensisijainen tavoite oli kehittää passiivinen sensori, joka pystyy pelkän äänen perusteella selvittämään liikkuvan äänilähteen, kuten auton, nopeuden.
Äänet koostuvat aina useista eri taajuuksista. Juhon tutkimuksen työläin vaihe olikin järkevän taajuusjakaumaa tutkivan algoritmin kehittäminen. Juho ohjelmoi Java-kielisen ääntä analysoivan ohjelman, joka saa syötteenä ainoastaan wav-muotoisen äänitiedoston, jossa on tutkittava ääninäyte. Äänen taajuudet saadaan esiin FFT-algoritmillä, joka on tavallisen äänen digitaalisen signaalinkäsittelyn työkalu. Tutkimuksen suurin haaste oli kuitenkin FFT:llä lasketun taajuusjakauman analysointi.
Juho testasi ohjelmaa kolmella eri tavalla. Ensin hän testasi sitä generoitua siniaaltoa käyttäen, sitten mittaamalla läheisellä maantiellä liikkuvien autojen nopeuksia ja lopuksi vielä tarkistamalla, miten oikein ohjelma antoi tunnetulla nopeudella liikkuvan auton nopeuden.
Juhon testitulokset olivat toivotunlaisia. Ohjelma pystyy laskemaan äänilähteen nopeuden oikein kaikissa yksinkertaisissa tapauksissa ja suurimmassa osassa vaikeimpia tapauksia. Juhon tutkimuksen voidaan siten sanoa saavuttaneen tavoitteensa.
Arvioijien kommentit Juhon työstä
Arvioijien mukaan Juho on kehittänyt innovatiivisen menetelmän nopeuden mittaamiseksi kohteen itsensä synnyttämän äänen perusteella. Juhon työ yhdistää hienolla tavalla teoreettista ymmärrystä, tietotekniikan hallintaa sekä kokeellista tutkimusta ilman monimutkaisia laboratoriolaitteistoja. Tekijä hyödyntää työssään myös tietoteknisiä taitojaan, koska hän kirjoitti itse analyysiohjelmat Java-ohjelmointikielellä. Juhon tutkielma on selkeä ja kompakti kokonaisuus. Hänen raportointinsa on johdonmukaista, saavutetut tulokset ovat hyviä ja ne tarjoavat myös jatkotutkimusmahdollisuuden.
Juhon harrastukset
Juho harrastaa tietokonepelejä ja japanilaista populaarikulttuuria.