Projektid

TIRAMISU "Koolitus ja innovatsioon usaldusväärsete ja efektiivsete serva-AI kiipide disainimisel“ on Euroopa HORIZON MSCA doktorantide koolitamise võrgustiku projekt. TIRAMISU üldine uurimiseesmärk on praktiline metoodika usaldusväärse ja energiatõhusa serva AI riistvara selgroo disainimiseks ja innovatsioonijuhtimiseks. Tegevus pakub tugevat interdistsiplinaarset koolitust tulevastele Euroopa inseneridele ja teadlastele, kes veavad innovatsiooni usaldusväärsete ja energiatõhusate serva AI kiipide väljatöötamisel. Konsortsium on strateegiliselt kavandatud soodustama ristdistsiplinaarseid sünergiaid, integreerides sujuvalt innovatsioonijuhtimise uurimistöö äärealuste AI disaini tehniliste aspektidega. Mitteakadeemilist sektorit esindab Euroopa lipulaev R&D keskus nanoelektroonikas - IMEC, globaalne liider tööstuselektroonikas ja suurim pooljuhtide tootja Saksamaal - Infineon, usaldusväärne autotööstuse lahenduste pakkuja - Dumarey, maailma juhtiv EDA tööriistade arendaja - Cadence. Akadeemiline tipptase on loodud juhtivate IKT ja tehnoloogia innovatsiooni inseneriülikoolide ning Euroopa suurima rakendusuuringute organisatsiooni - Fraunhoferi poolt.

Orgaaniline elektrokeemia muudab tänapäevast sünteesi, pakkudes rohelisi ja tõhusaid meetodeid, mis asendavad toksilisi reagente elektriga. Elektrokeemia pidevas voolus lahendab batch-keemia probleeme nagu soojus- ja massülekanne ja mastabeeritavus, mille tulemusel on võimalik reprodutseerida laboriskaalas saadud tulemusi ka tööstuses. Selle projekti eesmärk on alküül- ja fluoroalküül-hüpervalentset joodi sisaldavate reagentide jätkusuutlik süntees elektrokeemilise voolukeemia abil. Traditsiooniliselt genereeritakse selliseid reagente kasutades stöhhiomeetrilisi oksüdante, mis põhjustavad kahjulike jäätmete tekke ja probleeme eraldamisega. Elektrokeemilise lähenemise abil on võimalik sünteesida ebastabiilseid alifaatseid jodaane puhtalt ning kasutada neid stereoselektiivses α-alküleerimise, amineerimise ning (radio)fluoreerimise ja fluoroalküleerimise reaktsioonides. See töö on kooskõlas Euroopa roheleppega, edendades rohelist keemiat ja innovatsiooni jätkusuutlikus katalüüsis.

Uurimisvaldkond: Arendab keskkonnasõbralikke mitte-termilisi töötlusmeetodeid (HIPEF, HHP), et parandada taimsetes mahlades toiduohutust, toitainete säilimist ja probiootikumide elujõulisust, rõhuga tööstuslikul skaleeritavusel. Spetsialiseerumine: • Põhisuund: Mitte-termiliste tehnoloogiate (HIPEF+HHP) kombineerimine sünergilise toime saavutamiseks – ensüümide inaktiveerimine, seotud bioaktiivsete ühendite (nt karotenoidid) vabastamine ning probiootikumide stabiliseerimine happelistes ja toitainerikastes mahlades. • Teisene suund: In vitro seedemudelite rakendamine bioaktiivsete ühendite imendumise hindamiseks ning protsesside optimeerimine tööstuslikuks kasutuselevõtuks. Panus: Juhib HIPEF+HHP protsessikatsete kavandamist ja läbiviimist ning teostab HPLC/MS analüüse bioaktiivsete ühendite vabanemise ja seedestabiilsuse hindamiseks. Seob laboriuuringud jätkusuutliku toidutöötlemisega, toetades toitainerikaste, jäätmeid vähendavate ja tarbijasõbralike uuenduste loomist.

NdFeB, kõige tugevamad ja suurima „energiatihedusega“ püsimagnetid, leiavad kasutust nii roheenergia tootmisel tuulegeneraatorites kui elektriautodes. NdFeB tehnoloogia on võrreldav liitiumakude tehnoloogiaga: mõlemad on võtmetähtsusega, nõuavad piiratud maavarade kaevandamist, taaskasutus on keerukas. NdFeB taaskasutus vähendaks EU sõltuvust Hiinast, on võrreldes kaevandamisega säästlikum ning väiksema CO2 jalajäljega. Projekt keskendub paagutatud ("sintered") NdFeB taaskasutuse arendamisele. Keskendume NdFeB magnetite vesinik dekrepiteerimise ja HDDR tehnoloogiatele, kuid uurime ka alternatiive. Tehnoloogilise protsessi sisend on ringlusest kogutud NdFeB ja väljund NdFeB vaheprodukt, mida on võimalik kasutada paagutatud, seotud („bonded“), ALD kaetud, või 3D prinditud NdFeB tööstuslikus, skaleeritavas tootmispotsessis. Narvas on ehitamisel EU suurim NdFeB tehas. Projektis arendatavad meetodid aitavad parendada olemasolevaid ja leida uusi seal kasutatavaid ringmajanduslikke protsesse.

Umbes 13% täiskasvanud elanikkonnast kannatab neerupuudulikkuse käes ning suremus sellega seotud komplikatsioonidesse, peamiselt kardiovaskulaarsetesse haigustesse, on väga kõrge. Vaskulaarne kaltsikatsioon (VC) on üheks neerupuudulikkusega patsientide hulgas laialt levinud kardiovaskulaarseks haiguseks. Üks VC tekkepõhjustest on selle tekitajate (indutseerijate) ja ärahoidjate (inhibiitorite) vahelise tasakaalu häirumine puuduliku neerufunktsiooni tõttu. Lõppstaadiumi neerupuudulikkusega (ESRD) patsientidele teostatava ravi – dialüüsi käigus eemaldatakse nii VC indutseerijaid kui ka inhibiitoreid. Selle projekti (VasCalDi) eesmärgiks on välja töötada unikaalsed optilised meetodid patsientide vaskulatuuri hindamiseks ja VC inhibiitorite eemaldamise jälgimiseks dialüüsiravi käigus. Õigeaegsed sekkumised parema VC inhibiitorite tasakaalu tagamiseks ning dialüüsipatsientide vaskulatuuri jälgimine parandavad haiglate töö efektiivsust, ESRD patsientide elukvaliteeti ja elulemust.

Finest Twinsi projekti eesmärgiks on luua targa linna tippkeskus, mis keskendub viiele valdkonnale: transport, energia, ehitus-arhitektuur, andmed ja valitsemine. Tippkeskus on otsustes autonoomne ja selle ärimudeli oluliseks osaks on konkurentsipõhiste teadusarendusgrantide arendamine. Tippkeskuse loomisse on kaasatud TalTechi ja Aalto Ülikooli tippteadlased nendes viies valdkonnas. Projekti suurem eesmärk on edasi arendada Eesti e-riiki, keskendudes kohalikule tasandile ja sellele, kuidas linnateenused muutuksid piiriülesteks

Südamelihase rakkudes reguleerib kaltsium rakkude kokkutõmbumist ja mitokondrite energia tootmist, mis on vajalik mehaanilise töö tegemiseks ja ioontasakaalu säilitamiseks rakkudes. Täiskasvanud imetajarakkude peamine kaltsiumiallikas on sarkoplasmaatiline retikulum (SR). Hiljuti on näidatud, et SR ja mitokondrid on füüsiliselt seotud ning see mängib rolli mitokondriaalses hingamises. Nende täpne koostoime on südame energiatasakaalu säilitamiseks hädavajalik, kuid paljud selle regulatsiooniraja aspektid on siiani teadmata. Selle projekti eesmärgiks on uurida SR-mitokondrite vastastikmõju, kasutades ära südamelihase rakkude struktuurseid ja talitluslikke muutusi arengu ajal ja haiguse korral. Saadavad teadmised on suure tõenäosusega ka rakendatavad südame füsioloogia spektri teises otsas – haiguses, kuna südame puudulikkusest tingitud struktuursed ja funktsionaalsed omadused sarnanevad varajases arengustaadiumis olevatele südame omadele.

Rakendame füüsika ja inseneeria saavutusi ja meetodeid praktilise raadiospektroskoopia arendamiseks. Metaboliitide abil uurime diabeeti ja kardiovaskulaarsed hälbed, arendame universaalset tehistarka diagnostikat Alzheimeri ja Parkinsoni tõve varajaseks tuvastamiseks ning kemoteraapia monitooringuks. Uus riistvara, mis baseerub mehhaanilisel rotatsioonil kuni 15 miljonit pööret minutis, objekti mitmeteljelisel pöörlemisel, samuti elektronspinni tugeva polaristastiooni ja 1.2 GHz NMR magnetite kasutamisel, peaks tagama piisava lahutuse ja tundlikkuse et TMR oleks praktiliselt rakendatav laialdaselt biomeditsiinis, elektrokeemias ja materjaliteaduses.

Asümmeetriline katalüüs mängib üht tähtsaimat rolli kaasaegses orgaanilises keemias võimaldades sünteesida bioloogiliselt aktiivseid ühendeid ja ravimeid. Organokatalüüsi liitmine elektrokeemiaga annab uued võimalused asümmeetriliste muundumiste läbiviimiseks lisaks klassikalisele termokeemilisele aktivatsioonile. Selles jätkusuutlikus lähenemises kasutakse ohutuid organokatalüsaatoreid kiraalsuse sisseviimiseks ning elektrone kui jäljetuid ja rohelisi reagente, et genereerida kõrge reaktiivsusega radikaalseid osakesi pehmetes reaktsioonitingimustes vältides toksiliste ja kallite redokskemikaalide kasutamist. Selliste muundumiste efektiivsust ja usaldusväärsust saab tõsta viies reaktsiooni läbi pidevas voolus. See projekt on näide eesliini teadusest, mis kombineerib omavahel erinevad orgaanilise sünteesi uurimisvaldkonnad ja keemiatehnoloogia, mida saab potentsiaalselt kasutada uute ja tõhusate elupäästvate ravimite arendamiseks.

Projekti käigus arendatakse välja meetodid süsinikuallikate tootmiseks biojäätmetest ning uudsed rakuvabrikud ja ekstraheerimismeetodid terpeenide ja rasvhapete tootmiseks uue põlvkonna kestlike lennukikütuste rakenduses.

MARTA tegeleb põllumajanduslikult ja majanduslikult oluliste tunnustega taimekasvatuses, et toetada jätkusuutlikku ja iseseisvat toidutootmist Eestis. Me loome uudseid aretusalaseid teadmisi ja kaasaegsete aretusmeetodite tööriistakasti (sh uued geneetilised markerid, genoomne selektsioon, genoomi toimetamine). Tööriistade eesmärgiks on soodustada ja kiirendada kliima- ja haiguskindlate, kõrge kvaliteediga, jätkusuutlike ja saagikate uute sortide aretust. Oleme välja valinud 7 Eesti jaoks strateegiliselt olulist kultuurtaime liiki, mis on peamised sihtmärgid nimetatud tööriistade rakendamiseks. Nisu, oder ja kartul on olulised toiduainetega varustatuse tagamiseks. Põldoa lämmastiku sidumise võime ja kõrge valgusisaldus (29% kuivainest) muudavad selle strateegiliselt oluliseks põllukultuuriks taimse valguga isevarustatuse tagamisel Eestis. Õun ja mustsõstar on olulised aiakultuurid, mis tagavad tervisliku toitumise ja pakuvad kohalikku päritolu vitamiine ja antioksüdante. Taimede fundamentaal- ja rakendusbioloogia vahelise lõhe ületamine võimaldab uurimistulemuste kiiremat ülekandmist aretusse. Projektis käsitletavad uurimisküsimused (Q) ulatuvad fenotüübi ja genotüübi laiaulatuslikust skriinimisest kuni täppisaretuse rakendamiseni ja uute geneetiliste markerite loomiseni. Q1 eesmärk on luua teaduslikud teadmised, andmed ja tulemused, mis on sisendiks järgmistele küsimustele. Q2 ja Q3 eesmärk on töötada välja ja valideerida kaasaegsed aretusmeetodid (nt uued geneetilised markerid haiguskindluse jaoks, täppisaretusest saadav eelaretusmaterjal). Genoomika ja transkriptoomika tulemuste kasutuselevõtmine kiirendab ja loob uusi võimalusi tulevaste kliimakindlate põllukultuuride aretuseks. MARTA loob ja valideerib kaasaegsete aretusmeetodite tööriistakasti, et taimekasvatus Eestis oleks paindlik ja jätkusuutlik ning toiduga isevarustatus tagatud.

Neuronaalne plastilisus, närvisüsteemi võime kohaneda sisemiste või väliste stiimulitega, on põhiline omadus, mis on aju arengu, õppimise, mälu ja neurodegeneratiivsete häirete taluvuse aluseks. Molekulaarsel tasandil sõltub neuronaalne plastilisus neuronaalse aktiivsuse reguleeritud geenide (nARG) aktiveerimisest, mis on tihedalt kontrollitud enhancer piirkondade - lühikeste regulatiivsete DNA järjestuste - poolt. Hiljutised leiud näitavad, et aktiivsed enhanserid toodavad enhanser-derived RNA-d (eRNA-d), mis võivad mängida olulist rolli geenide reguleerimisel keeruliste vastastikmõjude kaudu DNA, RNA ja valkudega. Hoolimata nende võimalikust tähtsusest on eRNAde funktsioon neuronaalses aktiivsuses endiselt halvasti mõistetav nende ajutise olemuse ja nende uurimisega seotud tehniliste probleemide tõttu. Selle projekti eesmärk on töötada välja uuenduslikud eksperimentaalsed lähenemisviisid, et selgitada eRNAde rolli nARG-i aktiveerimisel. Kasutades näriliste primaarset neuronaalset rakukultuuri - mis on hästi tuntud mudel neuronaalse plastilisuse uurimiseks - analüüsitakse projektis süstemaatiliselt eRNA vastuseid välistele stiimulitele suure ajalise eraldusvõimega. eRNAde molekulaarsete omaduste iseloomustamiseks kombineeritakse põhjalikke sekveneerimistehnoloogiaid. Neid andmeid täiendatakse epigenoomilise profileerimisega, et korreleerida enhanserite aktiivsust transkriptsiooni dünaamikaga. eRNAde molekulaarsete omaduste iseloomustamiseks kombineeritakse uudsemat sekveneerimistehnoloogiaid. Neid andmeid täiendatakse epigenoomilise profileerimisega, et korreleerida võimendaja aktiivsust transkriptsiooni dünaamikaga. Projektis uuritakse ka võimalikke seoseid eRNA omaduste ja neurodegeneratiivsete haigustega seotud mutatsioonide vahel, andes ülevaate sellest, kuidas lühiajaline stimulatsiooniga seotud geenide aktiveerimine võib aidata kaasa haiguse fenotüüpidele. Koos loovad need uuringud raamistiku eRNAde regulatiivse rolli mõistmiseks neuronaalses plastilisuses ja nende laiema mõju mõistmiseks aju arengule ja häiretele.

Lähtudes TalTechi ekspertiisist arvutitehnika alal ning kõrgel tasemel oskustest nanoelektroonikasüsteemide diagnostika ja testimise valdkonnas, on selle projekti eesmärk luua TalTechis, Tugevate Partnerite toetuse abil, võimekus teostada täielikku kohandatud AI-kiibi disainiprotsessi teadus- ja arendustegevuses ning innovatsioonis (R&D&I). TAICHIP (TalTechi AI-kiip) tegevuse uurimisambitsioon on tipptasemel tulevikku suunatud R&D raamistik usaldusväärsete ja ressursitõhusate kohandatud AI-kiipide jaoks, mis põhinevad avatud riistvara arhitektuuridel (nt RISC-V, NVDLA), avatud riistvara projekteerimise tarkvaral, lähenemistel ja rakendustehnoloogiatel, mis vastavad homsete AI-rakenduste nõuetele. TAICHIP projekt võimaldab TalTechis ka vajaliku teadusteadmiste, uurimisoskuste, administratiivsete ja juhtimisoskuste arendamist, samuti selle arenenud koolituse ja haridusvõimekuse tugevdamist. Projekti keskse eesmärgiga võrdselt seotud on täiendavad meetmed, mis keskenduvad toetavate võimekuste arendamisele, samuti levitamisele, ärakasutamisele ja kommunikatsioonile ning avalikule poliitikale suunatud tegevustele.