SAISis avaldust esitades tuleb valida projekt, millele soovitakse kandideerida. Kandideerida saab ainult ühele projektile. Kandidaatidel tuleb koostada lühike motivatsioonikiri (eesti või inglise keeles, maksimaalselt 6000 tähemärki koos tühikutega), tuginedes järgmistele punktidele:

1.     Miks teid huvitab see doktoriprojekt, selgitage oma valikut.
2.     Millised on teie varasemad kogemused selles valdkonnas? Selgitage, kuidas teie haridus- ja ametialane taust on seotud projektiga, kuhu kandideerite.
3.     Millised on analüütilised/teaduslikud meetodid, mida te valdate?
4.     Kirjeldage lühidalt oma magistritöö meetodeid ja peamisi tulemusi.
5.     Esitage oma varasemad uurimistegevused, sealhulgas teaduspublikatsioonid ja konverentsiettekanded, kui need on olemas.

Motivatsioonikirja puhul hinnatakse:

•     kandidaadi motivatsiooni ja oskuste argumenteerimist ning projekti valiku põhjendust
•     asjakohast õppe- ja töökogemust ning teisi asjakohaseid tegevusi (artiklid, projektijuhtimine jne), nagu on nõutud motivatsioonikirja esitamisel.

Intervjuu

Kandidaat peab komisjoni poolt läbi viidud sisseastumisvestluse käigus kirjeldama doktoriprojekti laiemat teaduslikku tausta ja tulemuste võimalikku rakendatavust ning oma motivatsiooni asuda doktoriõppesse valitud projektiga. Intervjuule kutsutakse kandidaadid, kelle motivatsioonikirja on hinnatud positiivselt (vähemalt 35 punkti 50st).

Intervjuu käigus hinnatakse:

•     teadmisi projekti laiemast teaduslikust taustast ja oodatavate tulemuste võimalikust rakendamisest
•     kandidaadi motivatsiooni jätkata doktoriõpinguid vastavas teadusvaldkonnas ja sellel alal töötada
•     laiemaid analüüsi- ja üldistamisoskusi õpingutes ja uurimisteemadel.

Intervjuud ja motivatsioonikirja hinnatakse 50-punkti skaalal, minimaalne positiivne tulemus mõlema vastuvõtutingimuse eest on 35 punkti. Kokku on võimalik saada maksimaalselt 100 punkti. Vastuvõtutingimused täidab üliõpilaskandidaat, kelle kummagi vastuvõtutingimuse hindamise tulemus on vähemalt 70 protsenti võimalikust punktide hulgast. Vastuvõtt toimub paremusjärjestuse alusel.

Juhendajad: Gholamreza Anbarjafari ja Chagri Ozchinar

Väikeste ja pisikeste objektide tuvastamine on ülesanne, mis on muutunud olulisemaks tänu tehisintellekti põhiste turvavahendite kiirele arengule. Selles doktoritöös keskendume pisikeste objektide 2D ja 3D tuvastusele kasutades ühe sisendpildiga treenimist. Uurime 3D objektide mitmevaatelist analüüsi, et võimaldada tuvastusjärjekorras hilist ühinemist. 3D objektid esitatakse punktpilve kujul, mis koostatakse projekti SilentBorder raames. Arendatud süvanärvivõrgud optimeeritakse, et tagada välja töötatud lahenduste reaalajas kasutamise võimalikkus.

Eriala esindaja kontakt: Heiki Kasemägi, heiki.kasemagi@ut.ee, +372 737 4834

Juhendaja: Karl Kruusamäe

Tööstuses 5.0 mängivad robotid üliolulist rolli töötajate vabastamisel korduvatest, ebatervislikest või ohtlikest ülesannetest, võimendades inimese ja roboti koostööd (ingl HRC – human-robot collaboration). Kaks suure mõjuga valdkonda, mis soovivad HRC-st kasu saada, on tootmine (sh töötajate füüsilise koormuse vähendamine) ja jäätmekäitlus (sh inimeste hoidmine potentsiaalselt ohtlikest materjalidest, nt tuumajäätmetest). Käsitledes neid rakendusvaldkondi, et saavutada ohutu inimese ja roboti interaktsioon, võetakse sihikule turvalise HRI peamised stsenaariumid: 1) HRC, kus inimene ja robot paikenvad samas ruumis ja 2) kasutajakogemus telerobootikas. Antud doktoritöö eesmärk on välja töötada jagatud autonoomsusega inimene-roboti süsteem, mis kasutab liitreaalsust, digikaksikuid ja sügavat stiimulõpet ohutuks inimese ja roboti interaktsiooniks potentsiaalsete kasutusjuhtudega tootmises ja jäätmekäitluses.

Eriala esindaja kontakt: Heiki Kasemägi, heiki.kasemagi@ut.ee, +372 737 4834

Juhendajad: Karl Kruusamäe, Veiko Vunder

Avatud riistvara (ARV) tähistab masinaid, seadmeid või muid füüsilisi objekte, mille disain on avalikustatud nii, et igaüks saab neid asju toota, muuta, levitada ja kasutada. Inspireerituna avatud lähtekoodiga tarkvara edust ja selliste tehnoloogiate, nagu 3D-printimine, kättesaadavusest, on ARV kontseptsioonil tohutu potentsiaal vabastada tehnoloogia jõudmaks igaüheni ja seega isegi aidata kaasa ÜRO ülemaailmsete säästva arengu eesmärkide saavutamisele. Võrreldes avatud lähtekoodiga tarkvaraga on ARV siiski alles lapsekingades, kus parimad tavad vajavad edasist väljatöötamist ja valideerimist, enne kui saavad teoks ülemaailmse mõjuga edulood. Doktoritöö eesmärk on välja töötada ja valideerida avatud riistvara arendusprotsess robotplatvormide kontekstis. Töö tulemusena pakutakse välja ARV mudel robotite pidevaks arendamiseks ja integreerimiseks. Mudel on valideeritud vähemalt kahe erineva roboti arhitektuuri jaoks.

Eriala esindaja kontakt: Heiki Kasemägi, heiki.kasemagi@ut.ee, +372 737 4834

Juhendajad: Lauri Saks

Juhuslik veelindude ja imetajate kaaspüük on kutselise kalapüügiga kaasnevaks ülemaailmseks probleemiks. Viimasel ajal on sellele teemale pühendatud väga suurt tähelepanu ning oletatakse, et mitmete loomaliikide puhul võib juhuslik hukkumine kalapüügivahendites olla oluliseks asurkonna seisundit mõjutavaks teguriks. Seetõttu on kaaspüügi vähendamine tõusnud rahvusvaheliste merekaitse organisatsioonide (HELCOM, ICES) ja Euroopa Liidu (Merestrateegia Raamdirektiiv) üheks prioriteetseks teemaks. Läänemeri on oluline arktiliste veelindude talvitumis- ja rändepeatuskoht, ent siiski on teadmised siinse lindude ja imetajate kaaspüügi ulatuse ja mahu kohta puudulikud. Käesoleva doktoriprojekti eesmärgiks ongi selgitada kutselise kalapüügiga Eesti rannikuvetes kaasneva kaaspüügi ulatus ning potentsiaalne mõju veelindudele ja –imetajatele. Kaasates Eesti Mereinstituudi usalduskalurite võrgustikku kogutakse infot kaaspüügi mahtude ja liigilise kooseisu kohta. Kogutud andmeid võrreldakse liikide rände- ja toitumisaegse paiknemisega ning kutselise kalapüügi mahtudega, selgitamaks kaaspüügi üldkoguseid ning potentsiaalset mõju lindude ja imetajate asurkondadele. Efektiivseks kaaspüügi mõju vähendamiseks lindudele, analüüsitakse seni välja töötatud kaaspüügi leevendusmeetmeid ning selgitatakse välja, millised neist on Eesti rannakalanduse jaoks sobivaimad. Just uuringute puudumine, mis seoks kvantitatiivsed kalapüügipüügikoormuse andmed kaaspüügiandmetega on seni selle valdkonna üks suurimaid kitsaskohti ning seetõttu on vastavate uuringute avaldamise järgi akuutne nõudlus. Saadud tulemused loovad aluse kutselise kalandusega kaasneva kaaspüügi hindamiseks, kaaspüüki vähendavate tehnoloogiate kasutuselevõtu planeerimiseks ning kalanduse mõju hindamiseks veelindude ja imetajate jaoks ning seetõttu on tõenäosus nende rakendamiseks praktikas väga suur.

Eriala esindaja kontakt: Tiit Teder, tiit.teder@ut.ee

Juhendajad: Arvo Tullus, Ahto Agan

Mikroobikooslused (sealhulgas seenekooslused) mõjutavad peremeestaime üldist tervislikku seisundit ja funktsioneerimist. Samal ajal võivad keskkonnamuutused mõjutada mikroobikoosluste mitmekesisust läbi muutuste peremeestaimedes, nt lehtede ja peenjuurte morfoloogias, toitainete ja primaarsete/sekundaarsete metaboliitide sisalduses. Tõenäoliselt soodustavad kliimamuutused mitmete patogeensete seeneliikide levimist, mis võivad lisaks peremeestaimedele olla uutesse keskkondadesse saabudes ohtlikud ka peremeestaimede võrades elavatele seenekooslustele. Samas on taimede-mükobioomi-keskkonna vastastikkustest mõjudest palju veel seni teadmata. Globaalne soojenemine mõjutab lokaalseid sademete trende ja Põhja Euroopas prognoositakse sademete ning suhtelise õhuniiskuse suurenemist. Kõrge õhuniiskusega perioodid pikenevad iseäranis puistusiseses mikrokliimas, mis võib soodustada seente, sh patogeensete seente levikut ja kasvu. Unikaalne metsaökosüsteemi õhuniiskusega manipuleerimise katse (FAHM) on Eestis toimunud alates 2008. aastast, et selgitada suurendatud õhu- (5-7% võrra) ja mullaniiskuse (15% võrra) mõjusid metsaökosüsteemile. Alates 2020. a kevadest on katses arukase (Betula pendula) ja hariliku kuuse (Picea abies) puht- ning segapuistud. Käesoleva doktoriprojekti eesmärgiks on uurida suureneva õhu- ja mullaniiskuse ning puistu koosseisu (puht- või segamets) mõju puude võra, juurestiku ja mulla seenekooslustele ning puude tervisele. Seente liigirikkust, mitmekesisust ning jagunemist funktsionaalsetesse rühmadesse selgitatakse, kasutades kaasaegseid analüüsimeetodeid.

Eriala esindaja kontakt: Tiit Teder, tiit.teder@ut.ee

Juhendaja: Marina Semtšenko

Põllumajanduslikud rohumaad on olulised meie toidu tootmisel, kuid pakuvad ka palju muid ökosüsteemiteenuseid ja toetavad suurt bioloogilist mitmekesisust. Viimasel sajandil on suurem osa Euroopa rohumaadest maakasutuse muutumise tagajärjel ümber kujundatud: viljakatel muldadel asuvaid rohumaid väetatakse ning põllumajanduslikult väheväärtuslikke rohumaid enam ei karjatata ega niideta. Alles jäänud traditsiooniliselt majandatavad rohumaad kannatavad elupaikade kadumise ja killustumise all. Nii majandamise intensiivistumise kui ka lõpetamise tagajärjeks on liigirikkuse vähenemine ja ökosüsteemiteenuste halvenemine. Hiljutised uuringud näitavad, et maakasutuse muutumine võib kaasa tuua ka geneetilise mitmekesisuse kadumise ja evolutsioonilisi muudatusi taimepopulatsioonides. Kuidas sellised nihked populatsiooni tasandil mõjutavad ökosüsteemi toimimist ja vastupanuvõimet tervikuna, jääb teadmata. Projektis uuritakse erinevaid rohumaid kogu Euroopas, et teha kindlaks, kuidas mõjutab maakasutuse intensiivistumine, maa hülgamine ja laiem maastikumuutus taimepopulatsioone ning mis on nende muutuste tagajärjed taimekoosluste produktiivsusele, mulla funktsioonidele ja põuataluvusele. Projekt avardab meie arusaama maakasutuse valikusurvest taimepopulatsioonidele ning võib aidata leida jätkusuutlikumaid viise rohumaade majandamiseks ning bioloogilise mitmekesisuse säilitamiseks.

Eriala esindaja kontakt: Tiit Teder, tiit.teder@ut.ee

Juhendajad: Vladimir Mikryukov, Mohammad Bahram

Ökoloogias pööratakse järjest enam tähelepanu koosluste funktsionaalsusele, mida mikroorganismide puhul on võimalik määrata metagenoomi analüüsi põhjal. Käesoleva projekti käigus täiendatakse olemasolevaid meetodeid ja andmebaase mulla metagenoomi analüüsiks ning viiakse läbi üle-Euroopaline uuring kasutades LUCAS projekti andmeid. Vaatluse alla võetakse peamiselt antibiootikumide resistentsust kodeerivad geenid, süsiniku- ja mineraalainete ringega seotud geenid ning stressiga seotud geenid. Antud projekt hõlbustab tulevasi metagenoomil põhinevaid funktsionaalseid analüüse ja võimaldab hinnata kliimamuutuste potentsiaalset mõju keskkonnale Euroopa erinevates piirkondades.

 Eriala esindaja kontakt: Tiit Teder, tiit.teder@ut.ee

Juhendajad: Tsipe Aavik, Mari-Liis Viljur, Virve Sõber

Viimase saja aasta jooksul asetleidnud looduslike ja poollooduslike elupaikade kao ning killustumisega on kaasnenud elurikkuse märkimisväärne kahanemine. Lisaks elurikkusele on ohustatud mitmed olulised organismidevahelised interaktsioonid, s.h. taim-tolmeldaja interaktsioonide mitmekesisus ja sellega seotud ökosüsteemi funktsioonid, mille kadumine ohustab inimkonna jaoks oluliste tolmeldamishüvede püsimajäämist. Põhjalikud teadmised taim-tolmeldaja interaktsioonide toimimisest on oluliseks eelduseks, et peatada edasine elurikkuse ning sellega seotud looduse hüvede kadu. Doktoritöö keskendub taim-tolmeldaja interaktsioonide erinevate tahkude uurimisele kaasaegsetes põllumajandusmaastikes. (1) Uuring hindab maastiku struktuuri mõju peamiste tolmeldajarühmade liigilisele ning funktsionaalsele mitmekesisusele Eesti põllumajandusmaastikes. (2) Doktoritöö raames vaadeldakse tolmeldajatelt kogutud tolmuterade triipkoodistamise meetodite abil, kuidas mõjutab põllumajandusmaastike struktuur ressursside kättesaadavust erinevate looduslike tolmeldajate jaoks. (3) Doktoritöös analüüsitakse taim-tolmeldaja interaktsioonide võrgustike mitmekesisust ja struktuuri elupaikade erineva pindala ning sidususe kontekstis. Doktoritöö parandab meie võrdlemisi kesiseid teadmisi Eesti põllumajandusmaastikes tegutsevate looduslike tolmeldajate kohta ning aitab paremini mõista taim-tolmeldaja interaktsioonide toimimist. Need teadmised aitavad edukamalt planeerida tolmeldajate kaitsetegevusi ning luua tolmeldajasõbralikke põllumajandus-keskkonnameetmeid.

Eriala esindaja kontakt: Tiit Teder, tiit.teder@ut.ee

Juhendajad: Teivi Laurimäe, Liina Kinkar, Marion Wassermann, Urmas Saarma

Tsüstiline ehhinokokoos (CE) on eluohtlik zoonootiline haigus, mida põhjustavad Echinococcus granulosus sensu lato (Eg-sl) rühma kuuluvad paelussiliigid. See haigus on oluline nii kodu-/kariloomade kui ka inimeste tervise seisukohast ning sellega seotud majanduslik kulu on hinnanguliselt 3 miljardit USA dollarit aastas. Maailma Terviseorganisatsioon (WHO) on prioritiseerinud haiguse ohjamise ja elimineerimise aastaks 2030 ning peab seda üheks niinimetatud “tähelepanuta jäetud troopiliseks haiguseks” (ingl. k. Neglected Tropical Disease; NTD). Kuigi varasemad tööd on andnud esmase väärtusliku ülevaate Eg-sl mitokondriaalsest geneetilisest variatsioonist, kasutades peamiselt üksikuid mitokondriaalseid (mt) geene, on mt ja tuuma genoomse variatsiooni ulatus suures osas veel siiski teadmata. Käesolev doktoriõppe projekt keskendub Eg-sl genoomiuuringutele kaasates proove, mis on kogutud maailma eri regioonidest, sealjuures epidemioloogiliselt kompleksetest piirkondadest nagu näiteks Aafrika. Epidemioloogiline kompleksus hõlmab mitmeid tegureid, näiteks mitme erineva levikumustriga Eg-sl liigi esinemine ühes piirkonnas, samuti erinev levik, patogeensus ja peremeesorganismi eelistus. Projekti eesmärk oleks käsitleda järgnevat: (i) Eg-sl geneetilise varieeruvuse ulatus ja olemus Aafrikas ja teistes maailma piirkondades; ii) liigisisese populatsiooni struktuuri mustrid; (iii) kas uuritud Eg-sl liikide mt geneetilise mitmekesisuse mustrid peegelduvad tuumagenoomis. Parasiidi detailse geneetilise struktuuri uurimine aitab meil paremini mõista haigustekitaja levikumustreid ning samuti, kas erinevatel liigisisestel geneetilistel variantidel võib esineda erinevusi edasikandumise mustrites, peremeesorganismi eelistustes ja/või muudes epidemioloogilise tähtsusega tunnustes.

Eriala esindaja kontakt: Tiit Teder, tiit.teder@ut.ee

Juhendaja: Toomas Tammaru

Putukate, sealhulgas liblikaliste fenoloogias esineb märkimisväärset varieeruvust. Üheks selliseks näiteks on nn talvised ööliblikad, kelle valmikud lendavad hilissügisel või varakevadel. Sellistele liblikatele on sageli ühine teatud elukäigu- ja ökoloogiliste tunnuste komplekt, sh valmikuna mittetoitumine, polüfaagia, tihti ka emaste lennuvõimetus ja hulgisigimine, mida on seni uuritud nii elukäiguteooria raames kui ka rakenduslikemail kaalutlusil – sageli on need liigid olulised metsakahjurid. Senised katsed erinevaid hilissügisesele ja varakevadisele fenoloogiale iseloomulikke tunnuseid omavahel seostada on aga läbi viidud liikide sugulussuhteid arvestamata. Taotletava doktoriprojekti eesmärk on uurida võrdlevalt fenoloogia ja vastavate kohastumuste evolutsiooni hilissügiseste ja varakevadiste ööliblikate näitel, kasutades selleks kahe suure ööliblikasugukonna Põhja-Euroopa liikide fülogeneesipuid. Doktoriprojekt hõlmab viit spetsiifilisemat uurimisküsimust. Esimese uurimuse eesmärk on täpsustada fülogeneesi kaasava võrdleva meetodi abil klassikalisi hilissügisese ja varakevadise fenoloogiaga seostatavaid tunnuseid ning heita valgust evolutsioonilisele põhjuslikkusele. Teine, kolmas ja neljas uurimus hõlmavad seni fenoloogia kontekstis uurimata, ent hilissügisesi ja varakevadisi liike ühendavaid tunnuseid, vastavalt tundlate morfoloogia, tiivakuju ja tiibade läbipaistvus. Viimane uurimus käsitleb varakevadise fenoloogia kujunemist, spetsiifilisemalt võrreldakse fülogeneetilist informatsiooni kaasates nukust koorumise temperatuuriseoselisi reaksiooninorme varakevadistel liikidel ja nende teistsuguse fenoloogiaga lähisugulastel.

Eriala esindaja kontakt: Tiit Teder, tiit.teder@ut.ee

Juhendajad: Georg Martin, Christopher Hepburn

Parasvöötme kelbimetsad on rannikumere öksosüsteemide alusliikidena ülemaailmse tähtsusega, pakkudes rannikumere keskkonnale kriitilisi ökosüsteemiteenuseid, nagu elupaikade tagamine, süsiniku sidumine ja toitainete ringlus. Põisadru (Fucus vesiculosus) ja hiidvetikas (Macrocystis pyrifera) on kaks domineerivat makrovetikaliiki, mis moodustavad olulisi ökosüsteeme vastavalt Läänemeres ja Vaikse ookeani parasvöötmes. Nendel makrovetikaliikidel esineb süsiniku kontsentreerimise mehhanism (CCM). Seetõttu ei tohiks üldiselt lahustunud anorgaaniline süsinik (DIC) piirata esmast primaarproduktsiooni nende liikide poolt domineerivates kooslustes, kuna nendes süsteemides on sageli piiravateks ressursideks valgus ja lämmastik. Seda toetavad M. pyrifera eksperimentaalsed vaatlused tulevaste ookeanide hapestumise tingimustes, mis näitasid, et kasvu ja fotosünteesi kiirust ei mõjutanud muutunud DIC saadavus, mis on tõenäoliselt tingitud süsiniku piiramist takistavatest CCM-idest. Kirjandusandmed viitavad aga sellele, et optimaalsete tingimuste korral võib Vaikse ookeani lõunaosa tihedates hiiglaslikes kelbimetsades fotosünteesi jaoks vajaliku DIC-sisaldus langeda alla optimaalse taseme. Kuid DIC piiramise protsessi mehanismidest tihedates M. pyrifera ja F. vesiculosus kooslustes on vähe teada. Optimaalsetes tingimustes (nt kõrge valgustuse, piisava vee liikumise ja pH puhul), on andmeid, et DIC kogus võib piirata koosluste primaarproduktsiooni. Käesolevas uuringus kirjeldatakse vetikate biomassi ja DIC saadavuse ajalisi ja ruumilisi mustreid, hinnatakse DIC kasutamise efektiivsust erinevate kooslusi moodustavate liikide poolt. Määratakse kindlaks liigirühmad, mis tõenäoliselt reageerivad erinevalt DIC muutuvale kättesaadavusele madalas rannikumeres vasatavlt järgmise 100 aasta ennustatavatele trendidele. Laboratoorsete katsete abil, mis hindavad vetikate primaarproduktsiooni kontrollitud DIC ja valguse puhul kontrollime järgmisi hüpoteese: 1) erinevate süsiniku omastamise mehhanismidega makrovetikate füsioloogilised ja kasvureaktsioonid erinevad muutuva DIC saadavuse ja spetsifikatsiooni tõttu; ja, 2) kasvureaktsioonid, mis tulenevad merevees fotosünteesi odava CO₂ allika suuremast saadavusest, on suurimad vähese valguse korral (nt mitte optimaalsetes tingimustes). Uuringust saadud andmed võimaldavad ennustada, kuidas pruunvetikametsad võivad puhverdada ookeanide hapestumist ja kuidas CO₂ suurenemine võib mõjutada pruunvetikametsade pakutavaid ökosüsteemiteenusid (kultuurilisi ja majanduslikke väärtusi - hinnanguliselt miljardite dollarite ulatuses). See teave on kriitilise tähtsusega realistlike prognooside esitamisel tulevase mere tootlikkuse ja rannikualade esmatootjate süsinikdioksiidi sidumisvõime kohta. Lisaks aitab DIC kättesaadavuse piirangute mõistmine M. pyrifera ja F. vesiculosuse domineerivates kooslustes hinnata ka rannikumere piirkondade vesiviljeluse potentsiaali tingimusi, kus potentsiaalne promaarproduktsiooni tootlikkus on optimaalne. Selle kaudu pakkudes väärtuslikku teavet ressursside (antud juhul süsiniku) limiteerimise kohta huvitatud sidusrühmadele, kes soovivad arendada pruunvetika vesiviljelust ja/või integreeritud multitroofilist vesiviljelust.

Eriala esindaja kontakt: Tiit Teder, tiit.teder@ut.ee

Juhendajad: Kadri Koorem, Siim-Kaarel Sepp

Üha suurenev inimmõju toob kaasa uute ökosüsteemide tekke, kus kooseksisteerivad liigid ja keskkonnatingumused on evolutsiooniliselt üksteisele võõrad. Taimed on primaarprodutseerijatena maismaaökosüsteemides kesksel kohal. Selliste taimede hulk, mis kasvavad väljaspool oma algupärast levikuareaali üha suureneb, samas kui üldine liigirikkus Maal on langustrendis. Seetõttu on oluline mõista, kuidas mõjutavad väljaspool oma looduslikku leviala kasvavad taimed nendega seonduvate organismide kooslusi. Käesoleva doktoriprojekti eesmärgiks on kasutada taimedega seonduvate putukate (herbivooride) ja mullaorganismide (patogeensed ja mutualistlikud seened) mitmekesisuse mustrite kirjeldamiseks uudset mõõdikut, Bioloogilise Uudsuse Indeksit. Antud mõõdik kasutab taimekoosluse uudsuse hindamiseks samaaegselt võõrliigi ja looduslikus koosluses esinevate taimede tunnuseid ning nende kooseksisteerimise aega, võimaldades seeläbi võrrelda väga erinevaid kooslusi. Doktoriprojekti jooksul kogutakse andmeid juba olemasolevast globaalsest võrgustikust ning kasvuhoonekatsest. Doktoriprojekti tulemused parandavad olemasolevaid teadmisi võõrtaimede sissetungi mõjude kohta mitmetel troofilistel tasemetel nii praegustes tingimustes kui ka tulevastes oludes, kus üldine liigirikkus on vähenenud. Need tulemused võimaldavad tähelepanu alla võtta kooslused, mis multitroofsest aspektist vaadatuna on võõrliikide sissetungi poolt enim ohustatud.

Eriala esindaja kontakt: Tiit Teder, tiit.teder@ut.ee

Juhendajad: Aveliina Helm, Polina Degtjarenko

Maailm linnastub aina kiireneva hooga. ÜRO raport toob välja, et praeguste trendide jätkudes elab aastaks 2050 linnades ligi 6,8 miljardit inimest, mis on poole rohkem, kui aastal 2010. Linnastumine jätkub ka Eestis. Linnastumine on oluline elurikkuse mõjutaja läbi elupaikade kao ja fragmenteerumise, kuid ka läbi inimeste sotsiaalsete ja kultuuriliste suhete muutumise looduskeskkonnaga. Elurikkuse hoidmise ja taastamisega tuleb tegeleda ka linnalistel aladel, et tagada elurikkuse säilimine ning inimeste kokkupuude loodusrikka keskkonnaga. Doktoritöö eesmärgiks on välja töötada tõhusaimad meetodid Eesti linnade liigiliselt vaesunud rohealade ökoloogiliseks taastamiseks ning analüüsida seni tehtud elurikkuse soodustamise katsete tulemuslikkust. Lisaks analüüsitakse Eesti pärandkooslusi kui võimalikke analoogilisi ökosüsteeme linnalistele rohealadele. Võrreldes heas seisus pärandniitude ökoloogilisi parameetreid (eri elustikurühmade liigirikkus, funktsionaalne mitmekesisus ja funktsionaalne koosseis, looduse hüved) ning linnalisi ökosüsteeme, on võimalik tuvastada linnade rohealade kõige tulemuslikumad ökoloogilise taastamise 'suunad'. Töö annab ka vastuse, millised pärandkoosluste liigid ja hooldustaastamisvõtted linnakeskkonna elurikkuse tõstmiseks sobivad ning tuvastab, millised uudsed ökosüsteemid ja ökosüsteemide funktsioonid taastatud aladel linnaelustiku ja pärandniitude elustiku kombinatsioonis sünnivad. Projekti raames töötatakse välja soovitused ja nö parimad praktikad Eesti linnade rohealade elurikkuse tõstmiseks, sh kujundatakse nö tüüpkooslused ja lahendused, mida ruumiloojad saavad oma igapäevatöös linna elurikkuse tõstmiseks kasutada.

Eriala esindaja kontakt: Tiit Teder, tiit.teder@ut.ee

Juhendajad: Inga Hiiesalu, Tanel Vahter, Maarja Öpik

Kavandatava doktoriõppe projekti eesmärk on uurida, kuidas majandamine mõjutab põllumaade mullaelustiku, eriti arbuskulaarset mükoriisat moodustavate krohmseente mitmekesisust ja toimimist ning kuidas neid kaitsta ja majandada. Täpsemalt on doktoritöö eesmärgiks kaardistada Eesti põllumuldade krohmseente mitmekesisus ja siduda see mulla funktsioonidega. Doktoritöö kasutab nii olemasolevaid kui uusi andmeid krohmseente leviku ja mitmekesisuse kohta Eesti põldudelt, kus on kasutatud erinevaid maaharimisviise. Lisaks analüüsitakse olemasolevaid suuremahulisi põldkatseid, mis võimaldavad veel täpsemini uurida eri majandamispraktikate mõju mullaelustikule. Krohmseente mitmekesisuse ja mulla funktsioonide (kasvuhoonegaaside heide ja leostumine) vahelisi seoseid testitakse kasvuhoonekatses, mis annavad mehhanistlikuma arusaama toimuvatest protsessidest. Doktoritöös kogutud andmete abil luuakse kohalikke tingimusi arvestavad tõenduspõhised mullaelustiku majandamise juhised, eesmärgiga säilitada nii elurikkus kui põllumajanduse saagikus. Kuna globaalsed muutused mõjutavad põllumajandust üha enam, on sellised tööriistad muutunud vajalikuks, et tagada meie maastike suutlikkus pakkuda samaaegselt nii toitu kui ka ökoloogilisi funktsioone, olles samas tulus põllumajandustootjale.

Juhendajad Tiit Teder, Toomas Esperk, Sille Holm

Putukavastsete tavatult suure asustustiheduse mõju ehk rühmaefekti on leitud mitme olulise elukäigutunnuse puhul, nagu kehasuurus, viljakus ja levimisvõime. Seni ei ole aga teada, kuivõrd levinud ja sarnane on rühmaefekt putukate fülogeneesipuu eri osades ning mil määral on rühmaefekt adaptiivne. Käesolevas doktoriprojektis uuritakse rühmaefekti fülogeneetilist ja evolutsioonilisökoloogilist tausta ning rakendust putukate tööstuslikus kasvatamises. Doktoriprojekt hõlmab nelja spetsiifilisemat uurimisküsimust. Esiteks uuritakse metaanalüütiliselt rühmaefekti mõju putukatele, selgitamaks välja, kuivõrd levinud ja ühetaoline see putukate hulgas on. Järgmisena antakse ülevaade (optimaalsetest) asustustihedustest tööstuslikes putukakasvatustes. Kolmanda uurimuse eesmärk on hinnata rühmaefekti fülogeneetilist signaali ja seeläbi selle fülogeneetilist konservatiivsust. Neljas uurimus keskendub rühmaefekti esile kutsuvatele ja soodustavatele keskkonnateguritele tehistingimustes, kasutades selleks putukakasvanduses laialt kasutatavat ogakärblast Hermetia illucens. Doktoriprojekt keskendub kohasusega otseselt seotud tunnuste plastilisusele ja panustab seeläbi elukäiguteooria arengusse, lisaks on oodatavatel tulemustel praktiline rakendus putukate tööstuslikus kasvatamises.

Juhendajad: Kadri Runnel, PhD; Mikk Espenberg, PhD

Metsaökosüsteemide kõdupuidus paikneb umbes kümnendik maismaa süsinikuvarust. Süsinik jõuab surnud puidust atmosfääri tagasi kui kõdupuit laguneb. Seetõttu on metsapuidu süsinikuvaru ja -voogude ennustamiseks väga oluline teada kõdupuidu lagunemiseks kuluvat aega ja seda mõjutavaid tegureid. Doktoritöö viiakse läbi suurema projekti raames, mille eesmärgiks on mõista, millised on võimalused kõdupuidu lagunemise aeglustamiseks in situ ja selle võimalik mõju metsa süsinikuvarule. Doktoritöö raames viiakse läbi seeria aegreal põhinevaid mõõtmisi, mis seostavad niiskustingimuste, lagundajakoosluste ja puidu omaduste rolli lagunemiskiiruse kujundamisel. Doktoriprojekti innovaatilisus: (1) mõõtmised reaalsetes maastikes (varasemad uuringud valdavalt laboritingimustes või standardiseeritud substraatidel), mis võimaldavad praktilisi järeldusi süsiniku salvestuse kohta kõdupuidus; (2) tehniline arendustöö, mille eesmärgiks on olemasoleva kavandi alusel kujundada vahendid ja metoodika välitingimustes puidus eralduvate gaaside ja sedakaudu süsinikuringe mõõtmiseks.

Juhendajad: Urmas Saarma, Ants Tull, Harri Valdmann

Parasiitidel on nii loomade kui ka inimeste tervisele oluline roll, põhjustades haigestumisi ja suremust. Valdav enamus parasiite on zoonootilised ja seega võimelised nakatama ka inimesi, mistõttu on oluline koguda teavet nende esinemise ja levikuteede kohta. Senised teadusuuringud on käsitlenud kiskjatega looduses levivaid parasiite üsna piiratult nii nende mitmekesisuse kui nende esinemise ajaliste muutuste osas. Käesoleva uuringu eesmärk on analüüsida zoonootiliste parasiitide levikut ja varieeruvust kahel suurel parasiitide levitajal Eestis – punarebasel (Vulpes vulpes) ja kährikkoeral (Nyctereutes procyonoides) aastaringselt ning kolmel järjestikusel aastal. Analüüsis kasutatakse nii kaasaegseid molekulaarseid kui ka morfoloogilisi meetodeid, sh metatriipkodeerimist, et DNA järjestuste alusel määrata lai spekter erinevaid rebase ja kähriku levitatavaid parasiite (tsestoodid, nematoodid, trematoodid ja protistid). Analüüsitakse ka kiskjate tarbitud toiduobjekte ja nende seost parasiteeritusega. Erinevate analüüsidega saadud andmete põhjal on võimalik saada täiesti uudne tervikülevaade rebase ja kährikkoera levitatavatest zoonootilistest parasiitidest ja nende ajalisest varieerumisest ning mõista zoonootiliste parasiitide edasikandumist mõjutavaid olulisi tegureid.

Juhendajad: Niloufar Hagh Doust, Leho Tedersoo

Doktorant võetakse vastu üliõpilase õppekohale, täiskoormusega, nominaalne õppeaeg on neli aastat. Nooremteaduri töölepingut ei sõlmita. Planeeritud õppe- ja teadustöö algus on 4. september 2023.

Taimedega seotud mikroobid on taimekoosluste bioloogilise mitmekesisuse ja funktsionaalsuse määravad tegurid kõikjal maailmas. Maa-alused taimedega seotud mikroobid, nt mükoriisaseened, on teadlaste tähelepanu pälvinud aastakümneid, kuid maapealsete taimeosadega seotud mikroorganismide kohta on vähem teada. Taimede maapealsetes osades leidub arvukalt ökoloogiliselt olulisi seeni, kuid nende mitmekesisuse mustrite ja ruumilise jaotuse kohta on seni info teadmata. Kuigi juurtega seotud seente peremehe spetsiifilisust on põhjalikult uuritud, on endiselt ebaselge, mil määral on taimelehtede seente kooslused seotud erinevate taimeliikidega. Hiljutine suure läbilaskevõimega sekveneerimismeetodite väljatöötamine on võimaldanud kiiresti ja senisest põhjalikumalt iseloomustada erinevatest ökosüsteemidest ja substraatidest pärit seenekooslusi. Käesoleva doktoriõppe projekti peamine eesmärk on uurida lehtedega seotud seenekoosluste peremehe spetsiifilisust ja ruumilisi mustreid Euroopas. Eelkõige küsime I) kuidas muutub erinevate seenerühmade struktuur ja mitmekesisus piki laiuskraadi gradiente; ja II) millised on olulisemad keskkonnategurid, mis kujundavad neid kooslusi väikeses ja suures ruumilises mõõtkavas. Lisaks uurime erinevate seenerühmade peremehe spetsiifilisuse mustreid puudel ja alustaimestikul. See doktoriõppe lõputöö tugineb proovidel, mis on juba kogutud kodanikuteaduse kampaania “FunLeaf” raames, seenekooslusi kirjeldatakse kaasaegsete molekulaarsete vahenditega. Kasutame "FungalTrait" ja "Funguild" andmebaase, et määrata operatiivsed taksonoomilised üksused erinevatele funktsionaalsetele tunnustele, ja mudelipõhist statistikat, et uurida nende jaotusi ja mitmekesisuse mustreid. See projekt parandab oluliselt meie põhiteadmisi lehtedega seotud seenekoosluste kohta.

Juhendaja: Leho Tedersoo

Doktorant võetakse vastu üliõpilase õppekohale, täiskoormusega, nominaalne õppeaeg on neli aastat. Nooremteaduri töölepingut ei sõlmita. Planeeritud õppe- ja teadustöö algus on 4. september 2023.

Käesoleva projekti eesmärk on selgitada metsaseente substraadi- ja peremeheeelistused taimekudede ja -liikide kaupa, kasutades kaasaegseid molekulaarse analüüsi, bioinformaatika ja statistika meetodeid. Projekti käigus selgitatakse välja ka kõige sobivamad proovivõtu-meetodid ning proovide erinevates etappides kokkusegamise positiivsed ja negatiivsed aspektid. Doktoritöö võimaldab paremini mõista, kuidas metsaseened on levinud erinevates mikro-biotoopides ja eri peremeestel, mis pakub paremaid võimalusi looduskaitseliseks planeerimiseks.

Juhendajad: Maarja Öpik, Ivika Ostonen-Märtin, Saoirse Tracy (University College Dublin)

Doktoriprojekt on osa Marie Curie doktorantidevõrgustikust ROOTED. Projekti eesmärgiks on juurestiku arhitektuuri uuringud seotuna arbuskulaarmükoriissete seente (krohmseente) toimimisega (elurikkus, koosluse koosseis, ohtrus, aktiivsus). Uuritakse looduslikke ning inokuleeritud krohmseeni erinevate põllumajanduslike harimisviiside korral erinevates piirkondades. Testitakse hüpoteesi, et kohalike ja sissetoodud (inokuleeritud) krohmseente seosed eri taim : muld keskkondades toimivad ajas erinevalt. Projekti tulemusena saadakse uusi teadmisi selle kohta, kuidas juurtega kooselulised krohmseened toimivad eri piirkondade põllumajandusmaastikes.

Projekt on ka Euraxessi lehel: https://euraxess.ec.europa.eu/jobs/84258

Juhendajad: Vijayakumar Anand and Aile Tamm 

Arvutuslik kuva on üks kiiresti arenevaid pildistamise valdkondi.

Enamik arvutusliku kuva meetodeid teisendab objekti teabe nihutatud ja skaleeritud skalaarsete optiliste väljade liitmiseks. Saadud pildisensori poolt loetud intensiivsuse jaotus rekonstrueeritakse objektiteabeks. Doktoriõppe projekti "Arvutuslik kuva mikro-/nano-optilistest seadmetest genereeritud vektoroptiliste kiirte abil" eesmärk on kasutada vektoroptilisi välju intensiivsuse jaotuse ehituskividena. Selle tulemusel ei ole liitmine enam skalaarne liitmine, vaid vektor, mis muudab selle tundlikuks objekti polarisatsiooni muutuste suhtes 3D ruumiliste ja spektraalsete mõõtmetega. Olemasolevad arvutusliku rekonstrueerimise meetodid sobivad ainult skalaarsete optiliste väljade jaoks. See doktoritöö loob uusi teadmisi vektori konvolutsiooni ja korrelatsiooni kohta. Vektoroptilised väljad genereeritakse uudsete polarisatsioonitundlike mikro-/nano-optiliste modulaatorite abil. Modulaatorid toodetakse täiustatud litograafiaprotseduuride abil ja rakendatakse eksperimentaalseks katseteks. See võimaldab luua uudsed mitmemõõtmelisi, kompaktseid, kergeid mikroskoope, kasutades uusi vektorkorrelatsiooni põhimõtteid, mis on kõrgemad praeguse tehnika tasemest.

Eriala esindaja kontakt: Toomas Plank, toomas.plank@ut.ee, +372 737 4601

Juhendajad: Veiko Palge, Dirk Oliver Theis, Juhan Matthias Kahk

Kvantarvutus on uudne arvutamise paradigma, mis võimaldab lahendada konventsionaalsete arvutite jaoks ületamatuid probleeme. Näiteks suudavad kvantarvutid efektiivselt simuleerida suuri kvantsüsteeme --- see on ülesanne, mida pole võimalik lahendada konventsionaalsete arvutite abil isegi kui tegu on ülivõimsate superarvutitega. Nimetatud kvantsüsteemid on olulised kvantkeemia ja materjaliteaduse jaoks, mis on aluseks farmaatsia- ja keemiatööstusele ning samuti uute materjalide arendamisele. Kui veatolerantsete kvantarvutite loomine võtab veel vähemalt dekaadi, siis lähiaja kvantarvutid, mis sisaldavad sadu kvantbitte, on saamas reaalsuseks juba nüüd. Antud projekt keskendub kvantkeemias ja tahkiseteoreetias kasutatavate kvantsüsteemide simuleerimisele lähiaja kvantarvutitel, kasutades variatsioonilist kvantalgoritmide paradigmat, aga samuti kombineerides seda veatolerantsete algoritmidega. Projektis viiakse läbi simuleerimiseks vajalike algoritmide ja meetodite analüüs, testimine ja arendus, et arvutada elektronstruktuure ja energiapindu eesmärgiga teha edusamme kvantsimuleerimises lähiaja kvantarvutitel.

Eriala esindaja kontakt: Toomas Plank, toomas.plank@ut.ee, +372 737 4601

Juhendaja: Jörg Pieper

Viimastel aastatel on kliimamuutustest tingitud nähtused, näiteks põuad ja intensiivse päikesekiirgusega perioodid, muutunud järjest sagedasemaks. Jätkusuutliku põllumajanduse arenguks on kliimamuutustega vaja kohaneda. Üks võimalus ekstreemsetes tingimustes toimetulemiseks on uurida fotosünteesis asetleidvaid natiivseid kohanemismehhanisme, kus on oluline roll fotokatiivsetel valkudel, mis osalevad taimede fotosünteesis. Kaks paljulubavat biokaitsjat on trehaloos ja glütserool, mis on fotoaktiivse valgu jaoks vastavalt stabilisaator ja plastifikaator.

Trehaloos on spetsiifiline suhkur, mida leidub organismides, mis suudavad üle elada ekstreemsed tingimused, näiteks väga äärmuslikud temperatuurid või põuaperioodid. On näidatud, et trehaloos suudab säilitada natiivse fotosünteesiva valgu funktsioneerimise isegi dehüdreeritud seisundis. Glütserool on hüdrofiilne ühend, millel on võime olla vastastikmõjus veega ja seega suurendada valgu pinna märgumist. Plastifitseeriv mõju tagab valgu funktsioneerimiseks olulise painduvuse ja takistab kahjulikku agregatsiooni või valgu valesti voltumist. Samas, trehaloosi ja glütserooli kaitsemehhanismide mõistmiseks molekulaartasandil on veel tõlgendamisruumi.

Neutronhajumise meetodid sobivad nanoskaalas valgu struktuuri ja peaaegu natiivsetel tingimustel liikuvuse uurimiseks. Lisaks sellele saab neutronhajumise meetoditega uurida valkude ja biokaitsjate vahelisi interaktsioone. Trehaloosi või glütserooli molekulide asukohta valgu pinna ja hüdraatkatte suhtes uuritakse väiksenurgalise neutronhajumise meetodiga koos kontrasti sobitamise analüüsiga, et paremini mõista molekulide interaktsiooni mehhanisme. Lisaks struktuursele terviklikkusele peavad valgud funktsioneerimiseks säilitama ka teatud painduvuse. Valkude painduvust ekstreemsetel tingimustel ja biokaitsjate juuresolekul uuritakse kvaasielastse neutronhajumise meetodiga.

Eriala esindaja kontakt: Toomas Plank, toomas.plank@ut.ee, +372 737 4601

Juhendaja: Marco Kirm

Stsintillaatorid on materjalid, mis muudavad ioniseeriva kiirguse ja osakeste energia pikalaineliseks kiirguseks, mida registreeritakse fotodetektoritega. Käesoleva uuringu eesmärgiks on leida tahkistes sellised protsessid, mis võimaldaksid luua uue põlvkonna ülikiireid stsintillaatoreid ajalise lahutusega pikosekundite piirkonnas. Selliste materjalide leidmiseks kasutatakse nn keerukate valentstsoonidega materjalide tsoonistruktuuri modifitseerimist, et saada veelgi intensiivsemaid hästi lühikese sub-nanosekundilise elueaga omakiirgusi, kross- ja tsooni sisest luminestsentsi. Sobivad materjalid valitakse välja kasutades avatud andmebaase (nt AFLOW), kuhu koondatud teoreetiliste uuringute tulemused materjalide omaduste kohta, ja varasemate eksperimentaaltulemuste alusel. Valitud materjalid sünteesitakse nii puhaste ühendite kui ka nende tahkete lahustena, nende omadusi modelleeritakse ning uuritakse eksperimentaalselt kodulaboris ja suurtes uurimiskeskustes (MAX IV Labor, DESY Photon Science) kasutades aeglahutusega luminestsentsspektroskoopiat sub-nanosekund skaalal maailma tipptasemel. Ülikiireid stsintillaatoreid vajatakse väga erinevates tehnoloogiavaldkondades nagu kõrge energia füüsikas (CERN), julgeolek, kontrollitud tuumasünteesi uuringutel, aga eriti meditsiinilises diagnostikas. Märgatavalt parem ajaline lahutus tekitab arenguhüppe positronemissioon tomograafias, luues võimalused rasedate, imikute ja laste madala doosiga uuringuteks, mis võimaldavad varajast kasvajate ja muude haiguste kuluefektiivset diagnoosimist igas suuremas haiglas.

Eriala esindaja kontakt: Toomas Plank, toomas.plank@ut.ee, +372 737 4601

Juhendajad: Mikhail G. Brik, Aleksandr Luštšik, Anatolijs Popovs

Doktoritöö keskendub puhaste ja sihipäraselt legeeritud hapnikupõhiste spinelliühendite AB₂O₄ kombineeritud eksperimentaalsetele ja teoreetilistele uuringutele. Ühendid AB₂O₄ on tehnoloogiliselt olulised funktsionaalsed materjalid valgustustites, optilistes termomeetrites, kiirgusdetektorites, dosimeetrites ning isegi optilistes akendes termotuumasünteesi reaktorites. Doktoritöö võimaldab koguda teadmisi soovitud optiliste ja mehaaniliste omadustega uudsete materjalide loomiseks. Kavandatavatest tulemustest lähtuvalt näeme ette mitme suure kirjeldava ja ennustava jõuga „struktuur-omadus“ ja „omadus-omadus“ seaduspärasuse avastamist, mis annavad märgatava panuse nii fundamentaal- kui ka rakendusuuringutesse.

Eriala esindaja kontakt: Toomas Plank, toomas.plank@ut.ee, +372 737 4601

Juhendajad: Elin Org PhD, Oliver Aasmets PhD, Vallo Tillmann MD, PhD

Inimese soolestiku mikrobioom on kompleksne ja metaboolselt aktiivne kooslus, millel on oluline mõju meie tervisele. Kuna mikrobioomi kooslus muutub kogu eluea vältel ning seda mõjutavad väga paljud erinevad faktorid, siis on oluline jälgida mikrobioomi muutusi pikema aja vältel. Mitmel ajahetkel kogutud mikrobioomi proovide analüüs annab võimaluse jälgida mikrobioomi ajalist varieeruvust ja analüüsida mikrobioomi muutusi koos tervisega seotud parameetrite muutustega. Enamikes seni läbi viidud mikrobioomi uuringutes on kasutatud ainult ühes ajahetkes kogutud mikrobioomi andmeid ning seetõttu oleks mitmest ajahetkest kogutud andmete analüüs olulise väärtusega mikrobioomi ja tervise vaheliste seoste hindamiseks, võimaldades täpsemini hinnata inimeste haigestumise riske ning ravimite kasutamist. Käesolevas doktoritöös kasutatakse mitmest ajapunktist kogutud soolestiku mikrobioomi andmeid, mis võimaldab täpsustada nii laste (sünnist kuni 9 eluaastani) kui ka täiskasvanute (Eesti mikrobioomi kohort) mikrobioomi mõju haigusrisriskide kujunemisele.

Eriala esindaja kontakt: Elin Org, elin.org@ut.ee, 737 4034

Juhendajad: Triin Laisk, Lili Milani, Reedik Mägi

Hormonaalsed rasestumisvastased vahendid on väga laialt tarbitavad ravimid, mida üle maailma kasutab hinnanguliselt 500 miljonit naist. Samas käib sobivaima preparaadi leidmine suuresti katse-eksitus meetodil ning miljonid naised kogevad soovimatuid kõrvaltoimeid, mis varieeruvad kergematest eluohtlikeni. Kuigi on teada, et ravimite toimed ja kõrvaltoimete riski mõjutab inimese geneetika, pole taolisi uuringuid hormonaalsete rasestumisvastaste vahendite osas tehtud. Käesoleva doktoriprojekti raames kasutatakse Eesti geenivaramu andmekogu ning kirjeldatakse hormonaalsete resestumisvastaste vahendite kasutamismustreid ning võimalike kõrvaltoimete esinemismustreid. Seejärel analüüsitakse geneetiliste faktorite rolli kõrvaltoimete tekkes. Projekti viimases osas analüüsitakse, kuidas mõjutab mingi kõrvaltoime geneetiline risk kõrvaltoime avaldumist hormonaalsete rasestumisvastaste vahendite kasutajatel. Projekti tulemusel saame hea ülevaate hormonaalsete rasestumisvastaste vahendite kasutajatel esinevatest kõrvaltoimetest ning nende geneetilistest mõjuritest, mis annavad hea sisendi personaalmeditsiini ja võimaldavad tulevikus valida igale naisele sobivaima preparaadi.

Eriala esindaja kontakt: Elin Org, elin.org@ut.ee, 737 4034

Juhendajad: Anders Eriksson, Liisa Loog

Hiljutised evolutsiooniuuringud on näidanud, et inimese evolutsioonilist ajalugu iseloomustavad pikamaa-migratsioonid ning nendele järgnevad kontaktid erinevate inimgruppide vahel. Need kontaktid tekitavad genoomi-mosaiike, mida looduslik valik kasutab, et võimalda kiiret kohastumust vastavalt uutele kultuurist ja keskkonnast tulenevatele väljakutsetele. Kuigi hiljutine teadustöö on kasutanud nii tänapäeva täisgenoomide, kui ka vana DNA andmeid, et heita valgust populatsiooni kontaktidele järgnevale adaptiivsele evolutsioonile Euroopas, on need protsessid teistes Maailma osades tunduvalt vähem uuritud. Välja pakutud doktoritöö eesmärk on kombineerida nii kaasaegsete populatsioonide täisgenoomi kui ka vana DNA andmeid, et uurida loodusliku valiku ja geenivoo dünaamikat alauuritud piirkondades Saharataguse Aafrikas (>1400 genoomi 143 bantu keelt kõnelevast populatsioonist koos Aafrika aDNA andmetega) ning Põhja-Euraasias (> 3500 kombineeritud terve genoomi järjestust Eesti ja Korea biopankadest). Loodusliku valiku uurimine mainitud piirkondades pakub erilist teaduslikku huvi nende piirkondade mitmete kultuuriliste ja kliimatingimuste (nt. toituminse, äärmusliku temperatuuri ja insolatsiooni ning patogeenikoormuse) tõttu. Välja pakutud doktoritöö annab ka olulise metoodilise panuse madala kvaliteediga andmete paremaks kombineerimiseks suurte täisgenoomi andmekogumitega, võimaldades tulevikus veelgi optimaalsemat andmekasutust evolutsiooni dünaamika uuringutes.

Eriala esindaja kontakt: Elin Org, elin.org@ut.ee, 737 4034

Juhendaja: Kelli Lehto

Paljud psüühikahäirete sümptomid on omavahel kattuvad, mis viitab sümptomite mittespetsiifilisusele ning raskendab arstidel diagnostiliste otsuste tegemist. Ühe sellise näite moodustavad kognitiivsed sümptomid, nagu mälu-, tähelepanu- ja keskendumisprobleemid. Kognitiivsed probleemid esinevad sageli väga erinevate psühhiaatriliste häirete puhul, nagu depressioon, aktiivsus- ja tähelepanuhäire, posttraumaatiline stressihäire ja dementsus, millel kõigil on erinevad mehhanismid ja ravistrateegiad. Siiski ei ole praegu teada, kas erinevate psühhiaatriliste diagnoosidega patsientidel täheldatud kognitiivsed sümptomid on seotud sarnaste või erinevate tekkemehhanismidega. Selle doktoriprojekti eesmärk on kasutada TÜ Eesti geenivaramu (N=200 000) genoomika-, metaboloomika-, küsimustike- ja elektroonilisi terviseandmeid, et selgitada välja kognitiivsete probleemide aluseks olevad geneetilised ja epidemioloogilised mehhanismid. Selle projekti uued teadmised edendaksid märkimisväärselt meie praeguseid teadmisi kognitiivsete probleemide geneetilise tausta ja võimalike meditsiiniliste ennustajate (nt diagnoosid, biomarkerid) kohta. Kognitiivsete probleemide parem mõistmine ja spetsiifilised ennustusmudelid võivad tulevikus aidata arstidel teha täpsemaid diagnostilisi ja raviotsuseid ning rakendada kognitiivsete probleemide ennetustegevusi, mis põhinevad individuaalsete geneetiliste ja biomarkerite andmetel.

Eriala esindaja kontakt: Elin Org, elin.org@ut.ee, 737 4034

Juhendajad: Tõnu Esko, Erik Abner

Eesti geenivaramu (EGV) loodi rahvastikupõhise biopangana, mille eesmärgiks on olla personaliseeritud meditsiini eestvedajaks Euroopas. Tänaseks on EGV andmepanka annetanud bioloogilisi proove üle 210 000 vabatahtliku kõigist Eesti demograafilistest jaotustest (ligikaudu 20% kogu täiskasvanud elanikkonnast). Kõikide geenidoonorite proovid on läbinud DNA kiibiga genotüpiseerimise ning doonorite kohta kogutakse perioodiliselt ka riiklikke terviseandmeid. Geenidoonorite geneetilised andmed on imputeeritud kasutades kohalikku referentspaneeli, mille abiga on loodud on märkimisväärselt kõrge kvaliteediga andmed. Seega on hiljuti esile kerkinud võimalus analüüsida usaldusväärseid geneetilisi andmeid, mis ühtlasi sisaldavad ka kümneid tuhandeid haruldasi geenivariante, nagu näiteks funktsioonikaoga mutatsioone. Suur hulk neist haruldastest geneetilistest variantidest on aga teadusmaailmas varasemalt tähelepanuta jäänud. Keskmise geenidoonori terviseandmed hõlmavad rohkem kui kümne aasta andmepunkte, mis võimaldab EGV teadlastel neid haruldasi geenivariante statistiliselt seostada sagedasti esinevate tervisetunnuste ja haigustega. Näiteks on nende haruldaste variantide esialgne analüüs võimaldanud tuvastada haruldase mutatsiooni, mis on olulisel määral seotud ülekaaluga ning mis võib märkimisväärselt mõjutada iga 115-nda eestlase elukvaliteeti. Selle doktoritöö eesmärk on viia läbi laiaulatuslik analüüs Eesti elanikkonnas esinevate haruldaste geneetiliste variantide kohta, eesmärgiga iseloomustada nende mõju levinud komplekshaigustele. Haruldaste variantide laiaulatusliku analüüsi tulemusena tuvastatud füsioloogiliselt huvitavate geenivariantide peal viiakse läbi täiendavaid üksikasjalikud uuringuid. Lisaks keskendub see doktoritöö ka eelnevalt mainitud rasvumist põhjustava variandi bioloogiliste ja kliiniliste aspektide põhjalikule analüüsile. Kasutades Eesti geenivaramu juba olemasolevaid geneetilisi ja fenotüüpseid andmeid, täiendab käesolev doktoritöö meie arusaamu komplekssete haiguste molekulaarsetest etioloogiatest ning aitab Eestis rakendada personaalmeditsiini.

Eriala esindaja kontakt: Elin Org, elin.org@ut.ee, 737 4034

Juhendajad: Alena Kushniarevich, Kristiina Tambets, Georgi Hudjashov

Antud projektis vaatame lähemalt kaht probleemi. Esiteks - vähese geneetilise informatsiooni kättesaadavus iidsete inimeste genoomidest. Vähene geneetiline info piirab populatsiooni genoomi uurimiseks tehtavate analüüside valikut, võimaldades teha ainult alleelisageduse põhiseid analüüse. Probleemi lahendamiseks, kasutame me genotüübi imputeerimist (GI) (puuduvate genotüüpide ennustamine olemasolevate genoomijärjestuste ja võrdlusandmestike põhjal), et suurendada genoomsete andmete hulka analüüside jaoks. Selleks, et optimeerida GI toimimist Ida-Euroopa proovide peal, suurendame me võrdlusandmestikku, koostades selleks mitu kõrge katvusega inimese genoomi andmestikku, kaasates sealhulgas proove Eestist ja Poolast. Teiseks, kasutame nii haplotüübi- kui sageduspõhiseid meetodeid, et uurida lähemalt sugulussidemeid, rahvaste liikumisi ja sotsiaalset struktuuri raua- ja keskaegses ida baltikumis. Projekti tulemusena paraneb vana DNA analüüside tehniline pool ning aitab meil paremini mõista raua- ja keskaja mõju tänapäeva geneetilise ja kultuurilise struktuuri kujunemisele ida-Baltikumis.

Eriala esindaja kontakt: Elin Org, elin.org@ut.ee, 737 4034

Juhendajad: Reedik Mägi, Triin Laisk, Kristi Läll

Nii geneetilistest kui ka mittegeneetilistest (keskkondlikest ja elustiili) faktoritest põhjustatud komplekshaigused, nagu näiteks diabeet, mõjutavad oluliselt inimeste elukvaliteeti ning koormavad meditsiinisüsteemi. Ülegenoomsetest seoseuuringutest saadavaid koonstatistikuid saab kasutada polügeensete riskiskooride loomiseks. Sellised skoorid koondavad endas väga paljude geneetiliste variantide efektid ning nende alusel on võimalik inimesi jagada erinevatesse riskikategooriatesse. Käesoleva doktoriprojekti raames plaanime luua ja implementeerida uue meta-regressioonil põhineva riskiskooride arvutamise meetodi, mis võimaldab riske ennustada erinevatest etnilistest gruppidest (ka etniliste gruppide seguga) inimestele. Kavatseme seda metodoloogiat rakendada mitmes erinevas rahvusvahelises konsortsiumis ning kasutada Eesti Geenivaramu ja UK Biopanga andmeid tulemuste valideerimiseks.

Eriala esindaja kontakt: Elin Org, elin.org@ut.ee, 737 4034

Juhendajad: Ene Reimann, Elin Org, Reedik Mägi, Triin Laisk

Reumaatilised haigused mõjutavad enam kui 40% Euroopa elanikkonnast ja põhjustavad märkimisväärseid vaevusi, valusid ja eluea lühenemist. Soolestiku mikrobioota düsbioos, st kahjulikud muutused soolestiku mikrobioota koostises ja/või funktsioonis, on seotud mitmete haiguste patogeneesiga. Kuid mehhanismid, mille kaudu soole düsbioos aitab kaasa haiguse patogeneesile, on suures osas teadmata. Selle projekti eesmärk on uurida seoseid soolestiku mikrobioota, soolestiku läbilaskvuse ja süsteemse endotokseemia vahel. Lisaks püüame mõista nende mõju osteoartriidi, reumatoidartriidi ja spondülartriidi algusajale ja haiguse ägedusele, samuti nende mõju haiguste ravikulule. Uurime haiguse alguseni viivaid sündmusi, kasutades Eesti Biopanga andmeid koos olemasolevate vere- ja väljaheiteproovidega. Kasutame standardiseeritud GWAS-analüüsi töövoogu, et hinnata seoseid geneetilise variatsioonide ja eelnevalt nimetatud reumaatiliste haiguste vahel, et tuvastada potentsiaalseid geneetilisi biomarkereid. Samamoodi analüüsime seoseid metaboliitide profiilidega, kasutades Eesti Biopangas saadaolevaid NMR metaboliite. Neid andmeid koos muude saadaolevate oomika andmekogudega kasutatakse uuritud reumaatiliste haiguste riskiennustusmudelite koostamiseks. Nende uuritavate haiguste jaoks koostatud riskiennustusmudeleid kasutatakse EstBB osalejatele tagasiside andmiseks EstBB osalejaportaali kaudu. Samast portaalist saab seejärel koguda osalejatelt tagasisidet.

Juhendajad: Age Poom, Anto Aasa

Transpordisektori kasvuhoonegaaside heide suureneb jätkuvalt, ka pärast ajutist COVID-19 pandeemia aegset langust. Inimeste liikumisega kaasneva kasvuhoonegaaside heite ja teiste keskkonnamõjude põhjuste seas on valglinnastumine, autokeskne transpordiplaneerimine ja ühistranspordi ebapiisav kättesaadavus. Kliima- ja kestlikkuse eesmärkide saavutamiseks transpordisektoris on vaja põhimõttelist muutust meie maakasutuses ja ruumiloomes, transpordisüsteemides ja -tehnoloogiates ning inimeste käitumises. Siinse doktoriprojekti eesmärk on luua kestliku liikuvuse planeerimislahendused linnaregioonide kontekstis, kasutades suurandmepõhiseid meetodeid. Liikuvuse suurandmete enneolematu mitmekesisus ja kättesaadavus võimaldavad luua detailse ruumilise ülevaate inimeste liikumiskäitumisest ja modaaljaotusest, andes samas aluse hinnata säästvate liikumisviiside kättesaadavuse piisavust igapäevareiside tegemiseks. Lisaks võimaldab andmepõhiste meetodite areng integreerida rahvastikku, liikuvust ja keskkonda iseloomustavad andmestikud ja prognoosid, et modelleerida strateegiliste keskkonnaeesmärkidega kooskõlas olevaid kestliku liikuvuse ruumilisi lahendusi. Siinse doktoriprojekti käigus a) antakse erinevatele liikumisandmetele tuginev ruumiline ülevaade Tartu linnaregiooni elanike praegusest liikumiskäitumisest, sh kasutatavatest liikumisviisidest, b) modelleeritakse transpordisektori keskkonnaeesmärkidele vastav ühistranspordi ja liikuvuskeskuste ruumiline võrgustik tulenevalt praegusest rahvastiku paiknemisest ja liikumiskäitumisest ning c) korratakse modelleerimist, arvestades rahvastiku- ja kliimaprognoosidega 2040. aastal. Doktoriprojekti metoodilisi lahendusi saab kasutada kestliku liikuvuse planeerimiseks ka teistes linnaregioonides.

Eriala esindaja kontakt: Ain Kull, ain.kull@ut.ee, +372 737 5826

Juhendajad: Mikk Espenberg, Ülo Mander

Märgalasid on pikka aega majandatud (nt kuivendamine, maakasutuse muutused) inimkasutuseks, mõjutades seeläbi oluliselt kasvuhoonegaaside voogusid, üleujutuste ulatust, toitainete ringlust ja bioloogilist mitmekesisust. Eriti juhivad märgalametsad maismaa kasvuhoonegaaside (CO₂, CH₄ ja N₂O) voogusid. Märgalade metsade kasvuhoonegaaside (KHG) vood pole piisavalt teada, eriti troopikas. Märgalametsad on ülemaailmne atmosfääri CO₂ neeldaja ning maa orgaanilise süsiniku (C) ja orgaanilise lämmastiku (N) oluline globaalne varu. Tasakaal kasvuhoonegaaside voogude vahel märgalametsades on suuresti ettearvamatu, sealhulgas abiootiliste keskkonnategurite (nt mulla veesisaldus) ning temperatuuri ja bioloogiliste tegurite (nt taimekoosluse ja mikrobioomi parameetrid) mõju. Maakasutuse muutusest tingituna põhjustavad troopilised piirkonnad suurt osa KHG voogudest globaalselt ja kliimamuutustest tingitud sündmused suurendavad KHG voogu veelgi. KHG heitkoguste vähendamine on 21. sajandil üks peamisi lahendust nõudvaid probleeme, kus märgalade metsad pakuvad head võimalust.

KHG voogude taga olevate protsesside tuvastamine on endiselt suur väljakutse. Mikrobioom juhib kasvuhoonegaaside vooge ja see on suuresti teadmata. Tähelepanuta jäetakse endiselt kasvuhoonegaaside eelarvetes võra ja puutüvede osa, kus näib olevat taas mikroobidel oma roll. See doktoritöö projekt on teerajaja erinevate ruumiliste tasandite voogude sünteesimisel, mis ühendab need mikroobsete protsessidega. See aitab mõista kasvuhoonegaaside vooge ja nendega seotud keskkonnategureid (nt mikrobioom) ning luua strateegiaid majandatavate märgalade metsade kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamiseks.

Eriala esindaja kontakt: Ain Kull, ain.kull@ut.ee, +372 737 5826

Juhendajad: Ain Kull ja Kristina Sohar

Dendrokronoloogilisi meetodeid on laialdaselt kasutatud kliimamuutuste kirjeldamiseks kuna aastarõngaste laius peegeldab muutusi keskkonnatingimustes ja seeläbi on võimalik luua pikki ajas tagasiulatuvaid aegridasid. Puud, mis kasvavad oma ökoloogilise piiri lähedal on kõige tundlikumad kasvukoha keskkonna muutuste suhtes ja on seetõttu sobivad dendrokronoloogilises analüüsis kasutamiseks. Doktoriprojekti raames keskendutakse soodes kasvavatele puudele, mille kasvu mõjutab tugevalt veerežiim.

Käesolev doktoriprojekt täiendab meie teadmisi kliima- ja inimmõjude kohta turbaaladele, täiustab dendroökoloogilist meetodit ilmastikuliselt eriliste aastate väljatoomiseks ja uurib puude integraalse ökoloogilise indikaatorina kasutamise potentsiaali turbaalade taastamise edukuse hindamiseks.

Antud doktoriprojekti kolm peamist uurimisküsimust on järgmised:

1. millises ulatuses ja milliste ilmastikuga seotud tegurite kaudu avaldub soodes kuivenduse mõju puude radiaaljuurdekasvule;
2. kas dendrokronoloogiliste meetodite rakendamise kaudu saab korrastatud jääksoodes puid kasutada integraalse indikaatorina korrastamise edukuse hindamiseks;
3. kas stratifitseeritud valimiga piki hüdroloogilist gradienti saab vastandlike kasvutingimustega kohtadest kogutud radiaaljuurdekasvu proovide abil hinnata kliimamuutuste ulatust ning eristada ajaloolisi spetsiifilisi ilmastikunähtusi.

Uuringus kasutatakse varasemalt kogutud ja seni uurimata puursüdamikke ja tüve ristlõike kettaid püsiproovialadelt ning kogutakse täiendavat materjali piki hüdroloogilist gradienti luitemännikust looduslikus seisus sooaladeni. Radiaaljuurdekasvu proovid seostatakse kasvukoha, mullastiku, hüdroloogilise ning pikaajalise klimatoloogilise taustainfoga.

Eriala esindaja kontakt: Ain Kull, ain.kull@ut.ee, +372 737 5826

Juhendajad: Kadri Leetmaa, Kairi Kreegipuu, Bianka Plüschke‐Altof

Uurimisprojekti missioon on laiendada suurlinnade-keskset ja tehnoloogia võimalustest tõugatud “targa linna” agendat ühendades „targastumise“ ja „ebavõrdsuse“ uuringud. Ruumilisel skaalal keskendub projekt „targale maale“ ja selle rollile regionaalse ebavõrdsuse leevendamisel. Sotsiaalsel skaalal on fookuses eakad, kasvav osa elanikkonnast, kelle tehnoloogiaga kohanemine on sageli aeglasem. Küsime, millised on indiviidi- ja kohatasandi targast ühiskonnast kõrvale jäämise tegurid (vajadused, õppimisprotsess). Doktoriprojektis rakendatakse alt-üles lähenemist, et avastada koosloomes koha ja kogukonna targastumise tegelikud vajadused, vastukaaluks “targa linna” pakkumisel põhinevatele lahendustele. Valmistatakse ette ja viiakse läbi õppimiseksperiment andmevaese rahvastikurühma (eakate) ja koha (maalise keskkonna) kohta tarkade andmete loomiseks. Rakendatakse kogukonnapõhiste uurija-partnerite (community researhers) lähenemist. Kaasavaid kvalitatiivseid meetodeid kombineeritakse kvantitatiivse uurimisdisainiga. Selles koosloomes käivitatud sotsiaalset innovatsiooni jälgitakse samuti süstemaatiliselt. Projekt eeldab kandidaadi aktiivset osalemist välitöödes laiema 5-aastase uurimisprojekti ”Nutika ühiskonna avaram ümbermõtestamine: targa maalisuse koosloome vananeva elanikkonnaga piirkondades” raames (grandihoidja K.Leetmaa, rahastaja Sihtasutus Eesti Teadusagentuur).

Juhendaja: Evelyn Uuemaa

Kasvav maailma rahvastik on tekitanud vajaduse jätkusuutliku põllumajanduse intensiivistamise järele, mille eesmärgiks on suurendada põllumajandussaaki, vähendades samal ajal keskkonnamõju. Looduspõhised lahendused (kaldaäärsed puhverribad ja märgalad) on osutunud tõhusaks põllumajandusmaadelt toitainete (lämmastiku ja forsfori) väljakande vähendamise ning süsiniku sidumise suurendamise meetmena. Põllumajanduslikel alade on aga kaldaäärsete puhverribade ja märgalade ulatust pigem vähendatud või need on täielikult eemaldatud, et maksimeerida põllukultuuride ala. Märgalade ja kaldaäärsete puhverribade taastamine või loomine on kulukas ja seetõttu tuleb võimalikud taastamis- ja loomiskohad hoolikalt valida, arvestades kohaspetsiifilisi tingimusi. Traditsiooniliselt kaasneb selliste suuremahuliste planeerimistöödega ulatuslikud välitööd. See raskendab nende rakendatavust suuremas mastaabis. Käesoleva projekti eesmärgiks on kaugseireandmete ja ruumianalüüsi abil välja selgitada sobivaimad alad märgalade ja kaldaäärsete puhverribade taastamise jaoks, et vähendada toitainete äravoolu ja suurendada süsiniku sidumist riiklikul (Eesti) ja regionaalsel (Euroopa) tasandil.

Juhendajad: Alisa Krasnova, Kaido Soosaar, Ülo Mander

Metsaökosüsteemid mängivad olulist rolli süsiniku (C) ja hüdroloogilistes tsüklites, toimides C neeldajatena ja transpiratsiooni kaudu veeauru allikatena. Fotosüntees juhib süsiniku ja vee vahetust metsa võrade ja ümbritseva atmosfääri vahel. Atmosfääri süsihappegaasi (CO₂) sidumine (seostab kuni 12% inimtekkeliste C heitkogustest) ja aurumine, mis viib atmosfääri tagasi kuni 40% kohalikest sademetest, leevendab inimtekkelist CO₂ emissiooni ja aitab puhverdada sademete mustreid erinevas ruumilises ulatuses. Samas viimastel aastakümnetel on äärmuslike kliimasündmuste esinemissagedus suurenenud ning see muudab oluliselt metsaökosüsteemide C-tsüklit ja veerežiimi. Näiteks 2018. aasta suve tugev kuumalaine muutis osad Eesti metsad 2017. aasta suvel süsiniku sidujatest 2018. aastaks süsiniku allikaks ehk kliima soojendajaks. Siiski on vaid vähesed uuringud võrrelnud metsaökosüsteemide tüüpe nende C voogude ja veerežiimi ajalist dünaamikat ning analüüsinud nende taluvuse erinevusi äärmuslike kliimatingimuste, eriti põudade suhtes. Samuti on alauuritud kliimamuutuste mõju metaani (CH₄) voogudele orgaanilistel muldadel kasvavates metsades. Käesolev doktoriprojekt analüüsib peamiste süsinikuvoogude ajalist ja ruumilist dünaamikat – primaarset koguproduktsiooni (GPP), CO₂ netovahetust atmosfääriga (NEE), mullahingamist, C leostumist, aurustumine ja veekasutuse tõhusust – erinevates parasvöötme ja boreaalsetes metsaökosüsteemides. Analüüsi aluseks on pikaajalised andmestikud FLUXNETi, ja ICOSe võrgustikelt Skandinaavias. Samuti kasutatakse analüüsis Eesti jaamade pikaajalised andmekogusid. Kavandatav lõputöö seob parasvöötme ja boreaalse vööndi metsaökosüsteemide süsinikuvoogude dünaamika veerežiimi muutustega. Konkreetsed uurimiseesmärgid on: (1) analüüsida nii C- kui ka veevoogude ajalist ja ruumilist dünaamikat erinevat tüüpi parasvöötme ja boreaalsetes metsades, (2) selgitada äärmuslike kliimasündmuste mõju metsade süsinikuvoogude ja veerežiimi dünaamikale.

Juhendajad: Martin Liira, Kalle Kirsimäe, Aivo Lepland

Madalmere raua-mangaani (Fe-Mn) konkretsioonid on laialt levinud mitmes piirkonnas üle maailma, seal hulgas ka Läänemeres. Läänemeri, eriti Soome lahe idaosa, on tuntud kui üks maailmas ainulaadseid piirkondi, kus esineb ohtralt Fe-Mn konkretsioone. Fe-Mn konkretsioonide moodustumise protsess ja nende levik Läänemeres pole hästi teada. Arvatakse, et see on keeruline koosmõju erinevate tegurite vahel, nagu diageneetilised protsessid, põhjavee väljavool ja mikroorganismide elutegevus, mis mõjutavad reagentide mobiilsust ja redokstingimusi. Sellegipoolest pole kindel, millised neist protsessidest on olulisemad ja millised konkreetsed tegurid vastutavad Fe-Mn sadestamise ja väärtuslike mikroelementide integreerimise eest.

Eriala esindaja kontakt: Alar Rosentau, alar.rosentau@ut.ee, +372 737 6683

Juhendajad: Leho Ainsaar, Tõnu Meidla

Geoloogilise mineviku kliimarekonstruktsioonid aitavad mõista Maa süsteemi toimimist ja kliimamuutuste mõju biosfäärile. Käesolev projekt keskendub Maa üleminekule äärmuslikust kasvuhoonekliimast “külmhoonekliimasse” Ordoviitsiumi ajastul (443–485 miljonit aastat tagasi) ja sellest üleminekust tulenevaid mõjusid Baltoskandia Basseini karbonaatsetele settekeskkondadele. PhD projekt keskendub settekeskkonna muutustele ja faatsieste dünaamikale süsinikuringe häiringuepisoodide vältel, mis kindlaks tehtud varasermate stabiilsete isotoopide uuringutega (nt. Ordoviitsiumi lõpu Hirnanti Sündmus ja Siluri Lau Sündmus). Need kliimasündmused põhjustasid kiireid veetaseme kõikumisi, millega seotud faatsiaalsete muutuste uurimine eeldab PRG projekti raames arendatavaid täpsustatud kemo- ja biostratigraafilisi korrelatsioone. Keskkonnamuutusi fatsiaalsetel profiilidel, karbonaatse settebasseini rannalähedasest vööndis kuni välisšelfini, iseloomustatakse mineraliseeritud katkestuspindade koostises esinevate varadiageneetiliste fosfaatide põhjal, millesse seotud haruldaste muldmetallide (REE) jaotuse interpreteerimine võimaldab rekonstrueerida hüdrodünaamilisi tingimusi ja oksiliste ning suboksiliste tsoonide levikut Ordoviitsiumi ajastu häiringuepisoodide vältel.

Eriala esindaja kontakt: Alar Rosentau, alar.rosentau@ut.ee, +372 737 6683

Juhendajad: Alar Rosentau and Tiit Hang

Globaalne soojenemine, meretaseme tõus, tormisuse kasv nõuavad Maa süsteemi toimimise paremat mõistmist nii mineviku, oleviku kui tuleviku aspektides. Kuigi meteoroloogilised mõõteread on suhteliselt lühikesed, võimaldavad Läänemere idaosa loodeteta, kerkival rannikul leiduvad Holotseeni rannamoodustised ja setted dešifreerida mineviku rannasiirde ja tormisündmuste dünaamikat, pakkudes koos kliimatingimuste aegadeülese modelleerimisega unikaalset võimalust uudseks rannikumuutuste käsitluseks. Doktoriprojekti eesmärgiks on rekonstrueerida merevee taseme muutuste muster Läänemere idaosas Holotseenis (viimasel 11 700 aasta pikkusel ajajärgul) ning selgitada välja suuremate tormisündmuste esinemised nende parameetrid ja seosed tollase merevee tasemega. Projekti käigus uuritakse Lääne Eesti ja saarte erinevatest piirkondadest uusi setteläbilõiked ning rannavorme ja kasutatakse seda infot meretaseme ja tormisuse rekonstruktsioonide koostamiseks.

Eriala esindaja kontakt: Alar Rosentau, alar.rosentau@ut.ee, +372 737 6683

Juhendajad: Kaur Alasoo

Juhendaja: Raivo Kolde

Reaalmaailma tervishoiuandmete kättesaadavuse suurenemine tekitab vajaduse töötada välja uudsed arvutusmeetodid nende analüüsimiseks. Eelkõige võimaldavad sellised andmed põhjalikult iseloomustada ja avastada reaalse maailma kliiniliste sündmuste järjestusi, mida tuntakse ka kliiniliste või haiguste trajektooridena ja radadena. Kliiniliste trajektooride mõistmise parandamine võimaldab teha paremaid rahvatervise ja regulatiivseid otsuseid ning parandada ravikvaliteeti. Nende eesmärkide saavutamiseks on tehtud märkimisväärseid uuringuid, kuid kasutatud meetodid on ad hoc, mistõttu on tulemuste võrreldavus ja reprodutseeritavus madal. Projekti eesmärk on välja töötada arvutuslikud meetodid olemasolevate ravimustrite süstemaatiliseks iseloomustamiseks, nende võrdlemiseks ootustega ja uute haigusteede avastamiseks. Meetodite väljatöötamine toimub paralleelselt neid meetodeid kasutavate kohalike ja rahvusvaheliste kliiniliste uuringute läbiviimisega.

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendaja: Meelis Kull

Masinõppel põhinevad tajusüsteemid on muutumas üha täpsemaks maailma modelleerimisel, kuid suure eraldusvõimega piltide töötlemiseks vajalik arvutusmaht on muutumas reaalajas praktiliste rakenduste kitsaskohaks. Selle ületamiseks võib tajusüsteem hajutada arvutusi mitme kaadri vahel, kasutades tähelepanumehhanismi. Selline lähenemine tekitab aga uusi väljakutseid määramatuse kvantifitseerimisel, mis nõuab uusi meetodeid uue teabe haldamise ja eelneva teabe vananemise juhtimiseks. Kavandatava doktoriprojekti eesmärk on arendada neid uusi meetodeid ning aidata kaasa arvutusressursside vähendamisele ja paremale määramatuse hindamisele.

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendaja: Stefania Tomasiello, Radwa El Shawi

Parem vaimne tervishoid on arenev valdkond. Olemasolevad uuringud näitasid masinõppe potentsiaali ravitulemuste prognoosimiseks ja väljalangemise juhtudeks. Üldistamise probleemi piiratud arvu proovide ja tasakaalustamata andmetega ei ole veel käsitletud. Samas kontekstis puuduvad ka uuringud lähenemisviiside kohta, mis käsitlevad multimodaalsete andmete töötlemist, et ennustada erinevate allikate (st kujutiste, tekstide) abil. Selleks töötatakse välja paremad töökindlad tehnikad, võttes arvesse võimalikku ebakindlust andmetes. Nagu eeldatakse sellistes valdkondades nagu meditsiin, on see tehnika ka tõlgendatav. Hiljuti välja töötatud tehnikat testitakse mõnede kirjanduses esitatud märgatavate võrdlusnäitajate ja reaalse maailma andmekogumi alusel.

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendaja: Roshni Chakraborty and Rajesh Sharma

Uudiste tarbimiskäitumises on toimunud drastiline nihe trükitud uudismeedialt veebipõhisele uudismeediale. Tänapäeval kasutatakse uudiste saamiseks nii sotsiaalmeedia veebisaite, nagu Twitter, kui ka veebipõhiseid uudismeedia veebisaite (yahoo and google news). Kasutajate tähelepanu säilitamiseks pakuvad uudisteagentuurid pidevat uudiste voogedastust, soovitavad ja filtreerivad uudiseid konkreetsele kasutajale kasutaja uudiste tarbimise ajaloo ja suhtlusringkonna põhjal. Seetõttu varieeruvad erinevatele kasutajatele näidatavad uudised teemade, liikide ja isegi uudise edastamise vaatevinkli poolest. Olukorra varjukülg on see, et see segregeerib kasutajaid nende ideoloogiliste, poliitiliste, demokraatlike ja muude kaudsete omaduste põhjal, mis toob kaasa kajakambrite tekkimise. See võib vältimatult suurendada ühiskonna polariseerumist, mõjutada igapäevaelu kvaliteeti ja suurendada väärinfo levikut. Käesolevas doktoritöös pakume välja automatiseeritud lähenemisviisid uudismeedia eelarvamuste ja nendest tulenevate kasutajate mullide tekke tuvastamiseks. Lisaks uurime uudismeedia kallutatuse mõju sotsiaalmeedias toimuvale polarisatsioonile ja väärinfo levikule ning pakume lahendusi nii kasutajate kui ka uudismeedia tasandil. Eesmärgi saavutamiseks pakume välja skaleeritavad arvutustehnikad, mis põhinevad võrgutehnoloogilistel teooriatel, loomuliku keele töötlemisel, tehisintellektil ja andmeteadusel.

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendajad: Dietmar Pfahl, Faiz Ali Shah

Kõikide Eesti X-tee andmevahetuskihi kaudu pakutavate teenuste testimiseks sobiva andmekomplekti loomine on mitmel põhjusel keeruline. Esiteks tuleb privaatsuse säilitamiseks ja turvalisuse nõudete täitmiseks tagada, et testimiseks kasutatavate andmete abil ei ole võimalik tuvastatada reaalseid isikuandmed. Teiseks peab testimiseks kasutatav andmestik oma vormi, struktuuri, andmete uuendamise sündmuste ja evolutsioonimustrite osas olema reaalmaailma andmestikuga võimalikult sarnane.

Eelpool loetletud väljakutsete lahendamiseks on selle lõputöö projekti eesmärk uurida, kombineerida ja täiustada olemasolevaid sünteetiliste testandmete genereerimise meetodeid nagu mikroandmete kasutamine ja intelligentsed, masinõppel põhinevad lähenemisviisid. Uut meetodit hinnatakse Eesti X-tee andmevahetuskihi kasutusjuhtude abil. Meetodi loomisel arvestatakse, et see oleks eraettevõtete ja avaliku sektori asutuste jaoks ka teistes sarnastes kontekstides taaskasutatav.

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendaja: Dmytro Fishman

Projekti eesmärgiks on lahendada profiilipildistamise alal sügavate neuronaalsete võrkude treenimise jaotatud märgistatud andmete piiratud kättesaadavuse väljakutset, eriti 3D pildistamise puhul nagu arvutitomograafia (CT) skaneerimised, magnetresonantstomograafiad (MRI) ja 3D ultraheli. Maailmas investeeritakse olulisi ressursse ja aega sügavate õppemudelite jaoks piisava märgistatud andmestiku loomiseks. Kuigi mõned märgistatud andmed on avalikult kättesaadavad, on need sageli liiga laiad spetsiifilise valdkonna projektide jaoks, näiteks CT-skannide poolt spleniinrääkimise segmenteerimine. Senised uurimistööd on näidanud, et mudelid saavad piisava tulemuse vaid märgistatud pikselite fraktsioonist. Seda on uuritud 2D pildistamises, kuid veel mitte 3D meditsiinipildistamises.

Usume, et puuduliku märgistuse kasutamine on lubav lähenemine 3D meditsiinipiltidele. Selles valdkonnas on mitmeid osaliste märgistuste allikaid, nagu radioloogide mõõtmised CT-skannidel või bioloogide poolt sisestatud andmed. Meie projekti eriline panus on selle kontseptsiooni rakendamine 3D meditsiinipiltidele, vähendades märgistamisele kuluvat aega ja samal ajal jäädes täieliku märgistusega treenitud mudelitest saadud tulemustele vastavaks. Me kavatseme kasutada kasutajate osalisi märgistusi, mida kogutakse tagantjärele või ettepoole, mudelite treenimiseks. Viimasel juhul rakendame mudelipõhist juhendamissüsteemi, et suunata kasutajaid kõige olulisemate piirkondade märgistamiseks. Me võrdleme osaliste märgistustega treenitud mudelite tulemusi täieliku märgistusega treenitud mudelitega, et hinnata eeliseid. Seda projekti teostatakse koostöös tööstuspartneritega, kes panustavad nii andmete kui ka rahaliste vahenditega.

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendajad: Radwa El Shawi, Stefania Tomasiello

Tänu üha kasvavale reaalajas voogandmete kasutamisele valdkondades nagu asjade internet (Internet of Things, IoT), mikroteenuste arhitektuur, veebianalüütika, jmt, on voogedastusandmetel põhineva masinõppe tööstuslik rakendamine muutunud väga populaarseks. Paraku eeldavad aga traditsioonilised masinõppe raamistikud, et treeningandmestik on fikseeritud suurusega, eelnevalt kättesaadav ning andmestiku jaotus on üle aja peaaegu muutumatu. Need eeldused ei kehti voogandmeid kasutades, kuivõrd andmevood ei ole piiritletud ning neid ei saa täielikult talletada. Käesoleva doktoritöö eesmärgiks on seletatava automatiseeritud juhendatud masinõppe raamistiku (online AutoML) tutvustamine. Nimetatud raamistik aitab selle kasutajatel luua rahuldavaid ja usaldatavaid mudeleid ning vähendada andmeteadlaste ja domeenieksperdite koormust ajamahukas masinõppe mudelite arendamise ja juurutamise protsessis.

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendaja: Marlon Dumas

Ressursside optimeerimise probleem äriprotsesside juhtimise valdkonnas tähendab äriprotsessis töötavate ressursside kogumi tuvastamist selliselt, et see optimeeriks ühte või mitut äriprotsessi jõudlusnäitajat. Käesoleva doktoritöö eesmärk on leida lahendusi eelmainitud probleemile lähtudes kahest jõudluse näitajast: äriprotsessi maksumus ja tsükliaeg. Seda probleemi on äriprotsesside juhtimise valdkonnas laialdaselt uuritud, aga olemasolevad lahendused teevad liiga kitsaid eeldusi ressursside käitumise osas.

Näiteks eeldavad olemasoleva meetodid, et konkreetne ressurss on alati sama jõudlusega. See aga ei pruugi kehtida inimressursside korral, keda võivad mõjutada näiteks väsimus ja stress. Sarnaselt eeldavad olemasolevad meetodid, et kui mingi tegevus on täitmiseks valmis ja vastav ressurss on vaba, siis antud ressurss alustab antud tegevuse täitmist koheselt. Aga inimressurss ei pruugi tegevuse täitmisega koheselt alustada väliste segajate (näiteks kriitilise e-kirjaga tegelemise) tõttu.

Käesolev doktoritöö projekt arendab äriprotsesside optimeerimise meetodeid, mis ei tee ressursside käitumise osas selliseid ebarealistlikke eeldusi. Antud eesmärgi saavutamises kombineerib käesolev doktoritöö projekt masinõppe, protsessi simuleerimise, protsessikaeve ja optimeerimise algoritme.

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendajad: Kairit Sirts, Andero Uusberg

Levinud vaimse tervise probleemide korral võib tehisintellektil põhinevatel eneseabisüsteemidel olla suur potentsiaal täiendada või kergematel juhtudel isegi asendada psühhoteraapiat. Sellised süsteemid võivad aidata inimestel tuvastada ja korrigeerida oma kognitiivseid moonutusi, mis on kallutatud infotöötluse mustrid ja mida sagedasti esineb depressiooni või ärevuse all kannatavatel inimestel. Varasemad uuringud on katsetanud tänapäevaste teksti genereerimise mudelitega tekstis esinevaid kognitiivseid moonutusi vähem kallutatud viisil ümber sõnastada. Eneseabisüsteemi kasutaja aga vajab automaatsete ümbersõnastuste asemel pigem spetsiifilisi juhiseid, kuidas ise oma mõtteid ümber sõnastada. Selle projekti eesmärk on arendada loomuliku keele töötlusel põhinevaid meetodeid kasutaja tekstide alusel spetsiifiliste juhiste genereerimiseks, mis aitaks kasutajal oma mõtteid vähem moonutatud viisil ümber sõnastada. Selleks kasutatakse automaatseid ennustusi tekstides esinevate kognitiivsete kallete mustrite ning emotsioonide tõlgendusdimensioonide hinnangute kohta. Projekti oodatavaks tulemuseks on tagasisidejuhiseid genereeriv mudel, mille aluse saaks luua vaimse tervise eneseabisüsteemi esmase prototüübi.

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendajad: Huber Flores

Inimesed veedavad suurema osa oma elust siseruumides, mistõttu on sisekeskkonna kvaliteet inimese tervise ja heaolu jaoks oluline. Kuigi sisekeskkonna jälgimiseks on välja pakutud mitmeid lahendusi, alates infrastruktuuripõhistest seirelahendustest kuni kaamerateni, nõuavad need tavaliselt staatilist paigaldamist, mistõttu on neid raske kohandada vastavalt hooajalistele vajadustele, et koguda siseruumides ruumiliselt ja ajaliselt mahukaid andmeid. Selles projektis tutvustame ideed kasutada nutikaid taimi kui kergesti ümberpaigutatavaid ja taskukohast lahendust sisekeskkonna jälgimiseks. Need taimed on integreeritud autonoomsetesse kohtadesse tasapinnal, nii et neid saab hõlpsasti ümber paigutada ja kohandada vastavalt siseruumide omadustele, parandades seeläbi keskkonna kvaliteeti. 

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendajad: Assoc. Prof. Amnir Hadachi (UT) and Assoc. Prof. Chaoru Lu (OsloMet)

Viimastel aastatel on targa linna kontseptsiooni ja jätkusuutlikkust nähtud kui viisi, kuidas lahendada meie linnastumise tõusuprobleeme ning tagada elukvaliteedi, mugavust, turvalisust, heat valitsemist ning heat õhkkonda. Selles kontseptsioonis on nutikas infrastruktuur inspireeriv oma peamistes olulistes komponentides. Lisaks on kõik selle elemendid, nagu nutikas liikuvus, nutikas energiavõrk ja nutikas transport omavahel ühendatud, genereerides üksteise kohta teavet ja teadmisi, mida saab kasutada ressursside haldamise optimaalse strateegia saavutamiseks ja jõudluse parandamiseks. Sellest tulenevalt on meie ettepanek selle lõputöö teema raames teha uuendusi selles suunas, et kasutada andurina nutika mobiilsuse uusimat trendilahendust – mikromobiilsuse sõidukeid, eesmärgiga luua nutikas tehisintellekti lahendus transpordivahendite ja linna teedevõrgu (sealhulgas kõnniteede) baasil, järgides „rohelise õppimise paradigmat” infrastruktuuripõhiseks jälgimiseks ja hindamiseks.

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendaja: Vesal Vojdani

Doktoritöö projeki fookuseks on tõetruude ja seletatavate programmianalüüsi meetodite arendamine. Eesmärk on tekitada kasulikke ja semantikaga seotud seletusi, mis on tarkvarasüsteemide käitumise kohta garanteeritult tõesed. Uurimisplaani käigus jätkatakse seni tehtud uurimustöö arendamist ning keskendutakse interaktiivse abstaktse interpretatsiooni, korrektse hoiatuste ümberpaigutamise ja lõim-modulaarse meta-analüüsi abil tõeste selgituste genereerimisele. Projekti uudsus seisneb lõpp-kasutajale näidatava väljundi tõesuse garanteerimises.

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendaja: Pelle Jakovits

Doktoritöö eesmärk on pakkuda välja raamistik tarneahela andmete kogumiseks ja päritolu jälgimiseks, mis võimaldaks jälgida nii asjade interneti kui muul viisil genereeritud andmeid. Keskendutakse puidu tarneahelale, kus vastavalt Euroopa taastuvenergia direktiivile II (RED II) ja tulevasele RED III direktiivile tuleb materjali päritolu jälgida ning ka tõestada. Kavandatav raamistik kasutab metsade tarneahela andmete kogumiseks ja analüüsimiseks täiustatud andmetöötlustehnikaid, plokiahelat, anomaaliate tuvastamist, NLP-d ja assotsiatsioonireeglite kaevandamist.

Doktoritöös pakutakse välja uudseid viise andmete jälgitavuse parandamiseks, sealhulgas andmetest sõrmejälgede võtmine, andmete ühildamine, pöördennustus ja päritoluennustuse usaldusväärsuse arvutamine. Privaatsus- ja turvaprobleemide lahendamiseks uuritakse lõputöös plokiahela ja krüpteerimistehnoloogiate kasutamist. Kokkuvõtlikult on eesmärk luua metoodika, millega oleks võimalik mõõta objektiivselt tarneahelate jälgitavust vastavalt andmete täpsusele ja saadavusele. Sellise metoodika loomine pakuks lahendust ka niiöelda rohepesu probleemile, kus ettevõtted reklaamivad end kui keskkonnasäästliku ilma selle kohta tegelike tõendeid omamata. Raamistik kavandatakse nii, et seda oleks lihtne teistele tööstusharudele üldistada.

Eriala esindaja kontakt: Raul Vicente Zafra, raul.vicente.zafra@ut.ee

Juhendaja: Kaur Alasoo

Genoomiüleste seosuuringute põhjal ravimite sihtmärkide prioritiseerimine koosneb kolmest peamisest sammust: 1) põhjusliku variandi mõju tüübi tuvastamine (kodeeriv muutus, ekspressiooni muutus või splaissimise muutus), 2) sihtmärkgeeni tuvastamine ja 3) ja sellise bioloogilise konteksti tuvastamine, kus põhjuslik variant oma mõju haigusele omab. Valku kodeeriva järjestuse muutus seletab ära vaid väikse osa seosuuringute tulemustest. Geeniekspressiooni mõjutavad variandid seletavad ära enamuse seosuuringute tulemustest, aga kuna need variandid mõjutavad tihti mitut geeni, siis ei aita nad enamasti põhjuslikke geene tuvastada. Suure potentsiaaliga on splaissimist mõjutavad variandid, mis viimaste uuringute andmetele on spetsiifilisemad ja sobivad seega paremini põhjuslike geenide tuvastamiseks. Käesoleva doktoritöö eesmärgiks on selliste visualisatsioonitööriistade ja andmeanalüüsi meetodite arendamine, mis võimaldaks paremini ennustada ja kirjeldada splaissimist mõjutavaid geneetilisi variante.

Juhendaja: Kuldar Taveter

Paljud suured IT projektid kukuvad läbi kasutajate vastuseisu tõttu, mida omakorda põhjustab kasutajate ja muude huvigruppide ebapiisav kaasatud projektidesse. Doktorandikandidaat on kogenud kasutajate kaasatuse puudumist erinevates Eestis läbi viidud avaliku sektori IT projektides. Tüüpiliselt keskenduvad niisugused projektid juba alatest oma esimestest etappidest üksikasjalikule äriprotsesside modelleerimisele, mis kiiresti tõstab keerukust ja vähendab kasutajate kaasatust. Olukorra parandamiseks on selle doktoriprojekti eesmärgiks pakkuda välja teaduslikult põhjendatud ja korratav meetod suurte IT projektide läbiviimiseks koos oluliste huvigruppide süstemaatilise kaasamisega. Selle saavutamiseks paneme ette vaadelda mastaapseid IT projekte sotsiotehniliste süsteemide (STS) lähenemise kaudu, mis käsitleb organisatsiooni koosnevana omavahel suhtlevatest inimestest ja tehnilistest komponentidest. Kavatseme vaadelda organisatsiooni kui STS-i üksteist täiendavatest organisatsioonilisest, informatsioonilisest ja funktsionaalsest perspektiivist. Kolme perspektiivi poolt vajatavate teadmiste kättesaamiseks ja esitamiseks lähtume motivatsioonilise modelleerimise meetodist, millega selgitatakse nõuded välja füüsiliste või virtuaalsete huvigruppide do/be/feel töötubade abil. Töötubade tulemusena saadakse intuitiivsed ja lihtsad nõuete mudelid, nagu näiteks eesmärgimudelid funktsionaalse perspektiivi jaoks, mis esitavad funktsionaalseid, kvaliteedi- ja emotsionaalseid nõudeid. Meie eesmärgiks on välja selgitada, mis on niisuguste huvigruppide kaasamise meetodite mõju kasutajate kaasatuse ja vastuseisu tasemetele ning kuidas do/be/feel meetodit võiks täiendada nii, et see võimaldaks ka nõuete kättesaamist ja esitamist organisatsioonilisest ja informatsioonilisest perspektiivist, lisaks funktsionaalsele perspektiivile, mis on kaetud eesmärgimudelitega. Uurime ka seda, kuidas saadud kõrgel abstraktsioonitasemel esitatud nõudeid võiks poolautomaatselt teisendada äriprotsesside mudeliteks. Vastamaks uurimisküsimustele, töötame iteratiivselt välja kaks tehist – metoodika ja seda toetava tööriista süsteemianalüütikutele – rakendades disainiteaduse uurimismeetodit. Valideerime meetodit kolmes või neljas Eesti avaliku sektori IT projektis ja vanemaealistele inimestele mõeldud infotehnoloogiliste lahenduste ökosüsteemi väljatöötavas rahvusvahelises projektis.

Juhendaja: Raimundas Matulevičius, Mubashar Iqbal

Nutitaristul on palju eripärasid ja väljakutseid, mis tulenevad paljudest seadmetest andmete kogumisel ja salvestamisel, seadmetevahelisest reaalajalisest suhtlusest, turvalisusest, privaatsuse kaitsest ja paljust muust. Sellised väljakutsed on peamiseks motivaatoriks plokiahela rakendamisel nutitaristus. Plokiahelal põhinev nutitaristu tutvustab erinevaid omadusi, mis võimaldavad turvalist ja läbipaistvat teabe ja andmete jagamist erinevate süsteemi komponentide ja sidusrühmade vahel, parandades nutitaristu tõhusust, usaldusväärsust ja turvalisust. Olemasolevad plokiahela tüübid ja nende rakendamine pakuvad siiski erinevaid ökosüsteeme, süsteemi seadeid ja konsensuseeskirju, mille tulemuseks on erinevad kompromissid pakutavate plokiahela omaduste vahel. Uurimistöös kaalutaks plokiahelaga seotud kasutusjuhtumeid, mis on suunatud peamiselt plokiahelal põhinevale nutitaristule, et tagada sujuv, turvaline ja usaldusväärne andmeedastus nutitaristu komponentide vahel.

Juhendaja: Eduard Ševtšenko

Tänu e-kaubanduse kiirele kasvule viimastel aastatel ja selle mõjul posti ja kullervedudele mahu suurenemisele on tekkinud vajadus logistika sõiduringide dünaamiliseks optimeerimiseks. Maailmas on väljatöötatud lahendusi, mis oskavad arvestada optimaalse  pakiveo teekonna geograafiliste koordinaatide vahel. Olemasolevad rakendused ei võta arvesse pakiveo muutuvaid mahtusid, kellaegu, eritüüpi pakkide kaalu ja mõõtmeid, liiklust, stoppide arvu, sama isiku erinevaid aadresse äri – tarbija suunal, maksimeerides veose kubatuuri kasutust, seda teenusepakkuja konstantse tööaja tingimustes.

 Uurimistöö eesmärk on välja töötada dünaamilise pakiveo marsruutimise algoritm, mis on liidestatav eritüüpi olemasolevate postiveo logistika infosüsteemidega. Seejärel rakendada ja valideerida algoritmi Eesti Posti infosüsteemi komponendina. Lisaks väljatöötatav algoritm annab sisendi dünaamilise pakiveo hinnastamise kalkulatsiooniks.

 Uurimistöö on kriitilise tähtsusega Eesti Postile ja laiemalt ka ühiskonnale, vähendamaks posti- ja pakiveo kulusid, ühtlustamaks töövooge ja optimeerimaks ressursside kasutust.

Juhendaja: Dominique Unruh

Krüptograafiliste süsteemide turvalisust tagavad meile matemaatilised tõestused. Need tõestused sisaldavad aga tihti inimeksituste tõttu vigu, mis piirab nende tõestuste kasulikkust. Seda eriti kvantprotokollide valdkonnas, kuna inimeste intuitsioon tihtipeale ei ulatu klassikalisest maailmast üle kvantmehaanikasse. Selle probleemi lahendamiseks on vaja välja töötada meetodid krüptograafiliste tõestuste masinkontrollimiseks, mis suudaks sertifitseerida tõestuste korrektsust.

Uurimistöö eesmärgiks on: (a) Formaliseerida olemasolevaid postkvantkrüptograafia tõestusi kasutades meie uurimisrühma loodud tööriistu (b) Arendada uusi automatiseerimistehnikaid selliste tõestuste välja töötamiseks ning kasutada neid verifitseerimistööriistade täiustamiseks.

Juhendaja: Rajesh Sharma

Internetipõhises sotsiaalmeedias leviv väärteave on muutunud ohtlikuks. Väärteabe õigeaegne avastamine on hädavajalik, kuna valeuudiste levitamisel võivad olla ohtlikud tagajärjed. Näiteks võib see 1) vallandada rahutusi, 2) kaasa tuua kaotusi finantsturul ja 3) mõjutada valimistulemusi. Traditsiooniliselt on teadlaste põhitähelepanu olnud selliste tehisintellektil põhinevate tipptasemel lahenduste pakkumisel, mis suudavad tuvastada väärteavet. Samas on vähem tähelepanu pööratud nende kasutajate uurimisele, kes on sageli seotud erinevat tüüpi väärteabega, nagu näiteks võltsuudiste, kuulujuttudega jne. Üks võimalus selle teema uurimiseks on keskenduda väärteabe postitamisega seotud veebiplatvormide kasutajate sotsiaalsetele suhetele (näiteks sõprus Facebookis ning jälgijate ja jälgitavate suhted Twitteris). Käesolevas doktoritöös plaanime väärteabe levitamise uurimiseks erinevaid andmeteaduse meetodeid kasutades läbi viia erinevaid kasutajauuringuid. Need meetodid hõlmavad sotsiaalsete võrgustike analüüsi ja loomuliku keele töötlemist. Kasutajauuringud aitavad isegi ennustusmudeleid paremaks muuta ning pikas perspektiivis demüstifitseerida väärteabe leviku põhjuseid ja toimemehhanismi.

Juhendaja: Sulev Reisberg

Igapäevaste tervishoiuteenuste pakkumise käigus kogutakse hulgaliselt terviseandmeid, mille teisene kasutus erinevate küsimuste uurimiseks pakub maailmas järjest enam huvi. Üheks küsimuseks, mida selliste andmete pealt uurida saab, on sündmuste järgnevuse automaatne tuvastamine. See võimaldaks näiteks tuvastada haiguse tekkimise, progresseerumise või ka ravi erinevaid “radasid” (haigustrajektoore), mis kokkuvõttes laiendaks meie teadmisi nii haiguste põhjustest kui ka ravivõimalustest ja -efektiivsusest. Samas ei ole seni avaldatud ravitrajektooride tuvastamise meetodid osutunud eriti efektiivseteks. Sellel on mitmeid põhjusi, millele käesolev doktoritöö püüab pakkuda lahendusi. Selle käigus arendatakse edasi juba olemasolevaid vastavaid analüüsimeetodeid ning võrreldakse nende rakendatavust erinevatel terviseandmetel nii Eestis kui mujal maailmas.

Juhendaja: Naveed Muhammad

Lokaliseerimine autonoomse juhtimise kontekstis on sõiduki võime hinnata oma asukohta ja suunda. Autonoomsed sõidukid toetuvad lokaliseerimisel väga sageli sentimeetri täpsusega GNSS-ile. Autonoomsete sõidukite jaoks on olemas kaardipõhised lokaliseerimismeetodid, kuid neid on uuritud ainult piiratud geograafilistes piirkondades ning kergetes, muutumatutes ilmastikuoludes. Tõelise autonoomia tagamiseks peavad täielikult autonoomsed tulevikusõidukid suutma end autonoomselt lokaliseerida isegi GNSS-i kättesaamatuse ja andurite rikete korral. Süvaõppe abil saavutatud keskkonna tajumise edusammud on avanud autonoomses sõidus uusi võimalusi. See hõlmab keskkonnast tulenevate tugevate tajufunktsioonide kasutamist, mis laiendab GNSS-vaba kaardipõhist lokaliseerimist laiematele aladele ja erinevatele ilmastikutingimustele. Kavandatava projekti eesmärk on uurida keskkonnast pärit struktuurielementide tuvastamist ja kasutamist, mis on vastupidavad erinevatele ilmastikutingimustele. Selliseid funktsioone kasutatakse seejärel kaardipõhiseks lokaliseerimiseks, kasutades osakeste filtreerimist. See hõlmab ka kõrglahutusega kaartide ja "Open Street Maps" võrdlust kaardipõhise lokaliseerimise jaoks. Projektide eeldatav tulemus sisaldab funktsioonide määratlusi ja algoritme kaardipõhiseks lokaliseerimiseks üleriigilisel skaalal ning seda erinevate ilmastiku oludega. Sellised meetodid annavad olulise panuse 5. taseme autonoomse sõidu saavutamisse, eriti kui masinõppepõhised lähenemisviisid autonoomses juhtimises täiustuvad.

Juhendajad: Amnir Hadachi, Abdelaziz Bensrhair, Paul Honeine

Viimastel aastakümnetel oleme olnud tunnistajaks tehisintellekti kiirele arengule, mis põhineb sügaval õppimisel (DL). Lisaks on DL-i otsustusmehhanism nii ebaselge, et testimine on ainus viis selle kontrollimiseks. Seega on protsess koolitusest kuni mis tahes mudeli testimiseni arvutuslikult nõudlik. Järelikult muutuvad DL-võrgud oma suure süsinikujalajälje tõttu probleemiks sobivuse pärast. Sellest vaatenurgast on rohelist õpet (GL) esitatud kui võimalikku lahendust nende probleemide lahendamiseks. Seega on Ph.D. Teema keskendub GL-i paradigma võimaluste uurimisele ja sellele, kuidas seda kasutada mudelite arhitektuuride ümbermõtestamisel ja ümberkujundamisel, et vähendada süvaõppel põhinevate arvutinägemisalgoritmide süsiniku jalajälge.

Juhendajad: Jaak Nerut ja Enn Lust

Arvestades Euroopa Liidu kliimaeesmärke ja energia julgeoleku nõudmisi on äärmiselt oluline võtta üha suuremal määral kasutusse taastuvat energiat. See tähendab päikese- ja tuuleenergia parkide suuremamahulisemat ehitust Eestis. Kuna kogu rohelist energiat pole elektrivõrk võimeline vastu võtma, siis on seda võimalik salvestada vesinikuna. Vesinikku saab kasutada uuesti elektritootmisel, kasutada transpordisektoris ja keemiatööstuses. Üheks võimaluseks on kasutada vesinik-õhk kütuseelementi transpordis, nimelt prootonvahetusmembraaniga kütuseelementi (PEMFC). PEMFC tehnoloogia veel laiaulatuslikumat kasutuselevõttu pidurdab aeglane hapniku redutseerimise reaktsioon (ORR) katoodil. Nimelt kasutatakse ORR katalüsaatorina plaatina ja plaatinasulamite põhiseid katalüsaatoreid, sest tegu on aktiivsete ja ajas stabiilsete materjalidega. Kuna plaatina rühma metallid on kriitiline resurss, siis tõstab see oluliselt PEMFC hinda. Üheks alternatiiviks võib olla mitmekomponentsete kõrge entroopiaga sulamite (HEAde) kasutuselevõtt ORR katalüsaatoritena. Doktroritöös kasutatakse masinõppel põhinevat algoritmi sobilike omadustega ORR katalüsaatorite koostise prognoosimiseks. Kasutades erinevaid võtteid sünteesitakse doktoritöös HEAd. Sünteesi optimeerimist teostatakse seni, kuni on saavutatud õige faasilise koostisega HEA. Viiakse läbi katalüsaatorite füüsikaline karakteriseerimine ja elektrokeemilised mõõtmised. Kõige paljutõotavamaid ORR aktiivsuse ja ajalise stabiilsusega katalüsaatoreid kasutatakse PEMFCs.

Juhendajad: Rasmus Palm, Enn Lust, Jaak Nerut, Angélica María Baena Moncada

Metall-orgaanilised võrestikud (MOVd) on mitmekesine materjalide klass erinevate meso- ja mikropoorsete struktuuride ja erinevate metalli- ja heteroaatomite hõlmamise poolest. MOV-e karboniseerimise tulemusena saadakse suure poorsusega materjalid, kus katalüütiliselt aktiivsed funktsionaal-tsentrid on ühtlased üle materjali jaotatud olles seega hästi kättesaadavad reagentidele. PhD projekti eesmärk on sünteesida ja karboniseerida MOV-sid eesmärgiga valmistada kõrgelt funktsionaalsed katalüütiliselt aktiivsed mudel katalüsaator/süsinikmaterjalid. Doktoriprojektis kasutatakse MOV päritolu materjale selleks, et uurida erinevate aktiivtsentrite mõju süsinikmaterjalis adsorbaat/adsorbent interaktsioonile, mis on tähtis energia hoiustuse ja muundamise rakendustes. Doktoriprojektis uuritakse MOV päritolu süsinikel eelkirjeldatud aktiivtsentrite mõju adsorbent/adsorbaat interaktsioonidele mis omavad tähtsust energia hoiustamise ja muundamise rakenduses. Projekt hõlmab MOV päritolu süsinike kasutamist uurimaks aktiivtsentrite mõju vesiniku adsorptsioonile ja vesiniku erilisele massiülekande (ingl. k. spillover) efektile, katalüütilisele nanokinnistatud hüdriidide vesiniku salvestuse võimekusele ning hapniku redutseerimise reaktsiooni katalüütilisele aktiivsusele. PhD projekt hõlmab erinevaid eksperimentaalmeetodeid nagu näiteks gaasi adsorptsioon, röntgendifraktsioon, Raman spektroskoopia ja muud. Lisaks kasutatakse neutronhajumise meetodeid uurimaks materjalide peenstruktuure ja nende mõju protsesside karakteristikutele MOV põhistel süsinikel energia salvestamise- ja muundamise protsessides.

Juhendajad: Koit Herodes, Asko Laaniste, Ivo Leito

Doktoriprojekti eesmärgiks on analüütiliste meetodite valideerimisprotsessi moderniseerimine, kasutades ja edasi arendades ideetarkvara ValChrom (valchrom.ut.ee). Projekt toob interdistsiplinaarselt kokku teadmised nii keemia, tarkvaraarenduse kui ka keerulisema statistika vallast, viies rangelt reglementeeritud valideerimisprotsessi võimalikult automaatseks. Selleks on vaja kandidaadil süstematiseerida olemasolevad valideerimispraktikad ning sünteesida nende pealt ühtne kavand, millised etapid saab automatiseerida ja millistes etappides saab olulise kvaliteedihüpped teostada kasutades keerulisema statistika lahendusi, mida meetodite valideerijad ei ole võimelised ise tabelarvutustarkvarades teostama, nagu eksperimendi disaini lähenemine meetodi robustsuse hindamisel. Doktoriprojekti kandidaadilt eeldatakse tugevat iseseisvat õppimisvõimet ja ka teadmisi tarkvaraarenduses.

Eriala esindaja kontakt: Heili Kasuk, heili.kasuk@ut.ee, 7376626, 521 0406

Juhendajad: Rasmus Palm, Enn Lust, Thomas Thomberg, Angélica María Baena

Moncada Metall-orgaanilised võrestikud (MOVd) on mitmekesine materjalide klass erinevate meso- ja mikropoorsete struktuuride ja erinevate metalli- ja heteroaatomite hõlmamise poolest. MOV-e karboniseerimise tulemusena saadakse suure poorsusega materjalid, kus katalüütiliselt aktiivsed funktsionaal-tsentrid on ühtlaselt jaotatud üle materjali, olles seega väga hästi kättesaadavad reagentidele. Antud PhD projekti eesmärk on sünteesida ja karboniseerida MOV-sid eesmärgiga kõrgelt funktsionaalsed katalüütiliselt aktiivsed mudel süsinikmaterjalid. MOV päritolu materjale kasutatakse selleks et uurida erinevate aktiivtsentrite mõju süsinikmaterjalis adsorbaat/adsorbent interaktsioonile, mis on tähtis energia hoiustuse ja muundamise rakendustes. Antud PhD projekti fookuses on sünteesida, karboniseerida ning füüsikaliselt karakteriseerida MOV põhiseid materjale. See sisaldab MOV sünteesi ja karboniseerimise metoodika optimeerimist eesmärgiga saada kõrge poorsusega materjale, milles on peenhäälestatud suure ligipääsetavusega aktiivtsentrid. Antud peen-häälestatud aktiivtsentrid oleksid huvialused uurimaks vesiniku adsorptsiooni ja vesiniku ülekande (ingl. k. spillover) efekti, katalüütilise toetusmaterjalina nanokinnistatud hüdriidide jaoks ning katalüütilise tsentrina hapniku redutseerimise reaktsiooni jaoks. PhD projekt hõlmab sünteesitud materjalide füüsikalist karakteriseerimist meetoditega nagu näiteks gaasi adsorptsioon, röntgendifraktsioon ja Raman spektroskoopia. Lisaks osaletakse ja töötatakse neutron hajumise eksperimentidel eesmärgiga uurimaks MOV sünteesitud materjalide struktuure ja erinevaid protsesse nendel materjalidel, mis on huvialused energia salvestuse ja energia elektrokatalüütilise muundamise rakenduste jaoks.

Eriala esindaja kontakt: Heili Kasuk, heili.kasuk@ut.ee, 7376626, 521 0406

Juhendaja: Ivar Zekker

Veekogude eutrofeerumise vältimiseks on vaja vähendada neisse jõudva fosfori ja lämmastiku hulka, samuti enne veekogusse juhtimist peab reovesi olema puhastatud ravimijääkidest, et bakteritel/viirustel ei tekiks ravimiresistentsust. Käesolevalt uuritakse reoveepuhastuse biokile ja suspendeeritud mudaga süsteemides ning bioelektrokeemilistes süsteemides ravimijääkide sartaanide, tramadooli, venlafaksiini, cabapentiini, CIP, NOR, OFL, SDM, SMX eemaldamist autotroofsete organismide abil. Anaeroobse ammooniumi oksüdatsiooni uurimine ravimijääkide käitlusel on vajalik, sest see võimaldab aereerimise energia kokkuhoidu, olles seeläbi vaid aeroobseid, heterotroofseid organisme kasutavatest tehnoloogiatest ca 50% odavam. Lisaks on suur vajadus ravimijääkide ja metallide ärastuse ja selle inhibitsiooni uurimise järele seoses HELCOMi poolt reoveepuhastite heitvete lämmastiku piirväärtustele esitatavate üha karmimate nõuete osas Läänemere piirkonna eutrofeerumise ja toksilisuse vältimiseks.

Eriala esindaja kontakt: Heili Kasuk, heili.kasuk@ut.ee, 7376626, 521 0406

Juhendajad: Srinu Akula, Kaido Tammeveski

Prootonvahetusmembraaniga ja anioonvahetusmembraaniga kütuseelemendid on olulised energia muundamise seadmed nende kõrge efektiivsuse tõttu. Hapniku redutseerumisreaktsiooni katalüüsiks kasutatakse tavaliselt plaatinapõhiseid katalüsaatoreid, mis on kantud süsinikmaterjalidele. Kuid Pt madal levimus ja kõrge hind on peamised takistused kütuseelementide turule toomisel. Seetõttu kasutatakse elektrokatalüütilise aktiivsuse ja kütuseelementide jõudluse parandamiseks mitmeid lähenemisviise. Siirdemetalllämmastik-süsinik (M-N-C, M = Fe, Co, Ni, Mn, Cu jt) aatomdispergeeritud katalüsaatorid loovad uusi võimalusi elektrokatalüüsi valdkonnas tänu metalliaatomite maksimaalsele ärakasutamisele ja kõrgele katalüütilisele aktiivsusele. Seega mängivad sobivalt disainitud üheaatomilised katalüsaatorid ja poorsed metall-orgaanilised võrestikud otsustavat rolli nende materjalide jõudluse parandamisel. Süsiniknanomaterjalide dopeerimine heteroaatomitega (N, B, F, P, S) mõjutab nende elektroonseid omadusi ja tõstab hapniku redutseerumise elektrokatalüütilist aktiivsust. Elektrokatalüütilist efekti saab veelgi suurendada, tekitades lämmastikuga koordineeritud metalliaatomiga (M-Nx) tsentrid. Optimeeritakse sünteesitingimusi, et saada võimalikult aktiivsed katalüsaatormaterjalid. Doktoritöö raames viiakse läbi katalüsaatorite põhjalik elektrokeemiline ning füüsikaline karakteriseerimine ja tehakse kiirendatud vastupidavustestid. Parimate katalüsaatorite kasutamisel katoodina hinnatakse polümeerse elektrolüüdiga kütuseelementide jõudlust.

Eriala esindaja kontakt: Heili Kasuk, heili.kasuk@ut.ee, 7376626, 521 0406

Juhendajad: Margus Kanarik, Jaanus Harro

Ajupiirkondade ja-võrgustike pikaajaline aktiivsus kajastub rakulise hingamisahela ensüümide toimes, eelkõige tsütokroom C oksüdaasi aktiivsuses. Me kasutame erinevaid loommudeleid, et leida, milliste ajupiirkondade aktiivsuse ning milliste piirkondadevaheliste funktsionaalsete ühenduvuse mustrite alusel haavatavus või resilientsus erinevatele psüühikahäiretele toimib. Doktoriprojektis kaardistatakse erinevates hiire ning roti mudelites aju pikaaegne energeetiline aktiivsus tsütokroom C oksüdaasi histokeemia meetodil, mis võimaldab tuvastada erinevate ajupiirkondade ja võrgustike aktiivsusmustreid. Loommudelid, millele doktoritöös keskendutakse on: häiritud serotoniinisünteesiga Tph2-defitsiitsed hiired; rotid, kelle loomupärane uudistamisaktiivsus on muudetud madalast kõrgeks GDNF-i ajusisese manustamisega; RNA metülatsiooni reguleerivate ühendite manustamisest tingitud muutused roti käitumises; ning 50 kHz ultrahelihäälitsuste emiteerimise alusel hinnatud positiivse afekti ja stressi-resilientsusega rotid. Doktoriprojekti käigus uuritakse, kuidas aju mõjutavad erinevate mononamiinisüsteemidega seotud seisundid. See on oluline, et edendada meie teadmisi ning leida ajupiirkonnad, mille pikaajaline energeetiline aktiivsus erineb haavatavatel ning resilientsetel loomadel.

Eriala esindaja kontakt: Heili Kasuk, heili.kasuk@ut.ee, 7376626, 521 0406

Juhendaja: Nadezda Kongi

Antud doktoritöö projekti eesmärk on välja töötada uued materjalid, mis võimaldavad süsinikdioksiidi otse õhust siduda elektrokeemilise protsessi abil. Projekti raames kasutatakse multidistsiplinaarset lähenemisviisi, mis ühendab arvutikeemiat, tehisintellekti (AI), materjaliteadust ja elektrokeemiat, et disainida, sünteesida ja optimeerida uusi elektrosorbente, millel on kõrge CO₂ afiinsus ja selektiivsus. Projekti eesmärk on arendada välja uusi materjale ning saavutada parem arusaam nende elektrokeemilistest omadustest, mis võib esile kutsuda atmosfääri CO₂ eemaldamise valdkonnas murrangulist muutust.

Eriala esindaja kontakt: Heili Kasuk, heili.kasuk@ut.ee, 7376626, 521 0406

Juhendaja: Ivo Leito

Doktoriprojekti raames viiakse läbi suuremahuline karboksüülhapete tugevuste (pKa väärtuste) mõõtmine (umbes 100 hapet) erinevates mittevesilahustites (DMSO, atsetonitriil, dimetüülformamiid, propüleenkarbonaat ja võimalik, et veel mõned) ja kahefaasilises oktanooli : vesi süsteemis. Tulemusi kasutatakse loomaks ennustusmudelid karboksüülhapete pKa väärtuste määramiseks erinevates lahustites ning heitmaks uut valgust karboksüülhapete tugevuse juurpõhjustele erinevates lahustites.

Eriala esindaja kontakt: Heili Kasuk, heili.kasuk@ut.ee, 7376626, 521 0406

Juhendajad: Hanna Hõrak, Ebe Merilo, Reine Koppel

Õhulõhed on väikesed avad lehepinnal, mille kaudu toimub süsihappegaasi omastamine ja veeauru väljumine taimest. Õhulõhede kaudu sisenevad taimedesse ka paljud patogeenid. Seega on õhulõhede arv ja avatus olulised tunnused taimede stressitaluvuse, haiguskindluse ja saagikuse kujunemisel. Kliimamuutuse ühe väljundina muutub õhk soojemaks ja kuivemaks: tõusevad õhu temperatuur ja küllastusvajak (õhku küllastava ja olemasoleva veeauru rõhu vahe). Need muutused mõjutavad negatiivselt taimede õhulõhesid ning toovad kaasa põllumajandustaimede saagikuse vähenemise. Nisu on üks tähtsamaid toiduteravilju, kuid seni pole selge, kuidas tuleviku kliimatingimused nisu õhulõhetunnuseid, haiguskindlust ja saagikust mõjutavad. Projekti eesmärk on selgitada, kuidas on õhulõhetunnused seotud nisu saagikuse ja haiguskindlusega ning kuidas kõrge õhutemperatuur ja küllastusvajak mõjutavad nisu geeniekspressiooni, õhulõhede anatoomiat ja füsioloogiat. Projekt aitab välja selgitada tuleviku kliimatingimuste jaoks soodsad õhulõhetunnused ning vastavad geneetilised markerid, mida saab kasutada tuleviku kliimas edukamate nisusortide kiiremaks aretamiseks.

Eriala esindaja kontakt: Ülo Mander, ulo.mander@ut.ee, 508 7373

Juhendaja: Kuno Kasak

Turbaalade taastamine märgaladeks on atraktiivne, kuid põhjalikult uurimata meetod kliimamuutuste vähendamiseks. Kuivendatud turbamullad, mis on kasutuses kas turba kaevamiseks või põllumajanduslikus kasutuses on suured kasvuhoonegaaside allikad. Turbaalade taastamine märgaladeks võimaldab muuta need suured allikad süsiniku sidujateks. Taoliste taastamisprojekte on aga vähe uuritud, eriti mis puudutab suuri ammendunud freesturbavälju. Seetõttu on selle doktoriprojekti peamine eesmärk anda eksperimentaalne ja teoreetiline arusaam, kuidas taastad suuri rikutud või hävinud turbaalasid, et tagada maksimaalne süsinikdioksiid sidumine ja samal ajal vähendada metaani ja naerugaasi lendumist. Käesolev doktoriprojekt viiakse läbi peamiselt Eestis, kuid hõlmab endas tihedat kostööd Euroopa, Korea ja USA töögruppidega.

Eriala esindaja kontakt: Ülo Mander, ulo.mander@ut.ee, 508 7373

Juhendajad: Margit Kõiv-Vainik, Kuno Kasak

Intensiivne metsade majandamine ja põllumajanduslik tegevus põhjustavad hajureostust, mis on kahjulik magevee ökosüsteemidele. Looduspõhised lahendused veekaitseks ja reostuse leevendamiseks, nagu settetiigid ja puhastusmärgalad, on tõhusad lahendused erinevatest allikatest pärit reostunud vee puhastamiseks. Kuid optimaalsete meetmete valimiseks, eriti külma kliima tingimustes, on veel liiga vähe teaduspõhist teavet. Tõhusa veepuhastuse tagamiseks on vaja välja arendada kohapõhiseid puhastusmeetodeid täiustades olemasolevaid tehnoloogilisi lahendusi ning viies läbi süvendatud protsessipõhiseid uuringuid erinevate puhastusprotsesside ja teiste tulemuslikkust mõjutavate muutujate väljaselgitamiseks. Doktoritöö viiakse läbi täismõõtmelistel puhastussüsteemidel, mis on rajatud kõdusoometsadest ja põllumaadelt tuleva hajureostuse eemaldamiseks.

Juhendajad: Riho Vendt, Viktor Vabson

Kaugseirest on kujunenud peamine meetod Maa elukeskkonna seisundi hindamiseks ja kaugseirest saadud tulemused on peamisiks mõjureiks inimkonna jätkusuutlikkust puudutavate majanduspoliitiliste otsuste langetamisel. Vaatamata seireaparatuuri arengule ja tohututele ressurssidele infrastruktuuri loomisele ja ülalpidamisele on kaugseire metroloogiline kindlustatus (st mõõtetulemuste määramatuse hindamine) siiani lapsekingades. Määramatusega varustamata mõõtmistulemused jätavad teadlaste argumendid nõrgaks ja kergesti rünnatavaks. Juhtivad rahvusvahelised organisatsioonid (ESA, NASA, NOAA, EUMETSAT, JRC jne) on algatanud arvukalt uurimisprojekte (CZCS, SeaWiFS, SeaBASS, MOBY, BOUSSOLE, SIMBIOS; MERIS, AERONET-OC, CEOS OCR-VC / INSITU-OCR activities, Copernicus OCSVC, PACE jt) kaugseiretulemite metroloogilise aspekti käsitlemiseks. Aastail 2016- 2023 juhtis Tartu Ülikooli Tartu Observatoorium ESA/EUMETSAT teadusprojekte FRM4SOC Phase 1 ja Phase 2, mille eesmärgiks oli veekaugseire mõõtmistulemuste määramatuse hindamine. Tartu Observatooriumi osaks oli mh välitöödel kasutatavate radiomeetrite karakteriseerimine (st optiliste, mehaaniliste ja elektrooniliste omaduste täpne mõõtmine) ja instrumentaalse määramatuskoondi koostamine. Töö käigus ilmnes, et praktikas enim kasutust leidvate radiomeetrite tehnilised parameetrid vaevu vastavad satelliditulemite valideerimise nõuetele ja sedagi vaid keerukate korrektsioonide rakendamisel. Leiti, et puudub mõõteriist, mille tehnilised parameetrid ületaksid enimkasutatavate välimõõteriistade omi ja mida oleks võimalik kasutada tugietalonina võrdlusmõõtmistel. Selgus ka, et maailmas leidub vaid üksikuid laboreid, millel on olemas tehniline kompetents ja soov sellise riista ehitamiseks. Arvestades Tartu Observatooriumi rolli hiljutistes selleteemalistes uurimustes, pikaajalist kogemust optilise kaugseireaparatuuri loomisel ja hiljutisi investeeringuid infrastruktuuri, otsustati maailma kaugseirekogukonnale abikäsi ulatada. Veekaugseire tugiradiomeetri disainimine ja ehitamine, mõõtemääramatuse hindamine ja tulemuste rakendamine välitöödel ongi käesoleva doktoriprogrammi sisuks.

Eriala esindaja kontakt: Erko Jakobson, erko.jakobson@ut.ee

Juhendaja: Mihkel Pajusalu

Meie praeguste teadmiste kohaselt eksisteerib elu ainult planeedil Maa ja see vajab eksisteerimiseks kindlaid keemilisi ja füüsikalisi tingimusi. Astrobioloogia valdkond uurib võimalike tingimuste piire, kus elu saab eksisteerida ja tekkida ning seda kas elu võiks eksisteerida ka mujal lisaks planeet Maale. Veenus on kauguse poolest Maale lähim planeet ja ka suuruselt kõige sarnasem, kuid seda pole kohapeal uuritud alates 1980. aastatest. Veenust katab tihe CO₂ atmosfäär ja selle tekitatava kasvuhooneefekti tõttu temperatuur ja rõhk Veenuse pinnal igasuguse teadaoleva elu eksisteerimiseks liiga kõrged. Samas aga Veenuse pilvedes on temperatuur ja rõhk eluks sobilik. Veenuse keemia ja tingimuste osas on seni palju vastamata küsimusi, nende hulgas ka Veenuse pilvede happesus. Oluline on kindlaks teha, milline keemia (kaasa arvatud elu) seal eksisteerida võiks. Selle doktoriprojekti eesmärk on edasi arendada Tartu Observatooriumi pH-andurit (TOPS), et mõõta Veenuse pilvede happesust Venus Life Finder missiooni raames ja potentsiaalselt aidata kaasa hapnikuanduri väljatöötamisele sama missiooni jaoks. Lisaks, kuna Veenus on meie päikesesüsteemi Maaga kõige sarnasem objekt, võib Veenuse protsesside ja ajaloo parem mõistmine aidata meil paremini mõista oma planeeti. See projekt aitab ka kaasa astrobioloogia valdkonna arenemisele Eestis ja Euroopas ning valmib tihedas koostöös rahvusvaheliste partneritega.

Eriala esindaja kontakt: Erko Jakobson, erko.jakobson@ut.ee

Juhendajad: Anna Aret, Colin Folsom, Mihkel Kama

Noorte tähtede ümber olevad akretsioonikettad kujundavad tähetekke viimaseid etappe ning on planeetide sünnikohaks. Akretsiooniketaste uurimine on seetõttu ülioluline planeeditekke mõistmiseks ning tähtede ja ketaste vastastikmõju selgitamiseks, mis on aluseks nii täheevolutsiooni algetappide kui ka ketaste evolutsiooni mõistmiseks. Kuumad peajada-eelsed tähed (Herbigi Ae ja Be tähed) sobivad eriti hästi akretsiooni mõju uurimiseks, kuna nende kiirguslikes väliskihtides on aine segunemine minimaalne. Esialgne vaatlustöö, mida toetab teoreetiline modelleerimine, on näidanud, et Herbigi tähtede puhul võib ka mõõdukas akretsioon muuta fotosfääri keemilist koostist nii, et see kajastab ketta siseosa koostist. Tulemuseks on korrelatsioon täheatmosfääri keemilise koostise ja kettas tühimike esinemise vahel: tühimikud takistavad refraktoorsete elementide levimist ketta siseosasse, põhjustades nende vaadeldavat alasisaldust täheatmosfääris. Käesoleva projekti eesmärgiks on tähe-ketta vastastikmõju uurimine ning ketta struktuuri, selles toimuvate keemiliste protsesside ja võimaliku planeeditekke tuvastamine kasutades selleks spektroskoopilisi vaatlusi ja keemilise koostise analüüsi.

Eriala esindaja kontakt: Erko Jakobson, erko.jakobson@ut.ee

Juhendajad: Mihkel Pajusalu, Martin Valgur

Kavandatava uurimistöö eesmärk on arendada mobiilsete kulgurite jaoks kohalikku kaardistamisvõimekust, kasutades masinõppemeetodeid ja kaameraandmeid. Nende põhjal luuakse ümbritseva keskkonna kohta ruumilist ja semantilist sisu kirjeldav kaart, eesmärgiga võimaldada kulgurite autonoomset navigatiooni Maa ja teiste taevakehade maastikul, näiteks Kuul või Marsil. Projektiga uuritakse masinõppepõhiste ruumiandmete genereerimise meetodite, sealhulgas nn täidetust hindavate võrkude (inglise keeles occupancy networks), rakendatavust maastikul ja maavälises keskkonnas, kasutades ise omandatud ja simuleeritud andmeid. Väljatöötatud tehnikaid testitakse esmalt Maa peal ja simuleeritud Kuu keskkondades, enne kui neid rakendatakse tegelikel Kuu- või planeetkulguritel, nagu KuupKulgur.

Eriala esindaja kontakt: Erko Jakobson, erko.jakobson@ut.ee

Juhendajad: María Benito, Rain Kipper

Linnutee üldiseid tihedujaotuse mudeleid on tehtud juba 1950-1960ndatel, alates G. Kuzmini ja J. Einasto uuenduslikest lähenemistest. Suurem läbimurre meie arusaamast Linnutee kohta tuli 1970ndatel kui vaatlusandmed paranesid piisaval määral avastamaks, et Linnutee on ümbritsetud tumeaine haloga. Viimane suurem avastus seostub Gaia satelliidi vaatlustega. Gaia mõõtis 33 mln tähe täpse asukoha ja liikumise ning nende andmete analüüs viitas tugevalt sellele, et Linnutee ei ole täiesti dünaamilises tasakaalus. Linnutee massi jaotuse mõõtmine on oluline tumeaine ja kosmoloogiliste mudelite testimise jaoks. Gaia avastatud häiritused kahandavad meie põhilise tööriista, Jeansi modelleerimise, väärtust kuna selle eeldused ei kehti häiritud süsteemides täielikult. Seetõttu võtame ette uurimuse mittetasakaalulisuse mõjude uurimise Linnutee dünaamika modelleerimise meetoditele ning leitud tumeaine jaotusele. Leiame mis määral mõjutavad Linnutee modelleerimise eeldused, eelkõige stabiilsus ja telgsümmeetria, leitud tihedusjaotust. Käesoleva projekti käigus selgitame vastused neile küsimustele ning arendame modelleerimise metoodikat, et täpselt taastada Linnutee tumeaine jaotust.

Juhendajad: Mihkel Kama, Anna Aret, Luca Fossati

Eksoplaneetide uurimise mõned võtmeküsimused puudutavad seda, kuidas stohhastilised ja deterministlikud planeetide moodustumise protsessid määravad planeedisüsteemide struktuuri ja koostise mitmekesisuse. Üldisemalt pakub nii teaduslikku kui avalikku huvi ka potentsiaalselt biosfääriga planeetide levik Universumis. Selles projektis uurib doktorant planeedisüsteeme varajast tüüpi tähtede ümber, keskendudes eelkõige nende atmosfääri või pindade aurustamisele ja massi ülekandumisele planeedilt tähele. Varajast tüüpi tähed on suurepärased laborid, kuna nende kiirguslikud ümbrised segunevad väga ebaefektiivselt, mis võimaldab akretsioonil – mis pärineb näiteks aurustuvalt lähiplaneedilt – domineerida tähe pinna koostist. Doktorant rakendab vastavaid teoreetilisi mudeleid arvutikoodis ning kasutab Tartu Observatooriumi ja teiste instrumentide spektreid konkreetsete planeedisüsteemide omaduste uurimiseks. Antud projekt toetaks ka Tartu Observatooriumi tähefüüsika töörühma panust ESA kosmoseteleskoopi Ariel ning TO juhtrolli Twinning projektis EXOHOST.

Juhendajad: Miia Rannikmäe, Regina Soobard, Jari Lavonen

Ühiskond seisab silmitsi paljude mitmetahuliste probleemidega, mis tekivad keeruliste sotsiaalsete, keskkonna- ja majandusprotsesside kaudu ning on omavahel tihedalt seotud. Nendeks probleemideks on näiteks vaesus, toiduga kindlustatus, tervishoiu kättesaadavus, kliimamuutused jne. Uurimistööd on näidanud, et gümnaasiumi õpingute jooksul arenevad õpilaste probleemide lahendamise ja otsuste tegemise oskused vähe ning seda on vaja tõhustada. Käesoleva uurimisprojekti eesmärgiks on määrata kindlaks õpetajate valmisolek käistleda klassiruumis esinevaid mitmetahulisi ühiskonna solulisi probleeme ning töötada välja ja hinnata teoreetiliselt põhjendatud kolmemõõtmelist mudelit õppimise edenemiseks kooliastmete lõikes. Selleks pööratakse tähelepanu sidusate teadmiste kujundamisele ja nende kasutamisele elulistes situatsioonides, teaduslikele raamideedele ning õppeainete ülesetele mõistetele. Töötatakse välja ja õpetajate meeskondade poolt viiakse läbi 4 mitmetahulise probleemi käsitlemine erienvates õpeainetes. Õpilaste ja õpetajate enesetõhusust mõõdetakse küsimustke abil. Koolist ühiskonnale avalduvat mõju tehakse kindlaks, küsitledes koolilõpetajate valimit (kõrgkoolis), pidades silmas nende arusaama mitmetahulistest probleemidest.

Uurimisandmeid kogutakse Eesti õpetajate ja õpilaste seas ning uurijale on väga hea eesti keele oskus kohustuslik.

Uurimus põhineb enesemääratlemise teoorial, mis määratleb inimese subjektiivsed veendumused nende edukate ülesannete täitmise võimete kohta. Testitakse õpilaste STEM-pädevust, sealhulgas uusi komponente, nagu õpilaste arusaamine teadusest (Nature of Science, NOS), ja tuleviku karjääriks vajalikke oskusi ning uuritakse õpilaste suhtumist STEM haridusse suurema rõhuasetusega, negatiivsete hoiakute ja nende ilmnemise põhjuste kohta.

Peamine eesmärk on selgitada välja seos õpilaste STEM-pädevuse, tajutud hoiakute STEM-haridusse ja STEM-karjääri teadlikkusega seotud enesetõhususe, sh tulevikus eluks vajalike pädevuste vahel ning lõpptulemusena välja töötada ja valideerida ühiskonna vajadustele vastav teoreetiliselt põhjendatud STEM-hariduse tegevusmudel. Teadustöö andmed kogutakse Eesti õpilastelt, uurijal on vajalik eesti keele oskus.

Vastuvõtutingimused haridusteaduste programmi loodusteadusliku hariduse erialal:

• doktoritöö kavand
• intervjuu

Doktoritöö kavandi ja intervjuu maksimaalne võimalik punktisumma on 100 punkti, millest kumbki vastuvõtutingimus annab kuni 50 punkti. Intervjuule lubatakse kandidaadid, kelle doktoritöö kavandit hinnati vähemalt 70 protsendiga võimalikust punktide hulgast (ehk 35 punktiga). Vastuvõtutingimusi ei täida üliõpilaskandidaat, kelle kummagi vastuvõtutingimuse hindamise tulemus on vähem kui 70 protsenti võimalikust punktide hulgast (ehk alla 35 punkti).
 

Nõuded doktoritöö kavandi sisule ja vormile. Siit leiad ka kontakti, kelle poole pöörduda küsimustega.

Doktoritöö kavandi pikkuseks on kuni viis A4 formaadis lehekülge (kirjanduse loeteluta).

Kavandis:

·         esitatakse uurimisprobleem,

·         selgitatakse selle innovaatilisust ja tähtust, tuginedes teaduskirjandusele,

·         lahendamiseks kavandatud uurimismetoodikat ja vajalikke vahendeid

·  kirjeldatakse, kuidas oodatavad tulemused on olulised praktikas ja rahvusvahelises teaduskogukonnas.

Kavandile lisatakse kandidaadi poolt info, mille põhjal saab ülevaate kandidaadi teaduspotentsiaalist:

·    info senisest teaduslikust tegevusest (sh teadustöö ülesannet sisaldavatel ametikohtadel töötamine),

·    loend avaldatud teaduspublikatsioonidest ja esinemisest konverentsidel.

Kavandi hindamisel arvestatakse teema aktuaalsust ning CV-d kasutatakse kandidaadi eelduste hindamiseks.

Doktoritöö kavandi ja selle teostatavuse hindamise kriteeriumid (vastuvõtutingimuse täitmiseks on vajalik vähemalt 35 punkti):

1. doktoritöö innovaatilisus ja tähtsus (kuni 10 p);

2. uurimisprobleemi põhjendatus (kuni 10 p);

3. uurimismetoodika adekvaatsus (kuni 10 p);

4. kavandi teostatavus (kuni 5 p);

5. kandidaadi teaduspotentsiaal kavandipõhise doktoritöö tegemiseks (kuni 15 p).:

Sisseastumisintervjuul :

mõtestab kandidaat 5 minuti vältel inglise keeles lahti oma doktoritöö kavandi ja seejärel toimub kuni 25-minutiline intervjuu komisjoniga.

Intervjuu hindamise kriteeriumid (vastuvõtutingimuse täitmiseks on vajalik vähemalt 35 punkti):

1. oskus lahti mõtestada doktoritöö kavand (sh uurimisprobleem, seonduv teaduskirjandus, metoodika) (kuni 15 p);

2. motiveeritus õppimiseks haridusteaduse doktoriõppes ja töötamiseks valdkonnas (kuni 5 p);

3. laiem analüüsi- ja üldistusoskus pedagoogilistel teemadel (kuni 10 p);

4. orienteerumine Eesti ja maailma hariduselu probleemides (kuni 10 p);

5. eneseväljendusoskus (kõigil kandidaatidel inglise keeles väljendumise oskus, eesti keelt emakeelena kõnelevatel kandidaatidel lisaks eesti keeles väljendumise oskus) (kuni 10 p).

Eriala esindaja kontakt: Miia Rannikmäe, miia.rannikmae@ut.ee, 737 5083

Juhendajad: Regina Soobard, Birgit Viru

Tänapäeva ühiskonnal on mitmeid lahendamist vajavaid väljakutseid keskkonna-, sotsiaal- ja tervisevaldkonnas. Loodusainete tunnid koolis peavad andma õpilastele võimaluse rakendada kujundatud pädevusi nende probleemide tegelemisel, et õpilastest kujuneksid aktiivsed ja vastutustundliku kodanikud ning nad mõistaksid, et mitmete probleemidega tegelemisel on vaja rakendada pädevusi erinevatest valdkondadest. Erilist tähelepanu tuleb seejuures pöörata kliimaharidusele. Tööstusrevolutsiooni algusest peale on Maa keskmine temperatuur tõusnud 0,8°C. See on kaasa toonud ekstreemsete ilmastikutingimuste (üleujutused, põuad, kuumalained, tugevad tormid, äärmuslikud sademed) sagenemise ning nendel on suurim mõju looduslikele ökosüsteemidele, majandusele, inimeste tervisele ja eluviisile. Kliimamuutuste leevendamiseks ja globaalse soojenemise pidurdamiseks on vaja suurendada inimeste keskkonnateadlikkust eelkõige kliimahariduse kaudu. Muutmaks inimeste suhtumist oma rollist kliimamuutuste leevendamisel, on oluline üle vaadata kliimahariduse edendamise tõhusus koolides, et tulevased aktiivsed ühiskonnaliikmed oleksid valmis langetama teaduspõhiseid otsuseid seoses kliimaga. Uurimistöö eesmärk on välja selgitada põhikooliõpilaste arusaam kliimast, kliimamuutustest, kliimamuutustega kohanemisest ja sellest, kuidas sotsiaalsed suhted (meedia, perekond, sõbrad) mõjutavad omandatud pädevuse muutumist käitumuslikuks. Lisaks on eesmärk töötada välja tõenduspõhine Moodle'i kursus, et kujundada õpilaste kliimahariduse-alaseid pädevusi ning hoiakuid. Seejuures kasutatakse Moodle kursuses GIS võimalusi ning uurimistöö tulemusena leitakse parimad võimalused kliima-alase hariduse edendamiseks. kogutakse Eesti õpetajate ja õpilaste seas ning uurijale on eesti keele oskus kohustuslik. Uurimisandmeid kogutakse Eesti õpetajatelt ja õpilastelt ning uurijale on väga hea eesti keele oskus kohustuslik.

Vastuvõtutingimused haridusteaduste programmi loodusteadusliku hariduse erialal:

• doktoritöö kavand
• intervjuu

Doktoritöö kavandi ja intervjuu maksimaalne võimalik punktisumma on 100 punkti, millest kumbki vastuvõtutingimus annab kuni 50 punkti. Intervjuule lubatakse kandidaadid, kelle doktoritöö kavandit hinnati vähemalt 70 protsendiga võimalikust punktide hulgast (ehk 35 punktiga). Vastuvõtutingimusi ei täida üliõpilaskandidaat, kelle kummagi vastuvõtutingimuse hindamise tulemus on vähem kui 70 protsenti võimalikust punktide hulgast (ehk alla 35 punkti).
 

Nõuded doktoritöö kavandi sisule ja vormile. Siit leiad ka kontakti, kelle poole pöörduda küsimustega.

Doktoritöö kavandi pikkuseks on kuni viis A4 formaadis lehekülge (kirjanduse loeteluta).

Kavandis:

·         esitatakse uurimisprobleem,

·         selgitatakse selle innovaatilisust ja tähtust, tuginedes teaduskirjandusele,

·         lahendamiseks kavandatud uurimismetoodikat ja vajalikke vahendeid

·  kirjeldatakse, kuidas oodatavad tulemused on olulised praktikas ja rahvusvahelises teaduskogukonnas.

Kavandile lisatakse kandidaadi poolt info, mille põhjal saab ülevaate kandidaadi teaduspotentsiaalist:

·    info senisest teaduslikust tegevusest (sh teadustöö ülesannet sisaldavatel ametikohtadel töötamine),

·    loend avaldatud teaduspublikatsioonidest ja esinemisest konverentsidel.

Kavandi hindamisel arvestatakse teema aktuaalsust ning CV-d kasutatakse kandidaadi eelduste hindamiseks.

Doktoritöö kavandi ja selle teostatavuse hindamise kriteeriumid (vastuvõtutingimuse täitmiseks on vajalik vähemalt 35 punkti):

1. doktoritöö innovaatilisus ja tähtsus (kuni 10 p);

2. uurimisprobleemi põhjendatus (kuni 10 p);

3. uurimismetoodika adekvaatsus (kuni 10 p);

4. kavandi teostatavus (kuni 5 p);

5. kandidaadi teaduspotentsiaal kavandipõhise doktoritöö tegemiseks (kuni 15 p).:

Sisseastumisintervjuul :

mõtestab kandidaat 5 minuti vältel inglise keeles lahti oma doktoritöö kavandi ja seejärel toimub kuni 25-minutiline intervjuu komisjoniga.

Intervjuu hindamise kriteeriumid (vastuvõtutingimuse täitmiseks on vajalik vähemalt 35 punkti):

1. oskus lahti mõtestada doktoritöö kavand (sh uurimisprobleem, seonduv teaduskirjandus, metoodika) (kuni 15 p);

2. motiveeritus õppimiseks haridusteaduse doktoriõppes ja töötamiseks valdkonnas (kuni 5 p);

3. laiem analüüsi- ja üldistusoskus pedagoogilistel teemadel (kuni 10 p);

4. orienteerumine Eesti ja maailma hariduselu probleemides (kuni 10 p);

5. eneseväljendusoskus (kõigil kandidaatidel inglise keeles väljendumise oskus, eesti keelt emakeelena kõnelevatel kandidaatidel lisaks eesti keeles väljendumise oskus) (kuni 10 p).

Eriala esindaja kontakt: Miia Rannikmäe, miia.rannikmae@ut.ee, 737 5083

Juhendaja: Jüri Lember

Peamised uurimisobjektid on kahe- ja kolmekordsed Markovi mudelid (vastavalt PMM ja TMM). PMM on väga lai mudelite klass, praktikute seas populaarne varjatud Markovi mudel (HMM) on selle spetsiifiline erijuht. Uurimissuunad on eelkõige seotud segmenteerimise ja parameetrite hindamisega, seda nii klassikalises kui Bayesi kontekstis, nende ühine nimetaja on teatavad iteratiivsed algoritmid.

Segmenteerimine (ka klassifitseerimine, dekodeerimine) on varjatud joonduse hindamine vaatluste põhjal. Praktikas enim kasutatud meetod on Viterbi algoritmi abil leitav MAP joondus. Viterbi algoritm üldistub kenasti PMMidele kuid kolmekordsete ahelate korral see ei tööta. Siit vajadus leida alternatiive, milleks  võiksid olla teatavad iteratiivsed algoritmid. Lisaks MAP joondusele pakuvad huvi ka nn hübriidjoondused, neid pole TMMide korral seni uuritud ega kasutatud.

Ülalkirjeldatud algoritmid on teatavas mõttes seotud segmenteerimisega Bayesi kontekstis (parameetritel eeljaotus). Bayesi lähenemisviisil kaob aga Markovi omadus ja ükski HMMi algoritm, ka Viterbi algoritm ei tööta. Siit jällegi tungiv praktiline vajadus alternatiivide järele. Võimalikest lähenemisviisidest üks – nn MM algoritm – seob segmenteerimise (Bayesi kontekstis) parameetrite hindamisega, sest joonduse kõrval on selle algoritmi väljund ka parameetrite  hinnang. Parameetrite hindamise algoritmina on MM algoritm - tuntud kui Viterbi treening – kurikuulus, sest hinnangud on reeglina nihkega. Samas senised simulatsioonid näitavad, et segmenteerimisel töötab see sama algoritm hästi. Selle fenomeni teoreetiline uurimine on doktoritöö üks eesmärkidest, Samuti pakub huvi MM-algoritmi modifitseerimine.

Eriala esindajate kontaktid: Krista Fisher, krista.fischer@ut.ee, 515 3679, Johann Langemets, johann.langemets@ut.ee

Juhendajad: Johann Langemets, Miguel Martin

Aastal 2010 toodi sisse loenduva arvu viiludega määratud Banachi ruumi mõiste, et üldistada Asplundi ja Radon–Nikodymi omadusega separaableid Banachi ruume. Samas on mitmed loenduva arvu viiludega määratud Banachi ruumi puudutavad probleemid senini lahendamata.

Projekti peamiseks eesmärgiks on arendada meie teadmisi loenduva arvu viiludega määratud Banachi ruumidest ja üldistada seda mõistet mitteseparaablitele ruumidele. Teiseks eesmärgiks on kirjeldada loenduva arvu viiludega määratud Banachi ruume Lipschitzi-vabades ruumides ja nende kaasruumides. Lipschitzi-vabade ruumide geomeetria on muutunud väga aktiivseks uurimisobjektiks. Igat Lipschitzi funktsiooni meetriliste ruumide vahel saab jätkata lineaarseks operaatoriks vastavate Lipschitzi-vabade ruumide vahel. See põhiomadus muudab Lipschitzi-vabad ruumid tõhusaks vahendiks Lipschitzi funktsioonide uurimiseks, mis esinevad paljudes kontekstides.

Eriala esindajate kontaktid: Krista Fisher, krista.fischer@ut.ee, 515 3679, Johann Langemets, johann.langemets@ut.ee

Juhendajad: Tiina Kraav, Evely Kirsiaed

Tehnoloogia olulisust tänasel haridusmaastikul on võimatu ülehinnata. Ka arvutipõhine testimine ja selle tulemuste hindamine on tänaste tehnoloogiavõimaluste valguses mõistlik erinevate ressursside säästmiseks. Gümnaasiumi tasemel on Haridus- ja Teadusministeeriumi tellimusel koostamisel täielikult arvutihinnatav riigieksam. Meie lähiriikidest toimub arvutipõhine matemaatika riigieksam Soomes ja Norras, ettevalmistusi tehakse Rootsis. Üheski nimetatud riigis ei ole arvutis sooritatavat testi suudetud muuta täies mahus arvutihinnatavaks.

Juba arvutipõhiste testide kasutuselevõtu ajast on haridusteadlasi huvitanud, kas paberil ja arvutipõhiste hindamisvahendite tulemused on võrreldavad. Erinevad teadusuuringud annavad erinevaid tulemusi, mis viitab tungivalt täiendavate uuringute vajadusele.    

Olemasolevatel Eestis juba kasutusel tsentraalsetel testidel on olulisi puudusi, mida gümnaasiumi lõpus sooritatava riigieksamiga tuleb vältida. Seega on tarvilik selgitada, kas ja millisel määral on arvutipõhised testid ka arvutihinnatavad, eriti just probleemülesannete lahendamise osas, mis uue riikliku õppekava kohaselt on matemaatikaõpetuse fookuses. Probleemülesannete lahendamise oskuse mõõtmine arvutipõhisena pakub tänasel haridusuuringute maastikul suurt huvi ja on loomulik, et saab olema lähitulevikus nii sisuliselt kui tehniliselt võimalik kõiki osapooli rahuldaval tasemel.   

Millised on need matemaatilised teadmised ja oskused, mida on üldse vaja kontrollida, kui eksami tulemus on vahend kõrgkooli astumiseks? Millised võimalused on nende teadmiste ja oskuste arvutihinnatavaks kontrollimiseks?

Mis on kirjutatava doktoritöö kasu matemaatikahariduse seisukohalt?

Doktoritöö eesmärk on luua matemaatikaülesannete lahendamise harjutamiseks mõeldud arvutipõhiste ülesannete pank ja selgitada, kas ja mil määral saab matemaatika-, sh probleemülesannete lahendamise muuta arvutihinnatavaks.

Eriala esindajate kontaktid: Krista Fisher, krista.fischer@ut.ee, 515 3679, Johann Langemets, johann.langemets@ut.ee

Juhendajad: A. Pištšev, A. Vargunin,  S. Zh. Karazhanov

Doktoritöö projekt käsitleb A15 intermetalliliste ühendite, juhtivate oksiid- ja hüdriidsüsteemide funktsionaalseid omadusi. Töö lähtekohaks on kristallkeemia postulaat, et materjali füüsikalisi omadusi saab muuta ja kontrollida, mõjutades kristallstruktuuri iooni- või aatomivahelisi keemilisi sidemeid (nt metalli ja ligandi vahelise laenguülekande kaudu, ligandi ja metalli vastastikmõju tugevuse kaudu jne).

Uuringu peamine eesmärk koosneb kahest osast: esimene on mõista, millised muutused koostises ja struktuuris võivad viia kõrgemale üleminekutemperatuurile ülijuhtivates ühendites nagu A15. Teine osa on tuua esile sügavaid paralleele ülijuhtivuse mehhanismide vahel ühendites A15 (nt Nb3Sn) ja mitmetes juhtivates oksiid- ja hüdriidsüsteemides (nt mitte täielikult oksüdeerunud stabiilsed vormid mõnedest binaarsetest oksiididest ja oksühüdriididest).

Lähtudes nende materjalide kristallkeemiliste omaduste võrdlemisest ja erinevate eksperimentaalsete ja teoreetiliste andmete analüüsist, on püstitatud meie poolt hüpotees et nende materjalide ülijuhtivuse mehhanism on kontseptuaalselt samasugune. See võimaldab uurida ülijuhtivust nendes süsteemides ühe teoreetilise modelleerimisviisi raamestikus.

Saadud tulemusi saab rakendada modifitseeritud või uute ülijuhtivate materjalide väljatöötamiseks, mis vastavad ülijuhtivuse tehnilise elektrodünaamika nõuetele. Projekti väljundid saavad ka leida  rakendust uute ülijuhtivate mähiste ja juhtmete väljatöötamisel, mis töötavad vesiniku keemispunktile lähedasel temperatuuril.

Projekt on interdistsiplinaarne ning ühendab ühelt poolt tahkete kehade teooriat ja eksperimentaalset tööd materjalifüüsika valdkonnas ning teiselt poolt ülijuhtiva elektrotehnika rakenduslikke aspekte.

Eriala esindajate kontaktid: Kaupo Kukli, kaupo.kukli@ut.ee, 737 4673, Tarmo Tamm, tarmo.tamm@ut.ee, 737 4833

Juhendajad: Raivo Jaaniso ja Margus Kodu

Projekti eesmärk on disainida mõne aatomi paksustest kahemõõtmelistest materjalidest uudseid struktuure, millel on täiustatud gaasitundlikud omadused, nagu kõrge selektiivsus konkreetsete gaaside suhtes ja pikaajaline stabiilsus. Heterostruktuurid põhinevad grafeenil kui ülitundlikul elektrimuunduril ja selle peal oleval dielektrik- või pooljuhtmaterjalil, mis toimib gaasiretseptori ja kaitsekihina. Struktuurid valmistatakse laseri-indutseeritud ülekandega (LIFT) ning 2D materjalide virnastamisel teiste ülekandemeetoditega.

Eriala esindajate kontaktid: Kaupo Kukli, kaupo.kukli@ut.ee, 737 4673, Tarmo Tamm, tarmo.tamm@ut.ee, 737 4833

Juhendaja: Tarmo Tamm

Tselluloos on üks planeedi enimleiduvam ja jätkusuutlikum loodusvara, mis teeb selle atraktiivseks kõikvõimalikes valdkondades, alates paberist ja pakenditest kuni tekstiilide ja biokütuseni. Siiski võib tselluloosil põhinevate toodete traditsiooniline tootmine ja utiliseerimine oluliselt keskkonda mõjutada, aidates kaasa globaalsetele ökoloogilistele väljakutsetele. Käesoleva projekt eesmärk on arendada uusi tehnoloogiaid, mis aitaks vähendada tselluloosil põhinevate toodete keskkonnamõju ja parandada nende jätkusuutlikkust. Üheks fookuseks on leida meetod, mis võimaldaks tekstiilijääkide puuvilla tselluloosi muuta vahtpakenditeks või pehmendusmaterjaliks, kasutades "rohelisi kemikaale" ja tagades maksimaalse taaskasutatavuse. Tehnoloogia on mõeldud sobituma täna laialdaselt kasutatavat vahtpolüstüreeni (EPS) tootmisesse, et tagada tulemusele tegelik mõju. Kuigi paberi ümbertöötlemine on tuntud ja levinud, ei vasta traditsiooniline märgmeetod enam tänapäevastele tehnoloogilistele ja keskkonnanõuetele. Selle asemel uurib käesolev projekt võimalusi luua tehnoloogia, kus spetsiifiliste paberijäätmete korral saaks kemikaalide kasutamist drastiliselt vähendada. Lisaks uuritakse võimalusi vähendada bio-põhiste kuivsideainete ja termomehaaniliste töötluste kasutamisega oluliselt vee- ja energiatarbimist. Käesoleva projekti tulemused toetavad ringmajanduse hoogustumist, prioritiseerides efektiivseid keskkonnasõbralike lähenemisi ja ressursitõhusust.

Eriala esindajate kontaktid: Tiina Tamm, tiina.tamm.001@ut.ee, 737 4059

Juhendajad: Mariliis Klaas, Kristina Mäemets-Allas

Fibroossed haigused on väga laialt levinud ja raskesti ravitavad haigused maailmas. Dupuytreni haigus on sagedasti esinev krooniline peopesas tekkiv fibroosne haigus, mille käigus toimub nahaaluse koe paksenemine, mis põhjustab püsivat sõrmede kõverdumist. Kuna Dupuytreni haiguse tüüpiline algus on 40–59 eluaasta vahel ning esinemissagedus vanusega suureneb (kuni 29% inimestest 75+ vanusegrupis), on Dupuytreni haigus elanikkonna vananemise kontekstis oluliseks koormaks tervishoiuvaldkonnale. Seni puuduvad selle haiguse raviks tänapäevased ravimeetodid. Käesoleva projekti eesmärk on iseloomustada muutusi Dupuytreni koe rakuvälises maatriksis ning uurida millised molekulaarsed mehhanismid on haiguse tekke ja käimashoidmise taga. Selleks iseloomustame, millised rakuvälise maatriksi komponendid ja kuidas mõjutavad kahjustunud koesse kogunenud makrofaage ja fibroblaste soodustama põletiku teket. Kasutades tänapäevaseid suure läbilaskevõimega tehnoloogiaid kombinatsioonis funktsionaalsete katsetega koekultuuris kirjeldame molekulaarseid mehhanisme, mis on olulised fibroosi mehhanismides. Uurimisprojekti tulemusel saadud teadmised võimaldavad avastada uusi ravimite märklaudu, mida saab kasutada Dupuytreni haiguse, aga ka teiste fibroossete haiguste ravi väljatöötamiseks.

Eriala esindaja kontakt: Tiina Tamm, tiina.tamm.001@ut.ee, 737 4059

Juhendaja: Tiina Tamm

Viirused, sõltumata genoomi tüübis ja suurusest, kasutavad viirusvalkude sünteesiks peremeesraku translatsioonisüsteemi, täpsemalt ribosoome ja translatsioonifaktoreid. Mõned viirused kasutavad ribosoomide värbamiseks spetsiaalseid RNA elemente, mida nimetatakse sisemiseks ribosoomi seondumispiirkonnaks (IRES). Sellise sisemise initsiatsiooni kasutamine võimaldab spetsiifiliselt vähendada rakuliste valkude sünteesi ja suurendada viirusvalkude tootmist.

Kriketi halvatuse viiruse geenidevahelise regiooni (IGR) IRES kontrollib viiruse struktuurvalkude translatsiooni. Geneetiliste, biokeemiliste ja struktuuribioloogia meetodite abil selgitatakse kuidas on viirusnakkuse ajal IGR IRES aktiivsus reguleeritud. Keskendutakse sellele, kuidas viiruse proteaas muudab rakus oleva translatsiooniaparaadi funktsionaalsust. Projekti tulemuseks on põhjalikum arusaam viiruse ja peremeesorganismi vahelistest interaktsioonidest, mis võimaldab välja töötada strateegiaid viirushaiguste tõhusamaks raviks.

Eriala esindaja kontakt: Tiina Tamm, tiina.tamm.001@ut.ee, 737 4059

Juhendajad: Marje Kasari, Villu Kasari

Rekombinantsed valgud on tähtis produktide grupp, mida kasutatakse erinevates tööstusharudes: ravimi- ja toiduainetetööstus, samuti tekstiili, pesuvahendite, kosmeetika ja biokütuste toomises. Valke saab toota ainult elusrakkude abiga ja sageli kasutatakse selleks baktereid. Paraku peab sellises tootmisprotsessis kasutama antibiootikume, millest täielikult vabanemine lõpp-produktis ning tootmisjäätmete utiliseerimine on kallis ja keeruline, kuid regulatiivselt nõutud. Suures mahus antibiootikumide kasutamine suurendab antibiootikumiresistentsuse leviku ohtu. Käesolevas doktoriprojektis töötatakse välja bakteril E. coli-põhinev biotehnoloogiline platvorm, mis võimaldab toota valke ilma antibiootikume kasutamata. Meie lahendus on tootmisefektiivsuselt võrdne olemasolevatega, kuid kuna antibiootikumiselektsiooni pole vaja kasutada, jääb kasutajal ära vajadus tõestada, et lõpp-produkt on antibiootikumijääkidest vaba. See on väga oluline just toiduainetetööstuses kasutatavate produktide puhul ja valkravimites. Samuti vähendab loodav platvorm oluliselt kulusid ja riske jäätmekäitluses.

Eriala esindajate kontaktid: Tanel Tenson, tanel.tenson@ut.ee, 737 4844

Juhendaja: Taavi Lehto

Terapeutiliste mRNAde puhul on tegemist uue põlvkonna ravimitega, mille abil on võimalik ravida paljusid haigusi, kus on vaja asendada või tõsta kindlate valkude taset kehas. Paraku on mRNA, mis peab vastava valgu tootmiseks sisenema rakku, biosaadavus organismis üksinda väga madal, ning seega vajavad nad biosaadavuse suurendamiseks ravimikandursüsteemide abi. Ravimikandursüsteemideks võivad olla erinevad lipiidid, peptiidi või polümeerid, mis sidudes mRNA nanoosakestesse kaitsevad teda nukleaaside eest ning aitavad tal jõuda oma sihtmärki raku sisemuses, kus saab toota vastavat terapeutilist valku. Käesolevas projektis kasutatakse ravimikandurina hiljuti välja töötatud väga efektiivset biopolümeeride/peptiididel põhinevat mRNA ravimikandurisüsteemi, et töötada välja tehnoloogia defineeritud mõõtmetega nanoosakeste sünteesiks. Paraku on hetkel kasutatavate formulatsioonimeetodite puhul väga raske tagada nanopartiklite stabiilsust pre-kliinilistes ning kliinilistes katsetustest kasutatavate materjalide koguste juures. Seepärast võetakse käesolevas projektis mikrofluidikal põhinev nanoosakeste sünteesimeetod, mis koos sünteesile järgneva puhastamise ja steriliseerimisega võimaldab toota defineeritud mõõtmetega nanoosakesi skaalast olenemata. Väljatöötatud tehnoloogia abil toodetud nanoosakestega viiakse läbi uuringud nii rakukultuuri kui ka in vivo tingimustes hiirtes ning antud töös loodud tehnoloogia võimaldab tulevikus toota biopolümeeride/mRNA nanoosakesi juba mastaapsemate prekliiniliste ja kliiniliste uuringute tarbeks.

Eriala esindajate kontaktid: Tanel Tenson, tanel.tenson@ut.ee, 737 4844,  Tiina Tamm, tiina.tamm.001@ut.ee, 737 4059

Juhendajad: Mart Loog, Ilona Faustova

Fosforüleerimine on üks levinuim valkude post-translatsiooniline modifikatsioon, mille kaudu on reguleeritud valdav osa rakulisi protsesse. Rakkude jagunemine peab olema koordineeritud nii rakuväliste kui ka -siseste tingimustega, kusjuures selle protsessi olulised regulaatorid on kinaasid. Kinaasid toimivad rakus kui protsessorid, mis loevad mingit signaali ja kannavad selle vastavalt edasi tervele reale valkudele. Planeeritav doktoritöö keskendub kolmele rakutsükliga seotud kinaasile – Mps1, Cdc7 ja Pho85 – eesmärgiga vastata küsimusele, mida, kuidas ja miks need kinaasid erinevatel rakutsükli etappidel fosforüleerivad. Neid kinaase on põhjalikult uuritud geneetiliste meetoditega, kuid meil puudub arusaamine nende substraatide dünaamilisest fosforüleerimisest. Mps1 on kinaas, mis rakutsükli G1-faasis on vajalik tsentrosoomide duplikatsiooniks ja mitoosis kontrollib kromosoomide biorientatsiooni. Kinaasi Mps1 on uuritud geneetilisel tasandil ja on leitud mitmed mutatsioonid, mis põhjustavad erinevaid defekte Mps1 funktsioonides. Projekti teiseks eesmärgiks on leida, milliste molekulaarsete mehhanismide kaudu erinevad Mps1 mutantid vastavaid fenotüüpe põhjustavad. Teiseks uuritakse kinaasi Cdc7, mis koos kinaasiga Cdk1 on vajalik replikatsiooni alustamiseks S-faasis. Projekti eesmärgiks on kirjeldada Cdc7 ja Cdk1 substraate ja fosforüleerimissaite, analüüsides nende kahe kinaasi koostööd. Kolmandaks uuritakse tsükliinide mõju tsükliinist sõltuva kinaasi Pho85 substraatide valikule. Nii Pho85, Mps1 kui ka Cdc7 on kõrgelt konserveerunud kinaasid, võimaldades pärmi baasil saadud tulemusi rakendada inimese vastavate kinaaside uurimisel. Kuna need kolm kinaasi reguleerivad rakutsükli keskseid protsesse, on muutused nende aktiivsuses sageli seotud kasvajate tekkega. Seetõttu võivad teadmised nende kinaaside substraatide äratundmismehhanismidest osutuda kasulikuks vähirakkude inhibiitorite disainimisel.

Eriala esindajate kontaktid: Tanel Tenson, tanel.tenson@ut.ee, 737 4844

Juhendajad: Andres Merits

Selgroogsetel peremeestel põhjustab alfaviiruste nakkus, sõltuvalt viirusest, kas entsefaliiti või palavikku, löövet ja liigesepõletikke. Nakatunud raku tasandil iseloomustab kõiki alfaviiruseid raku membraanidele kinnitunud replikatsioonikompleksite (RC) moodustamine; RC-d koostisess kuuluvad viiruse mittestruktuursed valgud (nsP-d), RNAd ja peremeesrakust pärinevad valgud. Projekti eesmärgiks on uurida RC komponentide omavahelist kokkusobivust kasutades selleks erinevaid lähenemis, näitaks viiruse trans-replikaasi süsteeme ja/või rekombinantseid genoome. Uurimaks determinante, mis on olulised viiruse RNA ja viiruse valkude omavahelistes interaktsioonides on kavas analüüsida nsP-de võimet seondada viiruse genoomi 5’ otsa. Samuti uuritakse, kas ja kuidas mõjutab viiruse struktuurse ala koodonkasutus viiruse replikatsiooni ja patogeensust. Lisaks oletame, et raku G3BP valgud (sääse rakkude puhul Rasputin valk) osaleb viiruse RNA toomises moodustuvatesse RC-desse. Seetõttu on kavas uurida G3BP/Rasputin valkude (ja nende mutantsete vormide) interaktsioone viiruse RNA-ga. Peale nende töösuundade osaleb doktorant ka muudes laboris läbiviidavates uurimistöödes, seal hulgas töödes mille eesmärgiks on uurida viiruse kattevalgu rolli virionide moodustamisel ja viiruse nsP-sid mõjutavate ühendite viirus-vastast toimet.

Eriala esindajate kontaktid: Tanel Tenson, tanel.tenson@ut.ee, 737 4844,  Tiina Tamm, tiina.tamm.001@ut.ee, 737 4059

Juhendajad: Reet Kurg, Siret Tahk

Pahaloomuliste kasvajate üheks tunnuseks peetakse võimekust hoiduda organismi loomuliku immuunvastuse eest. Vähkkasvajate mikrokeskkond soodustab nii-öelda immuunkontrollpunktide üle võtmist, toetades seeläbi kasvaja püsimist ja kasvu. Monoklonaalsete antikehadega on võimalik immuunkontrollpunkte inhibeerida, blokeerides kasvaja mikrokeskkonda soodustavad signaalid ning suunates seeläbi immuunsüsteemi kasvajat hävitama. Sellise immuunteraapia areng on olnud viimase aja üks suurimaid läbimurdeid vähiravis. Siiski, pole sellisele ravile alluvate patsientide hulk väga suur ning oluline on leida teistsuguseid märklaudu immuunsüsteemi aktiveerimiseks. Mitme transmembraanse osaga valgud, sealhulgas transporterid ja G-valgu seoselised retseptorid, moodustavad kasvaja mikrokeskkonnas suure hulga immunomoduleerivatest ja signaalvalkudest ning on seetõttu atraktiivsed vähivastased sihtmärgid. Selliste sihmärkide vastaste antikehade arendus on siiani olnud aga tagasihoidlik, sest nende valkude stabiilsus sõltub neid ümbritsevast raku lipiid membraanist, mis teeb nende ekspresseerimise keerukaks. Antud töös ekspresseeritakse sihtmärkvalgud viirus-laadsete osakeste pinnal (VLP-d), mida kasutatakse nii antikehade skriinimiseks kui ka immuniseerimiseks. Antud doktoritöö eesmärk on arendada uudsed terapeutilised antikehad valitud kasvaja mikrokeskkonnas oluliste immunomodulatorsete keeruliste membraanvalkude vastu, misläbi on võimalik laiendada kasvajavastase immuunravi võimekust ning suurendada sellisele ravile alluvate patsientide kohorti.