maanantai 24. helmikuuta 2014

Kuusamo.

Lähdin perheen kanssa hiihtolomaa viettämään Rukalle. Lumipeite on täällä selvästi paksumpi kuin Tampereella, ja lämpötila oli vielä sunnuntaina hienoisesti pakkasen puolella. Puut - joista suurin osa mökin ympäristössä on kuusia - olivat vielä eilen illalla paksujen tykkylumipaakkujen peitossa.   Tänä aamuna valitettavasti lämpötila oli noussut muutaman asteen, ja vesisade ilmeisesti tipauttanut käytännössä kaiken tykkylumen alas puista.

Ajoimme tänne lauantaina perätysten tuttavaperheen kanssa. Kyseisessä perheessä on melko tarkalleen meidän lastemme kanssa samanikäiset pojat. Heillä on oma mökkiosake muutama kilometri Rukan laskettelurinteeltä, Rukajärven toisella puolella. Heidän mökkinaapurinsa vuokrasi omansa meille kohtuuhintaan viikoksi. Hankin lasketteluvälineet ja murtomaasukset perheelle. Valitettavasti lähtöä edellisenä iltana huomasin että (murtomaa)mononi olivat hukassa, joten omiani en saanut mukaan. Olin elätellyt toivetta, että tänä talvena vihdoin vuosien jälkeen aktivoituisin hiihtämään, mutta kiireiden ja huonohkojen kelien yhdistelmä taisi pilata tämänkin vuoden suunnitelmat.

Sunnuntaina olimme laskettelurinteessä. Rukan rinteet ovat yllättävän lyhyitä. Omat kokemukseni laskettelusta ovat lapsuuden ajalta, Tampereen rinteistä lähinnä, ja olen muutaman kerran käynyt Himoksessa ja Ellivuoressa. Näihin verratuna Rukan rinteiden erikoisuus on lähinnä siinä että niitä on monta. Lisäksi hissit ovat huomattavan laadukkaita.  Kuusipaikkaisen tuolihissin kapasiteetti on vaikuttava, ja hissiin nousu on tehty ripeäksi ja vaivattomaksi, minkä vuoksi tehokasta laskuaikaa on suhteessa paljon enemmän kuin vaatimattomammissa rinteissä. Kuvaavaa on, että Tampereen rinteiden hissilippujen hinnat eivät ole merkittävästi halvemmat kuin täällä.

Laskeminen on yllättävän viihdyttävää. Hankkimani sukset ovat erimalliset kuin millä lapsena laskin, kantti ei ole suora, vaan kärki ja takaosa ovat selvästi leveämmät kuin painopisteen kohta. Tämä tekee käännöksistä keveämpiä. Lisäksi suksen takaosa nousee hieman enemmän kuin vanhemmissa suksissa, joten suksilla voi laskea myös takaperin, mikä on yllättävän hauskaa sekin. Kumpareisiin tai hyppyreihin en vielä uskaltautunut; laskin vahingossa parin pienen töyssyn yli, ja se muistutti miten tärkeää on jalkojen joustaminen. Illalla oli jo pimeää ja rinteen valojen jättämät varjot olivat hieman harhaanjohtavia, joten en huomannut yhtä töyssyä. En sentään kaatunut, mutta kaukana se ei ollut, ja selässä tuntui epämiellyttävältä.

Tänään teen suurimmaksi osaksi töitä. Olen tekemässä hakemusta ERC:n Starting grantista, koska tänä vuonna on viimeinen mahdollisuuteni hakea sitä. Rahoitus olisi 1.5 miljoonaa euroa viidelle vuodella, millä pyörittäisi pientä tutkimusryhmää. Mahdollisuudet saada ko. rahoitusta ovat aivan mitättömät, realistinen tavoite on saada hyvät lausunnot, ja arvokkaita kommentteja joilla suunnitelmaa parantaa. Asiaa monimutkaistaa hieman se, että paneelin puheenjohtaja on yksi minun co-authoreistani. Minun on itseasiassa käytännössä mahdotonta saada rahoitusta, koska vaikka minulla olisi kaikista hakijoista paras tutkimussuunnitelma, arviointikriteerinä käytetään myös hakijan CV:tä, ja käytännössä rahoitusta on mahdotonta saada, jos ei ole jo saanut rahoitusta. Tämä ns. bootstrapping ongelma on merkittävä.

Tutkimusideani on yksinkertainen. Kuten kaikki tiedämme, tiede on etupäässä ennustamista.  Lähdetään oletuksesta, että tutkimme äärimmäisen monimutkaista ilmiötä, jossa on monta keskenään vuorovaikuttavaa komponenttia, prosessia jne. Esimerkiksi jonkin organismin aineenvaihdunta on tällainen ilmiö; sen kokonaisuus on äärimmäisen monimutkainen ja koostuu valtavasta määrästä erilaisia toisistaan hienovaraisesti riippuvia prosesseja. Mikä hyvänsä malli, joka kuvaa tällaista järjestelmää "oikein", on auttamatta käytännössä mahdoton ratkaista laskennallisesti. Kombinatorinen räjähdys tuottaa sellaisen laskennallisen kompleksisuuden, että täydellinen, kaikkien muuttujien ennustaminen on mahdotonta.

Tähän tarkoitukseen tarvitaan abstraktiota. Abstraktio tarkoittaa, että huomio kiinnitetään vain niihin osiin järjestelmän mallia, joilla on jotain tekemistä ennustettavan suureen kannalta. Ongelman keskiössä on kuitenkin se, että abstraktio täytyy valita fiksusti, emmekä me voi varsinaisesti tietää, millainen abstraktio on tarkoituksenmukainen.

Voimme tehdä havaintoja järjestelmästä, mutta ongelmana on mm. se, että emme voi tai halua havainnoida koko järjestelmän tilaa kerralla. Esimerkiksi, emme halua ruiskuttaa ihmiseen myrkkyä nähdäksemme josko se tappaa. Sensijaan meillä on erilaisia "ikkunoita", eli teemme tietyistä muuttujista havaintoja järjestelmän osien suhteen. Esimerkiksi, teemme mittauksia soluviljelmistä petri-maljassa tms.

Oletetaan, että haluamme saada selville, toteutuuko jokin systeemitason skenaario. Esimerkiksi, organismi kuolee jos se altistuu tietylle kemikaalille. Etsimme mallista skenaarioita, jossa tämä toteutuu. Nämä skenaariot tuottavat erilaisia operationalisointeja, kun ne projisoidaan havainnoiksi. Kun teemme havainnot, saamme evidenssiä siitä, ovatko kyseiset skenaariot todennäköisiä. Mikäli koetulokset poikkeavat siitä, mitä malli sanoo, joko malli on virheellinen tai abstraktio väärin valittu. Muutoin saamme evidenssin vahvistusta, ja toteamme, että kyseinen skenaario on todennäköinen.

En mene teknisiin yksityiskohtiin sinänsä. Tarkoituksena on siis prosessi, joka automatisoi yksittäisten kysymysten kohdalla koko prosessin; puutteellinen informaatio paljastuu, ja tuloksena on avoin tutkimuskysymys, kun taas oikeaan osunut ennuste toimii evidenssinä mallin oikeellisuudesta. Sovellusalueenamme on tässä yhteydessä toksikologia; malli ennustaa aineen myrkyllisyyttä tai sitten ei ennusta; joka tapauksessa sen metabolisista vaikutuksista löytyy mallista jotain informaatiota. Koetulos toimii lähtötilanteena, mallia muokataan automaattisesti kunnes se "ennustaa" lähtötilanteen oikein. Tämän jälkeen malli ennustaa jonkin uuden tuloksen, joka varmistetaan kokeellisesti. Tämä tulos voi joko toimia evidenssinä toksisuudesta, tai sitä vastaan. Jos löydämme evidenssin toksisuudesta, voimme etsiä lisää vahvistusta in vitro kokeista, kunnes olemme riittävän varmoja. Jos taas emme löydä evidenssiä toksisuudesta, voimme siirtyä testaamaan in vivo. Mitä lähempänä alkupäätä evidenssiä on riittävästi, sitä halvemmalla saamme karsittua potentiaalisesti haitallisen yhdisteen ilman että täytyy testata eläimillä tai ihmisillä.

Itse en ole toksikologi, enkä biologikaan, mutta olen joutunut viimeisen parin vuoden aikana aika tavalla aiheesta lukemaan. Nytkin pitäisi tankata useampi paperi, nimenomaan operationaalisesta puolesta, jotta voin muotoilla erilaisia mäppäyksiä mittausten ja mallien välillä; mallit sinänsä eivät ole ongelma, koska niiden toiminnasta ymmärrän riittävästi.

En tiedä miten paljon saisin aikaan puolellatoista miljoonalla. Suunnitelman mukaan pääsisin sellaiseen vaiheeseen jossa prototyyppi kykenisi olemassaolevan julkisen datan pohjalta tuottamaan uskottavia esimerkkikeissejä. Roadmapin mukaan projektin loppupäässä olisi industry adoption. Realistisuudesta en osaa sanoa mitään. Ja pohdinta on sikäli turhaa, että rahaa ei kuitenkaan myönnetä.


9 kommenttia:

Kumitonttu kirjoitti...

Kuten kaikki tiedämme, tiede on etupäässä ennustamista.

Kuten tiedämme, tähän sisältyi mato minua varten :)

Oletetaan, että tehtävä on ennustaa asuntojen hinta helmikuussa 2015 esimerkiksi Tampereella. Meillä on kaksi ennustusta - toisen on antanut afrikkalainen poppamies Johnny Almostright ja toisen on tuottanut vaikkapa Suomen Pankki. Molemmat ovat päätyneet lopputulokseen, että keskihintaa uusilla enintään 60 neliön asunnoilla Tampesterin keskustassa on 4.750 euroa neliöltä. Molemmat ennustukset ovat siis yhtä hyviä, jos ENNUSTAMISEN lopputulosta pidetään kriteerinä.

Mutta jos mietitään, että Johnny heitti oman ennustuksensa ns. lonkalta ja SP käytti tiedon tuottamiseen tieteellisiä menetelmiä (mitaten palkansaajien reaalitulojen muutosta, kuluttajahintainflaatiota ja asuntolainojen nimelliskorkoja), niin vain toista näistä ennustuksista voi kutsua tieteeksi.

Sen takia itse vältän käyttämästä termiä "ennustaminen" kun puhutaan tieteestä. Ennustaminen sopii paremmin politiikkaan, ja siitä on enää kirpun hyppäys "ilmastotieteeseen", jota kautta olemme aiemminkin kanssasi väitelleet tästä samasta "ennustamisen" merkityksestä.

Lykkyä raha-anomukseen. Ei sitä koskaan tiedä jos nappaa omalle kohdalle, joten ei muuta kun parhaansa yrittää, niin lopussa kiitos seisoo.

Tiedemies kirjoitti...

Ennustaminen (prediction) on kaiken operationaalisen tieteen peruslähtökohta. Teorian kyky ennustaa lopputuloksia on sen ainoa oikeellisuuden mittari.

En ota kantaa taloustieteen kohdalla, koska siinä, kuten niin monessa muussakin systeemissä on niin paljon enemmän liikkuvia osia. Taloudessa voidaan selvittää tiettyjä peruslainalaisuuksia, esimerkiksi että kun hintaa suhteessa kasvatetaan, niin tyypillisesti kysyntä putoaa.

Kumitonttu kirjoitti...

Teorian kyky ennustaa lopputuloksia on sen ainoa oikeellisuuden mittari.

Ei, koska tilanteet muuttuvat, ja niitä muutoksia ei voi havaita kuin vasta JÄLKIKÄTEEN. Tieteen menetelmä on mitata ja sen perusteella arvioida miten mitattavat asiat OVAT VAIKUTTANEET havaittuihin muutoksiin.

Tieteessä mitataan menneitä asioita ja yritetään selittää, miksi joku asia tapahtui. Tulevaisuudessa on muuttujia joita ei tiedetä, joten tulevaisuuden ennustaminen menneisyydellä on - noh sanan täydessä merkityksessä - ennustamista.

Todennäköisyys pitää aina ottaa huomioon, ja sitä ei esimerkiksi AGW-teorian poliittisessa saarnassa oteta.

Tiedemies kirjoitti...

Kommentissasi ei tunnu olevan mitään logiikkaa.

Otetaan nyt esimerkiksi Higgsin bosoni. Teoria ennusti sen olemassaolon ja massan suunnilleen oikein. Kokeita jouduttiin tekemään kauan ennnen kuin bosoni havaittiin, mutta ennuste oli oikea, joten standardimallin teoria ei ole väärä ainakaan siltä osin.

Maailmassa ei ole mitään muuttujia, muuttuja on teoriakäsite. Havaintoprosessi, joka suunnitellaan ja jonka lopputulos päätellään etukäteen, on nimenomaan ennuste.

Käytät käsitteitä puhtaasti poliittisissa tarkoituksissa ilman oikeastaan mitään kytköstä tieteelliseen metodiin. En tiedä mistä tämä johtuu, mutta ainakin se näyttää siltä, että yrität kovasti perustella mielipiteitäsi oikeastaan tietämättä edes mistä puhut.

Tämä on toki se tapa, millä poliitikot ja media asioita käsittelevät, joten se on jokseenkin ymmärrettävää. En esimerkiksi ole koskaan lukenut sanomalehdestä yhtään sellaista artikkelia monimutkaisesta asiasta josta jotain olennaista tiedän, joka ei olisi sisältänyt vakavia asiavirheitä.

Se, että jonkun toimittajan tekemä juttu on väärä, ei kuitenkaan ole tutkijoiden vika.

Kumitonttu kirjoitti...

Maailmassa ei ole mitään muuttujia, muuttuja on teoriakäsite.

Jollain eksistentiaalisella tasolla näin on, mutta nyt tarkoitin sitä, että jos tehdään teoria esimerkiksi nyt asunnon hinnan kehityksestä, niin siihen tiedetään kahden asian vaikuttavan yli kaiken (reaalitulot ja -korko). Näitä asioita voidaan mitata ja sen perusteella voidaan ENNUSTAA, että mikäli korot ja tulot kehittyvät näin, hinta on tämä.

Ongelma on siinä, että emme tiedä säilyvätkö asiat samalla tavalla tulevaisuudessa. Jollain todennäköisyydellä voimme veikata että asia on näin, mutta se ei tee nykyisestä teoriasta (jossa siis muuttujina reaalitulot ja -korko) huonoa, jos se ei ennusta tulevaisuuden hintakehitystä oikein.

Jos haluat ennustaa, voit tehdä todennäköisyyslaskelmia. Minusta se nyt ei ole kaksinen ennuste todeta, että noppaa heittämällä saa jonkun luvun ykkösen ja kutosen välistä.

Käytät käsitteitä puhtaasti poliittisissa tarkoituksissa ilman oikeastaan mitään kytköstä tieteelliseen metodiin. En tiedä mistä tämä johtuu, mutta ainakin se näyttää siltä, että yrität kovasti perustella mielipiteitäsi oikeastaan tietämättä edes mistä puhut.

Enhän minä tiedäkään mistä minä puhun. Sinä ja Takkirauta olette ainoat jotka tiedätte.

Tiedemies kirjoitti...

En minä väitä, että minä tietäisin. Sanoin, ettet tunnu ymmärtävän; toisin kuin mainitsemallasi bloginpitäjällä, minulla ei ole mitään erityisempää tarvetta osoittaa muiden olevan väärässä.

Teorian tuottama ennuste on olennaisilta osin todennäköisyysjakauma. Minusta argumenttisi näyttävät suurelta osin siltä, ettet ymmärrä mitä tämä tarkoittaa. Tunnut siis esittävän, että "ennuste" on jokin tarkkaan määrätty lopputulos, sensijaan että se olisi jokin todennäköisyysjakauma.

Kumitonttu kirjoitti...

Keskustelu lähti liikkeelle siitä, onko tiede ennustamista. Emme kumpikaan oletettavasti pidä Wikipediaa minään "hyvänä" lähteenä, vaan se vaatii jonkin verran lähdemritiikkiä. Lainaan silti sen artikkelia tieteestä:

Tieteellinen tutkimus on järjestelmällistä ja järkiperäistä uuden tiedon hankintaa, mutta myös aikaisemman tieteellisen tiedon päälle rakentamista sekä selitysten ja ennustusten todentamista. Tieteen tarkoituksena on kertoa ympäröivästä maailmasta varmoja totuuksia ja tieteen pyrkimyksenä on muuttaa maailma kielelliseen muotoon selittämällä todellisuutta tosien väitteiden avulla, jotta ihmiset voisivat ymmärtää todellisuutta ja siirtää tieteelliseen tietoon perustuvaa tietämystä toisilleen toden kommunikaation avulla.

Tieteet pohjautuvat tieteenfilosofiassa kehittyneeseen empiristiseen ajattelusuuntaan joka painottaa reaalimaailman havaintoja ja kokeita vastakohtana intuitiolle ja niin sanotulle musta tuntuu -ajattelulle

Menneisyydestä kerätyllä havaintoaineistolla voi päätellä, mitä jollain todennäköisyydellä tulevaisuudessa tapahtuu. Mutta se on eri asia kuin ennustaminen. Jos sinä et tätä väitettä ymmärrä, niin keskustelu on täysin turhaa tältä osin. Pidän sinua fiksuna miehenä, ja on turhauttavaa kuulla, etten "tiedä mistä puhun" ja muuta vastaavaa. Varmasti ulosantini on puutteellista, joten väärinkäsityksiä sattuu.

Huomasin kommenttisi Soininvaaran blogissa, ja sinustahan on kuoriutunut täysverinen libertaari. Hienoa!

Tiedemies kirjoitti...

Käytät sanaa "ennustaminen" eri merkityksessä kuin mitä sitä yleensä käytetään kun puhutaan teorian tuottamista ennusteista.

Jokainen teoria luonnontieteissä toimii jollakin abstraktiotasolla siten, että jos tehdään havainnot X ja Y, niin teoriasta voidaan päätellä tästä seuraavan Z. Se, millä aikavälillä ja minkä oletusten vallitessa tämä tapahtuu, riippuu siitä, mikä on teorian sovellusalue.

Teorian oikeellisuuden mittari on se, missä määrin ennuste pitää paikkansa silloin kun oletukset ovat voimassa. Jos teoria ei kykene ennustamaan mitään, se ei ole tiedettä.

Sinä näytät ainakin väittävän vastaan. Minusta näyttää joko siltä, että väität ettei yllä oleva ole oikea karakterisointi tieteestä (mitä se on), tai että protestoit sanan "ennuste" käyttämistä koska mielestäsi "ennustaminen" tarkoittaa teelehdistä tai korteista katsomista, vedonlyöntiä jne.

En saa kiinni siitä, mitä tarkoitat. Tämä synnyttää mielikuvan siitä, ettet tiedä mistä puhut, so. joko et tiedä mitä tieteellisellä metodilla tarkoitetaan TAI et tiedä että sanaa "ennuste" käytetään ihan tällä tavalla yleisesti.

Voin tietysti olla väärässä. Minulla ei ole pakonomaista tarvetta osoittaa muiden olevan väärässä, vaan pyrin lähinnä siihen että kuvailen asian niinkuin sen parhaiten oikeaksi näen ja korjaan näkemystäni jos osoittautuu että olen väärässä.

Tiedemies kirjoitti...

Mitä tulee libertarismiin, kiistän. Vanhustenhuollon kunnallisen järjestämisen ongelma ei ole ideologinen vaan käytännöllinen ja kamnustimiin liittyvä. Kaikki mielellään ottavat jonkun muun maksajaksi, ja tämä.johtaa tietynlaiseen käyttäytymiseen.

Koska ikärakenne ei ole vakaa, kunta on väärä yksikkö hoitamaan vanhuksia. Lapset toki myös, koska kaikki eivät hanki lapsia. Singaporen malli josta Osmo puhuu olisi ainakin parempi, mutta itse olet sitä ainakin vastustanut enemmän kuin nykyistä järjestelyä. Siis että sensijaan että eläkemaksut menisivät jonnekin "kertymään", ne pakkosäästettäisiin sosiaalitilille. Olet suoraan sanonut että tämä on mielestäsi nykyistä huonompi ratkaisu.