Tiede ja teknologia

Palasin Singaporesta eilen, joten on mahdotonta vielä arvioida luotettavasti, missä määrin olen toipunut aikaerosta. Pitkän reissun ja pakolla valvomisen jälkeen oli suhteellisen helppoa nukkua "normaali" yöuni viime yönä, mutta todellinen haaste tulee ensi yönä kun takana ei ole vastaavaa univelkaa.

Matkani tarkoitus oli tutkimus, ja kirjoitinkin jo edellisessä kirjoituksessani hieman yhdestä aiheesta jota tutkimme. Toinen aihe liittyi tietoturvaan, jossa sovelsimme prosessialgebraa, ja tämä yhteistyö saattaa hyvinkin -- ainakin toivon niin -- johtaa myös lisäyhteistyöhön, joten saatan lähteä uudelle reisulle jo muutaman kuukauden sisällä.

Sosiaalisessa mediassa kiersi muutama päivä Wall Street Journalin artikkeli, jossa kyseenalaistetaan paitsi IPR-järjestelmä myös perinteinen käsitys tieteestä teknologian kantavana voimana.

Artikkelin alkuosa heijastelee pitkälti niitä näkemyksiä joita olen jo vuosikaudet blogissani esitellyt, eli että teknologian kehitys on lopulta melko vähän riippuvainen "positiivisista" kannustimista, kuten patenteista ja muusta väkivallasta, ja enemmänkin kyse on kaupallisten intressien välttämättömyydestä, kilpailun paineesta ja ihmisen luontaisesta kokeilunhalusta. Olen toistanut argumentit moneen kertaan, ja uudelleen toisteleminen on pitkälti turhaa.

Kirjoituksen loppupuolella esitetään argumentti -- oikea minun mielestäni -- että teknisen kehityksen ajuri ei ole tieteellinen metodi ja abstraktit teoreettiset tarkastelut, vaan tarve parannella olemassaolevia ratkaisuja ja päihittää kilpailijat. Tämä on totta, enkä usko että tästä on kovin suurta erimielisyyttä sellaisten ihmisten parissa, jotka ovat edes vähän perehtyneet molempiin -- siis ns perustutkimukseen ja teknologiseen innovointiin.

Kirjoitus syyllistyy kuitenkin melko tavanomaiseen inhimilliseen argumentaatiovirheeseen, nimittäin siihen ajatukseen että jos kohta poliittisesti ja sosiaalisesti hyväksytty yksiviivainen käsitys tieteestä teknologisen kehityksen perusedellytyksenä ja tärkeimpänä sitä edistävänä voimana selvästi on väärä ja puutteellinen, ei tästä seuraa että kausaatio menee tarkalleen päinvastaiseen suuntaan, tai että perustutkimus on turhaa. Yhden yksinkertaistuksen -- eli abstraktion -- osoittautuessa virheelliseksi on nimittäin syytä huomata toinen asia jota olen toitottanut kirjoituksissani vuosia on että abstraktiot ovat aina vääriä. Jos joku on yrittänyt todistaa esimerkiksi jotakin teoreemaa ja esittänyt virheellisen todistuksen joka on uskottu pitkään, ei todistuksessa esiintyvästä virheestä seuraa että teoreema on väärä ja sen negaatio oikea. Tämä on kaikille selvää kun puhutaan jostain muusta, mutta jostain syystä argumentti tuntuu kelpaavan monille kovin helposti aina kun jokin riittävän "syvä totuus" tulee kyseenalaiseksi.  Kirjoitus osuu kuitenkin yhteen ns syvään totuuteen, joka esitetään tekstin lopussa:

The perpetual-innovation machine that feeds economic growth and generates prosperity is not the result of deliberate policy at all, except in a negative sense. Governments cannot dictate either discovery or invention; they can only make sure that they don’t hinder it.

 Tästä en ole lainkaan eri mieltä. Jos ajattelemme taloudellis-sosiaalista "innovaatiotaloutta" tai "innovaatiojärjestelmää", niin erityisestä suomalaisten olisi nyt jo aika huomata tämä. Meillä on tavattoman kankea ja turvonnut koneisto alati niukkenevan julkisen rahan jakamiseen tieteelle ja tutkimukselle. Rahanjaosta päätetään komiteoissa ja työryhmissä ja arvioijat pistävät suunnitelmia paremmuusjärjestykseen, niitä pisteytetään mielivaltaisilla kriteereillä ilman mitään todellista syytä edes uskoa että mekanismi oikeasti kohdentaa rahanjaon tarkoituksenmukaisesti. Itseasiassa, rohkenen väittää, ilman mitään todellista vakuuttavaa syytä uskoa että mikään tapa jakaa rahaa hyödyttäisi.

Perustutkimuksen eli ns. tieteellisen tutkimuksen kohdalla tilanne on monimutkaisempi.Isoja, tieteellisesti mielenkiintoisia projekteja -- ajatellaan vaikka LHC:tä tai avaruusohjelmia -- on vaikea viedä eteenpäin ilman isojen organisaatioiden rahoitusta, ja modernissa maailmassa valtiot ja monikansalliset "sosialistiset" organisaatiota kuten EU, ovat ainoita tahoja joilla on sellaisia resursseja käytössään että tällaisia projekteja voidaan rahoittaa. USA:ssa toki on esimerkiksi yksityisiä avaruusprojekteja, ja tällaisissa onkin lopulta kyse vain tekniikan kehityksestä ja taloudellisista intresseistä -- ei niinkään tieteellisestä kunnianhimosta.

Yksi huti tekstissä on kuitenkin: Deep scientific insights are the fruits that fall from the tree of technological change. Argumentti tällä tasolla tuntuu menevän, että koska käsitys, jonka mukaan tieteellinen teorianmuodostus ja sen vaatima innovointi ei ole pääasiallinen teknisen kehityksen syy, ja koska näillä selvästi on jokin yhteys, täysyy asia olla pikemminkin niin päin, että teknologinen muutos on tieteellisen tiedon lähde.

Tässä nyt ei varmaan ole oikein ymmärretty prosessin käsitettä.

Ensiksikin, on ihan selvää, että kyse on takaisinkytkennästä. On aivan varmaa, että esimerkiksi ilman teknologiaa joka mahdollistaa vaikkapa erittäin matalan paineen pumppaamisen lasiputkeen, ei olisi voitu tutkia plasmaa ja sen ominaisuusksia. Tarkempi mittatekniikka ja koneistus olivat tärkeitä teknologisia edistysaskelia jotta voitiin siirtyä sarjavalmistukseen; näiden teknologisten innovaatioiden ajavana voimana oli todellakin jokin muu kuin perustutkimus. Toinen esimerkki on transistori; Lillenfeld keksi transistorin toimintaperiaatteen jo ennen kvanttimekaniikan kehittymistä tasolle jossa se voitiin selittää kunnolla, ja toisaalta transistorien kehitystyö toi esille lukuisia kvanttimekaanisia ilmiöitä joiden selittäminen sitten vei teoriaa eteenpäin.

Kuitenkin, transistorien ja myöhemmin mikropiirien kehitystyö toimi myös toisin päin. On totta, että kaikenlainen pienimuotoinen optimointi ja säätäminen johtivat ajan oloon transistorien pienenemiseen niin, että nyt puhutaan muutaman atomin kokoluokasta; tämän kehityksen kuluessa on tarvittu kuitenkin kvanttimekaanista ymmärrystä joka on kehittynyt perustutkimuksen ja tämän teknologisen kehityksen yhdistymisestä. Ilman kiinteän olomuodon fysiikan teoreettista kehitystä tähän tuskin olisi pystytty.

Toisaalta, Röntgen, Becquerel ja Curiet olivat kaikki ensisijaisesti tutkijoita joita kiinnosti ionisoiva säteily, sen luonne ja mistä se oli peräisin. Heidän tutkimuksensa oli luonteeltaan kokeellista perustutkimusta, mutta johti paitsi tieteellisiin, myös teknisiin läpimurtoihin. Röntgenkuvaukselle ei ollut esimerkiksi mitään kehittämismahdollisuuksia jonkin olemassaolevan tekniikan pohjalta, koska mikään olemassaoleva laite tai tuote ei tuottanut tarkoituksella säteilyä joka läpäisee joitain aineita ja joitain ei. Näiden tutkimusten seurauksena lähdettiin etsimään useampiakin tieteellisiä -- ja myöhemmin teknisiä -- läpimurtoja mukaanlukien ydinaseet ja myöhemmin ydinvoima.

On selvää, että naivi käsitys jonka mukaan "kun vaan laitamme rahaa tieteelliseen perustutkimukseen, niin saamme paljon keksintöjä" on täysin väärä. Väitän itseasiassa että me emme yksinkertaisesti tiedä mitään ulkoista seikkaa tai mekanismia jolla keksintöjen ja innovaatioiden määrää voidaan lisätä. Toki tiedetään, että näitä voidaan varmasti haitata monin tavoin: autoritäärisellä johtamisella kuten sanelupolitiikalla, kilpailun estämisellä, nepotismilla, ja ennenkaikkea liian vahvalla patentti- ja IPR-järjestelmällä. Todennäköisesti jonkin verran haittaa on siitä, että tutkimussuunnitelmia ylipäätään arvostellaan muutoin kuin selkeyden osalta; että rahaa jaetaan projekteille jotka ovat poliittisesti suosittuja (tämä mahdollistaa lahjakkaimpien yksilöiden palkkaamiseen huonoihin projekteihin); että patenttisuojaus ylipäätään on mahdollista.

Todennäköisesti hyödyttömiä, mutta myös todennäköisesti harmittomia keinoja, ovat massiivisten ihmisjoukkojen koulutus (tästä voi olla haittaa jos se sitoo muita resursseja, mutta voi myös olla marginaalinen hyöty jos joku riittävän luova mutta laiska ihminen tulee hankkineeksi tietoa jota voi hyödyntää), innovaatioiden julkinen rahoittaminen tyyliin TEKES ja vastaavat, ja perustutkimuksen massiivinen rahoittaminen suoraan nykyisessä mittakaavassa. Sanon tämän nyt näin: Siis, uskon että ns perustutkimuksen mittava rahoittaminen ei ainakaan Suomen kokoisessa maassa ole perusteltavissa sillä, että se ajaisi suomalaista taloudellisesti merkittävää innovointia suuressa määrin. Tämä tarkoittaa, että marginaalinen euro joka laitetaan tieteelliseen perustutkimukseen, tuskin tulee takaisin marginaalisena eurona kansantuotteessa parempien innovaatioiden ansiosta. Nettovaikutus voi olla toki positiivinen, mutta se on pienempi kuin yleisesti kuvitellaan.

On syytä korostaa nyt heti, että tämä ei ole argumentti perustutkimuksen rahoitusta vastaan. Perustutkimuksesta voi olla hyötyä, ja todennäköisesti on, monella muulla tavalla. Tällä on tarkoitus sanoa, että syy rahoittamiselle ei pitäisi olla uskomus että perustutkimuksen rahoittaminen tuottaa parempaa tuotekehitystä yrityksissä, koska tämä uskomus on todennäköisesti väärä.

On myös syytä huomata, että mikäli uskomme ylläolevan, niin tärkeämpää kuin rahan syytäminen poliitikkojen ja byrokraattien lemmikkiprojekteihin, olisi esteiden purkaminen. Tässä ei olla ihan niin huonoja kuin voisi kuvitella, eikä tässä toimita niin huonosti kuin usein ehkä kirjoituksistani saa käsityksen. Jos ja kun rahoitetaan asioita jotka liittyvät tutkimukseen ja innovointiin, niin yksi kohta missä tätä voidaan todennäköisimmin tarkoituksenmukaisimmin tehdä, on infrastruktuurin kehittäminen. Tahtoo sanoa, että on mielekästä että on tiloja, laitteita, ja mahdollisuuksia käyttää näitä juuri sellaisella tavalla joka tuottaa todennäköisemmin tulosta.

Esimerkiksi joissakin yliopistoissa -- myös Suomessa -- on alettu perustaa opiskelijoille erilaisia protopajoja joissa nämä voivat melko halvoilla laitteilla rakennella prototyyppejä ja "leikkiä" tietyn osan ajasta tekniikalla ja tutkia sen mahdollisuuksia. On myös lähdetty enemmän avaamaan ovia elinkeinoelämän suuntaan niin, että nimenomaan ne taidot joita tarvitaan tällaiseen "näpertelyyn" saavat enemmän tilaa ja toisaalta tutkijoiden näpertelyn kohteeksi saadaan enemmän sellaisia teknisiä haasteita joita ns todellisessa maailmassa voidaan ratkaista.

Omassa työssäni esimerkiksi mahdollisuudet tällaiseen ovat hyvin suuret. En pidä itseäni "insinöörinä", "tietojenkäsittelijänä" enkä "matemaatikkona", vaan Nassim Talebin tapaan pidän itseäni enemmän epistemologina; tutkin sitä mitä voimme tietää. Perustutkimuksen tulokset ovat minulle tutkimuksen kohteita, ja oma mielenkiintoni kohdistuu siihen, millaisia abstraktioita "todellisesta" maailmasta voidaan tehdä. Tämän mielenkiintoni ohjaamana osallistun kolleegoideni näpertelyyn. Käymme läpi jotakin teknistä ratkaisua joka pyrkii löytämään "virheen" eli tilanteen jossa järjestelmän käyttäytyminen poikkeaa toivotusta. Oma mielenkiintoni ja ajatteluni kohdistuu enemmän siihen "miten voimme tietää" tai "mitä voimme tietää", mutta koska tieto on merkityksellistä vain jossakin konkreettisen asian tietämisessä, pyrin aina kysymään tämän kysymyksen juuri siinä kontekstissa ja käsillä olevan ongelman ehdoilla, joten minun täytyy toistuvasti "liata käteni".  Myönnnän että Taleb on suuresti vaikuttanut ajatteluuni tässä suhteessa. Kuten Taleb, minäkin tunnen suurta vetoa stoalaisuutta kohtaan.

Talebin tapaan, innovaatiopolitiikan (jos sellaista ylipäätään on järkeä olla) pitäisi olla "antifragiilia". Perustutkimuksen metodologian -- samoin kuin teknologisen kehityksen -- voidaan ideaalisesti ajatelle nimenomaan vahvistuvan kaikenlaisista shokeista ja yllätyksistä joita se kohtaa. Haasteet, virheet, puutteet, uudet ja yllättävät ilmöit, jne, nämä vievät tutkimusta eteenpäin.