5G ja laskennan lajit

To hell with more. I want better!

Ray Bradbury

5G- hypetys on ihmetyttänyt monia, ja niin itseänikin. Eihän se niin ihmeelliseltä tunnu. Kysymyksessähän on vain olemassa olevan teknologian jokseenkin loogisesti etenevä kehitys. Epäkypsälle teknologialle on ominaista, että sen suorituskyky kasvaa ennustettavasti ja jopa suoraviivaisesti. Tunnemmehan toki tietokoneiden suorituskyvyn kasvua kuvaavan Moore'n lain, ainakin nimeltä. Aivan vastaavasti tietoverkkojen suorituskyky kasvaa jatkuvasti, kun sitä mitataan tiedonsiirron tehokkuudella.

Tekniikkaa tuntevat aavistavat, mistä tuo suorituskyvyn kasvu nousee. Siirtymällä suuremmille taajuuksille radioteille voi mahduttaa aina vain enemmän informaation välityskapasiteettia. Karkeasti ottaen ilmiön takana on vuonna 1949 esitelty Shannonin teoreema, jota voidaan sanoa jopa luonnonlaiksi. Mutta ei mennä nyt sille osastolle. 

Tällä kapasiteetin kasvulla on varjopuolensa. Suurilla taajuuksilla lähetysten kantomatka lyhenee, tarvitaan tiheään sijoitettuja tukiasemia. Toisaalta radioaaltojen aiempaa suurempi vaimeneminen mahdollistaa taajuuksien tehokkaan uudelleenkäytön. Tämä kasvattaa osaltaan myös kapasiteettia. Mutta kannattaako tämä juttu todella? Tiheän tukiasemaverkon rakentaminen maksaa paljon. Onko meillä todella niin paljon siirrettävää dataa?

Katsotaanpa asiaa historiallisesta perspektiivistä. Kapasiteetin kasvu voi merkitä myös laadullista harppausta, mutta sitä on vaikeaa nähdä ennakolta. Kun tietokoneet keksittiin, niiden hyödyllisyyttä arvioitiin sen ajan laskemisen tarpeiden pohjalta. IBM-yhtiön toimitusjohtaja arveli, että maailmassa tarvitaan ehkä viisi tietokonetta. Vuoden 1954 Suomessa erittäin arvovaltaisista asiantuntijoista muodostettu valtion matematiikkakonekomitea antoi yhtä profeetallisen lausunnon. Suomessa ei ole niin paljoa laskettavaa, että tänne kannattaisi hankia tietokone - mutta koulutusta varten voitaisiin ehkä rakentaa yksi kone.

Samanainen pohdinta jatkui parin vuosikymmenen kuluttua, kun mikrotietokoneet tulivat markkinoille. Mitä niihin voisi tallentaa? Ehdotettiin kakkureseptejä. Mutta tarve oli aivan toisaalla. Tietokoneella alettiinkin käsitellä tekstiä, kuvia ja videoita. Pian tietokoneille oli jo paljon käyttöä. Ja kun tietokoneet ja tiedonsiirto kohtasivat, syntyi ensin internet ja sitten sosiaalinen media. Todellisuus ylitti moninkertaisesti futurologien spekulaatiot.

Silti 5G verkkojen ympärillä käytävä keskustelu tuntuu kiusalliselta. Taas kerran arvioimme uuden teknologian perspektiivejä nykyisen verkkojen käytön näkökulmasta. Tuoko uusi teknologia vain lisää kissavideoita ja tubettajia? Onko enää näköpiirissä laadullista harppausta?

Uskon, että sellainen harppaus tulee, mutta ehkäpä se tulee niin sanotusti puun takaa. Sieltähän se aina tulee. Joten nyt yritän kertoa, mitä sillä saralla on tulossa. Tällainen spekulointi on tietenkin uhkarohkeaa ja jopa turhaa, sillä "aika näyttää". Mutta tulevaisuuden pohdinta on niin kovin kiehtovaa. Se on myös ihmiskunnan kollektiivisen luovuuden toimintatapa ja voimanlähde. Nykyhetkeen sijoittuu se maailmaa eteenpäin vievä prosessi joka sovittaa yhteen menneisyydessä hankittua kokemusta ja tulevaisuuteen tähtäävää mielikuvittelua. 

Bioniikka on tiede, joka pyrkii ennakoimaan ja kehittämään teknologiaa luonnosta löytyvien mallien avulla. On tunnettua, että teknologia jäljittelee varasin usein luontoa. Joskus se tekee sitä tietoisesti, mutta on ehkä vielä tavallisempaa, että huomaamme tämän vasta jälkikäteen. Bioniikka ei kuitenkaan ollut tietokoneiden kehitystä vauhdittamassa. Niiden ideana oli aritmetiikan mekanisointi. Biologisten hermostojen tietojenkäsittely tunnettiin vain hyvin ylimalkaisesti. Parhaassa tapauksessa tietokoneiden ja elävien olentojen välillä nähtiin niiden tarkoituksen yleisluontoinen samankaltaisuus.

Kävi jopa päinvastoin. Tietokoneiden toimintaperiaatteesta tehtiin päätelmiä ihmisen ajattelun luonteesta, ja se meni oikeastaan täysin väärin. Hermostojen tutkimus ja tietokoneiden kehitys etenivät rinnakkain, kumpikin omilla raiteillaan. On ehkä väärin sanoa, etteivät ne vaikuttaneet toisiinsa. Mutta kun itse seurasin tätä kehitystä vuosikymmenien ajan hyvin läheltä, voisin sanoa, että tietokonetekniikan biologiasta saamia ideoita (massiivinen rinnakkaislaskenta ja assosiatiiviset muistit) ei missään vaiheessa otettu laajaan käyttöön. Siitä huolimatta, että ne sinänsä olivat kiehtovia. Hermostojen ja aivojen tutkimus puolestaan hyötyi vielä vähemmän teknisten laskentarakenteiden kehityksestä (tosin ietokoneista tuli merkittäviä tutkimuslaitteita aivojen kuvantamisen kehittyessä).

Unohdetaan nyt teknisen toiminnan yksityiskohdat ja palataan aivan juurille. Onko eliöiden hermostolla ja tietokoneilla jotain yhteistä? Vastaus on tunnettu ja myönteinen. Molemmat ovat informaatiota käsitteleviä laitteita. Voisimme hetkeksi unohtaa tietokoneet ja keksittyä eliöihin. Jo varsin yksinkertaisten eliöiden hermostot ovat hyvin suorituskykyisiä. Vaikka niiden perusosat eli hermosolut toimivat hyvin hitaasti ja tiedon siirtonopeus on vatimaton, hermostojen suoritukset ovat hämmästyttäviä. Bioniikan pohjalta voisi nyt kysyä: miten ne sen tekevät?

Ymmärtääksemme asian meidän on pohdittava laskentaparadigmojen eroa. Ihmisen rakentama tietokone ja biologinen hermosto perustuvat nimittäin täysin erilaisiin laskennan periaatteisiin. Niitä ei voi verrata toisiinsa laskentatehtävien suoritusaikoja vertaamalla - koska ne eivät suorita vertailukelpoisia tehtäviä. Laskentaparadigmat ovat vertailtavissa vain hyvin yleisellä tasolla: informaation käsittelynä. Olen kirjoittanut yleistajuisen johdannon aiheesta Tieteessä tapahtuu-lehteen.

Koetan nyt luonnehtia näitä laskentaparadigmoja laadullisella ja yleistajuisella tasolla. Aloitetaan meille tutummasta elektronisesta tietokoneesta. Tietokoneet kehitettiin alun perin aritmeettisia laskelmia varten, mekaanisten laskukoneiden sähköisiksi vastineiksi. Laskutoimitukset voidaan jakaa peräkkäisiin vaiheisiin ja niiden suoritusta voidaan ohjata muodollisen logiikan avulla. Syntyi ohjelmoinnin käsite ja välineet. Se on tietokoneen olemuksen syvinä ydintä.

Tietokoneen silmiinpistävin piirre on sen universaalisuus. Sillä voidaan suorittaa vaativaa aritmetiikkaa, mutta se pystyy myös vertaamaan ja käsittelemään symboleja. Koneella ei siten ole oikeastaan mitään erityisalaa. Yleiskäyttöisten ohjelmointikielten ja tietokoneen suorittamien tehtävien välillä ei ole mitään ilmeistä kytkentää. Tuo kytkentä syntyy ohjelmoijan luovan panoksen kautta. Tietokone on ihmisen luovan ajattelun jatke. Se on suuri etu, mutta samalla sen suorituskyvyn ja luotettavuuden vakava rajoitus.

Biologisten hermostojen toiminnan luonne on täysin toisenlainen. Hermoston laskentakyky aiheutuu hermosolujoukoista, jossa solujen väliset kytkennät määrittelevät solujoukkojen tiedonkäsittelytehtävät. Hermostossa sijaitsee suuri määrä rinnakkain toimivia tietoa käsitteleviä solujoukkoja. Kullakin joukolla on omat tehtävänsä, mutta samalla ne kommunikoivat keskenään ja vaikuttava toisiinsa. Nuo laskentaa suorittavat osat kehkeytyvät hermostoon geneettisen määräytyneinä, mutta niiden syntyyn ja kehitykseen vaikuttaa myös yksilökehityksen vaiheet ja toimintaympäristö. Tutkijat puhuvat neuroplastisuudesta eli hermoston taipumuksesta mukautua ja muuttua jonkinlaisena kiinnostavana ominaisuutena. Tosiasiassa se on paljon enemmän. Neuroplastisuus on mekanismi, joka ohjelmoi hermostot ja aivot hieman samaan tapaan kuin ohjelmoija ohjelmoi tietokoneen. Vain paljon paremmin.

Vielä eräs kiinnostava näkökulma. Mitä nuo hermoston lukuisat rinnakkain toimivat neuronikoneet tekevät? Ne ovat simulaattoreita. Ne jäljittelevät eliön itsensä toimintaa, ja samalla ne jäljittelevät ympäristöä ja sen kohteita. Jäljittelyn tarkoitus on ohjata neuronikoneiden isäntänä toimivan eliön toimintaa. Eliön hermosto ylläpitää eliön toimintaa kuvaavaa aktiivista ja ajantasaista mallia, ja samalla se ylläpitää myös toimivaa mallia eliön ympärillä olevista asioista.

Mitä tällä asialla on tekemistä 5G- verkkojen kanssa? Tämä on kirjoitukseni spekulatiivisin osa. Näen, että 5G ympäristö voisi toimia laskenta-alustana, joka olisi analoginen elollisen luonnon hermoverkkojen kanssa. Se voisi sisältää laskentakykyä ja samalla siinä olisi mukana paljon ympäristöä kuvaavaa tietoa. Näin teknologinen laskenta-alusta saattaisi saada samoja piirteitä, joita on biologisissa hermostoissa.

Tämä on tietenkin vain hämärä oivallus, ja kehitys voi luonnollisesti kulkea aivan muita polkuja. Voisiko se merkitä niin sanottua singulariteettia. Entä mitä merkitsee ylipäätään esittämäni laadullinen kuva biologisesta tiedonkäsittelystä. Onko neuroplastisuus vain tekninen ominaisuus, vai sisältyykö siihen tavoitteellisuuden ja vapaan tahdon nimellä kulkevia asioita, joita ei haluta selittää teknisesti vaan jotenkin muuten. Filosofit pohtikoon näitä asioita, se on heidän tehtävänsä. Filosofit ovat yleensä väärässä, mutta he osaavat esittää hyviä kysymyksiä.

Itselläni on pahaenteinen aavistus. Niin sanotut suuret filosofiset kysymykset yleensä katoavat, kun niitä riittävästi valaistaan tiedon valolla.

Röntgenkuvia avaruudesta

1990-luvun alussa olin mukana Spectrum-Röntgen-Gamma (SRG) -hankkeessa, jonka tarkoitus oli rakentaa avaruuteen laukaistava röntgenteleskooppi. Mukana oli Neuvostoliiton avaruustutkimuslaitos IKI, saksalaisia tutkijoita, ja suomesta VTT ja Outokumpu. Suomalaisten mielenkiinto johtui siitä, että Outokumpu kehitti yhdessä VTT:n kanssa röntgensäteilyn ilmaisimia. Outokummun kiinnostus puolestaan liittyi malminetsinnän ja jalostuksen tarpeisiin: röntgensäteilyn avulla voi tehdä tarkkoja mittauksia näytteiden mineraalipitoisuudesta.  

Se oli perestroikan aikaa, suuren innostuksen ja luovuuden aikaa, ainakin avaruuspuolella (ks. kirjoitus Kosmisen instituutinvieraana). Neuvostoliiton laajasta tiedemaailmasta putkahteli läntiseen julkisuuteen tutkijoita ja akateemikkoja, jotka tuntuivat pystyvän vaikka mihin. Puuhamiehenä oli Rashid Sunjajev, tataaritaustainen astrofyysikko, joka myöhemmin siirtyi Max Planck- instituuttiin Saksaan. Muistan hänet hyvin, isokokoinen mies. Sitten Neuvostoliiton hajottua projekti kuoli, sille ei enää ollut rahoitusta. SRG ei koskaan lähtenyt lentoon.  

Paitsi ehkä se lähtee kuitenkin. Yllättäen oli Nature- lehdessä artikkeli juuri samasta venäläis-saksalaisesta Spectrum-RG- avaruusteleskoopista. Hanke on näköjään noussut kuolleista. Se tulee tuottamaan keski- ja suurienergisen röntgensäteilyn (0,2 - 30 keV) kartan meitä ympäröivästä avaruudesta. Ja hankkeen vetäjänä on edelleen Rashid Sunjajev, nyt Max Planck- instituutin astrofysiikan osaston johtaja. Tai taitaa olla jo virastaan eläkkeellä, mutta hankkeestaan hän on jaksanut pitää kiinni. SRG:n laukaisu tapahtuu Baikonurista 20. kesäkuuta 2019 Proton-M raketilla.  

Tieteelliset instrumentit ovat tavattoman kiehtovia, sillä niissä ilmenee ihmisen luovuus ja kekseliäisyys äärimmäisessä muodossa. Avaruuden röntgensäteily oli pitkään tuntematonta, sillä se ei pääse maan pinnalle ilmakehän läpi. Vasta ilmapallokokeilla ja 1950- luvun satelliiteilla havaittiin, että avaruudessa säteilee. Oma aurinkommekin tuottaa röntgensäteitä, ja erityisen runsaasti niitä tulee galaksien ytimistä ja mustista aukoista. Mutta voisiko olla mahdollista rakentaa röntgenteleskooppi, joka kuvaisi noita avaruuden kohteita? Se ehkä näkisi asioita, joista muuten ei saataisi mitään tietoa. 

Tässä on fysikaalisia ongelma. Röntgensäteily on läpitunkevaa. Se ei piittaa linsseistä, ja peilitkin se läpäisee. Mutta aikanaan havaittiin, että jos röntgensäde osuu sileään metallipintaan hyvin loivassa alle kahden asteen kulmassa, se heijastuu siitä tutun heijastuslain mukaisesti. Vuonna 1952 saksalainen fyysikko Hans Wolter esitti tämän periaatteen mukaisesti jopa kolme erilaista peilikonstruktiota. Niissä röntgensäde heijastuu kaksi kertaa loivasta metallipinnasta ja fokusoituu polttopisteeseen. Wolter-peili on eräänlainen ohuista samakeskisistä metallikuorista koottu linssi. Kuin suuresta sipulista leikattu paksu viipale. Sellaisen valmistaminen riittävällä tarkkuudella on äärimmäisen vaikeaa - mutta mahdollista. Linssin polttopisteeseen tulee kuvaa muodostava anturi, digikameroistakin tuttu CCD-kenno, joka jäähdytetään kylmäksi kohinan vaimentamiseksi. 

SRG- lyhenteen G-kirjain tulee gammasäteistä. Ne ovat erittäin kovia röntgensäteitä, joita niiden läpitunkevuuden takia ei voi kuvata Wolter-peilillä. Alun perin teleskoopissa piti olla myös gammakameroita, mutta ne on jätetty pois nyt laukaistavasta satelliitista. Kovilla gammasäteillä kuvaaminen onnistuu kuitenkin, ja se on täysin erilaista tekniikkaa. 

Gammakameran idea perustuu tuttuun neulanreikäkameraan. Kuvakennon eteen asetetaan säteilyn pidättävä levy, johon tehdään pieni reikä. Tällainen kamera muodostaa gammasädekuvan, aivan samaan tapaan kuin optinen neulanreikäkamera. Ongelmana on sen pieni herkkyys: pienestä reiästä tulee vain hyvin vähän säteilyä. Voidaan tietysti tehdä useita reikiä, mutta silloin niiden muodostavat kuvat sekoittuvat, ja oikean kuvan muodostaminen on vaikeaa.  

Ratkaisuna on käyttää peittävän levyn asemasta niin sanottua koodattua maskia. Siinä on vuorotellen aukkoja ja säteilyä pidättäviä alueita. Maskin aukkojen jakautumisella on tietynlainen matemaattinen rakenne, eli maskilla on jyrkkä autokorrelaatio. Eri suunnista tulevat säteet kumoavat toisiaan, ja vain suoraan edestä tulevat säteet tulevat esiin. Ihme kyllä, tällainen kamera muodostaakin oikean gammasädekuvan, jonka erottelukyky on samaa luokkaa kuin maskin "rakeisuus". Tällaista laitetta sanotaan koodatun maskin kameraksi, "coded aperture mask camera". Erilaisia maskeja käytetään, niillä on erilaisia ominaisuuksia. 

SRG ei ole ensimmäinen röntgenteleskooppi, niitä on laukaistu avaruuteen jo puolenkymmentä. Uusimpana tulokkaana laitteella on joitain ainutlaatuisia ominaisuuksia. Se tuottaa uutta tietoa fysiikan eri alueista, kuten mustista aukoista, galaksien ytimistä, universumin suuren mittakaavan ominaisuuksista ja ehkä myös pimeästä aineesta.  

Tiede ei edisty ainoastaan ajattelemalla paremmin ja kehittämällä uusia matemaattisia malleja. Se edistyy myös rakentamalla yhä parempia tutkimuslaitteita, Tämä on pitkä perinne, joka alkoi jo 1600-luvulla.

Kaipuu jonnekin

Katoin juuri ruokapöytää, ja minulla oli ilo laittaa esille Arabian siniseen sarjaan kuuluvia astioita. Muistan ne elävästi jo varhaisesta lapsuudesta 1950- luvulta. Ja mieleeni palautui heti, kuinka jo silloin rakastin Arabian astioiden ihmeellisiä maisemia. Kuinka voimakkaasti kaipasin tuota eksoottisia maailmaa, joissa oli tuulimyllyjä, vesimyllyjä, linnoja, vehreitä puita, kalastajia ongella, purjeveneitä. Kaihosin noita kummallisia ja epätodellisia maisemia, joiden esikuvia ei varmaankaan missään edes ole. Niiden kaukaiset mallit saattavat olla Keski-Euroopasta, mutta niissä on outo vierauden tunne, joten ne saattaisivat olla myös vaikkapa jostain Aasiasta. Joka tapauksessa ne esittävät lauhkean ja kostean ilmaston paikkoja. Niiden kuvioiden syvän sininen väri valkoisella pohjalla on perinteinen tietynlaisen lasitetun posliinin, fajanssin tyyli, ja se viittaa vahvasti vaikkapa Hollantiin - mutta maisemat eivät ole sikäläisiä. 

Mistä tuo astioiden kuvitus mahtaa olla peräisin? Suomessa niitä ei missään tapauksessa ole taiteiltu. Koska tietynlaisissa lautaisissa ja kupeissa oli aina sama kuvio, ne perustuvat painettuihin siirtokuviin, jotka on asetettu paikoilleen ennen lasitusta. Teollista piensarjatyötä, mikä ei lankaan vähennä niiden arvoa silmissäni. Ja tiedän, että monet muutkin suomalaiset rakastavat väkevästi tätä astiastoa. Vaikka se ei olekaan ns. "suomalaista disainia" isolla D- kirjaimella. Designmuseon tietokannasta sain ongittua, että taiteilijan nimi on Reinhard Richter, ja mallit on tehty 1930- luvulla. Tämä rakastettu astiasto on siis eurooppalaista teollista käyttötavaraperinnettä, ja sitä on ilmeisesti valmistettu vuosikymmeniä, aina 1960- luvulle asti. 

Mutta mikä on tämä kummallinen nostalgian laji, joka saa lapsen kaipaamaan paikkoihin, joista hänellä ei ole mitään tietoa? Se ei siis olekaan vanhan ihmisen nostalgiaa menetetyn lapsuuden paikkoihin, eikä myöskään suomalaisille tuttua Karjala-nostalgiaa kerran olleeseen, vaikka luultavasti muistoissa muuntuneeseen maailmaan. Sillä mikään muisto ei saa lasta kaipaamaan paikkoja ja maisemia, joita hän ei ole ikinä nähnyt ja joita ei edes ole. 

Jotta asia olisi mutkikkaampi, muistan toisenkin lapsuuden kaukokaipuun kohteen: minussa herättää nostalgisia tunteita Carl Barksin piirtämän Ankkalinnan maisemat. Mutta ei Don Rosan, niitä maisemia kohtaan olen kylmä. Syyn voin ehkä arvata. En kaipaa Don Rosan maailmaan, koska en pidä siitä muutenkaan.

Omaa luokkaansa ovat suomalaiset maisemamaalaukset 1800- luvun alkupuolelta. Nuo maisemat ovat outoja, ne eivät missään tapauksessa ole todellisia. Ja kuitenkin monet maalausten kohteet on nimetty jopa paikkakunnan tarkkuudella. Taiteilijat olivat saaneet eurooppalaisen koulutuksen, ja maalasivat niiden ihanteiden mukaan. Varmaan he sisimmässään tiesivät, että suomalainen maisema ei näytä sellaiselta. Mutta tiedostamattaan he toivoivat, että masemat olisivat samanlaisia kuin Etelä-Euroopassa, tai että niistä ajan myötä voisi tulla sellaisia.

Ehkä pitääkin määritellä sanaa "nostalgia" uudelleen. Kyseessä saattaakin olla kaipuu paikkaan, jota ei ole olemassa, mutta jonka toivoisi olevan. Kaipuu kohti utopiaa. Tarkkaan ottaen meillä on siis kahdenlaista nostalgiaa: kadonneen maailman ikävöinti ja toiveiden maailman ikävöinti. Nämä asiat tuntuvat samalta. Ne nostavat esiin samanlaisen tunnetilan, mutta tuon tunteen lähde on erilainen. On todella jännittävää, että lapsi, jolla ei ole takanaan pitkää koettua historiaa pystyy kuitenkin kokemaan vahvoja nostalgisia tunteita. 

Asia voidaan nähdä myös kirjallisessa perspektiivissä. Historiasta kertovat kirjat ovat erittäin suosittuja. Ehkä ihmisiä todella kiinnostaa menneiden aikojen ihmiset ja tapahtumat. Mutta suosion takana saattaa olla myös tällaisen kirjallisuuden herättämät nostalgiset tunteet. Vastaavasti kirjallisuudessa on myös tulevaisuutta luotaavia utooppisia elementtejä. Erityisen vahvoja ne ovat tieteiskirjallisuudessa, millä on omat vahvat kannattajakuntansa. 

Asia on merkittävämpi kuin saattaisi ajatella. Ihmisen henkisen toiminnan voi jaotella menneisyyden tutkimiseen ja tulevaisuuden kuvitteluun. Ja välissä on nykyisyys, missä nämä kuvitelmat vedetään yhteen ja missä tapahtuvat kaikki tärkeät ratkaisut. Eihän tässä tieteenkään mitään uutta ole sinänsä. Mutta minusta tässä on jännittävä näkökulma kulttuurin ja vaikkapa kirjallisuuden jäsentelyyn. 

Oma oivallukseni on seuraava. On olemassa kadonneeseen kohdistuvaa nostalgiaa ja tulevaan suuntautuvaa nostalgiaa. Ne tuntuvat aika lailla samalta, mutta ne ovat aivan eri asioita. Luonto vain on säästäväinen ja käyttää samaa tunnemekanismia. Voisimme antaa tunteelle oman nimensä. Jotain, joka on samalla kertaa kiehtovaa, kaihoisaa ja houkuttelevaa.

Maailma, jota ei ole. Reinhard Richterin maisema Arabian lautasessa.

Naisen logiikka - ja miehen

Olen useinkin pohtinut ajattelua. Mitä ajatteleminen oikein on? Ajattelu on olennainen osa ihmisenä olemista - ja miksei eläimenäkin oloa. Joten asiaa todella kannattaa pohtia. Mielestäni ajattelu eroaa tuntemisesta eli siitä, että tuntuu joltakin. Ero on siinä, että ohjaamme ajatteluamme tietoisesti. Toki tunteet ovat ajattelun taustalla ja vaikuttavat ajattelun kulkuun, mutta niiden syntyminen on suurelta osin tahdostamme riippumatonta.

Vakiintuneen ja hyödyllisen ajattelun tekniikan mukaan ajattelun pohtiminen voi edetä erittelemällä: pyrimme tunnistamaan ajattelun lajeja ja kuvailemaan niiden piirteitä. Minusta tuntuu, että kaiken ajattelun pohjana on mielikuvitus. Ja tarkoitan sitä nyt varsin konkreettisessa mielessä. Mielikuvittelussa hyödynnetään muistin tietovarantoja. Niitä etsitään, järjestellään ja muunnellaan. Aiemmin muistiin tallentunutta aineistoa nousee esiin ja jäsentyy uudelleen nykyhetken tarpeiden ja tavoitteiden viitekehyksessä. Tuo aineisto jäsentää nykyhetkeä ja sitä sovitetaan tulevaan. Muistikuvia rinnastetaan toisiinsa tai hieman erilaisiin asioihin, käytetään esimerkiksi vertauskuvia. Norjalainen kirjailija Siri Hustvedt on sanonut, että muisti on mielikuvituksen käyttöä (katso vanhempi kirjoitus). Kyllä, mutta asia on myös toisin päin. Muisti ja mielikuvitus ovat ilmeisesti saman asian kaksi puolta. Tietenkin ihminen osaa myös arvioida muistista kootun mielikuvan todenmukaisuutta: onko se juuri niin kun asiat ovat, vai sisältyykö siihen myös "entä jos-" tai "ehkä-" ajattelua.

Mielikuvittelu - eli ajattelu - tarvitsee myös ohjelmointia. Mielikuvien ohjaamisen keskeinen työkalu on aivan ilmeisesti kieli. Ajatteleva mieli voi kielen avulla käskeä ja suunnata itseään. Samalla välineellä mielikuvia myös jaetaan muiden kanssa. Kieli on sosiaalisuuden väline, mutta on olennaista, että ihmiset muodostavat ja hyödyntävät jaettuja mielikuvia. Kieltä on tutkittu paljon, ennen kaikkea sen rakennetta ja merkitysten syntymisen arvoitusta. Mutta ehkä sitä on mietitty vähemmän instrumenttina: mielikuvittelun ohjaamisen työkaluna. 

Mielikuvat voivat koskea olioita, sekä sisäisiä että ulkomaailman kohteita. Niihin on tarvetta liittää määreitä: laatuja ja määriä, ajassa ja paikassa. Näin päästään taas uuteen ajattelun lajiin eli logiikkaan ja matematiikkaan. Tämä ajattelun laji ei ole lainkaan suoraviivaista, siihen sisältyy erilaisia tapoja arvioida ja jäsentää ajattelun kohteita. Myös tästä asiasta olen kirjoittanut tarkemman pohdinnan. 

On vielä eräs tapa ajatella, se tuntuu olevan hyvinkin olennainen osa henkisiä kykyjämme, mutta sitä on vaikea kuvailla tarkasti. Osaamme paljon asioita, mutta en tiedä, miten me sen teemme. Tämä kuulostaa epämääräiseltä. Koetan kuvailla asiaa esimerkin avulla. Esimerkki on valitettavan tekninen, mutta toisaalta hyvin täsmällinen. Joten aloitetaan sillä. 

Opiskelijana työskentelin yhden kesän Nokia-yhtiön niin sanotulla kantoaalto-osastolla. Siellä tuotettiin tietoliikennelaitteita. Tärkeä tekninen ongelma on siirtää tehokkaasti mahdollisimman monia puhelinkanavia yhtä ainoaa kaapelia pitkin. Eräs ratkaisu oli radiotekniikasta tuttu modulaatiotekniikka. Jokainen puhekanava moduloitiin omalla kantoaallolla, ja nuo kantoaallot oli sijoitettu noin 4 kilohertsin välein. Tällä tavoin moduloidut signaalit voitiin syöttää samaan kaapeliin, ilman, että ne häiritsivät toisiaan. Näin yksi ainoa suuritaajuinen kaapeli saattoi siirtää pitkien matkojen päähän kymmenkunta puhekanavaa. (Menettely voidaan toistaa portaittain, jolloin yhdessä kaapelissa saattoi kulkea jopa tuhatkunta puhekanavaa). Tekniikan nimi on FDM (frequency division multiplexing eli taajuusjako). Radiotekniikkaa tuntemattomalle tämä kuulostaa luonnollisesti täysin käsittämättömältä. 

Kaapelin toisessa päässä puhesignaalit pitää ottaa taas erilleen, jotta ne voidaan palauttaa kuuloalueelle. Tähän erottamiseen käytettiin jyrkkäreunaista kaistanpäästösuodatinta, yksi suodatin jokaista puhekanavaa kohti. Muistini mukaan kyseessä oli kymmenennen kertaluvun Tšebyshevin suodatin. Olin opiskellut juuri sen verran tietoliikennetekniikkaa, että laite herätti syvää kunnioitusta. Kerran olin käymässä tehtaalla Lauttasaaressa, ja tuotantopäällikkö esitteli minulle, miten nämä suodattimet viritettiin. Työtä tekivät aivan tavallisen näköiset naiset. 

Katselimme, miten hieman hajamielisen oloinen nainen otti korista suodatinmoduulin. Se oli noin postikortin kokoinen laite joka oli tungettu täyteen muutaman senttimetrin läpimittaisia purkkisydänkeloja. Nainen kytki laitteen syöttöpuolelle signaaligeneraattorin, joka tuotti jatkuvaa taajuuspyyhkäisyä läpi suodatinten toiminta-alueen. Lähtöpuolelle hän kytki oskilloskoopin. Sen kuvaruudulle syntyi näin nätisti suodattimen siirtofunktiota kuvaava ominaiskäyrä. Sitten nainen otti muovisen ruuvitaltan ja alkoi säätää purkkisydänkelojen viritysruuveja. Aluksi siirtofunktiossa ei ollut mitään järkeä, mutta noin viiden minuutin kuluttua oskilloskoopin ruudulla näkyi kauniisti kaistanpäästösuodattimen ominaiskäyrä, aivan samanlainen kuin oppikirjojen kuvissa. 

Tuotantopäällikkö selitti, että hän oli itse koettanut virittää suodattimia. Se ei ollut onnistunut, vaikka hän olisi väännellyt suodatinkelojen viritysruuveja maailman tappiin asti. Suodattimelle oli olemassa suunnittelijoiden laatima viritysohje, mutta ei siitäkään suurta apua ollut. Ongelma oli, että yhden kelan säätäminen vaikutti myös muihin keloihin. Silti nuo arkipäiväisen näköiset hajamieliset naiset virittivät suodattimen kohdalleen muutamassa minuutissa. Tuotantopäällikkö ei ymmärtänyt, miten he sen tekevät. Ajattelin, että virittäjien hajamielinen olemus johtui siitä, että he asettuivat johonkin aivan erityiseen henkiseen tilaan. 

Juuri tuohon aikaan tietoliikenne alkoi muuttua digitaaliseksi. Nokia oli juuri kehittänyt digitaalisen kanavointilaitteen, joka korvasi vähitellen vanhat "analogiset" FDM- laitteet. Omana työnäni oli muun muassa testata piirilevyjä, joka muuttivat 30 puhekanavaa digitaaliseksi datavirraksi. Mikroprosessoria ei vielä ollut keksitty, joten tämä yksikkö oli ikävän mutkikas virtapiirien kaaos. Tuohon aikaan mikropiireissä oli paljon vikoja. Jollain tavalla onnistuin aina löytämään vialliset mikropiirit ja vaihtamaan ne ehjiin. En vain osaa kuvata, miten sen tein. Jotenkin ajattelin, että työ oli saman kaltaista kuin suodatinten virittäjillä. 

Palataan lähemmäs tavallista elämää. Tällainen kyky täytyy olla huonekalupuusepällä, joka heti ymmärtää millaisesta kalikasta pystyy työstämään nojatuolin jalan. Tai suutarilla, joka leikkaa nahasta juuri oikean muotoiset palat niin ettei hukkapaloja synny. Tai ompelijalla, joka osaa hyödyntää kuviollisen puserokankaan niin ettei kangasta haaskaannu ja että kuviot toimivat luontevasti valmiissa puserossa. Tai sepällä joka ohjaa metallin muokkausta hehkuvan raudan värin ja takomisäänen ja lyönnin tuntuman perusteella.  

Palataan vielä Tšebyshev- suodattimien juurille. Niiden teorian perustana ovat Tšebyshevin polynomit. Pafnuti Lvovitš Tšebyšov (Пафну́тий Льво́вич Чебышёв; 1821-1894), "Venäjän matematiikan isä" oli Pietarin yliopiston professori ja akateemikko. Suomalaisen loogisen translitteroinnin mukaan nimi kirjoitetaan myös Tšebyshev. Latinalaisia aakkosia käyttävissä kielissä nimi aiheuttanee päänsärkyä, sillä kirjoitusmuotoja ovat myös Chebysheff, Chebychov, Chebyshov, Tchebychev, Tchebycheff, Tschebyschev, Tschebyschef ja Tschebyscheff. Insinöörit saattavat tunnistaa myös hänen kuuluisia oppilaitaan, kuten Aleksander Ljapunovin ja Andrei Markovin.

Pafnuti Lvovitš Tšebyshev

Saxy lady

Huhtikuussa ravintola Juttutuvan rytmihäiriöklubilla kuulin taas pitkästä aikaa saksofonisti Adele Sauroksen soittoa. Niin, ensi tutustuminen oli Sture Jazz baarissa jo aikaa sitten, lokakuussa 2013. Ja taaskin se soitto pani ajatukset liikkeelle. Tämä ei nyt ole konserttiarvostelu. Silti on kohtuullista ainakin sanoa, että Adelen trio Katu Kaiku soitti loistavasti, soittajat rohkaisivat ja kannustivat toisiaan niin että sitä oli ilo katsella. Ja kuunnella. Käyttääkseni vanhaa merenkävijöiden sanontaa: jokainen oli suolansa arvoinen. 

Mutta ajatukset kulkivat omaa kulkuaan. Mitä oikein on musiikki (ja mikä on jazzin syvin olemus- mutta se on ihan oma juttunsa- kiinnostunut voisi kaivaa sen tästä blogista). Vanhan käsityksen mukaan muusikko on luova henki. Ja muusikko luovuttaa luovuutensa lahjat kaikelle kansalle instrumenttinsa välityksellä. 

Tässä viimeisessä lauseessa tulikin jo paljon sellaista, mihin voi ja mihin pitääkin puuttua. Ymmärrämme asioita sitä kautta, että teemme niitä itse. Tällä asialla on syvälliset neuropsykologiset juuret (älkää nyt säikähtäkö sanaa, vaan etsikää juttuni Taide ja aivot, en käy kertaamaan). Sen verran sanon, että kokeilkaa itse, ymmärrätte paremmin. 

Joten koska soitan itsekin saksofonia, olen himpun verran pätevöitynyt sanomaan asiasta jotain. Jos joku on aivan huippu, alansa täydellinen mestari, hän voisi ehkä teoriassa ajatella, että nyt aion soittaa näin - ja sitten tekee sen mitä ajatteli. Mutta ei se niin mene ainakaan minulla, eikä ehkä kaikilla muillakaan. Soittamisen tapahtumaan, ja jopa musiikilliseen ajatteluun vaikuttaa aivan ratkaisevasti itse soitin. Soittaminen on vuorovaikuttamista materian kanssa, ja samalla se on hyvin konkreettista aineellisessa maailmassa olemista. Olen kirjoittanut samasta aiheesta ennenkin. Kuinka esimerkiksi kuvataide, siis piirtäminen, akvarelli, grafiikka tai öljyvärimaalaus on ratkaisevasti eri asia, ja paljon rikkaampi asia kuin tietokonegrafiikka. Vaikka jälkimmäinen antaa tekijälle suuremman vapauden. Mutta ei taiteilija vapauksia kaipaa, vaan rajoituksia. Niitä vastaan kamppaileminen tuottaa luovan tapahtuman ainutkertaisuuden.

Kaikista soittimista juuri saksofonissa fysikaalisen maailman rajoitukset ovat niin vahvasti mukana. Kun ripustaa tenorisaksofonin ensi kertaa kaulaansa, se on suorastaan musertavan painava. Miten tämän kanssa voi olla? Mutta pian se unohtuu, sillä pahempaa on tulossa. Äänen muodostaminen on kiusallisen hankalaa, ja se vaatii oudon paljon myös fyysistä voimaa. Pian huulista on voima poissa - ammattimaisemmin sanottuna "naama on paskana".

Varsinaisena äänen lähteenä on mystinen ruokokieli eli lehti. Niitä on taipuisia ja jäykkiä, mikä niistä oikein kannattaa valita? Taipuisasta lehdestä saa helpommin äänen, mutta jäykkä tarjoaa enemmän ilmaisun mahdollisuuksia. Jäykkyydestä huolimatta se on myös herkempi - jos vain voimat riittää. Ja onko lehti varmasti kunnossa? Lehti voi olla epätasainen, tai siinä on halkeama, tai se on vinossa, tai kiristin on liian edessä tai takana. Ja myös suukappaleita on monenlaisia. On bakeliitista valmistettuja, on metallisia, ja on jopa lasista tehtyjä. Hyvin olennaista on suukappaleen avoimuus. Avoin suukappale toimii paremmin taipuisalla kielellä, kun taas kapea suukappaleen rako vaatii jäykän kielen.

Ääni on tietysti aivan erilainen eri kombinaatioilla. Kapea suukappaleen rako ja jäykkä kieli on klassinen: ääni on puhdas ja tasainen ja taipuu erilaisiin tulkintoihin. Avoin suukappale antaa säröisen äänen, se on rock. Jossain ääripäiden välillä on ehkä jazz. Tai sitten olen käsittänyt kaiken väärin. Ehkä kaikki onkin kiinni soittajasta. Mikä on hänen mielikuvansa soittimesta, tai siitä musiikista, mitä hän aikoo soittaa. Saksofoni mukautuu soittajan persoonallisuuteen mukaan, mutta se kuvastaa myös soittajan käsitystä siitä musiikista, mitä tehdään.

Olipa tyyli klassinen, jazz tai rock, aloitteleva soittaja on pian hysterian partaalla. Kunnolla toimivaa suukappaleen, lehden ja kiristimen yhdistelmää ei vain tahdo löytyä. Tosin vähitellen kriisi laimenee: huomaa, että enimmäkseen homma on itsestä kiinni. 

Ja nyt pitää sanoa jotain saksofonin historiasta. Sillä alun perin saksofoni oli tarkoitettu sinfoniaorkesteriin. Sen belgialainen keksijä Adolphe Sax kehitti soittimen 1840- luvulla. Hän halusi luoda soittimen, joka täyttäisi aukon rämäköiden torvien ja pehmeiden puupuhaltimien välillä. Saksofoneja tunnetaan ainakin 16 eri kokoa ja viritystä, tavallisimmat ovat sopraano-, altto-, tenori-, baritoni-, ja bassosaksofoni. Metallinen saksofoni luetaan myös - jostain syystä - puupuhaltimien perheen jäseneksi.

Saksofoni ei koskaan kotiutunut kunnolla sinfoniaorkesteriin. Sitä kuulee klassisessa konsertissa harvoin. Ehkä se keksittiin liian myöhään. Sen sijaan luonnostaan äänekäs saksofoni soveltui mainiosti ulkoilmassa soittaviin marssibändeihin. Sitä kautta se löysi vähitellen tiensä jazziin ja myöhemmin rockiin. Ja hyvä niin.

Saksofonin koneisto mahdollistaa orkesterisoitossa niin tärkeän täyden kromaattisen asteikon vaivattoman soittamisen. Koneisto on saman tapainen kuin modernissa böhm- huilussa. Ehkä siksi monelle saksofonistille on luontevaa soittaa myös huilua, vaikka soittotapa on todellakin täysin erilainen

Puhallinsoitinten musiikki on erityisen intiimiä ja syvällistä, sillä se tehdään huulilla ja hengittämällä. Ei ole sattumaa, että sanalla henki on sekä ruumiillinen että sieluun viittaava vivahdus. Huulet ovat myös erityisen tärkeät, ja mehän suutelemme myös rakastettuamme. Se tuo puhallinmusiikkiin aivan erityistä intiimiyttä. 

Entä miksi ihminen soittaa, ja miksi hän nousee lavalle soittaakseen muille? Sehän on samalla sekä kauhistuttavaa että ihanaa. Tämä on paljon mutkikkaampi asia kuin itse soittamisen tapahtuma. Siksi tyydyn antamaan vain tiivistetyn vastauksen, joka voi olla ensi näkemältä pettymys. Soittaja hakee merkitystä, se on ihmisen syvä tarve. Lavalla soittaessaan ihminen jakaa merkityksen kokemusta muiden kanssa. Se on kulttuurin ydin. Ytimessä on myös sana merkitys - mutta sitä en osaa avata. 

Kun Adele Sauros soittaa, kuulen hänen soitossaan myös instrumentin fyysisen olemuksen voiman. Samalla hän kuljettaa saksofoninsa sellaisiin uusiin maailmoihin, missä emme vielä ole käyneet. 

- - -

Adele Sauros, tenorisaksofoni ja huilu
Mikael Saastamoinen, sähköbasso
Erik Fräki, rummut, perkussiot

Adele Sauros soittaa.

Kouluta sisäinen zombisi

Edellisessä kirjoituksessa oli mietteitä taiteen olemuksesta. Kun aloin tutkia asiaa, kävi selväksi - ainakin minulle itselleni - että taide eri olekaan mikään mielivaltaisesti itse kesitty kulttuurin artefakti - siis suomeksi kyhäelmä. Asia on toisin. Taiteella on biologinen pohja, sillä se perustuu ajattelukoneistomme ominaisuuksiin, ja ne taas ovat syntyneet evoluution kautta. Oivallus ei ole uusi, sillä jo Charles Darwin epäili jotain tällaista. Oudompaa on, että taide perustuu automaattisiin reaktioihin, joista olemme vain heikosti tietoisia. Hienostuneet taiteelliset saavutuksemme, joista olemme jostain hämärästä syystä ylpeitä, saattavatkin olla robottimaisten toimintojen tuloksia. Lisäksi taide ei ole absoluuttista, vaan liittyy sosiaalisen arvottamisemme hierarkioihin. Tästä kerroin enemmän edellisessä kirjoituksessani Taide ja aivot.

Mutta nyt aion pohtia hieman edellisessä kappaleessa mainittua suurta psykologista, tai oikeastaan neuropsykologista mysteeriä. Mysteeri on hieman väärä sana. Pikemminkin kyse on outouden tunteesta. Ei selittämättömästä asiasta, vaan siitä, että kun neuropsykologia selvittää arkipäiväistä asiaa, johtopäätös tuntuu oudolta. Tuo arkipäiväinen kysymys kuuluu: miten me ihmiset ajattelemme, reagoimme ja teemme päätöksiä? Vallalla oleva perinteinen selitys on uuden tutkimustiedon valossa mahdoton, se on todellinen mysteeri. 

Emme ajattele ja toimi siten kun tunnemme toimivamme. Luettelen lyhyesti tätä väitettä tukevia seikkoja. Tietoinen ajattelumme on tavattoman hidasta. Aivojemme työmuisti, eli se tila johon sijoitamme väliaikaisesti tietoisia ajatuksiamme ja kokemuksiamme on suppea. Tietoisuudessamme voi olla vain 3-5 kohdetta yhtä aikaa. Tietoa varastoiva pitkäkestoinen muistimme on kylläkin laaja, mutta hyvin epäluotettava. Reaktiomme ovat hitaita, nopeimmillaankin 0,3 sekunnista ylöspäin, mutta vain silloin, kun olemme valmistautuneet reagoimaan. Jos reaktion aiheuttava heräte on yllättävä, reaktioaika on sekunnista ylöspäin. Emme ole lainkaan loogisia, ja aritmeettiset kykymme ovat alkeelliset. Jos lukija ei tunne tätä asiantilaa ennestään, sitä voi olla vaikea ymmärtää tai hyväksyä edellisen kuvauksen perusteella. Tarkempaa tietoa löytyy kuitenkin varsin yhtäpitävästi esitettynä 2000- luvulla kirjoitetuista oppi- tai tietokirjoista. 

Mikä on ihminen? Ihminen kokee olevansa aktiivinen, tekojaan pohtiva, tavoitteisiin pyrkivä ja vastuullinen toimija. Sana kokea on tässä keskeinen. Sisällämme asuva ja vaikeasti määriteltävä minä tai itse tuntee noudattavansa oman elämänsä ainutlaatuista käsikirjoitusta. Vaihtelevassa määrin suunnittelijana, rohkeana toimijana, mukautujana, kamppailevana tai kärsivänä. Järkevästi ajatellen tehtävä on heikosti varustetulle tietoisuudellemme mahdoton. Siitä huolimatta emme koe olevamme automaattisesti toimivien aivojemme koneiston vankeja tai elämämme sivustaseuraajia. Useimmat eivät koe, mutta jos joltain kumminkin siltä tuntuisi, hän saa diagnoosin vaikeasta masennuksesta ja sosiaalisien toimintakyvyn menetyksestä.  

 

Ehkä pitää pohtia asiaa tarkemmin, ilman ennakkoluuloja ja turhia pelkoja. Tarkastellaan aluksi ihmisen kognitiivista toimintaa järkiperäisesti, tai jopa raadollisesti. Kognitiivinen tarkoittaa yksinkertaisesti hermoston suorittamaa tiedonkäsittelyä, joka ilmenee ympäristöön reagoivana ja tavoitteisiin tähtäävänä käyttäytymisenä. Kuten jo vihjasin, tuo toiminta on vain vähäisessä määrin tietoista. Esimerkiksi hidas tietoinen minämme ei pysty mitenkään ohjaamaan liikkeitämme. Kun haluamme kävellä tai ojentaa kätemme tarttuaksemme johonkin esineeseen, aivoissamme aktivoituvat automaattisesti toimivat neuronien piirit, jotka käsittelevät omia aistimuksiamme ja  ohjaavat lihaksiamme. Insinöörit, jotka ovat koettaneet rakentaa kävelevää robottia, ovat huomanneet että käveleminen on vaikea suoritus jopa tehokkaasti laskeville moderneille tietokoneille. 

Aivotutkijat Francsis Crick ja Christof Koch keksivät nimittää näitä toimintaamme ja jopa tuntemuksiamme ohjaavia neuronipiirejä zombiagenteiksi. Koska ne ovat ikään kuin sieluttomia automaatteja. Ne eivät ole tietoisia toisistaan eikä tietoinen mielemme ole juurikaan tietoinen niiden sisäisistä tiloista. Annamme niille ylimalkaisia ohjeita, ja havainnoimme niiden toiminnan tuloksia. Jalkamme kuljettavat meitä, ja kätemme tarttuu esineeseen. Mestarillisen tarkasti ja taitavasti. Toinen tapa lausua tämä asia on kutsua noita zombeja taipumuksiksi. Olemme taipumusautomaatteja. 

Zombien toiminta ei ohjaa pelkästään motoriikkaamme. Ne näyttävät olevan vastuussa melkein kaikesta mitä teemme. Sosiaalisista suhteistamme. Päätöksien tekemisestä. Jopa tunteistamme. Tämä alkaa jo olla aika hälyttävää. David Libetin kuuluisat kokeet osoittavat, että silloinkin, kun annamme aivoillemme luvan tehdä päätöksiä, zombit tekevät sen puolestamme. Aivokuvaukset ja huolelliset mittaukset osoittavat, että kun teemme yksinkertaisen päätöksen, vaikkapa haluamme liikuttaa kättämme, nimenomaan zombi aloittaa toiminnan. Tietoinen minämme uskoo tehneensä päätöksen, mutta se on jo tehty ja pantu toimeen noin puoli sekuntia aikaisemmin. Johtopäätös näistä kokeista voi olla dramaattinen. Eikö vapaata tahtoa olekaan olemassa? Palaamme johtopäätöksiin kohta, mutta katsotaan ensin, mitä kaikkea muuta zombit tekevät puolestamme. 

Tunteet ovat kehityshistoriassa hyvin vanhoja. Niitä tuottavat vanhat hermoston rakenteet syvällä aivorungossa isojen aivojemme alapuolella. Aivotutkija Antonio Damasio nimittää tunnereaktion laukaisevaa fysiologista reaktiota emootioksi. Tunne on vasta seuraava vaihe, ja se seuraa, kun aivojemme tietoisemmat osat tulkitsevat emootiota. Tämä on taaskin järkevää. On tarpeen reagoida hyvin nopeasti esimerkiksi uhkaan, ja tulkita tilanne tietoisesti vasta myöhemmin. Myöskään vilkas sosiaalinen kanssakäyminen ei onnistuisi, jos meidän täytyisi koko ajan analysoida tietoisesti kumppaneitamme. Jaottelu emootion ja sitä seuraavaan tunteeseen ei ole aivan uusi, jo kuuluisa amerikkalainen psykologi William James (1842 – 1910) päätteli näin. 

Kauan on aavisteltu myös sitä, että moraaliset vaistomme ovat sukua tunnereaktioille. Ne ovat nopeita, tiedostamattomia ja automaattisia. Vältä, tarkkaile tai hyväksy! 1700- luvun talousmies ja filosofi Adam Smith  päätyi tällaiseen ajatukseen teoksessaan Moraalituntojen teoria. Ja hän oli ilmeisen oikeassa. Moraalisista tunteista on tullut ihmisille tärkeitä, sillä ne ohjaavat sosiaalisuuttamme - ihmislajin tärkeintä piirrettä. Jopa esteettiset kykymme ovat sukua sekä tunteille että moraalille. Monet psykologit ovatkin sitä mieltä, että ihmisellä on enemmän vaistoja kuin eläimillä. Tämä on vastoin arkijärkeä, sillä pidämme itseänne tietoisina rationaalisina toimijoina ja eläimiä vaistojen ohjaamina. Näin ei kuitenkaan ole. Ihmisten maailma monipolvisine sosiaalisine suhteineen ja hienostuneine toimintatapoineen on niin laaja ja haastava, että hitaasti ajatteleva tietoinen minämme ei selviäisi siitä. Tarvitsemme avuksemme rikkaan kokoelman sosiaalisia zombeja. 

Tämä kaikki tuntuu oudolta. Onhan meillä kuitenkin vahva tunne, että hallitsemme omaa elämäämme tietoisesti: ajattelemalla, suunnittelemalla ja toimimalla. Tietoiset aivomme luovat meille tällaisen tunteen. Aivoilla on tehokas kyky tulkita asioita ja koota niistä ymmärrettäviä, yksinkertaisia ja järkeviä kokonaisuuksia. Vasen aivonpuoliskomme, jonne ovat sijoittuneet kielellisen ja käsitteellisen ajattelun kyvyt, tekee tämän selittämisen. Asiaa on tutkittu muun muassa potilailla, joiden aivonpuoliskoja yhdistävät hermoradat on jouduttu katkaisemaan vaikean aivosairauden takia. Tällainen potilas ei huomaa olemuksessaan mitään suurta muutosta, lukuun ottamatta joitakin näköaistin puutteita. Silti hänellä on kaksi erilaista mieltä: toinen puhuva ja ymmärtävä, ja toinen tunteva ja reagoiva. Sopivin koejärjestelyin oikealle aivopuoliskolle voidaan näyttää kuvia, joista vasen aivopuolisko ei tiedä mitään, esimerkiksi ohjeita. Ne voivat saada henkilön reagoimaan näennäisen oudosti. Oikealle aivopuoliskolle voidaan antaa pyyntö nauraa. Kun potilaalta kysytään, miksi hän nauroi, vasen aivopuolisko ei ole tietoinen pyynnöstä, mutta se antaa epäröimättä järkevältä tuntuvan selityksen. Vaikkapa että "te tutkijat olette niin hauskoja heppuja". 

Vähitellen paljastuva uudenlainen ihmiskuva herättää syvää moraalista huolta. Uskonnolliset piirit, filosofit, poliitikot ja oikeusjärjestelmä ovat reagoineet ensimmäisinä. Jos ihminen onkin vain automaattisten ja sieluttomien zombien ohjaamaa kone, järjestäytyneeltä yhteiskunnalta menee pohja. Ihminen ei ole vastuussa teoistaan, eikä häntä siis voi myöskään rangaista. Oikeudenmukaisuuteen ja tasa-arvoon perustuvat käytännöt voidaan unohtaa. On erilaisia tapoja reagoida tieteen edistyksen tuottamaan moraaliseen uhkaan, ja kuten historia ja vaikkapa ilmastonmuutoskeskustelu osoittavat, välittömin reaktio on tosiasioiden kiistäminen. Toisaalta historia on myös osoittanut, että tieteellisen tiedon kiistäminen on huono valinta. Kiistäjät ovat lopulta jääneet tappiolle. 

Mutta onko moraalinen paniikki aiheellista? Ihmiskunta on aina lopulta sopeutunut maailmankuvan mullistuksiin - ja jopa kääntänyt ne menestyksemme avaimiksi. Vakavimpia viimeaikaisia mullistuksia ovat tuottaneet biologian ja fysiikan kehittyminen. Nykyisin emme voisi kuvitella siedettävää elämää ilman modernia lääkintätaitoa, kulkuneuvoja tai sähköä. Ihmiskuvan muuttuminen tulee epäilemättä myös muuttamaan elämää maapallolla, mutta muutos on luultavasti sekä hitaampi että kokonaan erilainen kuin moraalista hätäkelloa soittavat nyt kuvittelevat. 

Tähän tarvitaan perusteluja, ja erityisesti Antonio Damasio on pohtinut tietoisen toimintamme perusteita. Hänen mukaansa tilanne on moraalisen huolen kannalta lohdullinen. On nimittäin tärkeää huomata, että vaikka meitä ohjaavat zombit toimivat itsenäisesti, ne eivät suinkaan ole jäykkiä ja muuttumattomia. Niillä on kyky oppia ja mukautua, vaikkakin kohtalaisen hitaasti. Paljon käytetty esimerkki on polkupyörällä ajaminen. Kukaan ei ole synnynnäinen polkupyörällä ajaja. Vaikka tietäisimme täydellisesti, miten pyörällä ajetaan, ja vaikka olisimme katsoneet muiden ajavan, emme sittenkään osaa. Opimme ajamaan sitkeästi harjoittelemalla. Musiikin harrastajat tietävät myös, miten vaikeaa on soittaminen. Zombimme oppivat sen vähitellen, eikä pelkästään motorisia taitoja, vaan myös musiikin tulkinnan, yhteissoiton, improvisoinnin ja säveltämisen. Aiemmassa kirjoituksessa esitin, kuinka taide on oikeastaan mutkikas sosiaalinen taito, joka kehittyy vähitellen sen harjoittamisen myötä. 

Oppiminen ei ole pelkästään tietoista harjoittelua. Opimme myös katsomalla, miten toiset tekevät ja toimivat. Tähän ilmeisesti liittyy niin sanottujen peilisolujen toiminta. Asia selittyy siten, että koemme ympäristömme ja sen tapahtumat suorittamalla aivoissamme ympäristöä kuvaavaa dynaamista mallia. Ja ilmeisesti mallia suorittavat osin samat tai saman tapaiset neuronipiirit, jotka ohjaavat omaa toimintaamme. Evoluutio kun on säästeliäs, kerran kehittyneet rakenteet säilyvät ja muuntuvat uusiin tarkoituksiin. Näin sisäisten zombiemme mekanismit saavat harjoitusta myös tarkkailusta ja oppivat vähitellen. Tietenkään emme opi soittamaan pianoa katsomalla pianoa soittavaa ihmistä. Tai opimme sen toki tietyssä määrin, mutta hienosyisempi toiminta, todellinen soittaminen vaatii ankaraa tietoista harjoittelua. Asia on monimutkainen ja vain osittain ymmärretty, mutta tällaiselta se minusta näyttää. 

Kokonaiskuva on siis monimutkainen Tietoinen mielemme tarkkailee ja ohjailee zombiarmeijamme toimintaa ja myös harjoittaa ja kouluttaa sitä. Tämähän on myös osittain automaattinen taito, joten sen pohtiminen ei ole aivan yksikertaista. Yleinen johtopäätös on kuitenkin tehtävissä. Tietoinen mielemme todella vaikuttaa tekemisiimme. Sen käytössä on aivojemme automaattinen koneisto, joka tosin on varsin itsenäinen, mutta ei täysin. Moderniin ihmiskuvaan kuuluu sen pohtiminen ja ymmärtäminen missä ovat tietoisen kontrollimme rajat ja mikä on vapaan tahtomme toimivalta. Se on paljon rajoitetumpi kuin kuvittelemme, mutta ei merkityksetön. Ihmisellä on yksilönä kehittymisen mahdollisuus, ja myös kulttuureilla on kehittymisen ja muuttumisen optioita.

Oma elämämme jäsentyy, kun koulutamme pitkäjänteisesti ja tavoitteellisesti sisäisiä zombejamme. Sillä zombeilla ei ole tajua tulevaisuudesta eikä tavoitteista, ja menneisyys on niille vain opittujen taipumusten varasto. Ajan hallinta, menneiden tapahtumien muistaminen ja tulevaisuuden suunnittelu on tietoisen mielemme erityinen ja ainutlaatuinen kyky. Ja koska siirrämme tämän elämämme jäsentämisen taidon lajitovereillemme ja tuleville sukupolville symbolisen viestinnän kautta, myös kulttuurit ja koko ihmiskunta kehittyvät. Valistuksen ihanne tuntuu olevan sittenkin totta. 

Tämä oivallus selvästi pelastaa ihmiskunnan moraaliselta katastrofilta ja avaa kehityksen polkuja, hyviä ja huonoja. Tosin ei tuo pelastus ole oivalluksen varassa, vaan aivan ilmeisesti moraalia ja kulttuuria suojelevat myös biologisperäiset taipumukset ja syvällisesti omaksutut kulttuuriset tavat.

Jää kuitenkin vielä eräs huoli. Edellä esitetty neuropsykologinen kuvaus mielemme toiminnasta sisältää vahvan oletuksen. Mieli syntyy aivojen toiminnasta, ja aivot ovat olemukseltaan kone. Voiko koneella olla vapaa tahto? Minulle ilmeinen mutta monille vaikeasti hyväksyttävä vastaus on myönteinen. Konemainen toiminta ei ehkä vastaa yleistä mielikuvaa vapaasta tahdosta. Jos niin on, pahempi juttu mielikuvalle vapaasta tahdosta. Mielen koneisto on suunnattoman monimutkainen kone, joka toimii suunnattoman monimutkaisessa ympäristössä. Siinä kaikki. 

On vielä eräs mielen konetta vastustava argumentti. Jos mielestä ja sen ympäristöstä voitaisiin tehdä täydellinen kopio, ja nuo kaksi mieltä käynnistettäisiin samanlaisesta alkutilasta, kehittyisivätkö ne samalla tavalla? Mielestäni eivät, niiden tulevaisuudet voisiat poiketa paljonkin toisistaan. Syynä on aivojen koneen hienojakoisuus. Aivot toimivat hermosolun tasolla tarkasteltuna hyvin pienillä energiatasoilla. Nuo energiat ovat lähellä niitä energioita joilla atomit ja molekyylit värähtelevät. Insinöörikielellä sanottuna aivojen tiedonkäsittelyyn sekoittuu kohinaa. Kohina on informaatioteorian perusasioita, ja fysiikan perusasioihin puolestaan kuulu, että molekyylien värähtely ei ole yksityiskohtien tasolla ennalta määrättyä. 

Tämä saattaa lohduttaa niitä, jotka haikailevat vapaan tahdon perään.

Taide ja aivot

Taide lymyää mielellään estetiikan ja filosofian alueilla. Se saattaa olla akateemisen tutkimuksen kohde. Silloin se tarkoittaa: akateemisen taiteentutkimuksen kohde. Taiteella on iso rooli myös kulttuuritutkimuksessa, kulttuuripiirteiden merkitsijänä. Historiatieteessä taide ei ole kohde sinänsä, mutta se tarjoaa paljon tietoa menneistä ajoista. Arkeologiassa taide toimii hieman samoin kuin kulttuuritutkimuksessa: se tarjoaa vanhoja jälkiä ja tunnistusmerkkejä kulttuureista Sosiologiassa taide voi olla konteksti, siis puite tai koodi, joka määrittää yhteisöjen dynamiikkaa. Mutta harvoin taide nähdään luonnontieteen tontilla. Enintään tapaamme sen psykologiassa, joka sijaitseekin jossain luonnontieteen rajaseudulla. Psykologiassakin taide nähdään toissijaisena, ei kohteena. Pohditaan. mitä erityistä on taiteilijan persoonallisuudessa, mikä tekee ihmisestä taiteilijan. Taide on marginaalia, poikkeavaa, tai ainakin jotain sen suuntaista. 

Tämän lyhyen johdannon tarkoitus oli olla hieman taidetta vähättelevä, mutta siitä nousikin esille isompi kuvio. Taidehan on oikeasti tärkeää. Sen sijaan luonnontieteet ovat ohittaneet taiteen jokseenkin täysin (Goethen värioppia tai steinerilaista antroposofiaa kun ei oikein voi pitää tieteenä).

Mutta asiat ovat muuttuneet. Aivojen tutkimus eli neurotiede (neuroanatomia, neurofysiologia ja neuropsykologia) käy rohkeasti kohden vihoviimeisiä käymättömiä korpimaita (jos sitaatti ei ole tuttu, pitää vihjata: Star Trek -televisiosarjan motto). Sielu, tietoisuus, minuus ja vapaa tahto ovat pelottavia haastettavia. Taide on ehkä vähemmän pelottava vastustaja, mutta aivan yhtä arvoituksellinen. Ja ettei olisi epäselvää, tarkennan vielä, että tarkoitan nyt taidetta laajassa merkityksessä: sanataidetta, kuvataiteita, näyttämö- ja elokuvataidetta, musiikkia ja tanssia. 

Joten mitä oikein on taide? Psykologi Steven Pinker ja eurotieteilijät Michael Gazzaniga ja Antonio Damasio ja monet muut eivät ole epäröineet, vaan ovat ottaneet rohkeasti taiteen huomioon yhtenä kognition muotona. Haastavuudessaan ja vaikeaselkoisuudessaan taiteella on jopa uutta annettavaa neurotieteille. Saattaa olla, että kognitio on hankala sana, mutta sitä on turha pelätä. Se on otettu käyttöön tekemään eroa arkikielen käsitteisiin, ja sillä tarkoitetaan yksinkertaisesti ihmisen aivojen suorittamaa tietojen ja aistimusten käsittelyä. 

Joten mennään rohkeasti eteenpäin. Voimme nähdä taiteen pelkästään jonkun esineen tai muun luomuksen tuottamana tunnereaktiona. Siis yksilön suhteena ympäristöstä tuleviin ärsykkeisiin. Tapana on kuitenkin erotella toisistaan esteettinen elämys ja taide. Silloin taide on mutkikkaampi sosiaalinen prosessi tai jännitteisten suhteiden verkko. Taiteeseen liittyy silloin ainakin neljä erilaista tekijää: 1. taiteilija, joka luo teoksen, 2. itse teos, 3. teoksen havainnoija, 4. havainnoijan tekemä arvio. 

Joka tapauksessa taiteeseen liittyy aina esteettinen elämys, tunnereaktio. Gazzaniga rinnastaa esteettisen elämyksen moraaliseen tunteeseen. Kummassakin tapauksessa reaktio on automaattinen, nopea ja aluksi tiedostamaton, kunnes se hetken kuluttua saattaa nousta myös tietoisuuteen. Reaktiot ovat osaksi synnynnäisiä, mutta osaksi niihin liittyy myös opittuja asioita. Jokainen taidetta harrastanut tietää, kuinka elämykset ja arvostukset kehittyvät kokemuksen myötä, oli kyse sitten maalaustaiteesta, musiikista tai kirjallisuudesta. 

Esteettinen elämys on siis jotain, jota ihminen pystyy kokemaan luonnostaan. Se korostaa vireystilaa ja valmistaa reaktioon: torju, tarkkaile tilannetta, tai osallistu. Mutta ei siinä vielä kaikki, sillä elämykseen liittyy jotain, joka tekee taiteesta sosiaalista. Steven Pinkerin mukaan elämykseen kuuluu tunne statuksesta, eli elämyksestä suhteessa niihin sosiaalisiin suhteisiin, jotka ovat havainnoijalle tärkeitä. Itse elämys voi olla jollain tietyllä tasolla, mutta sen statusta arvioidaan myös havainnoijan sosiaalisessa viitejoukossa. Picasson maalaus on jotain ihan muuta kuin toritaide, puhumattakaan sellaisen maalauksen omistamisen statuksesta. Esteettinen elämys ei riipu siis pelkästään kohteen ominaisuuksista. Kohteen naiivista havainnoimisesta saatu elämys voi olla huomattavan laimea verrattuna tilanteeseen, jossa havainnoija oivaltaa kohteen statuksen. 

Joka tapauksessa esteettinen elämys neuraalisena ilmiönä on totta, se on kaiken taiteen perusta. Arkeologia ja paleontologia ovat jäljittäneet taiteen alkupistettä. Eläimillä estetiikan ilmenemismuodot ovat hyvin heikkoja, taidetta ei eläimillä ilmeisesti ole. Jossain vaiheessa kehityshistoriaa ihminen keksi taiteen. Milloin se tapahtui? Kiistattomasti ihminen on ollut hyvin luova noin 40 000 vuotta sitten. Tosin on löydetty merkkejä varhaisemmasta luovuudesta 250 000 vuotta sitten Homo sapiensin asuinpaikoilta. Nykyihmisen edeltäjä Homo erectus valmisti kivityökaluja jo 1,4 miljoonaa vuotta sitten, ja niissäkin on piirteitä, joita on pidetty esteettisinä. 

Varsinainen luovuuden hyökyaalto käynnistyi siis noin 40 000 vuotta sitten. Ihminen löysi oman kätevyytensä, mutta samalla hän tuotti siihen ylimääräisiä elementtejä jotka tunnistamme helposti taiteeksi. Esineitä ja vaatetusta alettiin kehittää välitöntä käyttötarkoitusta pidemmälle, niitä koristeltiin, ja tuotettiin jopa sinänsä täysin hyödyttömiä seinämaalauksia ja kalliopiirroksia. Varmaan syntyi myös tarinoita ja rituaaleja, vaikka tietoa niistä ei ole säilynyt.  

Miksi näin kävi, sitä emme varmasti tiedä. Eräs teoria esittää, että tällainen kehityskulku tuottaa yhteisön kannalta tärkeimmille kohteille ylimääräistä erityisyyttä. Se siis tuottaa yhteisöllisiä merkityksiä eli kulttuuria. Teorialla on biologinen evoluutioperusta, sen kautta taide on säilynyt ja rikastunut. 

On muitakin selityksiä taiteen ilmenemiselle. Kysymys voisi olla mielikuvituksen kehittymisestä. Mielikuvituksen hyödyntäminen on tärkeä taito ja resurssi, ja taide näyttää olevan juuri sitä. Ei välttämättä tarvitse mennä esimerkiksi metsästys- tai kalastuspaikalle, vaan voimme luoda tilanteen, kuvata harjoitella tai muistella sitä kuvien, kielen ja rituaalien avulla. Tässäkin tapauksessa taiteella on biologinen perusta. Taide merkitsee aina ylimääräistä resurssien käyttöä, mutta silti se on säilynyt ja rikastunut hyötyvaikutusten takia. 

Esteettistä elämystä on luonnehdittu kauneuden kokemiseksi. Miksi jotain esinettä - tai ihmistä - on pidetty kauniina? Tutkijat ovat pohtineet muun muassa osien suhteita ja symmetriaa. Yleisesti symmetria liitetään kauneuteen, tosin moderni taide on hylännyt symmetrian ja siirtynyt mutkikkaampiin suhteisiin. Kun on tutkittu piirroksia, on havaittu, että kauneimpina pidetään piirroksia, joiden fraktaalidimensio D on noin 1,3. En nyt tässä selitä fraktaalidimension ideaa, kyseessä on geometrinen ominaisuus, mutta asia on aika mutkikas. Joka tapauksessa tulos on mielenkiintoinen. 

Esteettisiä elämyksiä voidaan tutkia varsin objektiivisesti funktionaalisen aivokuvauksen (fMRI) avulla. Ne osoittavat, että elämykset ovat mitattavia ja mutkikkaita, ja niihin liittyy useiden aivoalueiden aktivoitumista. Myös jotkut liikkeitä ohjaavat aivoalueet aktivoituvat, ja aivopuoliskoilla on erilaiset roolit. Kaikkiaan esteettiset reaktiot muistuttavat suuresti automaattisia moraalisia reaktioita. Musiikin estetiikka osoittautuu aivokuvausten perusteella erityisen rikkaaksi. Näin on lähinnä siksi, että musiikki tarjoaa paljon tapoja ärsykkeiden eksaktiin luokitteluun: sävelkorkeus, sointuharmoniat, sointiväri, moniäänisyys, rytmi jne.  

Vedetään asioita yhteen. Neurotieteet ovat konkretisoineet taidetta objektiivisesti. Ne selittävät luontevasti, mitä taide on ja miksi se on syntynyt. Samalla ne osoittavat, että taide ei ole häilyvää ja ylimääräistä, vaan olennaista ja tärkeää. Taiteelle annetaan myös piirre, joka on raadollisempi ja objektiivisempi kuin romantiikan ajalta periytyvä ylevä taidekäsite. Taide ei ole absoluuttista, vaan siihen liittyy sosiaalisissa suhteissa kilpailu ja statuksen tavoittelu. Objektiivinen taiteen tutkiminen luonnontieteen keinoin paljastaa sen syvästi inhimillisen luonteen. 

- - -

Pitää varmaan lieventää alussa esittämääni ihmettelyä taiteen ja luonnontieteen viileistä väleistä. Psykologia on toki pitkään ollut kiinnostunut taiteen kokemisesta, erityisesti se on kiinnostanut musiikkipsykologeja. Myös sosiobiologia on tullut mukaan 1980- luvulta alkaen: seksuaalisen valinnan tutkimus on pohtinut estetiikan roolia lisääntymisessä. Asioilla on tietenkin vanhempia juuria. Jo Charles Darwin pohti estetiikan biologista ja evolutiivista merkitystä. Tämän esikuvan mukaisesti etologia eli eläinten käyttäytymisen tutkimus on kiinnittänyt huomiota ääniin, eleisiin ja visuaaliseen viestintään seksuaalisessa valinnassa. Vaikka varsinainen taide mielletään lähes täysin inhimilliseksi piirteeksi. Elleivät sitten neurotieteet aikanaan romuta tätäkin myyttiä. Taiteen merkitys ihmisen seksuaalisessa valinnassa on myös ilmeinen ja voimakas, mutta tässä aihe täytyy jättää väliin. 

Lähdeluettelojen selaaminen viittaisi siihen, että taide nousee uudella tavalla psykologian tutkimuskohteeksi 1990- luvulla, kognitiotieteet ja neurotieteet ovat nyt selvästi vaikuttamassa. Psykologian ja neuropsykologian rajasta on tullut vähemmän selvä. Psykologia näyttää olevan yhä enemmän neuropsykologiaa. Ei myöskään pidä unohtaa kielen tutkimusta. Siellä on pitkään mietitty vaikkapa merkityksen arvoitusta - ja taide vaanii siinä aivan kannoilla. 

- - -

Nämä mietteet syntyivät lukiessani Michael Gazzanigan kirjaa Inhimillinen. Ainutlaatuisuutemme tiede (Terra Cognita 2009). Kirjassa juuri taide nähdään lähes ainoana puhtaasti inhimillisenä asiana. Muuten olemme hyvin samanlaisia muun eläinkunnan kanssa. Mutta kirjoittaja unohtaa jotain. Myös teknologia on syvästi inhimillistä. Ja tässä yhteisessä inhimillisyydessä taiteella ja teknologialla on paljon yhteistä. Itse olen kyllä tunnistanut tämän yhteyden. Kirjassani Tervanpoltosta innovaatiotalouteen käsittelen taidetta toistuvasti yhdessä tekniikan kanssa - ja olen näin jälkeenpäin ajatellen tästä oivalluksestani varsin ylpeä.  

Minulla on muitakin huomioita taiteesta. Rinnastan sen myös laatuun. Kirjassani Kirkastettu laatu pohdin ihmisen vaistomaista kykyä tunnistaa laatu. Totean kirjassani, että laadun tunnistaminen on sukua esteettiselle elämykselle, ja se taas on aivojen tuottama tunnereaktio. Ja vielä yksi havaintoni koskee insinöörityötä. Suunnittelutyötä tehdessään insinööri joutuu soveltamaan tietojaan monimutkaisessa fysikaalisessa maailmassa. Insinöörin luomukset on myös tarkoitettu toimimaan ihmisten muodostamissa yhteisöissä. Siksi insinöörin työ on tavattoman vaikeaa. Insinööri joutuu työskentelemään pitkälle vaistojensa varassa. Hänen työnsä muistuttaa hämmästyttävän paljon taiteilijan työtä.