perjantai 11. tammikuuta 2019

Tieteen laadusta

Tieteen asemasta on viime aikoina keskusteltu kriittisesti. Tiedettä uhkaa poliitikkojen nuiva suhtautuminen ja rahoituksen kuivuminen. Samaan aikaan tiedettä kyseenalaistaa erityisesti internetin kautta leviävä uskomustieto ja suoranainen tahallinen valetieto. Niin sanottu rokotuskielteisyys on vain osa suurempaa kuviota. Ilmastonmuutos on asia jota voidaan todentaa ja arvioida vain tieteen keinoin. Kiistattoman tiedon pitäisi vaikuttaa nopeasti päätöksentekoon ja talouselämään. Tieteen arvon kiistäminen näyttää palvelevan lyhyen tähtäimen poliittisia ja taloudellisia etuja. Tiede kaipaa kipeästi uskottavuuden – tai ainakin vaikutusvallan korjaamista.

Eräs näkökulma on tieteen laatu. Onko tiedolla ja tieteellä laatu, ja voidaanko sitä mitata ja arvioida? Ja nyt en tarkoita tietoa filosofien tarkoittamassa muodossa, vaan aivan konkreettisena asiana: inhimillisenä resurssina, joka ohjaa ihmisten jokapäiväistä elämää. Perustuuhan suuri osa kulttuuria ja oikeastaan koko ihmiskunnan olemassaolo nimenomaan tietoon. Joten on täysin aiheellista kysyä, voidaanko siihen liittää sana ”laatu”? 

Voitaisiinko aluksi vaikka erottaa tieto tieteestä ja ylipäätään puhua tiedosta hieman yleisemmällä tasolla? Se voisi olla ihan järkevä tapa edetä. Tiede on sitä paitsi aika helppo kuvailla ymmärrettävästi. Sehän on vain hyväksi osoittautunut tapa kerätä tietoa ja arvioida ja käsitellä sitä. Vaikka samalla on hyvä muistaa, että monet olennaiset tavat kuvailla tietoa on kyllä keksitty tieteen piirissä. Tieteen laatua kuvataan myös sellaisilla mittareilla, joita käytetään pelkästään tiedettä koskevissa asioissa. Ja monilla tieteen mittareilla ei välttämättä ole mitään tekemistä tiedon ja sen laadun kanssa.

Kun puhutaan tiedosta ihan yleisellä tasolla, ensiksi tulee mieleen, että sillä on merkitystä vain ihmisille. Tosin usein väitetään, että tieteen tehtävä on löytää ja paljastaa luonnon salaisuuksia. Mutta ei luonnossa ole mitään salaisuuksia, eikä luonto tarvitse eikä käytä tietoa mihinkään. Kyllä tieto on jotain sellaista, mitä vain ihmiset tulkitsevat ja käyttävät. Ja ihan omista syistään. Tähän pitää liittää sellainen huomautus, ettei myöskään laadulla ole itseisarvoa. Laatukin on olemassa vain suhteessa ihmiseen. 

Yleisesti ollaan sitä mieltä, että tiedon pitää olla koodattuna symboliseen muotoon. Toisin sanoen tieto ilmaistaan puhuttuna tai kirjoitettuna tekstinä tai jollain muulla tavalla, kuten kuvien tai matematiikan avulla. Tästä päästään helposti laatuun: jos tieto on koodattua, se pitäisi koodata niin, että se on ymmärrettävää ja että sen tulkitsemisessa ei synny suuria erimielisyyksiä. Tämä voi tuntua itsestään selvältä, mutta ei se ole sitä. Kovissa tieteissä kuten teoreettisessa fysiikassa ja kosmologiassa voi olla ongelmia ymmärrettävyyden ja tulkinnan kanssa. Jos tietoa on vaikea ymmärtää tai tulkita, niin onko kyseessä silloin vaikeaselkoisella tavalla tehty koodaus, vai tiedon perustavanlaatuinen, ontologinen ominaisuus? Joskus se on jopa molempia.

Käytännössä on aivan olennaista, miten tietoa tulkitaan sen tuottanutta suppeaa yhteisöä laajemmassa piirissä. Tiedon arvoon tai laatuun pitäisi kuulua myös, että se voidaan käsittää. Ja se taas palvelee kahtakin tehtävää: tiedon itsensä verifiointia, ja sen merkitysten pohtimista. Tuo jälkimmäinen näkökulma on myös tärkeä asiantuntijoille, koska nopeasti edistyvät alat ovat usein poikkitieteellisiä.

Entä onko tieto välttämättä vain koodattua? Useinhan ihminen toimii tuntemusten ja aavistusten varassa. Eikä niitä edes voi koodata. Tietoon kuuluu aivan olennaisesti myös sellainen ulottuvuus, jota ei ole koodattu. Se ilmenee pikemminkin käyttäytymisessä. Käytännön tilanteissa ihmiset osaavat toimia tarkoituksenmukaisesti ja jopa suurella varmuudella, vaikka eivät osaisi perustella toimintaansa. Sitä sanotaan hiljaiseksi tiedoksi. Arkielämässä hiljaisella tiedolla on paljon suurempi rooli kuin koodatulla tiedolla. Ja myös tieteen tekemisessä hiljaisen tiedon merkitystä ollaan vähitellen tajuamassa. Hiljainen tieto ohjaa aivan ilmeisesti ihmisen toimintaa, ja yleensä tekee sen niin, että ihminen ei sitä itse huomaa. 

On syytä ottaa käyttöön uusi jaottelu. On olemassa tekninen laatu, joka on helposti näkyvä ja mitattava. Ja sitten on olemassa myös koettu laatu, joka on henkilökohtaisempi asia ja joka jollain lailla koetaan tunteiden kautta. Ihminen ei välttämättä edes huomaa hyödyntävänsä hiljaista tietoa, kun taas koodatun tiedon kohdalla ihminen on aina tekemässä jonkinlaista arviointia ja valintaa, ja varmaan ymmärtääkin sen. Siinä mielessä koodattu tieto on jollain lailla teknistä. Mutta ei se välttämättä silti ole objektiivista. Jonkun koodin mieltäminen tiedoksi ja sen merkityksen tunnistaminen on hirveän paljon kiinni henkilökohtaisista asioista, kuten esimerkiksi aiemmasta kokemustaustasta. 

Palataan koodattuun tietoon. Sehän on ”tieto”-sanan yleisin merkitys, sillä lisäyksellä että mukana on aina tulkintaa. Tiedon laadun arvioinnissa voidaan ottaa avuksi tieteen piirissä syntyneitä tiedon luonnehdintoja. Niitä voi helposti tunnistaa ainakin kolme: uutuus, relevanssi ja totuus. Laitoin ne tähän käännettyyn tärkeysjärjestykseen, ja myös vaikeusjärjestykseen. Helpoin laatu saattaisi olla tiedon uutuus. Tietohan on tietysti uusi sille ihmiselle, joka on sen tuottanut. Muutenhan hän ei edes mieltäisi sitä tiedoksi. Tosin saattaa olla, että sama asia tiedetään jo jossain muualla. 

Uutuuden arviointi on periaatteessa selvää, vaikka ei siihen mitään helppoa keinoa löydy edes tutkijoille. Ennen kaikkea pitää seurata omaa alaansa, lukea paljon ja jutella samalla alalla toimivien ihmisten kanssa. Lopullisesti tiedon uutuus voi selvitä, kun kirjoittaa sen tiedon pohjalta julkaisun. Silloin joko julkaisun arvioijat tai lopulliset lukijat palauttavat tutkijan maan pinnalle. Yleensä uutuus selviää, kun tekee asiasta kirjallisuustutkimusta ja nettihakuja. Mutta joskus mennään raskaamman reitin kautta. Ja uutuus ei aina ole jyrkkä asia. Voi sattua, että on keksinyt sinänsä tunnetusta asiasta jonkun uuden piirteen.

Relevanssissa on kysymys siitä, onko joku tieto sinänsä merkittävää, eli onko tiedon alue kiinnostava ja tärkeä. Se on kokonaan eri asia kun uutuus, ja se on myös aika lailla mielipidekysymys. Kiinnostavalla alalla on paljon tutkijoita, ja silloin uuden tiedon tuottaminen on vaikeaa. On helpompaa tuottaa uutta tietoa alalta, joka ei ole merkittävä. Mutta tilanne voi muuttua ajan kuluessa, mitättömäksi tuomittu aihe voi joskus osoittautua hyvinkin kiinnostavaksi. 

Puhutaan myös sisäisestä relevanssista. Siinä on kysymys tiedon koodatun esitysmuodon laadusta. Kyse on siitä, onko esityksessä käytetty hyvää metodista otetta, ja onko tiedon informaatiosisältö selkeästi erottuvaa. Tämähän on lähes itsestäänselvyys, mutta siitä huolimatta se kertoo jotain olennaista. Erityisesti tieteellisessä julkaisussa pitää pystyä osoittamaan, mikä on keskeinen informaatiosisältö, miten se on tuotettu, ja miten se on perusteltu. Informatiivisuus tai ymmärrettävyys on siinä mielessä kiinnostava, että se näyttää lähestyvän koettua laatua. Tietoahan omaksutaan ja hyödynnetään aina subjektiivisen kokemisen kautta.

Jännittävin ja olennaisin tiedon kriteeri on kaiken todellisen tiedon äiti eli totuus. Vaikka se on aivan keskeinen vaatimus, se on samalla myös hyvin vaikea asia. Totuudenmukaisuus on tieteenteon tärkein ongelma. On olemassa yleisluontoisia totuusteorioita, ja eri tieteenaloilla on käytössä myös erilaisia kriteerejä. Ja varmaan on syytä mainita postmodernismi. Se on filosofinen suuntaus, joka alkaa olla jo lähes unohdettu, mutta se elää edelleen tietyn ikäisten ihmisten mielissä. Jyrkässä muodossaan postmodernismi kiistää tieteellisen tiedon ”totuuden” kokonaan, jopa luonnontieteiden kohdalla.

Tiede on joutunut terävöittämään metodejaan postmoderneja hyökkäyksiä vastaan, aivan samoin kuin se joutui terävöittämään niitä kirkon hyökkäyksiä vastaan joitakin vuosisatoja aikaisemmin. Joten kaiken lopputuloksena tiede voi kyllä edelleen hyvin. Jopa paremmin kuin koskaan, ainakin jos mitataan tutkijoiden tai julkaisujen määrällä. Mutta suuren yleisön silmissä tieteen julkinen imago ja uskottavuus on varmaan jossain määrin kärsinyt. Tämä tulee hyvin ilmi ilmastonmuutoskeskustelussa. Ilmastotutkijoita vastaan hyökätään kahdella rintamalla. Toisaalta tietoja vääristellään, tai jopa tekaistaan olemattomia tutkimustuloksia. Toisaalta tiedettä vastaan hyökätään postmoderneilla argumenteilla. Eli koska ihminen ei voi tietää mitään, ilmastonmuutoksestakaan ei voi tietää mitään. Vaikka strategiat näyttävät olevan ristiriidassa keskenään, ne tähtäävät samaan lopputulokseen, eli ilmastonmuutosta koskevan tiedon hämärtämiseen.

Jos halutaan tarkentaa totuuden kriteerejä, tarkastellaan ensin tiedon olemusta. Sen rakenneosina ovat väitteet, jotka koskevat jotain asiantilaa tai lainomaista käyttäytymistä. Tieteellinen tutkimus muotoilee tällaisia väitteitä, ja ottaa samalla huomioon niiden relevanssin. Väitteiden pitää olla jonkun mittapuun mukaan tärkeitä, uusia ja kiinnostavia. Ja sitten väitteet joko osoitetaan tosiksi tai epätosiksi. Usein esitetään sellainen lisävaatimus, että tieteellisen väitteen pitää olla ainakin periaatteessa kumottavissa, jotta se ylipäätään olisi tieteellinen. Edes tämä ei kuitenkaan ole täysin kiistatonta.

Luonnontieteissä ja muissa sen metodeja noudattavissa tieteissä väitteet muotoillaan jonkun keinotekoisen esitystavan, esimerkiksi matematiikan avulla. Jos tuo esitys on sisäisesti ehjää, eli sen lauseet on muotoiltu sääntöjen mukaan ja mahdolliset todistukset tehty oikein, silloin asia on ainakin puoliksi selvä. Juuri tätä rakenteellista selkeyttä sanotaan sisäiseksi relevanssiksi. Sitten jää jäljelle vain tulkinta ja todentaminen. Eli selvitetään kokeiden tai havaintojen avulla, vastaako matematiikan kuvaama tilanne tai käyttäytyminen tutkittavaa ilmiötä.

Teoria on laajempi käsite. Se on puite oletetun asiantilan selittämiseksi, ja siihen voidaan sitten liittää täsmällisemmin muotoiltuja ilmiöiden malleja. Väitteitä ei aina voi pukea matematiikan muotoon, vaan ne voidaan esittää vaikka kielellisesti, kunhan esitys on selkeä. Esimerkiksi että lääke A parantaa sairauden B, tai tutkia tietyn väestöryhmän koulutuksen vaikutusta elinikään. Aika tavallista on tehdä mittauksia tai havaintoja ja käsitellä niitä tilastotieteen avulla.

Tässä kannattaa muistaa, että arkikielessä "teoria" tarkoittaa usein jotain epätäsmällistä tai hataraa. Sanotaan, että "tuohan on vain teoriaa", kun tarkoitetaan, että se tuskin on totta. Vaikka oikeasti hyvin muotoiltu teoria on jo sinänsä hieno juttu, ja todennettu teoria on jotain aivan mahtavaa!
Tähän liittyy metodin käsite. Tiedon laadun tunnusmerkki on, että se on osoitettu paikkansapitäväksi käyttämällä tieteenalalle sopivia todentamisen keinoja. Tämän kriteerin hyvä puoli on, että sen noudattamisesta voi varmistua lukemalla ne tieteelliset artikkelit, joissa tuo tieto on alun perin esitetty. Haittana on, että yleensä niiden lukeminen edellyttää suurta asiantuntemusta. Ja toinen ongelma on, että metodit ovat eri tieteenaloilla hyvin erilaisia. On myös niin, että tieteellisellä tiedolla on erilaisia käyttäjiä tavallisista kansalaisista muiden tieteenalojen tutkijoihin ja samaa asiaa tutkiviin kollegoihin. Saman alan tutkijoilla on tavallaan suurin vastuu tiedon laadusta, koska heillä on parhaat edellytykset arvioida sitä kriittisesti.

Tiedeyhteisön käyttämät tieteen kriteerit tähtäävät aika vahvasti tekniseen laatuun. Tietoa tuotetaan hyvinkin erilaisilla tavoilla ja erilaisissa paikoissa, kuten yliopistoissa, tutkimuslaitoksissa, ja yritysten laboratorioissa. Olennaista on se, miten tulokset raportoidaan ja julkaistaan. Tutkijat kirjoittavat julkaisuja, joilla on yleensä varsin vakiintunut muoto. Julkaisujen käsikirjoitukset tarkastetaan ja karsinnan jälkeen osa niistä julkaistaan tieteellisissä aikakauslehdissä. Tai sitten tutkimustulokset esitellään suullisesti konferensseissa, ja myös silloin tapahtuu karsinta tarjottujen käsikirjoitusten ja ehdotusten joukosta.

Keskeinen väline tässä prosessissa on julkaisujen ennakkotarkastus. Sitä sanotaan vertaisarvioinniksi, koska tarkastajiksi valitaan päteviksi tiedettyjä tutkijoita. Tällä tavalla varmistetaan, että julkaisut täyttävät laatuvaatimukset, siis että tieto on riittävän uutta ja että tieto on todennettu tieteenalalla sovellettavilla menettelyillä. Käytännössä heikot julkaisut kyllä karsiutuvat ja siten turhien julkaisujen tulva pienenee. Mutta eihän se ihanneratkaisu ole, vaan pikemminkin välttämätön paha, koska erityisesti arvostettuihin lehtiin ja konferensseihin tarjotaan valtavasti käsikirjoituksia.

Arvioinnin eräänä ongelmana on, että arvioijat käyttäytyvät konservatiivisesti. Helpoiten hyväksytään käsikirjoituksia, jotka eivät juuri poikkea valtavirrasta. On esimerkkejä siitä, kuinka täysin uusia ja poikkeavia ajatuksia esittelevillä käsikirjoituksilla on vaikeuksia tulla hyväksytyiksi. Ja silti vertaisarviointi ei ole pystynyt estämään tieteellisiä huijauksia. Eiväthän arvioijat voi mennä tutkimuslaitoksiin selvittämään, miten tulokset on oikeasti tuotettu. Onneksi huijaukset ovat harvinaisia.

Luultavasti kaikki kiinnostavat ja tärkeät tutkimustulokset pääsevät ennemmin tai myöhemmin esille, vaikka ei välttämättä heti alan ykköslehdissä. Tutkija voi aina tarjota julkaisuaan vähemmän kilpailtuihin lehtiin, tai julkaista sen avoimella julkaisufoorumilla. Ja jos tuloksilla on todella arvoa, ne kyllä lopulta saavat huomiotakin. Se vain viivästyy, usein jopa vuosia.

Tutkimustyöhön liittyy aina suuri epävarmuus, joka koskee sekä tieteellisiä tuloksia että hyötyjä. Tiedeyhteisö ei edes arvioi tuloksia hyödyn mukaan. Hyöty nimittäin syntyy aivan toisenlaisen mekanismin kautta. Tiedon hyödyllisyys ei yleensä näy julkaisuvaiheessa. Se tulee jos on tullakseen, ja joka tapauksessa paljon myöhemmin. Siihen voi silloinkin mennä 5-10 vuotta, mutta usein paljon kauemmin. Ja on vielä yksi tieteen mitta eli potentiaali. Tieteellinen löytö saattaa mullistaa ajattelua monella tavalla, ja se saattaa jopa avata aivan uusia tieteenaloja. Julkaisuvaiheessa potentiaalia on vielä vaikeampi tunnistaan kuin hyödyllisyyttä.

- - - - -

Tämä tiivissisältöinen kirjoitus sisältää otteita kirjastani Kirkastettu laatu. Keskusteluja olennaisesta. Kirjassa pohditaan laatua monesta eri näkökulmasta. Laatu on ihmisten toimintaa ja aikaansaannoksia hahmottava, äärimmäisen tärkeä käsite. Laatu kuulostaa tylsältä, mutta on kaikkea muuta kuin tylsää. Siihen kannattaa tutustua.

maanantai 7. tammikuuta 2019

Tiede pitkä, elämä lyhyt

Tekninen edistys on näyttäytynyt meille koko 1900- luvun lähes keskeytymättömänä innovaatioiden ketjuna. Tiedemiesten ja keksijöiden ideat muuttuvat nopeasti hyödyllisiksi arkielämän apuvälineiksi. Vai muuttuvatko todella? Ehkä todellisuus onkin ollut toisenlainen, ja jostain syystä me emme vain ymmärrä, että edistys ei ole taattua, eikä se etene kuin juna.

Mutta aloitetaan positiivisesta. Voimakoneet alkoivat yleistyä 1700- luvulla. Ne mullistivat tehtaiden käyttövoiman, matkustamisen, ja lopulta ne määräsivät kaupunkiasumisemme raamit ja kavensivat luonnolle jäävää tilaa kaikkialle tunkevan autoistumisen myötä. Voittokulku on todella jääväämätön ja vaikuttava – mutta unohdammeko, että koko prosessiin kului 300 vuotta siitä kun se ensin alkoi pitkä esivaiheen jälkeen käynnistyä? Ja voisimme surra myös sitä, että henkilöauton moottori toimii edelleen säälittävällä alle 30 prosentin hyötysuhteella.

No sähkö nyt ainakin täyttää modernin innovaation tunnusmerkit. Teollinen sähkövoiman hyödyntäminen käynnistyi 1870- luvulla. Se on tekniikan ihmeistä uskollisimpia ja nöyrimpiä palvelijoitamme. Mutta ensimmäiset runsaat sata vuotta sähkövoiman hyödyntäminen oli hankalaa. Vasta 1970-luvulla kehittynyt tehoelektroniikka antoi ihmiskunnalle täyden kyvyn hallita sähköenergian eri hyödyntämismuotoja. Sitä paitsi – voi surkeus! Emme edelleenkään osaa varastoida sähköä tehokkaasti. Tästä ongelmasta olen kirjoittanutkin. Sähkön varastoinnin taidon historia on noin 250 vuoden mittainen – emmekä ole vieläkään oppineet sitä taitoa kunnolla.

Polymeerikemia teollisessa mittakaavassa syntyi noin vuonna 1950. Siis muovit ja niiden valmistus. Ja tässä edistys oli kerrankin nopeaa. Nyt olemme pulassa muovijätteen kanssa. Oikeastaan koko keksintö oli turha. Ihmiskunta olisi hyvin pärjännyt ilman muovia, erilaisten luonnonpolymeerien, vahojen ja rasvojen varassa.

Televisio ja sen edeltäjä kuvalennätin keksittiin 1880- luvulla. Vasta 1960-luvulla televisio ilmestyi suomalaisiin koteihin.

Avaruuslentojen fysiikka selvitettiin 1900-luvun alussa, ja teknologia perustuu 1940- luvun rakettitekniikkaan. Mitään mullistavia parannuksia ei ole syntynyt. Rakettien ja avaruusalusten valmistustekniikka on parantunut, mutta ratkaisevia edistysaskeleita ei ole otettu. Syitä on useita. Parempi ja halvempi tekniikka on haastavaa, mutta realistista, oikeastaan sen periaatteet tunnetaan jo. Ongelmana on, että alan taloudellinen potentiaali on pieni, eikä se ole ihmiskunnalle eloonjäämiskysymys. 
 
Tietokoneet valloittivat kotimme ja myöhemmin taskumme 1990- luvulta alkaen. Tietokone keksittiin kuitenkin elektronisessa muodossaan jo 1940-luvulla. Ja Charles Babbage ja Ada Lovelace luonnostelivat sen mekaanisen version, analyyttisen koneen yli 100 vuotta aiemmin. Suuren yleisön kannalta tietokone oli kuriositeetti tai enintään tiedemiesten ja insinöörien outo apuväline, kunnes sen sosiaaliset käyttömahdollisuudet tekivät siitä yleisen. Tarvittiin toki myös useita vuosikymmeniä insinöörien kehitystyötä, kunnes sen keskeinen osa kutistui gramman murto-osan painoiseksi mikroprosessoriksi.

Kun tutkimme tarkemmin tekniikan kehitystä, huomaamme, että asioilla on useimmiten pitkä esihistoria. Kiinnitämme huomiomme vain tekniikan lyhyeen taloudellisen hyödyntämisen kukoistuskauteen. Unohdamme, että ei ollut helppoa tai suoraviivaista päästä siihen vaiheeseen. Saatamme myös kuvitella, että keksintö syntyy jossain alkeellisessa muodossa, ja kehittyy vähitellen täydelliseksi. Todellisuus on toisen näköinen. Tekniikassa ei ole lineaarisia polkuja, vaan pikemminkin jatkuvasti haarautuva puu. Tai oikeammin verkosto, jossa ideat sekä haarautuvat, että yhdistyvät uudelleen tukevammiksi oksiksi. 

Charles Darwin teki tunnetuksi evoluution idean tutkimalla elävien olentojen erilaisia ilmenemismuotoja. Jos biologit eivät olisi keksineet evoluutiota, insinöörit olisivat joka tapauksessa keksineet sen tutkimalla, miten keksinnöt ja erilaiset koneet tulevat maailmaan. 
 
Lähitulevaisuudessa energiakriisi ja ympäristökriisi alkavat uhata koko ihmiskuntaa. Siihen on syynsä: olemme parantaneet lajimme elinvoimaa tieteen ja tekniikan kautta. Valitettavasti kykymme hallita tätä prosessia on puutteellinen. Asiaa on nyt myöhäistä surra, mutta on järkevää etsiä ratkaisua samasta ilmiöstä, joka on ongelman aiheuttanut, eli teknologiasta. On toki muitakin ratkaisuvaihtoehtoja, mutta ne ovat kauhistuttavia. 

Voisimme tarkastella erästä tulevan kriisin osaongelmaa, eli energian tuottamista. Siinä on hyvä pitää mielessä edellä luonnehtimiani tekniikan kehityksen piirteitä. Asiat eivät suju niin joutuisasti kuin kuvitellaan. 

Fuusiovoimaloita on tutkittu 1940-luvulta alkaen. Fuusioreaktio tapahtuu erittäin korkeassa lämpötilassa. Siitä aiheutuu kovia teoreettisia ja käytännöllisiä haasteita. Hanke kuitenkin etenee. Kansainvälisenä yhteistyönä kehitettävä ITER-reaktori valmistunee 2020-luvun lopulla, ja kaupallista energian tuotantoa demonstroidaan ehkä 2050- luvulla. Ei siis aivan pian. 
 
Fuusioenergian vaihtoehto saattaa kuitenkin olla aivan erilainen. Sähkön tuottaminen auringon säteilystä on eräässä mielessä läpimurtovaiheessa. Aurinkosähkö on jo nyt halvempaa kuin kilpailevat ”päästöttömät” energian tuotantotavat. Yhden watin kapasiteetti maksaa suuruusluokkaa 10 senttiä. Luku on epävarma, mutta joka tapauksessa aurinkosähkö halpenee nopeasti. 
 
Nykyiset aurinkokennot perustuvat valosähköiseen ilmiöön puolijohteissa. Vaihtoehtoisessa rectenna- teknologiassa valo, joka on sähkömagneettista säteilyä tasasuunnataan suoraan sähköksi. Silloin voidaan hyödyntää myös säteilyn infrapuna-alue. Tekniikka on kuitenkin vaikeaa, eikä se vielä toimi käytännön mittakaavassa. 
 
Oheinen kuva esittää aurinkokennojen laboratoriossa saavutetun hyötysuhteen kehitystä. Kuvasta käy hyvin ilmi kehityksen hitaus ja kehitettävien teknologioiden moninaisuus. 




lauantai 5. tammikuuta 2019

Insinööri likaa kätensä

Jos sun pitää haistaa, jos sun pitää maistaa kaikkia aineita,
sun pitää liata kätesi vereen ja pitää sydämes puhtaana

Tuomari Nurmio

Insinöörin työ on siistiä sisätyötä, ja lisäksi hyvin palkattua. Sitä vain istuu siistissä toimistossaan kravatti kaulassa ja nauttii elämästä. Alaiset tekee työn, juoksevat ympäriinsä ja hokevat: kyllä herra insinööri, aivan heti, herra insinööri. Ehkä näin voi ajatella, ja ehkä joku näin ajatteleekin. Mutta tämä ei suinkaan ollut syy, miksi ryhdyin itse opiskelemaan insinööritieteitä. Mikä se oikea syy siten mahtoi olla? Olen koettanut pohtia asiaa, mutta en ole saanut asiaa selville. Ei se niin ollut, että uravalinta olisi ollut sattumaa. Vaikka oli minulla toki mielessä vaihtoehtojakin. Mutta kyllä kiinnostukseeni oli selvä syy. Ongelma vain on sinä, että tuo syy ei suostu muuttumaan sanalliseksi selitykseksi. 

Olin siis valtavan kiinnostunut tekniikasta ymmärtämättä miksi. Jos oikein yrittäisin asiaa selittää, kiinnostus on saman kaltaista kuin kiinnostus luontoon tai kiinnostus tieteeseen. Halusin ymmärtää, miten maailma toimii. Mutta tuo ymmärrys ei ole kielessä, vaan halussa olla jollain lailla mukana. Ja koin, että insinöörityö on jonkinlainen oikotie ymmärryksen ytimeen: tekemällä itse pääsee lähemmäs olennaista. Toki ymmärsin jo hyvin nuorena, että insinöörien luomukset ovat karkeita ja yksinkertaistettuja luontoon verrattuna. Mutta jotain samaa siinä on. 

Nuorena insinöörinä halusin yleensä käydä tehtaalla katsomassa, miten asentajat toteuttivat luomukseni. Käynnit olivat kahdella tavalla kiinnostava. Ensinnäkin opin tuntemaan vajavaisuuteni. Tosin ilman käyntejä asentajat tuskin olisivat tulleet kysymään, ”mitä tämä tarkoittaa”. Pikemminkin he ratkaisivat asiat suoraviivaisesti ja paremmin kuin minä itse olisin osannut. Mutta kun hain palautetta, työni kehittyi vähitellen paremmaksi. Toinen oppi oli, että ihmiset eivät suinkaan loukkaantuneet siitä, että tunsivat itseään tarkkailtavan. Asia oli täysin päinvastainen. He olivatkin iloisia siitä, että joku oli kiinnostunut heidän työstään, ja selostivat auliisti vaikeuksiaan. Käynnit tehtaalla olivat aina hyvin miellyttäviä. Sain toki palautetta omasta työstäni, mutta myös laajempaa palautetta siitä, miten asiat koko firmassa oli ylipäätään organisoitu vähemmän onnistuneesti. 

Automaatiolaitteiden testaus ja käyntiinajo opetti minulle aika paljon insinöörityön luonteesta konkreettisen kautta. Vasta paljon myöhemmin kaivoin esille tekniikan filosofisen ja teoreettisen perusluoteen. Asiaa tarvinnee selittää. Automaation toiminnan perustana on ohjelmointi, ja se tehdään turvallisesti omalla työpaikalla. Kun ohjelma on kirjoitettu, se pitää testata. Ohjelman testaaminen on vaikeimpia asioita, joita insinöörit joutuvat toistuvasti tekemään. Teimme kaikkemme, jotta ohjelmamme olisivat mahdollisimman virheettömiä ja luotettavia. Ole kirjoittanut näistä teknikoista aiemminkin. Mutta kaikkea ei voida tehdä laboratorio-olosuhteissa, missä käytössä on parhaat menetelmät ja välineet. Testaus joudutaan viimeistelemään todellisissa käyttöolosuhteissa tehtaalla. 

Joten aikanaan koittaa pelottava totuuden hetki. Sitä sanotaan käyttöönotoksi. Sanan ammatillisen pätevä sointi varmaan miellyttää tehtaanomistajan korvaa. Mutta se kätkee sisäänsä sotkuisen prosessin, joka on kaukana teknokraattien unelmista. Käyttöönoton aluksi elektroniikkakaapit ja kaikki tarvittava dokumentaatio, kaapelit, anturit ja pikkusälä kuljetetaan tehtaalle ja asentajat asentavat sen paikalleen niin kuin kuuluu. Sitten suunnittelijat matkustavat tehtaalle nähdäkseen, mikä on tilanne.

Prosessi alkaa etsimisellä. Minne elektroniikkakaapit on sijoitettu ja miten ne on asennettu. Jos kaikki on hyvin, eli elektroniikkakaapit on kytketty pakalleen ja prosessilaitteet löytyvät jostain tehtaan muiden koneiden seasta, käynnistetään tietokone. Ja jos sekin onnistuu, tutkitaan prosessikaapelointi. Siinä tarvitaan kaksi ihmistä ja radiopuhelimet: toinen kulkee tehtaalla laitteelta laitteelle, ja toinen tarkistaa signaalin toiminnan tietokoneen päästä. Ja jos kaikki on kunnossa, vaikka yleensä ei ole, aletaan varovasti ajaa tehtaiden koneita, jotta nähtäisiin, onnistuuko automaatio ohjaamaan tehdasta. Ja yleensä ei onnistu aivan heti vaan hommaan kuluu päiviä ja jopa viikkoja. Siinä hommassa tarvitaan apuna konetoimittajan asentajia ja tehtaan työväkeä. 

Käyttöönotossa insinööri panee itsensä konkreettisesti ja fyysisesti likoon. Hän joutuu etsimään viallisia kytkentöjä ja laitteita. Joskus ne löytyvät koneiden sisältä tai jopa niiden alta. Talvella konesali saattaa joskus olla jääkylmä. Joskus joutuu etsimään kadonnutta sähköä tai kadonnutta maadoitusta. Tai ihmettelemään, mikä ilmiö tärvelee elektroniikkaan syötettävän sähkön häiriöillä, ja miten ne poistetaan. Ja mitä pahinta, joutuu paikkaamaan omia virheitään. Eivätkä työkalutkaan aina ole laboratoriotasoa. Joskus joutuu käyttämään vasaraa ja morapuukkoa.

Kun näin kuvan brittiläisestä insinööristä Isambar Kingdom Brunelista (1806 – 1859), tunsin heti sympatiaa häntä kohtaan. Siinä on insinööri, joka panee itsensä likoon siellä, missä piirustukset muuttuvat teräkseksi, höyryksi ja sähköksi. Hän halusi itse nähdä kaiken, tutkia ja kokeilla kaikkea, ja ratkaista ongelmia, joista ei ollut puutetta. Kengät on savessa, housut likaiset ja rutussa, takki napitettu miten sattuu. Mutta silinterihattu pysyy päässä ja sikari röyhyää suupielessä. Mies minun makuuni!

Isambard Kingdom Brunel on äänestetty kotimaassaan merkittävimmäksi britiksi Winston Churchillin jälkeen. Vuonna 1851 hän sai ajatuksen todella suuren höyryaluksen rakentamisesta. Ideana oli skaalaus eli mittakaavaetu. Tämä pyrkimys on hyvin tyypillinen teknologiahankkeille, ja sitä sovelletaan vielä nykyisinkin esimerkiksi konttilaivoissa, risteilyaluksissa ja matkustajalentokoneissa. Brunelin alus Great Eastern oli uppoumaltaan yli kuusi kertaa suurempi kuin mikään muu siihen asti rakennettu alus. 
 
Osoittautui, että Brunel otti hankkeessaan liian suuren harppauksen. Heti projektin alussa tehtiin kohtalokkaita säästöjä. Rakennusurakka annettiin telakalle, jonka tarjous oli vain puolet Brunelin itse laatimasta kustannusarviosta. Ongelmat alkoivat paljastua, kun alihankkija ei pystynyt käyttämään riittävän nopeasti hankkeeseen tilattua terästä. Telakkayhtiö ajautuikin vararikkoon, kun vasta neljäsosa rungon rakennustyöstä oli valmis. Laivan kokoaminen niittaamalla teräslevystä osoittautui tavattoman vaivalloiseksi, koska teräsrakentamisen tekniikka oli tuohon aikaan vasta kehittymässä. 
 
Laivan suuren koon takia sille olisi tarvinnut rakentaa myös uusi telakka vesillelaskuratoineen. Tässäkin säästettiin, alus rakennettiin rannan suuntaisena, ja Brunel suunnitteli höyrykäyttöiset vintturit, joiden oli tarkoitus kiskoa alus sivuttain veteen. Ensimmäinen vesillelaskuyritys päättyi onnettomuuteen, joka surmasi yhden sivullisen katsojan. Vesillelasku onnistui vasta kolmannella yrityksellä vuonna 1858, ja tuli lopulta maksamaan kolmanneksen koko laivan hinnasta.

Brunel paneutui hankkeen johtamiseen koko tarmonsa, valtavan kokemuksensa ja nerokkuutensa voimalla, mutta hänkään ei mahtanut teknisille ja taloudellisille tosiasioille mitään. Kerrotaan, että hän poltti 40 sikaria päivässä ja nukkui vain neljä tuntia yössä. Hänen terveytensä petti lopullisesti, kun laivan neitsytmatkalla tapahtui tuhoisa kattilaräjähdys, ja Brunel syytti onnettomuudesta omaa laiminlyöntiään. 

Kaikesta huolimatta Great Eastern oli hyvin suunniteltu alus, ja osoittautui monessa suhteessa toimivaksi. Se vain oli liian iso. Aluksen suuri koko vaikeutti pääsyä satamiin, eikä sitä voitu huoltaa tavallisilla telakoilla. Se ei myöskään mahtunut vasta valmistuneeseen Suezin kanavaan. Sen käyttö linjaliikenteessä ei missään vaiheessa ollut kannattavaa, ja lopulta se muutettiin kaapelinlaskualukseksi.

Olen kertonut Brunelin hankkeesta blogikirjoituksessa Ihmeellinen mittakaava, ja kirjassani Projektitoiminnan musta kirja. Insinöörityön luonne on mutkikkaampi juttu, sillä se sulkee sisäänsä koko ihmisten luoman maailman ja suuren osan luontoa. Olen haarukoinut sitä kirjassani Tervanpoltosta innovaatiotalouteen


Insinööri Brunel on uppoutunut työhönsä.
Housut on savessa, mutta sikari ei sammu!