torstai 17. lokakuuta 2019

Koodaus - kansalaistaito?

Koodaus- tai oikeastaan ohjelmointi on jotain uutta ja modernia. Se on digiaikaa, ohjelmat rakentavat tulevaisuuttamme - ja tekevät nykyisyytemme hankalaksi. Pitäisikö meidän tietää jotain ohjelmoinnista? Ainakin kouluihin on haluttu ohjelmoinnin opetusta. Ehkä se saa oppilaat jopa innostumaan koulunkäynnistä. Teollisuus valittaa koodaripulaa (koodari tarkoittaa siis ohjelmoijaa, koodivääntäjää, softanörttiä, koodiapinaa...). Huoli on herännyt. Miten meidän käy tulevaisuudessa? Pitäisikö maahanmuuttajista ja työttömistä metsureista kouluttaa koodareita? 

Hyvä. Aion nyt kertoa tosiasioita ohjelmoinnista. Istukaa tukevasti ja pidelkää hatuistanne.

Minulla on luultavasti riittävästi natsoja sanomaan asiasta jotain. Olen työssäni koodannut vuosien varrella kymmenillä erilaisilla ohjelmointikielillä. Ensimmäisen ohjelmani tein kesällä vuonna 1968, päästyäni juuri opiskelemaan teknilliseen korkeakouluun (nyk Aalto yliopisto, latojan huomautus). Opettelin käsikirjasta ALGOL - nimistä ohjelmointikieltä. Sitten "kirjoitin" ohjelman lävistämällä sen reikäkorteille. Korttinippu kiikutettiin laskentakeskukseen, josta seuraavana päivänä saattoi hakea ohjelman tuottamat tulosteet. Jännityksellä odotetut tulokset saattoivatkin olla vain pari sivua paperia, muutama harva rivi ja pölkkykirjaimilla tuomio: SYNTAX ERROR. Ahaa, ohjelmassa on virhe, pitää korjata. Uudelleen lävistetyt korjatut reikäkortit pakkaan viallisten tilalle, ja nippu uudelleen laskentakeskukseen. Ehkä se nyt toimii - tai sitten ei vieläkään. 

Tämähän on pelkkää teknologianostalgiaa! Tietokoneet ovat kutistuneet satojen kilojen painoisista kaapeista muutaman gramman siruiksi. Ohjelmia ei enää lävistetä pahvikorteille tai paperinauhoille, vaan ne sijaitsevat sähkövarauksien näkymättäminä kuvioina piisirujen pinnalla, tai ne pannaan pilveen (joka on kyllä ihan oikea sähköllä käyvä kone jonkin entisen tehdasrakennuksen konehallissa). Tietokoneiden valtavasta fysikaalisesta metamorfoosista huolimatta tosiasiat eivät ole puolessa vuosisadassa miksikään muuttuneet. Joten voin paljastaa salaisuuden: ohjelmointi on KOVAA TYÖTÄ. 

Oudompaa on, että ulkonaisesta metamorfoosista huolimatta myöskään tietokoneet eivät ole periaatteessa juurikaan muuttuneet. Samat ideat, samat periaatteet, samat arkkitehtuurit. Tietokoneet ovat syvällä sisimmässään edelleen Neumannin koneita, ja kaukaista sukua Turingin koneille*. En nyt mene pidemmälle tähän, etten eksy liikaa aiheesta.

Kun kuuntelee ohjelmoinnista käytävää keskustelua tai juttelee koodareiden kanssa, tulee mieleen, että asiat tehdään nykyään jollain lailla väärin, eri tavalla kun minulle on opetettu. Aletaan heti kirjoittaa koodia sellaisella oletuksella, että kyllä se siitä! Eli uskotaan että ennen pitkää ohjelma alkaa jollain lailla toimia. On olemassa myös toinen filosofia, jonka itse olen havainnut hyväksi. Ei pidä kirjoittaa pätkääkään koodia ennen kuin tietää tarkkaan, millainen ohjelmasta tulee. Ohjelma pitää ensin suunnitella ja analysoida tehokkailla abstrakteilla menetelmillä, ja vasta viimeiseksi rakentaa tarvittava koodi. 

Suoraviivaista koodista lähtevää ohjelman rakentamista sanotaan joskus ketteräksi ohjelmoinniksi. Myönnän ja tiedän, että menetelmällä on hyviä puolia. Mutta tuntuu myös siltä, että työyhteisö on joutunut karkean taylorismin** uhriksi. Henkistä työtä on erittäin vaikeaa mitata, mutta ohjelmointia mitataankin koodiriveillä. Joten niitä sitten tehtaillaan. Vanha normi on, että ohjelmoijan tulee tuottaa 20 koodiriviä päivässä. Ei tunnu paljolta, mutta lisään, että sillä tarkoitetaan dokumentoitua ja testattua koodia. Ei enää niin helppoa. En tiedä nykyistä normia, jos sitä onkaan. Tehokkuus riippuu ratkaisevasti ohjelman koosta ja mutkikkuudesta, ja myös työkaluista: käytössä on eri tasoisia kieliä, alustoja ja "koodigeneraattoreita". Kontekstianalyysi, tietovuoanalyysi tai tilasimulointi ei kumminkaan tunnu olevan järkevää työtä, koska se ei synnytä mitattavia koodirivejä vaan ainoastaan ymmärrystä!

Vuosikymmeniä olen odottanut, että teknologia kehittyisi ja ohjelmien tekeminen tulisi tehokkaammaksi. Oikeastaan pitäisi päästä niin korkealle abstraktiotasolle, että ohjelmoinnista sen perinteisessä merkityksessä ei edes puhuttaisi. Jostain syystä tämä visio ei ole toteutunut. Merkittävien ohjelmistojen kehitys, kuten sellaisten jotka helpottaisivat vaikka terveydenhuollon ammattilaisten työtä, on suunnattoman kallista, ja tulosten laatu on huono. Ulkoa katsoen, sillä en ole vähään aikaan koodannut, ison ohjelman tekeminen muistuttaa ensimmäisen maailmansodan sodankäyntiä. Yhä uusia pataljoonia koodareita marssitetaan uppoamaan mutaisiin juoksuhautoihin.

Minua kovemmat teknologiagurut ovat miettineet päänsä puhki, miten tämä asia pitäisi korjata. Joten ohjelmoinnin tuottavuus- ja laatuongelman täytyy olla hyvin vaikea. En minäkään osaa ehdottaa ratkaisua, jätän sen viisaammille. Jotain olen asiasta kyllä kirjoittanut, katso teksti Ohjelmointi - suurenmoista ja raivostuttavaa. Mutta yleisen ymmärryksen takia voisi asiasta jotain sanoa. Ohjelmoinnissa käytetään edelleen yleisesti ohjelmointikieliä, ja ne ovat matalan abstraktiotason työvälineitä. Suuren järjestelmän rakentaminen ohjelmointikielen lauseista on kuin rakentaisi pilvenpiirtäjää pulteista, muttereista ja kulmaraudoista, ja nekin olisivat osittain itse suunniteltuja. Kokonaisuuden hahmottaminen pienten osien tasolta on vaikeaa, ja koska osia on paljon, myös virheitä on paljon ja ne on vaikea löytää. Toinen ongelma on ohjelmistoteollisuuden suuri koko. Laajalle levinneet huonot työkäytännöt ovat muuttuneet kulttuuriksi, niitä on vaikea ruotia pois.

Onko ohjelmointi tai "koodaus" tulevaisuuden kansalaistaito, ja pitäisikö se saada kouluihin jo ala-asteelle? Ammatillisessa mielessä se ei sitä ole, koska oikeastaan ohjelmoinnista pitäisi päästä eroon. Mutta toisaalta ohjelmointi on vaativaa ja myös mukaansa tempaavaa toimintaa. Se on yleissivistävä aine, samalla lailla kun historia ja matematiikka. Joten tarkemmin ajatellen olen kuitenkin toista mieltä. Ohjelmointi pitäisi saada jossain muodossa kouluihin matematiikan rinnalle. Ohjelmointi opettaa keskittymään työhön, se on kiinnostavaa, ja se osoittaa konkreettisesti, kuinka helposti voi saada aikaan jännittäviä asioita.

Mistä koodaamisessa on sitten oikein kysymys, millaista työtä se on? Koetan selvittää sitä yleistajuisesti, siis ei-nörteille.

Koodauksessa laaditaan kirjoitusta muistuttavaa tekstiä, jonka tietokone pystyy lukemaan. Siis vaikkapa tietokoneeseen kytketyllä näppäimistöllä. Tämä on nykyään aika tuttua hommaa. Tekstin sisältö, koodi koostuu yksinkertaisista operaatioista eli käskyistä. Niiden avulla voidaan käsitellä symboleja, kuten kirjaimia, laskea, ja tutkia ja muuttaa muistipaikkojen arvoja. Esimerkiksi käsky SUB (A,B) voisi tarkoittaa, että muuttujan A arvosta vähennetään muuttujan B arvo. Käsky SET (A, 7) asettaa muuttujalle A arvon 7. Käskyjen kirjoittamiseen on tietyt säännöt, ja näitä sääntöjä sanotaan ohjelmointikieleksi. Kieliä on keksitty paljon, yleisiäkin on kymmeniä. Edellä mainitut SUB- ja SET- käskyt voidaan jossain toisessa kielessä kirjoittaa yksinkertaisemmin, vaikka (A-B) ja A=7.

Ohjelmakielessä käsitellyt muuttujat voivat tarkoittaa erilaisia asioita. Ne voivat olla dataa, niinkuin laskennassa tai käsiteltäessä tekstiä. Tai ne voivat tarkoittaa kuvaruudun tai tulostusalustan kuvapisteitä, jos käsitellään kuvia tai tehdään tietokonegrafiikkaa. Tai muuttujat voivat kytkeytyä sähkömekaanisiin komponentteihin, moottoreihin ja releisiin, jos tietokoneella haluaan ohjata robottia. 

Ohjelma on jono peräkkäisiä käskyjä, ja kun ohjelma käynnistetään, tietokone käy niitä läpi järjestyksessä. Erityisen tehokkaita käskyjä ovat loogiset operaatiot eli ehdolliset käskyt. Niiden avulla tietokone osaa tehdä yksinkertaisia päätelmiä ja valintoja. Esimerkki: käsky IF (A>B) tutkii, onko muuttujan A arvo suurempi kuin muuttujan B. Jos ei ole, ei asiasta välitetä, mutta jos on, tietokone siirtyy uuteen paikkaan käskyjonossa. Jossain kielessä tämä voidaan ilmaista käskyllä JUMP (A>B, 275), missä 275 on uusi paikka käskyjonossa.

Erityisen tehokas ohjelmoinnin niksi on nimeltään aliohjelma. Usein tietokone joutuu tekemään toistuvasti samoja asioita. Niitä ei tarvitse kuitenkaan ohjelmoida joka kerta erikseen, vaan voidaan tehdä ohjelma, johon tietokone voi hypätä aina tarvittaessa. Esimerkiksi laskemaan keskiarvon joukosta lukuja. Voidaan tehdä pieni ohjelma jolle annetaan helposti muistettava nimi, kuten KARVO. Tai ohjelma jonka saa robotin ojentamaan käsivarttaan, OJENNA. Niinpä käsky KARVO(A,1300, 4750) voisi laskea keskiarvon 1300 luvusta, lukujono alkaa muistipakasta 4750, ja tulos sijoitetaan muuttujan A arvoksi. Käsky OJENNA(380) saa robotin ojentamaan käsivarttaan eteenpäin 380 mm. Käsky CIRCLE (340, 120, 45) piirtää kuvaruudulle ympyrän, jonka keksipisteen koordinaatit ovat 340,120 ja säde on 45. 

Yllä käytin havainnollisuuden takia keksittyjä käskyjä, niin sanottua pseudokoodia. Mutta niitä vastaavat toiminnat löytyvät kaikista ohjelmointikielistä. 

Tällaista on ohjelmointi pähkinänkuoressa. Pitää suunnitella ja kirjoittaa käskyjonoja, jotka saavat tietokoneen tekemään haluttuja asioita. Ohjelmointi vaatii kurinalaisuutta ja keskittymistä. Tärkeintä on opetella tuntemaan ne säännöt joilla ohjelmaa tehdään, eli ohjelmointikieli. Mielestäni edellä kuvatuista esimerkeistä huomaa vahvan yhteyden matematiikan opetukseen. Ohjelmointi on abstraktia, siinä käsitellään numeroita, kirjaimia ja symboleja tiettyjen sääntöjen mukaan, ja se mitä siitä syntyy, tarkoittaa jotain. Tämä on tärkeä oivallus.

Koululaisille ehkä sopivin aloittelijan ohjelmointikieli lienee edelleen vuosikymmeniä vanha BASIC, jokin sen monista versioista. On olemassa myös graafisia lapsille suunnattuja ohjelmointialustoja, ne tekevät ohjelmoinnista vielä helpompaa. 

Toinen yleinen ohjelmoinnin muoto on nettisivujen tekeminen. Siinä perusmenetelmänä on HTML- niminen ohjelmointikieli. Sen avulla voidaan määritellä, miten tekstejä, kuvia ja multimediaa sisältävä tiedosto näkyy ja toimii tietokoneen ruudulla. Sivuja voi tuottaa myös sivueditoreilla, jotka piilottavat varsinaisen HTML- koodin. Koodia tarvitaan vain yksityiskohtien hienosäädössä.

Lapsetkin pääsevät helposti ohjelmoinnin makuun, sillä käskyt ovat varsin yksinkertaisia, ja kymmenkunta peruskäskyä riittä jo pitkälle. Ammattimainen ohjelmointi on toki paljon vaikeampaa. Siinä joutuu perehtymään johonkin tekniseen alakulttuuriin: konealustaan, tietorakenteisiin, ohjelmointikieliin ja ohjelmoinnin työkaluihin. Ja tietenkin ennen kaikkea ohjelmoinnin sovelluskohteen rakenteeseen ja toimintaan. Tästä kaikesta syntyy tiheä erikoistermien, käsitteiden ja lyhennysten viidakko. Siitä selviäminen on merkittävästi vaikeampaa kuin jonkun ohjelmointikielen käsikirjaan perehtyminen. 

Helposti ajatellaan, että ohjelmointi on jotain uutta, tietoyhteiskunnan ilmiöitä. Mutta sillä on pitkät juuret. Ohjelman ideana ja mallina on ajassa etenevä prosessi. Ja musiikkiesitys on juuri sellainen prosessi. Musiikin tekijät alkoivat jo yli tuhat vuotta sitten vuosia sitten merkitä sävellyksiä muistiin pergamentille ja paperille. 1600- luvulla oli jo kehittynyt nykyisen kaltainen merkintätapa. Tarkastelin jokin aika sitten aivan uutta nykymusiikkipartituuria, eli siis nuotinnettua sävellystä. Nuotinnus on edelleen laajassa käytössä, vaikka musiikki koostuisi laulajista, instrumenteilla soitetuista jaksoista, koneilla tuotetuista äänistä ja nauhaleikkeistä.

Insinöörin silmin tällainen partituuri edustaa modernia ja haastavaa reaaliaikaohjelmointia (se on tekniikka, jolla ohjelmoidaan esimerkiksi monimutkaisia koneita ja robotteja). Siinä erottaa heti rinnakkaiset prosessit, ajoituksen kontrolliin tarkoitetut merkinnät ja erilaiset synkronoinnit. Muusikot ovat olleet ohjelmoijina satoja vuosia insinöörejä edellä.

Varsinainen tekninen ohjelmointi on myös ikivanhaa. Ennen teollista aikaa automaatio ei ollut tuotantokäytössä, työvoimaa ja orjia kun on ollut helposti saatavissa. Sen sijaan insinöörit rakensivat erilaisia koneita ja laitteita huvittaakseen ja pelotellakseen ihmisiä. Renessanssinero Leonardo da Vinci rakensi muun muassa mekaanisen leijonan ja ritarin. Ohjelmalaitteena hän käytti erityisellä tavalla muotoiltuja kiekkoja, jotka pyöriessään liikuttivat hänen robottiensa ohjausvipuja.

Tärkeä ohjelmoitava kohde on ollut myös soittorasiat, musiikkiautomaatit ja jopa kokonaiset mekaaniset yhtyeet. Nyt otettiin käyttöön myös vaihdettavat ohjelmat. Ne oli valmistettu metallikiekoille, rummuille, paperinauhoille ja pahvikorteille. Nykyajan ihminen huomaa heti ainakin pinnallisen yhteyden tietokoneiden kanssa. Rumpuja, levyjä ja nauhoja on käytetty myös tietokoneiden ulkoisina muisteina. 
 
Ohjelmointi astui teollisuuden palvelukseen 1700-luvulla. Toisiinsa liitetyille pahvikorteille lävistetyillä rei'illä alettiin ohjata kutomakoneen loimien vaihtoja. Joseph Jacquardin keksimällä koneella alettiin valmistaa taidokkaita kuvakudoksia eli gobeliineja. Ne olivat aikanaan hyvin suosittuja ja arvokkaita, ohjelmointi oli nyt löytänyt taloudellisesti merkittävän sovelluksen. Jacquardin kone teki voimakkaan vaikutuksen aikalaisiin. Englantilainen matemaatikko Charles Babbage (1791–1871) oivalsi, että samaa periaatetta voisi käyttää laskukoneen ohjaukseen. Hänen analyyttinen koneensa oli nykyaikaisen tietokoneen suora edeltäjä. Babbage ei koskaan saanut konettaan valmiiksi. Se oli aivan liian monimutkainen mekaanisena laitteena rakennettavaksi. Olen kertonut tästä merkittävästä yrityksestä kirjoituksessani Joseph Jacquardin muotokuva
 
Ohjelmoinnin periaate oli nyt kypsynyt tietoa käsittelevien koneiden keskeiseksi tekniseksi ideaksi. Koska tietokoneet ovat hyvin joustavia, ohjelmoimalla voidaan nykyään tehdä niitä kaikkia asioita, joihin tätä periaatetta on yritetty vuosisatojen aikana käyttää. Tietokoneet ohjelmat ohjaavat androideja, robotteja ja teollisuuden koneita, ne laskevat, tuottavat kuvia ja tuottavat musiikkia. 

Nämä esimerkit paljastavat uuden kuvion. Ohjelmointi ei ole tietoyhteiskunnan kansalaistaito, vaan jotain sitä enemmän. Se on yleinen ja laaja-alainen abstraktin ajattelun muoto, jonka sovellukset vaihtelevat suunnattomasti. 
 
--
*) Nykyaikaisen tietokoneen isiä ovat unkarilainen matemaatikko John von Neumann (1903–1957) ja brittiläinen matemaatikko Alan Turing (1912–1954). Pioneereihin pitää vielä lukea informaatioteorian keksijä, amerikkalainen matemaatikko Claude Shannon (1916–2001). Hän oivalsi, että laskeva kone voi perustua Boolen logiikkaan ja elektronisiin loogisiin piireihin.

**) taylorismi tarkoittaa Frederic Taylorin kehittämää työnjohto-oppia sen karkeassa muodossa.

perjantai 20. syyskuuta 2019

Rakastettava karvaloviniska

Hyönteiset herättävät monenlaisia ajatuksia. Monilla on ötököitä kohtaan vaistomainen ja syvään juurtunut vastenmielisyys. Mutta jos ötökkäkammosta pääsee yli, hyönteiset ovatkin tavattoman kiehtovia. Niiden käyttäytyminen on monipuolista, ja ne selviävät monista vaaroista, kuten pedoista tai kärpäslätkän huitaisuista. Tai monet eivät selviä, syöminen tai syödyksi tuleminen on paljon yleisempää ja selvemmin näkyvillä kuin isompien eläinten kohdalla. Eräät hyönteiset muodostavat monimutkaisia yhdyskuntia, joissa tuntuu olevan pitkälle viety työnjako ja ihailtava järjestys ja kurinalaisuus. Ja kuitenkin niiden päänupeissa on mitättömän pienet aivot. 

Olen juuri lueskellut Katja Bargumin ja Heikki Helanterän teosta "Suuri suomalainen muurahaiskirja" (Minerva 2019). Jo kirjassa esiintyvien muurahaislajien nimet ovat kiehtovia. Tutkijat saavat joskus kunnian nimetä harvinaisempia lajeja, joita tavallinen kansa ei pane merkille. Nuo nimet kuvastavat jopa jonkinlaista hellyyttä tai kiintymystä. Kuten karvaloviniska, tupsukekomuurahainen tai varjotuoksukeltiäinen. Muurahaislajeja on Suomessa noin 60. Enemmän kuin tulisi ajatelleeksi, mutta mehän huomaamme vain yleisimmät lajit. Koko maailmassa on noin 22 000 muurahaislajia, se on arvio, koska läheskään kaikkia ei ole vielä löydetty.

Muurahaisten maailma ottaa tutkijat pauloihinsa. Siellä tulevat elämän peruslainalaisuudet hyvin esille. Eri lajeja ja yksilöitä on paljon, niitä on helppo tutkia ja niiden elämänkaari on lyhyt. Erialaiset muuttumisen ja mukautumisen muodot ilmenevät tukijan kannalta sopivan nopealla aikaskaalalla. Aivan keskeinen tutkijan metodi on evoluutionäkökulma. Erialiset muodot ja käyttäytymisen piirteet ovat syntyneet luonnonvalinnan kautta, sopeutumina ympäristöpaineisiin ja lajien väliseen kilpailuun. Mutta niille annetut selitykset eivät aina ole yksinkertaisia tai suoraviivaisia. Jokin hyödyllinen ominaisuus voikin olla myös haitta pitkällä tähtäimellä tai olosuhteiden muuttuessa.

Hyvä esimerkki on siivet. Hyönteisen ideaan kuluu tietty perusrakenne: jaokkeinen ruumis, kolme paria jalkoja ja kaksi paria siipiä. Lajikohtaisia sopeutumia kuitenkin esiintyy. Siivet ovat herkät ja alttiit vaurioille. Jos laji on kehittyessään siirtynyt elämään maan alle kaivamiinsa käytäviin, siivistä on haittaa. Siksi pistiäisten lahkossa muurahaiset ovat luopuneet siivistä. Kun keksiruumiissa ei enää tarvita isoja siipilihaksia, se on kutistunut ja muurahaisten niskasta on tullut taipuisa. Näin muurahainen pystyy työskentelemään tehokkaasti leuoillaan ja kantamaan taakkoja selässään. 

Mutta miksi lisääntymistä hoitavat kuningattaret ja koiraat ovat kuitenkin siivellisiä? Tai miksi toiset pistiäiset, kimalaiset asuvat maan alla mutta osaavat silti lentää. Eräät lentävät hyönteiset, kovakuoriaiset ovat muuttaneet etummaisen siipiparin panssariksi, jonka alle ne voivat laskostaa suojaan herkät lenninsiivet. Kovakuoriaiset möyrivätkin usein myös maan alla. Ne ovat monipuolisia, siksikö myös lajirikkain hyönteislahko?

Muurahaisia tutkitaan monin tavoin: niiden ulkonäköä, liikkumista, anatomiaa ja niiden erittämiä aineita. Eräät menetelmät ovat aika hauskoja. Miten lasketaan suuressa keossa asuvien muurahaisten määrä? Pyydystetään umpimähkään esimerkiksi muutama sata muurahaista, värjätään ne myrkyttömällä ja hajuttomalla väriaineella, ja päästetään vapaaksi. Jonkin ajan kuluttua pyydystetään uudelleen joukko muurahaisia, ja lasketaan, moniko niistä on värjätty. Siitä voidaan laskea koko keon asukasmäärä. Muurahaiskekoja voidaan tieteen nimissä eristää tai siirtää osia niistä koepesiksi laboratorioon. Muurahaisten touhuja kekojen pimeydessä voi niitä häiritsemättä seurata punaisessa valossa, koska muurahaiset eivät näe punaista. 

Huomasin, että omat tietoni muurahaisten lisääntymisestä olivat hieman vääriä. Pesässä on kuningatar, ja useimmiten niitä on monta. Kuningattaren munimista hedelmöitetyistä munista kehittyy työläisiä. Kun on aika lisääntyä, kuningatar munii hedelmöittämättömiä munia, joista tulee koiraita. Mutta joskus myös työläiset saattavat munia vaikka se on enemmän tai vähemmän luvatonta. Koko järjestelmä on mutkikas, erityisesti jos pesässä on useita kuningattaria. Lisääntymisen kontrollin eri muodot (syömällä "vääriä" munia) säätelevät yhteiskunnan kehittymistä ja laajentumista.

Muurahaiset viestivät hajujen ja houkutusaineiden eli feromonien avulla. Erityisen tärkeää on tunnistaa oman pesän asukit. Muurahaiset myös kuulevat.  Joillain muurahaisilla on hyvä näkö. Suomalaiset kekomuurahaiset eivät suunnista pelkästään hajujälkien avulla, vaan ne osaavat liikkua metsässä näköaistin avulla, ne tunnistavat puunlatvojen muodot. Kekomuurahainen on muutenkin  kiinnostava: hyvissä olosuhteissa se rakentaa kokonaisen keoista muodostuvan kaupunkien verkoston, joita yhdistävät vahvat polut. Niiden asukkaat ovat tietenkin sukua toisilleen, koska kaupungit ovat yhden pesän laajentumisen tulosta.

Jokseenkin kaikki muurahaiset rakentavat pesiä, joiden asukasluku vaihtelee muutamien satojen laumoista miljoonakaupunkeihin. Jopa tropiikin vaeltajamuurahaisetkin rakentavat tilapäisiä pesiä levähdys ja turvapaikoikseen. Nuo kuningatarta ja toukkia ympäröivät pesät muodostuvat elävien muurahaisten kehoista.

Muurahaisten yhteiskuntaelämä on tietenkin niiden kiinnostavin piirre. Nuo yhteisöt käyttäytyvät kuin suuri, monimutkainen eliö. Kuningattarien toiminta vaikuttaa vahvasti koko yhteisöön, mutta myös yhtä tärkeää on muiden pesän asukkaiden osuus. Tietenkään yhteisön älykkäältä ja tarkoituksenmukaiselta vaikuttava toiminta ei perustu keskitettyyn kontrolliin, vaan se nousee kaikkien jäsenten yhteisvaikutuksen kautta. Tällaista ilmiötä sanotaan parviälyksi. Yhteisön jäsenet ovat suuressa määrin luopuneet riippumattomuudestaan, ne ovat kuin koneen osia. Ne myös uhrautuvat yhteisen edun nimissä pesää puolustaakseen. Työläiset ovat jopa uhranneet lisääntymiskykynsä, mikä on erittäin suuri uhraus Miten evoluutio on voinut tuottaa tällaisen sopeutuman, eikö sen tavoitteena ole maksimoida selviytyminen? 

Epäitsekkyydestä ei siinä ole kysymys. Vastaus piilee genetiikassa, kuningatar ja työläiset ovat sisaruksia. Siksi yhteisön säilyminen parantaa kaikkien sen jäsenen geenien menestystä uhrauksista huolimatta. Tätä sanotaan sukulaisvalinnaksi. Samasta syystä eläimet puolustavat pentujaan ja liikkuvat usein sukulaisista koostuvissa laumoissa. Yhteiskuntahyönteisten tutkiminen auttoi ymmärtämään tärkeän evoluution piirteen.

Muurahaisten yhteiskunnat valottavat toistakin kiinnostavaa genetiikan piirrettä. Useissa yhteisöissä on myös sotilaita, joiden tehtävä on puolustaa pesää. Kuningattaret, työläiset ja sotilaat ovat sisaruksia, niillä on sama perimä. Miten ne kehittyvät erilaisiksi? Osoittautuu, että DNA ei olekaan eliön rakennepiirros, vaan sen geenit toimivia aktiivisesti. Ympäristötekijöiden vaikutuksesta tietyt geenit aktivoituvat, se ratkaisee, tuleeko munasta kuningatar, sotilas vai työläinen. Tämä aktivoituminen riippuu käytännössä yhteisön elinkaaren tilanteessa. 
 
Muurahaiskeko on kuin kaupunki, ja suurkaupungeissa asuu monenlaista väkeä. Osa työläisistä on vastoin yleistä luuloa laiskureita, ne eivät tee lainkaan työtä. Itse asiassa ne ovat resurssi kriisitilanteiden varalta. Muurahaiskeoissa voi asua vakituisen kansan lisäksi orjiksi otettuja toisen lajin muurahaisia, karjaa (kirvoja), erilaisia loisia ja petoja, sekä asukkaita, jotka muuten vain asuvat vieraina muurahaisten keoissa aiheuttamatta erityistä vaivaa. Kuulostaa tutulta.

maanantai 16. syyskuuta 2019

Voittamaton jerrykannu

Luin juuri lehtijutun amerikkalaisen Apollo-kuuohjelman tuottamista hyödyllisistä keksinnöistä. Juttu noudatti tiettyä agendaa. On ollut jonkinlaisena tapana tuoda esiin avaruustekniikan tai sotatekniikan tuomia hyötyjä. Ehkä räikein esimerkki on USA:n hallituksen 1950-luvulla käynnistämä "ystävämme atomi (our friend the atom)"- propagandakampanja. Siihen kuului Disney-yhtiön tuottama lastenkirja ja elokuva. Tarkoitus oli tietenkin rauhoittaa suuren yleisön mieltä sodan ja atomipommitusten jälkeen ja osoittaa, että atomienergia on täysin harmitonta ja jopa tavattoman hyödyllistä.

Apollo-ohjelman hyödyistä on myös kirjoitettu, jopa useita kertoja. Avaruustutkimus on tietenkin veronmaksajien silmissä kallista, joten sen suuria "siviilihyötyjä" on syytä nostaa esiin. Luin artikkelin hieman kriittisesti, sillä olen itse ollut mukana avaruustoiminnassa, ja tiedän varsin hyvin, millaista tekniikkaa ja millaisia materiaaleja se tarvitsee. Artikkeli ei oikein vakuuttanut. Aika monta keksintöä on laitettu avaruusohjelman piikkiin, vaikka tosiasiassa ne oli tehty paljon aikaisemmin. Esimerkiksi teflon (polytetrafluorieteeni eli PTFE), joka säännöllisesti kirjataan avaruustekniikan siunaukseksi, on keksitty vuonna 1938, sitä paitsi sitä ei oikeastaan avaruuslaitteissa edes käytetä. 

Sen sijaan mylar-kalvosta valmistettu ohut lämpöeriste kyllä syntyi NASA:n ohjelmassa vuonna 1964. Tuota kullanväristä kalvoa käytetään rutiinimaisesti avaruuslaitteiden lämpöeristykseen, koska se on kevyttä ja eristää hyvin. Siviilipuolella tämä "avaruushuopa" on säännöllisessä käytössä suojaamassa katastrofien uhreja kylmyydeltä. Itse mylar materiaalina eli polyesterikalvo keksittiin kyllä jo 1950-luvulla.

Katsotaan asiaa toisesta näkökulmasta. Suuret julkiset avaruus- ja asehankkeet (Manhattan, Mercury, Gemini, Polaris, avaruussukkula, "tähtien sota") ovat olleet merkittävä kanava, jonka kautta USA:n hallitus on ohjannut julkisia varoja teollisuuden tutkimus ja tuotekehityshankkeisiin. Virallisen totuuden mukaan kapitalistinen teollisuus kehittää teknologiansa yksityisin varoin. Se ei ole tietenkään totta, mutta on käytännössä mahdotonta sanoa, kuinka suuri osa näiden hallituksen hankkeiden varoista on todella mennyt niiden varsinaiseen tarkoitukseen. Tämä on myös teknologian sisäinen ominaisuus. Teknologiaa on vaikea yksilöidä ja sen rajoja on hankala vetää. Yleensä teknologia on osa jotain jatkumoa, ja se lainaa ja muuntaa olemassa olevia tietoja ja resursseja. Lisäksi teknologia on "tahmeaa": aina kun sitä harrastetaan, sitä tarttuu käsiin, vaatteisiin ja ylipäätään kaikkeen mikä on sen kanssa tekemisessä, eikä sen uudelleen käyttöä tai edelleen kehitystä voi estää.

Avaruustekniikkaan liittyy toinenkin "viikunanlehti-ilmiö". Rakettitekniikka on kallista, eikä sitä olisi pitkään aikaan kehitetty, jos tarve olisi vain saada muutama ukkeli tai mittavempain avaruuteen. Tosiasiassa kyse on ohjuksista: halusta lennättää atomipommeja vihollisen niskaan. Avaruustutkimus on vain tämän toiminnan sivutuote. Apollo-ohjelmaankin osallistui saksalasia V2- insinöörejä. V2-ohjusten isää, SS-majuri Wernher von Braunia ei koskaan asetettu syytteeseen sotarikoksista, vaan hänestä tuli amerikkalaisten sankari ja Saturnus V-raketin pääsuunnittelija.

Hätä tai kiire on monen innovaation äiti. Sota voi tuottaa keksintöjä, mutta niillä on yleensä laajempi tausta ja pidempi historia. Ihmiskunta voi käyttää resurssejaan pahaan tai hyvään, mutta se on moraalinen valinta, jonka vastuu leviä laajalle: kaikille ihmiskunnan jäsenille. Jonkun tekniikan erityisen ilmenemismuodon, aseen, pommin tai myrkyn tuottaminen tarkoituksena tappaa ja vahingoittaa ihmisiä on yksikäsitteisesti moraalisesti väärin. Se on aivan sama asia kuin paha teko. 
 
Eräs sotatekniikan tuottama ja sinänsä harmiton keksintö on jerrykannu. Niin, mistä se nimi jerrykannu oikein tulee? Historia on yllättävän pitkä ja menee toiseen maailmansotaan. Amerikkalaisten sotatoimissa käyttämät polttoainekanisterit olivat kelvottomia. Niitä oli hankala käsitellä ja ne vuotivat. Sitten he saivat sotasaaliiksi saksalaisia kanistereita. Saksan armeijan standardikanisterit, Wehrmachts Einheitskanister, olivat täysin ylivoimaisia. Teräksiset 20 litran vetoiset kanisterit ovat käsittelyn kannalta juuri oikean muotoisia, niissä on helppokäyttöinen ja luotettava korkki ja tukevat kantokahvat, ja kylkiin on prässätty tyypillisen muotoinen jäykistävä kuvio. Amerikkalaiset alkoivat kopioida kanistereja, ja samoin venäläiset. Lopulta myös aina niin "puolueettomat" ruotsalaiset tekivät oman versionsa. 
 
"Jerry" puolestaan on poliittisesti neutraali nimitys saksalaisista: jerry = german.

Omassa veneessäni on yksi venäläisvalmisteinen jerrykannu. Se on pyöreänkö, hieman improvisoidun oloinen. Toinen kanisteri on ruotsalainen. Se on kolmella kruunulla koristeltu, kulmikkaampi, hyvin säntillinen ja asiallinen, lagom
 
Lapsuudessani, 1960- luvulla, veneilijät käyttivät paljon myös 10 litran kanistereja. Vanhoista kuvista hoksasin niiden alkuperän. Ne olivat entisiä pirtukanistereja.

Myös muovisia jerrykannuja on tuotu markkinoille, mutta ne eivät ole havaintojeni mukaan yleisiä. Sen sijaan aitoja teräksisiä jerrykannuja myydään "äijäkaupoissa" kuten Motonetissä ja Biltemassa. Ne kolisevat juuri oikealla ja nostalgisella äänellä.

Henkilöauton omistajilla ei ole jerrykannuja. Ne ovat liian isoja ja hankalan muotoisia, jerrykannu ei mahdu takakonttiin. Mutta useimmilta maanviljelijöiltä niitä varmaan löytyy. Maastoautoissa saattaa olla suorastaan valmis paikka jerrykannulle. Ja jerrykannu löytyy myös Indiana Jonesin jeepistä.

Saksan Wehrmacht hävisi toisen maailmansodan, mutta jerrykannu selvisi voittajaksi.

Jerrykannu on tutkittua historiaa




sunnuntai 15. syyskuuta 2019

Kertomus koneista, roboteista ja aivoista

Edelleen varsin yleisen ja aika kaavamaisen ajatuksen mukaan tiede käsittelee syvällisesti maailman perusasioita ja parantaa ymmärrystämme luonnonlaeista. Vaikka tiede on luonnostaan teoreettista ja abstraktia, siitä saattaa olla laajempaakin hyötyä. Esimerkiksi siten, että luonnontieteistä voi kehittyä hyödyllisiä insinööritieteitä. Tai että yhteisöjen sosiologinen tutkimus ehkä auttaa kehittämän yhteiskuntia harmonisempaan suuntaan. Tai että taloustieteet johtavat talouskriisien parempaan hallitaan ja talouden tuottaman hyvän levittämään yleiseen onneen. Tässä vaiheessa ajattelevan lukijan nauruhermoissa tosin voi jo tuntua kihelmöintiä. 

Tällainen käsitys vaikuttaa edelleen yhteiskunnaisen keskustelun taustalla, vaikka se on auttamattoman vanhentunut. Todellisuus on monipuolisempi, tieto ja muut vuorovaikutukset virtaavat kaikkiin suuntiin. Edes selvältä tuntuva käsite "luonnonlaki" ei todellisuudessa ole lainkaan yksinkertainen juttu: katso kirjoitukseni Se on luonnonlaki. Toisaalta pitää muistuttaa myös, että nykyään niin tavallisilla tieteen ja tiedon vastaisilla asenteilla ei ole todellisuuspohjaa.

Moderni maailma perustuu edelleenkin tietoon ja sen hyödyntämiseen. Taloustieteellä on edelleen yhtymäkohtia reaalitalouteen, vaikka ne ovat monimutkaisia ja monensuuntaisia. Lääketieteessä tapahtuu jatkuvaa edistymistä, se on poikkeuksellisen kiinteässä ja hyödyllisessä yhteydessä lääkintätaitoon. Koululääketieteen kritiikki ja uskomushoidot eivät ole todellisuuspohjalla, vaikka ne saavat näennäistä tukea ihmisen fysiologian monimutkaisuudesta ja siihen liittyvästä tilastollisesta vaihtelusta. Edes insinööritaito ei ole luonnontieteiden yksisuuntaista soveltamista, vaan se on enimmäkseen jotain aivan muuta: omalakista ja mutkikasta ihmisten toimintaa. Se tuottaa ymmärrystä tekniikasta, ihmisyhteisöistä, luonnosta. - ja myös luonnonlaeista. Olen kirjoittanut tästä asiasta tarkemmin otsikolla Isi, mitä sinä teet töissä?

Nyt seuraa kertomus insinööritaidon harrastamisen kautta syntyvästä laaja-alaisesta ymmärryksestä. Se ansaitse tulla kerrotuksi myös, koska se on katoavaa teollisuus- ja kulttuurihistoriaa.

1970- luvulla työskentelin teollisuuden automaatioinsinöörinä. Työpaikkani oli Helsingissä, Strömbergin Pitäjämäen tehtailla. Jälkeenpäin ajatellen tajuan, että silloin elimme huikean jännittävää tietokonetekniikan pioneeriaikaa. Tietokoneet kehittyivät tuohon aikaan valtavaa vauhtia. Emme voineet tietää, mihin se johtaisi, mutta tällaisessa tilanteessa parhaalta vaihtoehdolta tuntui elää muutoksen mukana ja koettaa hyötyä siitä.

Strömberg Oy on perinteinen ja merkittävä sähkövoimatekniikan pioneeriyritys. Sen perusti Berliinissä sähkötekniikkaa opiskellut Gottfrid Strömberg jo vuonna 1889. Voidaan sanoa, että yhtiö sähköisti Suomen teollisuuden ja jopa kotitaloudet. Se valmisti sähkömoottoreita ja generaattoreita, muuntajia ja säätölaitteita sekä sähkönjakelussa tarvittavia kojeita ja laitteita. Jonkin verran tuotettiin myös kotitalouksien liesiä ja lämmittimiä. Pitäjänmäen tehtaan konesalit ja asennushallit olivat kiehtovia paikkoja, koska ne yhdistivät luovasti raskasta metalliteollisuutta, sähkötekniikkaa ja elektroniikkaa. Juuri voimakkaasti kehittyvä elektroniikka oli monella tavalla kaiken keskiössä. Miten se tulisi ottaa huomioon tuotannossa, ja miten suuressa määrin. Nykyiset johtamisopit puhuvat rönsyjen karsimisesta, mutta 1970- luvulla tehtiin toisin. Rönsyjä ei karsittu, vaan niitä vaalittiin, jotta nähtäisiin, mitä niistä kasvaa. Ehkä äärimmäinen esimerkki on, että 1970- luvun alussa yhtiö kehitti ja valmisti pienen sarjan raskaita prosessitietokoneita (Strömberg 1000 eli SELCO 1000). 

Niinpä työskentelyni aikana laboratoriomme takaseinällä seisoi muutamia pakastekaapin kokoisia ja satojen kilojen painoisia tietokoneita. Taoimme ohjelmia koneiden sisään rämisevillä mekaanisilla teletype - kirjoittimilla. Ja sitten, muutamassa vuodessa siirryimme keskelle mikroprosessorien murrosaikaa. Teimme suunnilleen samoja asioita kuin kollegamme Amerikan piilaaksossa, ja luimme lehtikierrossa samoja ammattilehtiä. Se oli ihmeellistä ja se oli kiehtovaa. Mutta meistä, jotka olimme silloin mukana - se oli aivan normaalia.

Ammatillisesti kiinnostavin työvaihe alkoi, kun aloin vetää "mekaanisen puunjalostusteollisuuden automaatioryhmää". Minun tiimini kehitti ja toimitti sahoille puutavaran käsittelylaitteistojen ohjausjärjestelmiä. Nuo laitteistot olivat suuria, kymmenien metrien pituisia koneita, joissa tukkeja, lautoja ja lankkuja sahattiin, mitattiin, lajiteltiin ja paketoitiin. Tietokone ohjasi koneiden kaikkia toimintoja, ja ohjauksen piti olla hyvin täsmällistä ja oikein ajoitettua. Kaiken piti tapahtua muutaman sadasosasekunnin tarkkuudella. Viivytellä ei voinut, muuten joku lauta murskautuisi koneen rautojen välissä tai sinkoutuisi lattialle. Koneiden piti olla myös luotettavia: jos tietokone pysähtyisi tai hidastelisi, koko laitos pysähtyisi. Koneissa oli paljon antureita ja tietokoneen ohjaamia moottoreita ja työsylinterejä. Kaikkien osien piti toimia synkronoidusti, mutta myös joustavasti erilaisilla tuotantonopeuksilla. Teollisuuden alkuaikoina tällaisia työkoneita ohjattiin mekaanisilla releillä. Nyt kaikki piti tehdä paljon nopeammin, tehokkaammin ja älykkäämmin, ja siihen meillä oli tarjota tietokoneita, elektroniikkaa ja aineettomia bittejä.

Eräs merkittävä oivallus oli filosofinen, sitä voisi sanoa "insinöörieetokseksi". Itse asiassa se ei edes ollut oivallus, vaan ajattelutapa, jonka olimme omaksuneet aivan huomaamattamme. Törmäsin samaan asiaan kirjallisuudessa jokin aika sitten. Fyysikko ja säieteorian kehittäjä Michio Kaku nimitti sitä "konstruktiiviseksi filosofiaksi". Se on eräänlaista suoran toiminnan filosofiaa. Mekin tunsimme jo silloin tuon periaatteen. Toimiston seinällä oli taulu, jossa luki suunnilleen näin: "Mahdottomat asiat tehdään kahdessa viikossa, mutta ihmeistä pitää sopia ensin esimiehen kanssa". Ja näin me toimimme. Tiimini alkoi ensimmäisten joukossa talossamme käyttää mikroprosessoreita, kaikki oli uutta ja ongelmia oli. Kohtasimme ongelmia, joista tiesimme ettei niille ole teoreettista ratkaisua, ja sitten oli ongelmia, jotka olivat muuten vain vaikeita. Useimmiten ne kuitenkin ratkesivat. 

Rakentamistamme koneista opin tärkeitä asioita. Ne olivat ikään kuin eläviä olentoja. Ne saivat tietoja ympäristöstään lukuisten antureiden ja mittalaitteiden kautta, ja tiettyihin signaaleihin piti reagoida tarkasti ja oikealla tavalla. Koska signaaleja saapui näennäisen satunnaisesti, koneiden piti tehdä päätelmiä reaktioiden kiireellisyydestä. Koneiden tuli selvitä itsenäisesti poikkeustilanteista, kuten epänormaaleista signaaleista. Siinä ohessa niiden tuli reagoida konetta ohjaavien ihmisten toimenpiteisiin. Koneemme toimivat itsenäisesti rikkaassa ja dynaamisessa ympäristössä, ja niiden toiminnassa oli tarkoitukseen tähtäävä piirre: ylläpitää omaa toimintakykyä ja käsitellä puutavarakappaleita oikealla tavalla. 

Pian huomasimme laatimissamme ohjelmissa kiinnostavia piirteitä, ja ryhdyimme kehittämään ja vahvistamaan niitä tietoisesti. Ohjelmien avulla rakensimme tietokoneen sisään mallin puutavaraa käsittelevästä koneesta ja sitä ympäröivästä maailmasta. Malli oli dynaaminen, sillä erilaiset anturisignaalit ylläpitivät tuota mallia jatkuvasti. Mallin elementit: muuttujat, laskurit ja taulukot, kuvasivat sekä puutavaran käsittelykoneen omaa tilaa, että siinä liikkuvien puutavarakappaleiden tiloja. 

Aloimme käyttää tuota ohjelmarakennetta myös ohjelmistojemme testaukseen. Rakensimme yksinkertaisen simulaattorin kuvaamaan automaation toimintaa. Visualisoimme tuon tietokoneen sisäisen mallin: lisäsimme koneemme ohjelmistoon uuden ohjelman, joka piirsi noin viisi kertaa sekunnissa sisäisen mallin tilan graafisin symbolein kuvaruutunäytölle. Näin saatoimme katsella reaaliajassa, mitä teollisessa prosessissa tapahtui, tai oikeastaan mitä tietokone kuvitteli tapahtuvan. Tämä järjestely oli hyödyllinen ohjelmien testaajille - ja asiakkaamme suorastaan lumoutuivat siitä.

Opimme siis, että automaatiojärjestelmän sisälle tulee rakentaa dynaaminen malli sen ympäristöstä. Tietenkään emme silloin tienneet, että brittiläinen psykologi Richard Gregory oli keksinyt saman idean Edinburghin yliopiston tekoälyprojektissa jo vuonna 1967. Harvat tuntevat tätä ideaa vieläkään. Mutta alun perin idean takana on vielä vanhempi mentaalisen mallin käsite, ja sen esitti skottilainen filosofi Kenneth Craik (1914–1945). Ilmeisesti roboteillekin siis pitää rakentaa mentaalinen malli.

On varsin yllättävää, että kymmenisen vuotta sitten saman tapainen toiminta löytyi elävien olentojen ja ihmisen aivoista. Tosin asian tarkempi tutkiminen on edelleen käynnissä. Tämä asia on syvällinen, ja se tuntuu liittyvän myös tietoisuuden käsitteeseen. Elämme rikkaassa ja muuttuvassa maailmassa, johon tietoisuudellamme ei ole mitään suoraa yhteyttä. Tietoisuutemme tuntee vain tuon aivojen luoman sisäisen maailmanmallin. Ja asialla on toinenkin puoli. Aivomme tuottavat vastaavan mallin myös itsestämme. Se kertoo meille ruumiimme tilasta ja tuntemuksista, ja ruumiimme sijainnista maailmanmallissa. Ja se sisältää myös elämänkerrallisen mallin, joka on kertomus itsestämme, yhdistettynä muistikuviimme ja tulevaisuuden suunnitelmiimme. 

Kehomme malli, sisäinen ruumiinkuva on meille ainutlaatuisen tärkeä. Jos siinä on puutteita tai vikoja, ne ilmenevät psyykkisinä häiriöinä. Erityisen konkreettisina ne näkyvät syömishäiriöiden kohdalla. 

Neurofysiologit ja neuropsykologit ovat vasta aivan viime vuosikymmeninä selvittäneet tämän aivojemme toiminnallisen piirteen, joka on automaatioinsinöörille vanhastaan tuttu. Miten he ovat päätyneet siihen? Eräs selitys saattaa olla, että hämmästyttävän monet eturivin aivotutkijat ovat alun perin insinöörejä tai tietokonenörttejä. Esimerkiksi Michio Kaku, Jeff Hawkins, Richard Gregory, Christof Koch ja Teuvo Kohonen. Ehkä siksi heillä on ollut ennakkoluulottomuutta ja moraalista rohkeutta tarkastella ihmisaivoja koneena.

Palaan vielä entiseen työnantajaani Strömbergiin. 1960- ja 1970- luvuilla sen insinööreillä oli varsin hyvät mahdollisuudet esittää elektroniikkaan liittyviä uusia hankkeita tai omaksua uusia ideoita projekteihinsa. Rönsyjä syntyi ja niitä ruokittiin, mutta syntyikö niistä vahvoja innovaatioita ja uutta liiketoimintaa? Tähän on vaikea vastata suoraan. Yleinen teollisuusautomaatio kuihtui vähitellen pois. Mutta elektroniikan ja mikroprosessorien yhdistäminen sähkövoimatekniikkaan tuotti tärkeitä uusia tuotteita, kuten ohjauslaitteita ja suojareleitä. Sähkönjakelua ei enää oikein voisi kuvitella ilman elektroniikan tuottamaa älyä ja toiminallisuutta. Loistava esimerkki on vaihtovirtamoottorien säätäminen taajuusmuuttajan avulla. Yhtiö kehitti tämän laitteen 1970- luvulla käyttökelpoiselle tasolle ensimmäisenä maailmassa, Vaikka Strömberg on nykyään sulautunut monikansalliseen ABB- konserniin, taajuusmuuttajien tuotanto Suomessa on edelleen merkittävää liiketoimintaa.  

Rönsyjen kasvattaminen vaatii myös aikaa. Kehitystyön jatkuminen pitää turvata, vaikka se on hidasta ja epävarmaa. Suuri ja vakiintunut yhtiö voi sallia itselleen tällaisia riskejä. Siksi niillä on oma roolinsa merkittävien innovaatioiden tuottajana. Muistan osallistuneeni keskusteluun ruoripotkureista vuonna 1982, kun olin juuri lähtemässä uuteen työpaikkaan. Voisivatko ne joskus toimia sähköllä? Ruoripotkuri on monipuolinen ja tehokas laivojen työntövoimaa tuottava laite. Ensimmäinen suoravetoinen, elektronisesti ohjattu ja sähköinen Azipod- ruoripotkuri asennettiin laivaan vuonna 1990. Siitäkin syntyi merkittävää ja kestävää liiketoimintaa.

lauantai 7. syyskuuta 2019

Navigointia elämän ulapoilla


Voi pientä juhlijaa, aamu alkaa sarastaa,
kello viisi on.
Vaellat yössä yksinään, väsymys käy jo käpälään,
et löydä tietä kotiin...
Tove Jansson: Juhlijan laulu. 

Lapsena ihmettelin yhtä asiaa kovasti. Sekä vanhemmat että leikkitoverit puhuivat eksymisestä - ja joskus olin tosiaan eksynyt itsekin. En tosin vakavasti, selvisin aina jotenkin tutuille paikoille, mutta ehdin kuitenkin säikähtää. Eksymisen tunne oli ainakin itselleni enemmän pelottava kuin kiihdyttävä. Kaupunkilaisena en ole koskaan pelännyt kaupunkiin eksymistä, se ei minusta ollut edes mahdollista. Mutta maalla niin voi aivan helposti käydä. 

Mutta se todellinen ihmettelyn aihe minulla oli: eivätkö eläimet koskaan eksy? Mistä eläin tietää, minne sen pitää mennä? Mitkä ovat niiden kotinurkkia, ja miten ne ovat niihin kiintyneet? Ja tunteeko eläin eksymisen pelkoa, ja eksyykö eläin joskus? Ja löytäkö se silloin koskaan kotiin?

Tämä on taas eräs asia, jonka valtavan tärkeyden olen oivaltanut vasta viime vuosina. Tilassa liikkuminen, paikan ja sijainnin tunne ja kyky liikkua erialaisissa paikoissa on eräs ihmisenä olemisen perusasioista. Oikeastaan se on tunne. Ja varmaan se on myös eläimenä olemisen perustunteita.

Minusta näyttäisi, että neurotiede on tarjoamassa vastauksia, joilla on pelkän orientoitumisen mekanismin tuolle puolen meneviä ja evolutiivisia ulottuvuuksia.

Eläinten hermostossa - jopa hyvin yksinkertaisilla eliöillä - on kartta niiden ympäristöstä. Kehityksen myötä nuo hiljalleen monimutkaistuvat eliöt alkavat muistaa asioita (muisti on hermosolujen perustoiminto). Pienet alkueläimet ja madot oppiva karttamaan epämieluisia paikkoja ja hakeutumaan kohti miellyttäviä, joissa on sopiva lämpö ja ravintoa. Vähitellen tuo orientaatio johtaa jonkinlaisiin elinympäristöä kuvaaviin karttoihin. Kun eliöille kehittyy monisoluinen hermosto, tuon hermoston tärkeimpiä tehtäviä on kartoittaa ympäristö. Eliöiden sisälle muodostuu aktiivinen ja kehittyvä maailman malli.

Tämä voi kuulostaa ensin ihmeelliseltä, mutta tarkkaan ajatellen se on juuri se tekninen ratkaisu, mihin autonomisesti toimivan aktiivisen eliön hermoston on pakko päätyä.

Ihmisillä suunnistamisesta vastaava elin aivoissa on hippokampus eli aivoturso. Se kehittyy jatkuvasti, jopa niin, että jos ihminen harrastaa jatkuvaa muistinvaraista suunnistusta, tuo elin kasvaa niin että muutos havaitaan aivokuvauksessa. Ilmiö on havaittu ainakin Lontoon taksinkuljettajilla.

Ymmärrämme navigoinnin merenkulun, ilmailun ja avaruusmatkailun erityistaitona. Mutta asialla on syvällisempi tausta. Navigointi, eli hallittu tilassa liikkuminen on elämän perusasioita.

Navigoinnista puhuttaessa unohtuu helposti, että siinä on kaksi puolta. Välineiden ja periaatteiden lisäksi tarvitaan myös niitä käyttävän ihmisen henkilökohtainen panos. Navigoinnin täytyy liittyä luontevasti ihmisen synnynnäiseen kykyyn liikkua tilassa. Se täydentää ja laajentaa tuota kykyä, muodostaa laajennetun mentaalisen mielikuvamallin.

Tuntemallamme navigointitaidolla on pitkä perinne. Pohjana on jo antiikissa syntynyt kartografia sekä kulmien ja etäisyyksien mittaus. Astronomian kehitys loi vähitellen navigoinnin vankan matemaattisen ja tieteellisen pohjan. Astronominen ja uskonnollinen kulmanmittauslaite, astrolabi eli tähtilevy tunnettiin jo antiikissa. 1100- luvulla arabioppineet keksivät sen käytön avomeripurjehduksessa, paikanmäärityksen apuvälineenä. Tältä pohjalta Isaac Newton hahmotti modernin oktantin tai sekstantin periaatteen, ja 1700- luvulla niitä alettiin käyttämään valtamerillä purjehtivissa laivoissa. 

Aivan olennainen väline avomerellä on tietenkin kompassi. Se on tarpeen jo rannikko­purjehduksessa, ja siksi kompassi onkin vanhin navigointi-instrumentti. Magneettikompassi tunnettiin vaihtelevasti jo ennen ajanlaskun alkua. 

Ilmeisesti Viikingit suunnistivat ensimmäisinä länsimaisina merenkävijöinä ilmansuuntien mukaan, arvioiden suunnan auringon ja tähtien avulla. On säilynyt yksinkertainen aurinkokompassi: puulevy, jonka avulla arvioidaan etelän suunta ja keskipäivän hetki. Eurooppalaisten kielten nimitykset ilmansuunnille tulevat muinaisnorjasta.

Leveysasteen eli latitudin määritys oli riittävän tarkkaa optisilla välineillä, mutta pituuspiirin eli longitudin määritys oli pitkään vaikeaa, Liikkuvasta laivasta ei voitu tehdä riittävän tarkkoja havaintoja - vaikka Galileo Galilei ehdottikin Jupiterin kuiden liikkeiden hyödyntämistä. Vasta kronometrin eli riittävän tarkan kellon keksiminen 1700- luvulla ratkaisi longitudiongelman. Yhdessä sekunnissa maapallon ekvaattori liikkuu puolisen kilometriä. Kronometrin tuli siis olla niin tarkka, että sen käyntivirhe pitkänkin merimatkan aikana saisi olla vain sekuntien luokkaa. Kronometrin lisäksi tarvittiin oktantti tai sekstantti ja taivaankappaleiden asemaa kuvaavat taulukot: the Nautical Almanac.

Sekä pituus- että leveyspiirin määritys edellyttivät joka tapauksessa optisia havaintoja taivaankappaleista, eli sään tuli olla riittävän selkeä. Pohjoisilla ja eteläisillä merillä sää on usein huono. Taivas saattaa olla päiväkausia pilvessä. Silloin pitää turvautua arvioon - tai oikeammin laskemiseen. Lokilla mitatusta aluksen nopeudesta ja kompassisuunnasta voidaan laskea aluksen sijainnin muuttuminen verrattuna viimeiseen onnistuneeseen paikanmääritykseen. Tätä menetelmää kutsutaan merkintälaskuksi, ja sekin on navigoinnin perusasioita. Oppikirjoissa korostetaan merkintälaskun epävarmuutta. Onkohan sen englanninkelinen nimi sen takia dead reckoning. Huonossa säässä se on kuitenkin ainoa mahdollisuus. 
 
Merkintälaskun laiminlyönti tai sen huono laatu johtivat ilmeisesti siihen, että vuonna 1588 taistelusta vetäytyvä Espanjan suuri armada menetti kymmenittäin laivoja haaksirikoissa Irlannin pohjoisrannikolla. Syysmyrskyä kesti tuolloin kahden viikon ajan.

Jossain merenkulun historiaa kuvaavassa kirjassa olen nähnyt kuvan laitteesta, jolla voitiin helpottaa merkintälaskua. Se koostuu pyöreästä puulevystä,johon on piirretty väli-ilmansuuntien mukaan säteitä, ja niillä säännöllisin välein reikiä. Purjehdussuuntaa vastaavan säteen reikiin asetettiin tappeja, joita siirrettiin matkan jatkuessa. Laitteessa saattoi olla myös naruja, ja suorakulmainen alue, jonne eri purjehdussuunnissa kuljetut matkat koottiin. Laite saattoi liittyä viikinkien purjehduksiin mutta en ole varma. Kuvaa en hakemisesta huolimatta ole löytänyt uudelleen, enkä edes muista laitteesta käytettyä nimeä. Se saattoi olla tuulikompassi tai narukompassi, tai sitten jotain muuta.

Välineiden avulla ihmisen luontaista suunnistuskykyä voitiin tarkentaa ja tehostaa - sillä ihminen on kuitenkin klassisen navigoinnin keskiössä. Legendaarinen virolainen merikapteeni Kihnu-Jõnn eli Enn Uuetoa (1848-1913) ei ollut saanut perinteistä merenkulkukoulutusta. Hänen tunnustettu taitonsa liikkua merellä saattoikin perustua luontaiseen suuntavaistoon, jota hän oli täydentänyt omilla havainnoillaan merillä kulkiessaan. Tällaisella taidolla on rajansa. Hänen palatessa ensimmäiseltä Atlantin ylitykseltään tuulet ja Golf-virta veivät hänen laivansa Englannin kanaalin asemasta Pohjois-Norjaan. Itämeren rannoilla sekstantti oli ollut jokseenkin hyödytön, mutta Atlantilla oli toisin.

Ilmeisesti Kihnu-Jõnn harjoitti eräänlaista mentaalista mielen malleilla navigointia. Tämä on tietenkin spekulointia, emme voi tietää. Mutta tunnetaan toinenkin poikkeuksellinen navigointiperinne, joka perustuu länsimaisista poikkeaviin mielen malleihin. Voimme tutkia sitä, sillä polynesialaiset ovat edelleen keskuudessamme.

Polynesialaiset elävät laajalla alueella eteläisen Tyynenmeren saarilla, ja navigointi on olennainen osa heidän kulttuuriaan. He ovat taitavia merenkulkijoita. Purjekanooteillaan he tekevät jopa satojen merimailien pituisia matkoja kaukaisillekin saarille, jotka ovat kaukana näköpiirin takana, varmasti ja eksymättä ja ilman moderneja välineitä. Miten he sen tekevät?

Polynesialainen navigointi perustuu perimätietoon ja mentaalisin malleihin. Erä keskeinen navigoinnin käsite on etak. Se tarkoittaa jotain kohdetta, kiintopistettä, tai tietynlaista purjehdittavaa matkaa. Etak ei välttämättä ole näkyvissä, eikä se yleensä olekaan. Riittää kun navigaattori tietää, missä se on. Se on osa hänen sisäistä mielen malliaan. Toki kiintopisteitä on paljon, ja lähimmät ovat tärkeitä. Apuna käytetään tietenkin aurinkoa ja yöllä tähtien asemia. Ja tietoa merivirroista ja tuulista. Myös saarten yläpuolelle usein syntyvät pilvet ja merilinnut antavat navigoinnin lisätietoa.

Polynesialaiset eivät tee karttoja, he eivät edes tunne sellaista käsitettä. Kartta on länsimaista kulttuurivaikutusta, jonka he ovat tulleet tuntemaan vasta myöhemmin. Perinteiselle navigoinnille kartta ei anna mitään. Mutta polynesialaiset osaava rakentaa tikuista ja vahasta navigointimalleja. Ne eivät sisällä geometrista paikkatietoa, vaan käsitesuhteita. Ne ovat navigoinnin mielikuvamalleja.

Tietoa polynesialaisesta navigoinnista: Donald S. Johnson ja Juha Nurminen: Meritie – Navigoinnin historia (2007); Thomas Gladwin: East is a big bird (1970).

tiistai 3. syyskuuta 2019

Komtuurit ympärillämme

Ryhdyin selaamaan Haruki Murakamin kirjaa "Komtuurin surma". Ja luin samalta istumalta ensimmäiset 30 sivua. Teksti kun on vain niin imevää ja koukuttavaa. Eläydyin päähenkilön tarinaan - mies, jonka elämässä tuntuu, meritermein sanottuna, ankkuriköysi katkenneen, ja pohjaroppukin on alkanut vuotaa. Tuo kuvaus menee niin lähelle, ihon alle, että sitä on vain seurattava, outous ja tuttuus lomittuvat. Ilmeisesti tuo lähes tuhatsivuinen kirjahirviö on pakko lukea loppuun.
 
Mutta mikä se komtuuri oikein on? Tunnistin kyllä tuon sanan. Komtuuri on Mozartin oopperan "Don Giovannin" henkilö, jonka tyttären don Giovanni raiskaa, ja joka joutuu sitten tämän murhaamaksi. Oopperan lopussa komtuuri kostaa murhaajalleen dramaattisesti. Joku onkin sanonut, että klassisten oopperoiden libretot ovat huomattavalta osin K18- tavaraa. 

Entä se komtuuri? Tällainen nippelitieto löytyy nykyään Wikipediasta käden käänteessä. Komtuuri on aikanaan ollut hengellisen ritarikunnan päällikkö, joka on hallinnut tiettyä aluetta linnastaan käsin ja sotajoukon tuella. Ritarikuntien kuihtuessa komtuuri kuihtui pelkäksi arvonimeksi. Joka tapauksessa, komtuurin asema on ilmeisesti taloudellisesti turvattu. Hän on eliittiä. Samalla tavalla kuin se suomalainen suurituloisten yläpromille, jonka niin sanottuja ajatuksia Anu Kantolan ja Hanna Kuuselan tuore kirja "Huipputuloiset - Suomen rikkain promille" (Vastapaino 2019) erittelee. 

Niin, meilläkin on ympärillämme tällainen eliitti, jonka olemassaolo ei varsinaisesti ole salaisuus, mutta joka kuitenkin kätkeytyy ovelasti tavallisten näköisten ihmisten joukkoon. No herra paratkoon, eivät ne meillä onneksi ainakaan vielä vetäydy aitojen taakse vartioituihin ghettoihinsa. Ruotsalainen Thomas Erikson on kirjoittanut hyvin myyvän kirjasarjan idiootit/psykopaatit/kehnot pomot/laiskat alaiset ympärilläni. Tuo otsikon muoto tekee ilmeisesti kirjat koskettaviksi: on joku ihmisryhmä, joka harmittaa nimenomaan lukijaa. Joten "eliitti ympärilläni" tai vaikkapa "komtuurit ympärilläni" olisi myös koskettava otsikko. 
 
Eliitti on herkkä käsite. 1800- luvun klassinen venäläinen kirjallisuus kuvaa ironisesti virkamieseliittiä, joka nostaa valtavaa palkkaa mitättömistä virkatoimistaan. Vanhalla Venäjällä korkea virka oli eliitin jäsenelle lankeava etuoikeus. Se tarjosi mukavan elämän, jos ei sattunut omistamaan maatiloja ja suurta määrää sieluja. Vastaavasti komtuurin asema lankesi veljeskunnan arvostetuille jäsenille. Sana veljeskunta on tässä olennainen. Kyseessä on kollegiaalinen yhteisö, joka puolustaa jäseniään ja hankkii heille etuja.

Tässä on silta nykyajan komtuureihin, siihen suurituloisten promilleen. Veljeskunnasta siinäkin on kysymys. Tietenkään tuo porukka ei ole aivan yhtenäinen. Sen jäseneksi kun pääsee perimällä, siis ilman mitään omaa yritystä. Tai on joukko onnenkantamoisia, kuten satumaisen onnistunut oman yrityksen myynti. Mutta suurin osa jäsenistä näyttää liittyvän yhteisöön tiettyä polkua myöten. 

Se alkaa oikeasta koulusta ja erityisesti lukiosta. Oikea harrastuspiiri on myös eduksi, en taida viitsiä edes mainita golfia. Yliopistossa pitää valita oikea tiedekunta, joku taloustieteen alalaji on sopiva. Pitää myös pyrkiä sopiviin luottamustehtäviin, ja oikea puoluekin voisi olla eduksi. Pitää kartuttaa itselleen oikeanlaista toveripiiriä. Korkean tason jatkokoulutus, seminaarit, MBA- ohjelmat ja muut korkean paikan leirit ovat erityisen kannatettavia. Ne tosin ovat kalliita, mutta oikea työnantaja voi tässä toimia maksumiehenä. Tohtorin tutkinto ei tosin taida olla kovin tehokas. Se kun on työläs ja vie aikaa ja energiaa, jonka voisi käyttää "verkostoitumiseen".

Eliitti on noussut julkisen huomion kohteeksi, sillä se palkitsee jäseniään näkyvästi johtajanviroilla. Huomiota herättää lähinnä niihin liittyvät palkat, palkkiot ja "kannustimet", jotka ylittävät kaikki järjen ja kohtuuden rajat. Miksi yritysten ja niitä matkivien julkisten laitosten kannattaa maksaa tällaisia suorituksia, jotka epäilemättä jo rasittavat niiden taloutta? Syynä lienee "maan tapa", joka on levinnyt meille vähitellen valtameren takaa. Noista "kannustimista" päättää johtokunta, jonka jäsenet ovatkin sen saman veljeskunnan jäseniä, josta johtajat noukitaan. Insinöörit tuntevat tällaisen systeemin nimellä "positiivinen takaisinkytkentä". Tunnetusti se johtaa häiriötiloihin. Ja itse kyllä pidän tällaista eliitin sisäistä itsepalkitsemista häiriötilana.

Eräs esimerkki häiriötilasta on Nokian matkapuhelinliiketoiminnan tuho. Lukuisissa Nokiasta kirjoitetuissa kirjoissa tätä ei sanota suoraan, se pitää lukea rivien välistä. Firman sisälle pesiytyi eliitin alalahko, joka keskittyi toistensa palkitsemiseen johtamisen sijasta. Häiriötila oli tässä tapauksessa erityisen tuhoisa.

Palaan don Giovanniin. Vaikuttavimman esityksen olen nähnyt Prahassa vuosia sitten. Se oli nukketeatteriesitys, ja musiikki tuli nauhalta. Esitys oli taitava ja vaikuttava, mutta paha järkytys tuli lopussa. Katsojat saivat pari tuntia seurata taidokkaasti valmistettujen ja liikuteltujen ja noin metrin pituisten nukkejen esittämää draamaa. Kunnes loppukohtauksessa don Giovannin illallisille ilmestyy komtuurin patsas - joka onkin luonnollisen kokoinen ihminen. Aito kauhu on oikea sana kuvaamaan oopperan lopetusta. 
 
En toivo eliitille tällaista kohtaloa. Toivottavasti tulemme järkiimme.

keskiviikko 28. elokuuta 2019

Elämä, kehitys, äly ja kaikki muu

Elämän synty on eräs tieteen suuria kysymyksiä. Uskonnot ovat pyrkineet antamaan siihen vastauksia, sillä jotenkin tuo asia on vain aina kiinnostanut ihmisiä. Moniin uskontoihin ja tarustoihin - ellei suorastaan melkein kaikkiin - kuuluu jonkinlainen luomis- tai syntykertomus. Esimerkiksi Kalevalassa maailma syntyy sotkan munasta, mutta sen sijaan eläinten tai ihmisten syntyä ei pohdita sen kummemmin. Elollinen luonto vain astui esiin siinä vaiheessa kun taivaankappaleet olivat asettuneet paikalleen. Oikeastaan elämä oli olemassa jo ennen kosmosta. Tästä voisi tehdä mielenkiintoisia johtopäätöksiä. Tai sitten on kysymys vain kansanrunojen ja niiden keräilyn suurpiirteisyydestä. 

Myös ihmisjärki on koettanut ratkaista arvoitusta. Antiikin ajoista filosofit ovat pohtineet kosmoksen luonnetta ja sen syntyä. Lukemattomat filosofiset katsantokannat yhdessä uskonnollisten maailmansynnyn kertomusten kanssa muodostavat rikkaan kulttuuriperinnön. Tiede on sieltä saanut runsaasti vaikutteita ja impulsseja omille teorioilleen. Kun olen lueskellut tutkijoiden, filosofien, teologien ja maallikkojen kirjoituksia aiheesta, niiden taustalla oleva kulttuuriperintö on enemmän tai vähemmän kätketysti näkyvillä - ja kaikessa rikkaudessaan. En halua nyt syyllistää enkä vähätellä, tokihan kaikki inhimillinen ajattelu nojaa kulttuuriperinteeseen. Mutta jos etsimme tieteelliseen evidenssiin ja perustelutapaan nojaavia näkemyksiä, on syytä etsiä herkällä silmällä kulttuuriperinnön mukanaan tuomia vääristymiä. 

Olen tullut varovaiseksi myös filosofisten perustelujen suhteen. Filosofia nimittäin nojaa vahvasti luonnolliseen kieleen. Sanat eivät kuitenkaan ole lainkaan neutraaleja, niissä on vahvoja syvällä piileviä merkityksiä ja oletuksia. Lauserakenteet ja retoriset struktuuritkaan eivät ole neutraaleja. Siksi jopa objektiiviselta vaikuttava filosofinen perustelu voi kantaa mukanaan vääristymiä. Tämä on filosofian luontainen kirous, josta se ei pääse eroon. En vähättele filosofiaa, päin vastoin. Tämä asia pitää vain ottaa huomioon. Matematiikka, eli tässä tapauksessa formaali esitystapa ei pelasta filosofian objektiivisuutta. Tätä on kyllä yritetty, mutta esimerkiksi logiikka ja sen pidemmälle kehitetyt muodot kuten modaalilogiikka eivät ole tuottaneet filosofian läpimurtoa tieteen temppelin huipulle. Filosofia on edelleen kirouksensa vanki. Puhdas matematiikkakaan ei ole puhdas ratkaisu. Matematiikka on vain tahroja paperilla, ellei se saa tuekseen luonnollista kieltä, joka antaa sille tulkinnan ja merkityksen. Mutta: tulkinta ei voi olla mielivaltainen. 

Joten miten pitää arvioida erilaisia näkemyksiä elämän synnystä? Monestakin syytä tässä pitää nojata luonnontieteissä vakiintuneeseen esitystapaan. Tärkein syy tähän on luonnontieteen ylivoimaisuus luonnon ilmiöiden ja inhimillisen elämän selittäjänä. Ja samalla pitää muistaa, että nämä selitykset eivät ole virheettömiä eivätkä ikuisia, vaan ne noudattavat tieteellisen tiedon luonteelle ominaista dynamiikkaa. Se ei oikeuta tieteellisten selitysten pätevyyden postmoderniin kieltämiseen, sillä kritiikistä  huolimatta luonnontiedettä pidetään huomattavassa määrin todenmukaisena. 

Palataan nyt itse asiaan: mitä voidaan sanoa elämän esiintymisestä muilla planeetoilla? Voisimme ensi tarkastella tällaisen arvioinnin kulttuurihistoriaa. Olen sitä pohtinutkin kirjoituksessa Tervetuloa kosmokseen, LGM. Tieteen luoman maailmankuvan muuttuminen eri aikoina ei tietenkään ole kovin vahva argumentti, mutta jotain se kuitenkin kertoo. Teologinen kanta on tietenkin ollut ehdoton: ihminen on ainutkertainen ja maailmamme on universumin keskus. Kun valistus hylkäsi teologian maailmaa koskevan tiedon lähteenä, mentiin toiseen äärimmäisyyteen. Nyt taivas olikin täynnä vieraita maailmoja ja niiden asukkaita. Tämä ajatus oli luonnollista jatkumoa löytöretkille, jolloin uusia eläinten ja ihmisten populaatioita löytyi aiemmin tuntemattomilta saarilta ja mantereilta. 
 
Uusi jyrkkä käänne syntyi, kun avaruuden tutkimus osoitti, että lähiavaruutemme onkin elämän kannalta karu ja vihamielinen paikka. Elämää on siis etsittävä kauempaa. Avaruus ajateltiin kuivaksi paikaksi, jossa on hyvin niukasti jos lainkaan elämälle otollisia planeettoja. Yhdestäkään eksoplaneetasta kun ei ollut minkäänlaista havaintoa. 

Tämä aution avaruuden visio säilyi vuoteen 1992, jolloin ensimmäinen eksoplaneetta löydettiin. Aluksi havaittiin hyvin suuria planeettoja hyvin lähellä pulsaria tai muuta emotähteä. Maan kaltaisten planeettojen löytäminen sopivalta etäisyydeltä auringon kaltaisesta tähdestä on ollut vaikeaa: ei siksi, että sellaiset planeetat olisivat harvinaisia, vaan havaintoteknisistä syistä. Nyt (vuonna 2019) eksoplaneettoja on kirjattu NASA:n luetteloon yli 4000, ja vahvistamista odottavia havaintoja on moninkertainen määrä. Edelleen on arvioitu, että joka kuudes linnunradan tähti on "auringon kaltainen" (riippuu tietenkin määritelmän tiukkuudesta). Entä kuinka monella niistä on maan kaltainen planeetta "elämän vyöhykkeellä", eli alueella, jossa voi esiintyä nestemäistä vettä? Arviot vaihtelevat 1/3 - 1/30. Tähän pitää vielä lisätä, että vesi on avaruudessa erittäin yleistä, avaruus ei olekaan "kuiva". 

Siis kolmessa vuosikymmenessä aution avaruuden visio on korvautunut elämän mahdollisuuksien avaruudella. Vaikka olen saattanut tulkita lukemaani tutkimusdataa liian optimistisesti ja unohtanut jonkun varauksen, tilanne on mielenkiintoinen. Planeettoja, joilla vallitsevat tuntemallemme elämälle suotuisat olosuhteet on yksin omassa galaksissamme paljon. Ei yhtä tai muutamaa, vaan kriteerien tiukkuudesta riippuen tuhansia, miljoonia tai vieläkin enemmän. 
 
Tutkijat ovat harrastaneet tällaista pohdiskelua selvittääkseen lupaavimmat kohteet, joista maapallon ulkopuolista elämää kannattaa etsiä. Tällainen missio kun tulee olemaan hyvin kallis ja teknisesti vaativa, ja avaruus on kovin suuri tutkimusalue. Siksi kriteerejä pitää kiristää. Kun emotähti oletetaan lähes identtiseksi auringon kanssa ja eksoplaneetta määritellään hyvin paljon maata mustuttavaksi, lupaavia tutkimuskohteita löytyy edelleen muutaman kymmenen valovuoden säteellä meistä. Meidän kannattaakin lopettaa astronominen tarkastelu seuraavaan päätelmään: Luonto on järjestänyt omaan lähiavaruuteemme valtavan määrän paikkoja, joissa elämä voi syntyä, jos se on syntyäkseen. 

Kysymys maapallon ulkopuolisiesta elämästä voitaisiin asettaa seuraavasti: voiko elämä syntyä itsestään, jos olosuhteet ovat sopivat? Kysymys on oikeastaan turha, sillä luonnontiede on jo vastannut siihen. Kyllä voi, sillä juuri niin elämä meidän planeetallamme on syntynyt: itsestään. Prosessille on olemassa nimityksiä: morfogeneesi; kemiallinen ja biologinen evoluutio. Erityisen vähän tiedämme niistä vaiheista, jolloin DNA:n kaltaiset rakenteet eivät vielä olleet muodostuneet, oli van niiden esiasteita. Mutta voimme olla varmoja, että nuo esiasteet on käyty läpi. Elämän syntymiselle ja säilymiselle tarpeellinen energia on peräisin kemosynteesistä tai fotosynteesistä. Mutta vahvaa näkemystä tapausten kulusta ei ole - tai niitä on useita. 

Seuraava kysymys kuuluu: onko elämän syntyminen universumissa ainutkertaista, vai voiko se tapahtua yhä uudelleen? Jos lähdemme siitä, että elämän syntyminen on luonnollinen prosessi, joka aiheutuu niin sanotuista luonnonlaeista, väite elämän ainutkertaisuudesta on outo. Siinä voidaan nähdä kulttuurihistoriallinen vääristymä. Otan vertauksen. Kun Galileo pudotti Pisan vinosta tornista yhtä aikaa musketinkuulan ja tykinkuulan, ne osuivat maahan yhtä aikaa. Entä tapahtuuko näin joka kerta kun koe toistetaan? Useimmat ihmiset vastaisivat: "kyllä". Vain joku filosofi saattaisi väittää vastaan. 

(Tosiasiassa Galileo ei koskaan tehnyt tällaista koetta, hän vain selosti jonkun toisen tekemää koetta). 

Entä millainen luonnonlaki johtaa elämän syntymiseen soveliaissa olosuhteissa? Kysymys on hankala, sillä luonnonlain käsite ei ole lainkaan selkeä. Olen pohdiskellut kysymystä kirjoituksessani Se on luonnonlaki. Siteeraan johtopäätöksiäni. Luonnonlaki on epätäsmällinen käsite, se on selitys arkielämässä tekemillemme havainnoille ilmiöistä, jotka tuntuvat toistuvan pysyvästi samalla tavalla. Pisan pudotuskoe havainnollistaa luonnonlakia: eripainoiset esineet pyrkivät putoamaan samalla tavalla. Se voidaan kuvata täsmällisemmin klassisen mekaniikan liikeyhtälöllä. Mutta nykyisin tiedämme, että tuo laki on virheellinen. Vaikka se näyttääkin havaintotarkkuuden puitteissa oikealta. Joten putoaminen pitää mallittaa nykyaikaisilla fysiikan laeilla ja vuorovaikutuksilla. 

Aivan vastaavasti elämän syntyä ohjaava luonnonlaki on taipumus. Elämällä on taipumus syntyä itsestään, kun olosuhteet ovat sopivat. On tieteen tehtävä pyrkiä kuvaamaan tuo ilmiö täsmällisien fysiikan lakien ja vuorovaikutusten avulla. Se ei ole lainkaan helppoa. Itse ajattelen, että periaatteessa se on tehtävissä jollain tarkkuudella. Mielikuva elämän syntymisestä satunnaisena prosessina on ilmeisen väärä. Kyse ei ole siitä, että lämpöliike ravistelee satunnaisesti molekyylit juuri oikeaan järjestykseen. Tällä tavalla elämää ei koskaan syntyisi. Sen sijaan kyse on polusta, jossa tietynlaiset peräkkäiset askeleet ovat muita todennäköisempiä. Jos haluamme nimetä edes jonkun "luonnonlain" joka liittyy asiaan, Arrheniuksen reaktiolaki voisi olla sopiva.

Kun pohditaan elämää maapallon ulkopuolella, pohditaan yleensä myös älyllistä elämää. Jos elämä syntyy itsestään, voiko myös älykkyys syntyä itsestään? Tässä pohdinnassa on väistämättä mukana raskasta historiallista painolastia. Jotta voisimme pohtia älykkyyden syntyä, meidän pitää nähdä kulttuurihistoriallisten vääristymien läpi. 

Ensimmäinen ja ehkä raskain vääristymä on älykkyyden inhimillistäminen. Älykkyys on nähty puhtaasti ihmisen ominaisuutena, ja se on yhdistetty sieluun. Se on jumaluuden kipinä elävässä olennossa. Toisaalta älykkyys on myös asetettu syvemmän ihmisyyden vastakohdaksi. Taiteessa älykäs ihminen kuvataan usein kylmäksi, tunteettomaksi ja epäinhimilliseksi. Ja kun tekoäly tulee mukaan keskusteluun, se on tietenkin erityisen epäinhimillinen. Paitsi kehittyessään riittävästi tekoäly voikin tulla inhimilliseksi ja kehittää itselleen sielun. 

Toinen vääristymä on kuvata älykkyys jonkinlaisena substanssina. Sitä voi olla enemmän tai vähemmän, ja kun älyä on oikein paljon, se saa suorastaan yliluonnolliset mittasuhteet. Kuvitellessamme maapallon ulkopuolista älyä ajattelemme helposti, että siellä voi olla myös superälyä. Ja koska superäly on kaikkivoipaista, tuo superäly pystyy mihin vain, vaikka rakentamaan ja siirtelemään taivaankappaleita ja matkustamaan ajassa tai valoa nopeammin. Selvästi superälyssä näyttää olevan teologista taustaa. Ja niin sanottu Fermin paradoksi näyttää sisältävän uskon superälyn yliluonnollisuuteen. Jos maapallon ulkopuolista älyä on, on myös superälyä, ja sen pitäisi näkyä.  

Vaikka meille näkyvät merkit ulkoavaruuden älystä ovat ilmeisen heikkoja, johtopäätös ei voi olla, että ulkoavaruudessa ei ole elämää eikä älykkyyttä. Oikeampi johtopäätös kuuluu: älykkyys ei anna omistajalleen yliluonnollisia kykyjä. 

Edellä yritin vihjata, mitä äly ei ole. Joten mitä se sitten on? Ilman muuta äly on elämän ominaisuus. Maapallon ulkopuoliseen elämään liittyy väistämättä maapallon ulkopuolinen äly. Olen pohtinut älykkyyttä kytkemättä sitä ihmiseen kirjoituksessani Älykkyys – laajempi näkökulma. Joten esitän tässä vain lyhyen yhteenvedon. Tuntemamme elämänmuodot elävät jatkuvassa kilpailussa toisten eliöiden kanssa ja ympäristöstä tulevien uhkien ja mahdollisuuksien paineessa. Äly on elämän eräs resurssi pärjätä tässä kilpailussa. 

Älykkyys tarkoittaa siis kykyä toimia tarkoituksenmukaisesti uudenlaisessa tilanteessa. Älyyn liittyy erilaisia muutoksen ja selviytymisen vivahteita. Voimme tarkastella yksilön, yhteisön ja lajin älykkyyttä. Voimme puhua myös erilaisista aikaskaaloista. Yksilö toimii ja reagoi nopeasti, sekunneista ylöspäin. Populaation älykkyys on jo hitaampaa. Kasvien älykkyys on jo kokonaan erilaista, hyvin hidasta. Voidaan puhua myös lajien älykkyydestä. Se ilmenee lajin kykynä muuttua ja sopeutua, ja aikaskaala ulottuu kymmenistä tuhansiin sukupolviin.

Ja tietyssä mielessä maapallo on elämänmuotojensa kautta älykäs taivaankappale. Täällä vallitsee planetaarinen äly.

Älykkyys sopeutumisen mekanismina on huima ajatus, se mullistaa tapamme tarkastella älyä. Tämä on suuri ja jopa outo asia, ja sille pitää antaa aikaa upota ja vaikuttaa. 

Joten lopetan tällä kertaa tähän.