Simulaation sielunmessu
”Maailma ei muutu lineaarisesti, vaan murrosten kautta ennakoimattomasti. Joskus pienelläkin tapahtumalla voi olla valtaisat seuraukset, toisinaan isokin toimenpide jää vaille vaikutuksia.”
Olemme olleet lähiaikoina kohtalaisen järkyttyneitä tiedotusvälineissä esiteltyjen erilaisten mallien tuottamista tulevaisuuskuvista: Suomen väkiluku romahtaa, maapallon lämpötila nousee yhdellä, kahdella tai neljällä asteella ja merenpinta metrillä, kahdella tai seitsemällä. Tulevaisuuskuvat aikaansaavat monessa mediassa spekulointia sillä, kuinka se tai tämä toimenpide riittäisi säilyttämään kontrollin ja pitämään arvon x kriittisen tason alapuolella. Ne sisältävät kuitenkin epävarmuusmomentin. Varmuudella voidaan sanoa vain se, että pitkällä aikavälillä nämä kaikki mallinnukset ovat epäluotettavia. Miksikö? Koska se on mallien sisäänrakennettu ominaisuus.
Mallien kolme syntymävikaa
Ensinnäkin, malli on lähtökohtaisesti yksinkertaistus. Mallinnettava ilmiö ja siihen mallissa vaikuttavat muuttujat on tarkkaan valittu. Oikeassa maailmassa ilmiöön vaikuttavat moninaiset seikat on jätetty pois – universumin täydellinen replikointi tuottaisi toisen samanlaisen universumin. Muuttujien vaikutusta simulaation kulkuun on sitä vaikeampi hahmottaa, mitä monimutkaisempi malli on. Siksi mallin yksinkertaisuus on juuri sen kauneus.
Toiseksi, monet mallit jäljittelevät isojen kokonaisuuksia vuorovaikutusta kuten ”kysyntä”, ”tarjonta”, ”väestö” tai ”syntyvyys”. Niiden toiminta perustuu siihen, kuinka järjestelmä on käyttäytynyt aikaisemmin: miten eilen, niin huomenna. Mallit ohittavat sekä yksilöiden valintojen kumuloitumisen ylemmällä tasolla, ja joko tästä tai muista ulkoisista seikoista johtuvat yllättävät muutokset koko systeemin käytökseen.
Elämme edelleen vuosien 2008 pankkikriisin ja 2011 Arabikevään tapahtumien jälkimainingeissa. Näiden vaikutukset ovat olleet poliittisesti, taloudellisesti ja sosiaalisesti mullistavat, ja mallien tavoittamattomissa. Myös syntyvyyskriisin siemenet kylvettiin jo vuosikymmeniä sitten: puoli miljoona työikäistä muutti ruotsiin ja tämän väestöpaon kumuloituvat vaikutukset yllättävät meidät nyt.
Kolmanneksi, sellainenkin mikrosimulaatiomalli, joka huomioi yksilöiden valinnasta nousevan makrotason dynamiikan kykenee jäljittelemään todellisuutta vain karkeasti. Mallia ajettaessa tyhjentävästi kaikilla mahdollisilla lähtöarvoilla voidaan korkeintaan yhtäältä hahmotella ’attraktoreja’. Nämä kuvaavat tyypillisiä hahmoja ja dynamiikan laatuja, joita systeemi todennäköisesti pyrkii noudattamaan.
Lähtöarvojen vaikutustakin voidaan havainnoida vain varauksin ja lyhyellä tähtäimellä: maailma ei muutu lineaarisesti, vaan murrosten kautta ennakoimattomasti. Joskus pienelläkin tapahtumalla voi olla valtaisat seuraukset, toisinaan isokin toimenpide jää vaille vaikutuksia. Säämallit ovat oiva esimerkki mikrosimulaatioiden kyvystä ja rajoitteista tuottaa tarkkoja, mutta lyhytaikaisia ennusteita.
Mallien kritiikin (ensimmäiset) viisikymmentä vuotta
Vuonna 1973 Douglas Lee julkaisi kaupunkimallintamisen piirissä pahamaineisen kirjoituksen. Tämä artikkeli sisälsi tyhjentävän arvostelevan katsauksen 1960-luvun ajan vallalla olleesta, melko kyseenalaistamattomaan uskoon mallien ylivertaisuuteen kaupungin ennakoinnissa. Menemättä yksityiskohtiin Leen viiltävän analyyttisessä kritiikissä, voidaan todeta, että monet Leen esiin nostamat ongelmat ovat yhä ajankohtaisia mallien ja simulaatioiden kohdalla, ja ne liittyvät monimutkaisten systeemien (kaupunki, sää, ilmasto, muuttoliikkeet, väestödynamiikka) sisäänrakennettuihin ominaisuuksiin. Näistä ominaisuuksista keskeisiä ovat systeemien dynamiikasta kumpuavat ongelmat, kuten (virheellisesti) oletettuun tasapainotilaan pyrkiminen ja ei-lineaarisen muutoksen ennustamisen mahdottomuus, sekä mallien käytön haasteet päätöksen teossa. Vilkaisu Leen puolen vuosisadan takaiseen tekstiin opettaa mallien käyttäjälle tervettä nöyryyttä maailman monimutkaisuuden äärellä.
Ennusteista toimintaan – ajattelutavan muutoksen kautta
12 vuotta sitten käyttäjä Wonderingmind42 eli yhdysvaltalainen opettaja Greg Craven julkaisi Youtube-kanavallaan laajasti näkyvyyttä saaneen videon. Videolla hän esittelee nelikentän avulla vaihtoehtoja ilmastokatastrofin riskienhallintaan. Video on nimeltään ”pelottavin video ikinä” ja se jättää katsojan melko sanattomaksi.
Yhdellä akselilla ovat ihmisen aiheuttama ilmastonmuutoksen vaihtoehdot (tosi ja epätosi). Näihin emme voi vaikuttaa tai niitä ennustaa, vain odottaa ja katsoa. Toisella akselilla ovat toimintavaihtoehdot: joko toimimme tai emme. Nelikentän tapaan tarkastelu antaa neljä (sic!) vaihtoehtoa. Kolme näistä ovat kustannuksiltaan melko maltillisia: toimimme ja ilmastonmuutos tapahtuu, toimimme turhaan, tai emme toimi eikä tarvitsekaan. Neljäs taas, vaihtoehto jossa meitä kohtaa (raju) ilmastonmuutos emmekä toimi, aiheuttaa väitetysti sivilisaatiomme nopeahkon päättymisen nykyisen kaltaisena.
Riippumatta siitä mitä itse videon sisällöstä ajattelee, samankaltainen ajatuskoe voidaan suorittaa minkä tahansa riskin – väestökatastrofin, maakuntien asukaskadon, nuorten sairauseläkepommin – kohdalla.
Keskeinen kysymys ei siis olekaan mikä väestö- tai ilmastomalli pitää yksityiskohtaisesti paikkansa, (ei luultavasti mikään) vaan mikä on niiden ehdottaman riskin hinta toteutuessaan. Erityisesti esiin nousee paitsi riskin torjunta, myös se, kuinka riskin toteutumiseen voidaan varautua. Samalla tulisi valmistautua reagoimaan notkeasti myös muihin, vielä tuntemattomiin uhkiin.
Mitä ilmastokriisiin tulee; meillä ei oikeastaan ole muuta vaihtoehtoa kuin toimia – mutta miten? Jo kliseeksi muodostuneen, Albert Einsteinin sitaatiksi väitetyn lausahduksen mukaan emme voi ratkoa ongelmia samoilla tavoilla joilla loimme niitä. Tässä on totuuden siemen: ehkä alkaa viimein olla aika siirtyä ihmiskeskeisestä, lajimme kontrollin ja oikeutuksen harhasta kohti syväekologisempaa ja systeemiteoreettista, holistista ajattelua. Mallien avulla voimme hahmottaa suuntaviivoja ja sitä, miten yksi asia liittyy toiseen. Tarvitsemme kuitenkin laajempaa maailmankuvan muutosta, ymmärtääksemme kuinka kaikki itse asiassa liittyy kaikkeen, yllättävinkin tavoin.
Jenni Partanen, arkkitehti, TkT, toimii tutkijatohtorina Kaupunkitutkimusinstituutti Urbariassa sekä professorina Tallinnan Teknillisessä Yliopistossa (1.2. 2020 alkaen)
Kirjallisuutta:
Batty M (2014): Requiem Revisited. Michael Battyn (UCL CASA) Smart Cities -blogi
Lee Jr, D. B. (1973). Requiem for large-scale models. Journal of the American Institute of planners, 39(3), 163-178.
Grinblat, Y., Gilichinsky, M., & Benenson, I. (2016). Cellular automata modeling of land-use / land-cover dynamics: questioning the reliability of data sources and classification methods. Annals of the American Association of Geographers, 106(6), 1299-1320.