Mitä tieteessä tapahtuu, viikko 21: Kilpailijasta voi olla myös hyötyä

Tappelua, loisimista ja vuorovaikutteista toistensa jeesaamista – muun muassa niistä on eliöiden väliset suhteet tehty. Oulun yliopiston ja Koneen Säätiön vanhempi tutkija Jukka Forsman kehittää menetelmää, jolla voidaan tulkita yksittäisten lajiparien sijaan kokonaisten eliöyhteisöjen sisäisiä kanssakäymisiä.

TEKSTI Antti Miettinen

KUVAT Antti Miettinen

Eliölajien välinen suhde voi olla mutualistinen, eli molempia hyödyttävä. Esimerkiksi vatsasi mikrobit viihtyvät nauttimasi ravinnon keskellä ja sinä hyödyt niiden seurasta.

Mahdollista on myös toiselle lajille hyödyllinen ja toiselle haitallinen suhde, kuten loisimisessa. Lisäksi lajien väliset suhteet voivat olla kohteliaan neutraalit tai vain toista osapuolta hyödyttävät tai haittaavat.

Eri lajit voivat myös molemmat kärsiä keskinäisestä kilpailusta, kun esimerkiksi lajien ravinnonlähde on yhteinen.

Vielä hiljattain ekologiassa vallitseva käsitys oli, että juuri kilpailu lajien välillä on vuorovaikutussuhteista ylivoimaisesti tärkein. Oulun yliopiston ekologi Jukka Forsman on kuitenkin tehnyt toisenlaisia havaintoja: kilpaileva laji voi myös hyödyttää toista.

Forsman havainnollistaa ilmiötä kahden kotimaisen lintulajin avulla: ”Talitiaiset ja kirjosiepot kilpailevat keskenään. Jos alueella on esimerkiksi paljon talitiaisia, kirjosieppojen pesimismenestys on heikompi.”

Kirjosiepot hakeutuvat silti talitiaisten seuraan. Forsman on kokeissaan huomannut, että jos sieppo pystyy valitsemaan, se asettuu pesimään talitiaisen asuttaman pöntön viereen.

Forsman teki havainnon symbolikokeessa, jossa kirjosieppo valitsi samanlaisen kuvion pönttönsä ympärille kuin talitiaisen asuttamassa pöntössä.

”Vaikka lajit kilpailevat keskenään, niin kirjosieppo käyttää talitiaisia hyväkseen pesimispaikan valinnassa, sopivan pesäpaikan signaalina”, Forsman selostaa.

”Periaatteessa mekanismi on sama kun meillä ihmisillä, kun menemme ulkomailla vieraaseen kaupunkiin. Kun on nälkä ja vierekkäin on kaksi ravintolaa, niin mennään mieluummin sinne, jossa on paljon paikallisia.”

 

Vuorovaikutukset synnyttävät monimuotoisuutta

Forsman sai vastikään tuoreeseen tutkimushankkeeseensa Oulun yliopiston Thule-instituutin apurahan. Hankkeessa tutkitaan lajien välisiä vuorovaikutuksia kokonaisten eliöyhteisöjen tasolla. Aihetta sietää selvittää, sillä vuorovaikutusten diversiteetti on Forsmanin mukaan puuttuva tekijä luonnon monimuotoisuuden ymmärtämisessä.

”Luonnon monimuotoisuuden tausta itsessään on lajien välisessä vuorovaikutuksessa”, tutkija toteaa. Vuorovaikutukset ajavat lajien syntyä ja kehitystä.

Ihmisen aiheuttaman massiivisen sukupuuttoaallon myötä monimuotoisuuden ja siihen vaikuttavien tekijöiden tutkiminen on ajankohtaisempaa kuin koskaan. Lajien monimuotoisuutta mitataankin erilaisilla indekseillä, mutta monimuotoisuustutkimuksissa ei ole annettu erityistä painoa lajien välisille suhteille.

”Tämän hankkeen tavoite on tuoda lajien väliset vuorovaikutukset monimuotoisuustutkimuksen kenttään, ja katsoa miten niillä voisi selittää esimerkiksi eliöyhteisöjen vakautta tai sitä, miten ne suhtautuvat ihmisen toimintaan”, Forsman esittää. Vuorovaikutuksia ymmärtämällä voi myös oppia ennustamaan lajien riskiä kuolla sukupuuttoon.

 

Maailma paremmaksi numeroita murskaamalla

Kuten lintuesimerkissä, lajit voivat hyötyä kilpailijoistaankin.

”Siitä syntyi ajatus mitata samassa paikassa yhtä aikaa elävien lajien, eli eliöyhteisöjen, vuorovaikutusindeksi”, Forsman kertoo tutkimushankkeensa päätavoitteesta.

Uusi menetelmä perustuu yleisesti saatavilla olevaan tietoon lajien runsaudesta. Hankkeen toinen johtaja on tilastoekologi James Thorson, joka on kehittänyt matemaattisen menetelmän jättimäisten lajiaineistojen käsittelemiseen. Menetelmällä pystyy arvioimaan lajien runsaussuhteista lajien välisiä korrelaatioita, joista voi arvioida lajien välisiä vuorovaikutuksia. Laskelmista on tarkoitus muodostaa yleispätevä indeksi kokonaisen eliöyhteisön sisäisistä vuorovaikutuksista.

Hankkeen mahdollistaa viime vuosina huimasti kehittynyt laskentapuoli.

”Nykyään numeroita saadaan murskattua niin, että saadaan meidän haluamiamme lukuja selville”, Forsman kertoo tyytyväisenä.

Forsmanin hankkeessa lintu- ja yökköslajien aineistoista pyritään muodostamaan luotettava indeksi kuvaamaan yhteisössä elävien lajien nettovuorovaikutusta toisiinsa.

”Se tarkoittaa sitä, että lasketaan esimerkiksi kymmenen lajin runsaussuhteet ja kunkin lajiparin vaikutus toisensa esiintymistiheyteen. Näin yhteisöstä saadaan yksi luku, joka on sitten positiivinen tai negatiivinen”, Forsman selittää.

Luonnonsuojelubiologiassa tärkeä kysymys on, millaisia alueita pitäisi suojella luonnon monimuotoisuuden maksimoimiseksi. Forsman kertoo, että kehitettävän vuorovaikutusindeksin pitäisi auttaa valinnoissa: ”Kun ideaamme saadaan testattua, niin vuorovaikutusindeksi pystytään yhdistämään aiempiin monimuotoisuutta mittaaviin indekseihin. Siitä pitäisi olla käytännön hyötyä esimerkiksi luonnonsuojelualueiden suunnittelussa.”

Antti Miettinen

Tiedeviestinnän opiskelija ja evoluutiobiologi, jonka mielestä elämme aivan hullunkurisella pallolla.

Lue lisää:

Kommentti: Laatua ilmaiseksi!

Onko liikaa pyydetty, että jos halutaan laatua, olisi siitä hyvä myös palkita?

Kuvitelkaa, jos auditoinnin läpäisystä saisi rahaa! Yliopistoillahan on varsin selkeät tulostavoitteet tutkintoineen, julkaisuineen ja opintopistekertymineen.

Kaiken rahan tahkoamisen keskellä pitäisi myös muistaa opintojen laatu.

Karvin suorittamat auditoinnit ovat laadukkaan yliopistokoulutuksen tae. Mutta mitä hyötyä laatujärjestelmän kehittämisestä ja systemaattisesta ylläpidosta on, jos siitä ei tänä rahan aikana saa mitään suoraa taloudellista hyötyä? Ennen vanhaan sentään koulutuksen huippuyksiköt toivat miljoonia euroja ylimääräistä rahaa yliopistoille.

Huhujen mukaan Tampereen yliopiston auditointi-painajaisen aikoihin jopa OKM:n kabineteissa puhuttiin auditoinnin laatuleiman sitomisesta yliopistojen rahoitukseen.

Jos ei yliopiston toiminta ole laadukasta, tietty osa valtion rahoituksesta tippuu pois. Autonomisia yliopistojamme ohjataan muutenkin riihikuivalla, joten tuntuisi loogiselta, että laadullekin voidaan laittaa hintalappu. Eikös meillä siksi ole lukukausimaksut EU/ETA -maiden ulkopuolisille opiskelijoillekin?

Kyllä se varmasti muita yliopistoja harmitti, kun niska limassa raataa laatuleiman perään ja yksi jengistä voi ottaa hylsyn pari kertaa, eikä tule kuin maksimissa kirje kotia ja uusintakokeeseen.

Totuus on, että yliopistomme joutuvat jo nyt markkinoinnissaan kilpailemaan keskenään parhaista opiskelijoista, tutkijoista ja ulkopuolisesta rahoituksesta.

Tämän kilpailun lisäksi tuhannet yliopistojemme lehtorit, professorit, suunnittelijat ja muut jäsenet pitävät päivittäin yllä laadun kulttuuria.

Onko liikaa pyydetty, että jos halutaan laatua, olisi siitä hyvä myös palkita?

Juho Karjalainen

Oulun yliopiston alumni, joka on valmistunut tiedeviestinnästä filosofian maisteriksi.  

Lue lisää:

Yt-neuvottelut herättävät huolta työntekijöissä ja opiskelijoissa – ”Rampauttaako Oulun yliopisto nyt omaa toimintaansa?”

Oulun yliopiston yt-neuvotteluiden piirissä on esimerkiksi yliopiston kirjaston, hallinnon, koulutuspalveluiden ja tietohallinnon henkilökunta sekä laboratorioiden tukihenkilöstöä. Henkilöstöjärjestöjen mukaan tukihenkilöstöstä leikkaaminen vaikeuttaa merkittävästi opetukseen ja tutkimukseen keskittymistä. ”Keskiportaan tutkijat ja opettajat ovat hyvin väsyneitä”, sanoo pääluottamusmies Annamari Markkola.

TEKSTI Anni Hyypiö

KUVAT Minna Koivunen

Oulun yliopiston keskiviikkoiset yt-uutiset herättävät työntekijöissä huolta työssä jaksamisesta ja ajan riittämisestä.

Pelkona on, että tukihenkilöstöstä leikkaaminen kasvattaa tutkijoiden ja opettajien hallinnollista työtaakkaa entisestään.

Paperisota taas on pois varsinaisesta työstä, tieteen tekemisestä.

Yliopistojen ja tutkimusalan henkilöstöliitto YHL:n mukaan Oulun yliopisto tekeekin virheen leikatessaan jo ennestään supistettua tukihenkilöstöä.

”Tehtävä työ ei leikkauksilla vähene, se vain siirtyy nyt muille henkilöille. Opettajien ja tutkijoiden työajasta jo nyt osa menee ihan muuhun, mitä on ajateltu. Sitä myötä tutkimus ja jatko-opinnot viivästyvät, ja juuri näitä asioita mitataan taas rahoitusta myönnättäessä”, sanoo Oulun yliopiston henkilökuntayhdistyksen pääluottamusmies Raimo Tervola.

Oulun yliopiston opetus- ja tutkimushenkilöstö on yt-neuvotteluiden ulkopuolella.

Tätä Oulun yliopiston rehtori Jouko Niinimäki perusteli Oulun ylioppilaslehden haastattelussa halulla mahdollistaa yliopiston ydintehtävien hoito, opetus ja tutkimus, mahdollisimman vähillä häiriöillä.

Huoltoinsinöörinä työskentelevän Tervolan mukaan vaikutus on päinvastainen: tukihenkilöstöstä leikatessa vaikutukset näkyvät raskaasti tutkimuksessa ja opetuksessa, kun muun muassa hallinnollinen työ ja laboratorioiden tukitehtävät siirtyvät yhä enemmän yliopisto-opettajien ja tutkijoiden harteille.

”Professoriliittokin on ollut aiheesta jo huolissaan: seitsemän tonnin kuukausipalkalla professori tekee sihteerin työtä. Tuntuu, ettei hallinto oikein ymmärrä tätä, vaan yksisilmäisesti tuijotetaan vain sitä, että opetukseen tai tutkimukseen ei saa puuttua.”

Oulun yliopiston henkilökuntayhdistyksen hallituksen puheenjohtaja Jaana Lehtosaari kertoo yllättyneensä siitä, että neuvottelut koskevat pelkästään muuta henkilöstöä, onhan heidän ryhmästään leikattu jo aiemmilla yt-kierroksilla.

Edelliset yt-neuvottelut Oulun yliopistossa käytiin keväällä 2014. Tuolloin yliopistolta lähti irtisanomisten, eläköitymisten, osa-aikaistamisten ja määräaikaisuuksien päättämisten seurauksena 122 työntekijää. Heistä suurin osa (88 työntekijää) kuului tutkimusta ja opetusta tukevaan henkilöstöön.

”Jotta opettajat ja tutkijat pystyisivät keskittymään ydintehtäviinsä, heille tulisi taata siihen mahdollisuus. Tukipalvelutehtäviä on viime vuosina siirtynyt yhä enemmän opetus- ja tutkimushenkilöstön vastuulle. Kuinka paljon nämä tehtävät kuormittavat tulevaisuudessa?” Lehtosaari kysyy.

Koulutuspalveluissa opintoasiansihteerinä työskentelevän Lehtosaaren mukaan ilmoitettu vähennystarve kuulostaa suhteettoman suurelta.

”Neuvottelujen kohteena on 900 henkilöä, joista tarkoituksena on vähentää enintään 100 henkilöä. Käytännössä se tarkoittaa joka yhdeksättä muuhun henkilöstöön kuuluvaa työntekijää. Se on niin paljon, ettei sitä oikein pysty hahmottamaankaan, lähes yhden pienen tiedekunnan henkilöstön verran. Mietinkin sitä, rampauttaako Oulun yliopisto nyt omaa toimintaansa?”

Kärsiikö tulos henkilöstöleikkauksista?

Yliopiston yt-neuvottelut ovat kova pala myös opetus- ja tutkimushenkilökunnalle.

Julkisalan koulutettujen neuvottelujärjestön JUKOn pääluottamusmiehen Annamari Markkolan mukaan tieto yt-neuvotteluiden aloittamisesta tuli melkoisena yllätyksenä.

”Meillä on kuitenkin säästetty niin raivokkaasti, ja nokka on saatu pinnalle monessa tiedekunnassa, tulos on parantunut.”

Markkolan mukaan henkilöstö on pienentynyt ilman irtisanomisiakin: eläköityneiden tilalle ei ole palkattu uusia työntekijöitä eikä määräaikaisten työsopimuksia ole jatkettu

”Sen vuoksi opetus jakaantuu yhä pienemmälle joukolle. Joka puolelta viesti on ollut se, että keskiportaan tutkijat ja opettajat ovat hyvin väsyneitä.”

Ekologian ja genetiikan yksikössä yliopistotutkijana ja biologian tutkinto-ohjelmavastaavana toimivan Markkolan mukaan tutkinto-ohjelmia tukevia koulutussuunnittelijoita on jo nyt liian vähän.

Samoin esimerkiksi lääketieteen, biologian ja biokemian aloilla opetus- ja tutkimustyössä avustavan laboratoriohenkilökunnan rooli on tärkeä.

”Jos tukihenkilöstöä joudutaan vähentämään, se vaikuttaa voimakkaasti tulokseen, tutkimuksen ja julkaisujen tekemiseen ja opinnäytetöiden valmistumiseen. Opettajilla ja tutkijoilla tulee myös olemaan entistä vähemmän aikaa hankkia jatko-opiskelijoilleen ja yksiköilleen täydentävää rahoitusta.”

Yt-uutiset puhututtavat myös opiskelijoiden keskuudessa. Oulun yliopiston ylioppilaskunta OYY julkaisi torstaina 19.1. kannanoton, jossa ylioppilaskunta ilmaisee huolensa ohjaus- ja tukipalveluiden laadusta ja riittävyydestä.

”Erityisesti koulutus- ja kirjastopalvelut ovat keskeisiä tuloksellisuuden tukipalveluja koko yliopistolle, puhumattakaan yksittäisestä opiskelijasta. Valtakunnallisessa vertailussa nämä ovat jo nyt niukasti resursoituja. Tukipalveluista leikkaaminen vaikuttaa väistämättä opetukseen, tutkimukseen ja toiminnan kehittämiseen. Opetus- ja tutkimushenkilöstön tulee saada keskittyä ydintehtäviinsä”, hallituksen puheenjohtaja Joel Kronqvist toteaa kannanotossa.

OYY kritisoi myös sitä, että neuvotteluista on päätetty puhelinkokouksessa, jossa päättävässä asemassa olevat henkilöt eivät ole päässeet keskustelemaan asiasta vuorovaikutuksellisesti ja kasvokkain. Ylioppilaskunnan mielestä yliopiston hallituksen päätöksentekoa tulee tukea mahdollistamalla riittävä aika ja määrä kokouksia.

YHL: Budjettipaineita ei ole

Oulun yliopiston mukaan yt-neuvotteluiden syynä on yliopiston rahoituksen väheneminen. Suomen hallitus on leikannut yliopiston rahoituksesta vuosina 2015 – 2017 yhteensä 7,6 miljoonaa euroa.

Tammikuussa käynnistyvien neuvotteluiden tavoitteena on leikata yliopiston kokonaiskustannuksista vuositasolla 3 miljoonaa euroa vuoden 2018 loppuun mennessä. Tämän hetken arvion mukaan vähennys toteutettaneen juuri henkilöstökuluja vähentämällä. Henkilöstökustannusten osuus Oulun yliopiston budjetista on noin 65 prosenttia

YHL:n kantana on, että budjettipaineita Oulun yliopiston henkilöstöleikkauksiin ei ole. Raimo Tervola pitääkin neuvotteluiden aloittamista näin alkuvuonna huonona ratkaisuna, turhana kiirehtimisenä.

Hän sanoo olevansa melko varma siitä, että Oulun yliopiston vuoden 2017 lopullinen tilinpäätös tulee olemaan ylijäämäinen.

”Viime vuoden tulosennuste on 11 kuukauden perusteella reilusti ylijäämäinen. Miksei tätä ylijäämää käytetä menojen paikkaamiseen tänä vuonna? Lähtökohtaisesti pidän pelkän budjetin perusteella alkuvuodesta tehtyjä päätöksiä pelkkänä arvailuna. Vuosien 2010 ja 2014 yt-kierrosten jälkeen huomattiin yliopiston tuloksen olevan lopulta ylijäämäistä jopa useilla miljoonilla. Budjetointi on toki aina vaikeaa, mutta erityisen vaikeaa se on yliopistomaailmassa.”

Anni Hyypiö

Oulun ylioppilaslehden entinen päätoimittaja. Twitter: @AnniHyypio

Lue lisää:

Viikon 47 tutkijatapaaminen: Orgaanisen kemian oppiminen on kuin palapelin kokoamista

Oulun yliopiston vanhalla puolella liikkuva ei voi olla huomaamatta sen 70-lukulaisen kirkasta värimaailmaa. Siitä kokonaisuudesta huutomerkin lailla erottuu Kemiankadulla sijaitseva fluorinvalkoisena hohtava kemian opetuslaboratorio. Opetuslaboratorio remontoitiin viime vuonna, ja nykyaikaiset tilat ovat saaneet kiitosta sekä opiskelijoilta että henkilökunnalta. Labrapäivän aamuna opetuslaboratoriossa on keskittynyt tunnelma, kun toisen vuosikurssin kemianopiskelijat soveltavat teoriaa käytäntöön. Vetokaapeissa on valmistumassa biodieseliä. […]

TEKSTI Venla Tuohino

KUVAT Venla Tuohino

Oulun yliopiston vanhalla puolella liikkuva ei voi olla huomaamatta sen 70-lukulaisen kirkasta värimaailmaa. Siitä kokonaisuudesta huutomerkin lailla erottuu Kemiankadulla sijaitseva fluorinvalkoisena hohtava kemian opetuslaboratorio. Opetuslaboratorio remontoitiin viime vuonna, ja nykyaikaiset tilat ovat saaneet kiitosta sekä opiskelijoilta että henkilökunnalta. Labrapäivän aamuna opetuslaboratoriossa on keskittynyt tunnelma, kun toisen vuosikurssin kemianopiskelijat soveltavat teoriaa käytäntöön. Vetokaapeissa on valmistumassa biodieseliä. Harjoituksia valvoo synteettisen orgaanisen kemian tutkijatohtori Johanna Kärkkäinen.

Oulun yliopiston orgaanisen kemian tutkijatohtori Johanna Kärkkäinen, mitä orgaaninen kemia tiivistetysti on?

Orgaaninen kemia on hiiliyhdisteiden kemiaa, siinä tutkitaan erilaisten hiiliyhdisteiden rakenteita ja ominaisuuksia. Orgaanisessa kemiassa tehdään reaktioita, joissa orgaanisten yhdisteiden funktionaaliset ryhmät joko muuttuvat tai korvautuvat toisilla ryhmillä. Funktionaalisia ryhmiä ovat esimerkiksi hiilivedyt, alkoholit, aldehydit, ketonit ja amiinit. Ja alkoholeissa toiminnallinen ryhmä on hydroksyyli (-OH). Usein sanonkin, että kyse on orgaanisen kemian palapelistä, jossa osia voi sovittaa yhteen lukuisilla eri tavoilla.

Kertoisitko hieman työstäsi yliopistolla?

Tutkijatohtorin työhöni kuuluu myös opetus. Opetuksen osuus on 40 prosenttia työajasta. Juuri nyt on opetuksen suhteen työntäyteinen periodi. Opetan johdatus orgaaniseen kemiaan -kurssia lähes parisatapäiselle opiskelijajoukolle sekä tätä laboratoriokurssia, jossa opiskelijat pääsevät itse tekemään orgaanisen kemian reaktioita. Samalla tulevat tutuksi orgaanisen kemian työmenetelmät. Tänään opiskelijat valmistavat biodieseliä rypsiöljystä ja metanolista emäskatalysointimenetelmällä.

Tutkimustyössäni, yhdessä Katja Lappalaisen kanssa, olemme viime aikoina keskittyneet luonnontuotteiden kuten tärkkelyksen kemialliseen modifiointiin. Mielestäni luonnonmateriaalien hyödyntäminen on kiinnostavaa. Olemme täällä käyttäneet esimerkiksi opiskelijaravintolan perunankuorijätettä, josta olemme saaneet tärkkelystä. Muunneltua tärkkelystä voidaan teollisuudessa mahdollisesti käyttää vedenpuhdistusmateriaalina, eli kemiantutkimuksella on rooli myös kestävien ratkaisujen kehittämisessä.

Mikä opetustyössä on mielestäsi palkitsevinta? Millaista orgaanisen kemian opetus on?

Työ on monipuolista ja mukavaa. Opettajana pääsen keskustelemaan ja ohjaamaan. Yksilöohjauksen määrä kasvaa, mitä pidemmälle opiskelija opinnoissaan etenee. Lisäksi olen toisena ohjaajana kahdessa eri väitöskirjassa. Toisessa väitöskirjassa juurikin pyritään valmistamaan tärkkelyksestä vedenpuhdistusmateriaaleja, ja toisessa puolestaan valmistetaan biomassasta ensin sokereita ja niistä edelleen korkean lisäarvon tuotteita.

Ensimmäisen vuosikurssin aikana perehdytään keskeisiin orgaanisiin yhdisteisiin, niiden ominaisuuksiin, reaktiivisuuteen ja reaktiomekanismeihin. Reaktiomekanismeilla kuvataan sidosten hajoamista ja uudelleen muodostumista reaktion tapahtuessa, ja niiden ymmärtäminen on tärkeä osa orgaanista kemiaa. Toisen vuosikurssin kanssa opittua teoriaa päästään soveltamaan käytännössä.

Orgaanisen kemian laboratorioharjoitukset jatkuvat vielä kolmantena opiskeluvuotena. Samoihin aikoihin opiskelijat aloittavat kandidaatintutkielmakurssin. Silloin kemian eri tutkimusalat esittelevät omaa tutkimustaan ja tarjoavat kandinaiheita. Viime vuodet ovat osoittaneet, että kahden ensimmäisen vuoden aikana suurimmalle osalle opiskelijoista alkaa hahmottua, mihin he haluavat syventyä kemian opinnoissaan.

Olet Oulun yliopiston kasvatti ja väitellyt tohtoriksi vuonna 2007. Mitä tutkit väitöskirjassasi?

Väitöskirjassa valmistettiin erilaisia ionisia nesteitä, tutkittiin niiden ominaisuuksia ja sopivimpia käytettiin iso-okteenin valmistusreaktiossa. Ioniset nesteet koostuvat anionista ja kationista eli ne ovat suoloja, aivan kuin ruokasuola (NaCl). Ionisen nesteen sisältämät ionit ovat isoja ja usein orgaanisia yhdisteitä ja tämän vuoksi ne ovatkin huoneenlämpötilassa nesteitä. Ionisilla nesteillä on monia hyviä ominaisuuksia verrattua tavallisimpiin orgaanisiin liuottimiin ja yksi niistä on haihtumattomuus.

Väitöskirjatutkimuksen aikana kävin tutkijavaihdossa Belfastissa Queen’s Universityssa, jossa on tunnettu ionisten nesteiden tutkimuslaboratorio, ja se oli hyvä kokemus. Nyt toimin täällä kemialla Erasmus-koordinaattorina ja kannustan meidän opiskelijoita lähtemään ulkomaille joko vaihtoon tai harjoitteluun.

Venla Tuohino

Tiedeviestinnän maisteriohjelman kasvatti, graduntekijä ja skeptikko.

Lue lisää:

Viikon 43 tutkijatapaaminen: Parempi kuin sata desimaalia

Arjessa hintalapun 2,99 pyöristyy kolmeksi euroksi ja lukiomatematiikassakin piin loputtomasti jatkuvista desimaaleista näpytellään laskimeen vain 3,14. Matematiikassa luvut pyritään esittämään tarkasti, mutta mitä tekee lukuteoreetikko päättymättömästi jatkuvien lukujen kuten piin kanssa, kun satakaan numeroa pilkun jälkeen lisäämällä ei silti olla edes lähellä tarkkaa arvoa? Ottaa avuksi ketjumurtoluvut ja approksimaatiot.

TEKSTI Essi Oikarinen

KUVAT Essi Oikarinen

Tohtorikoulutettava Topi Törmä matematiikan tutkimusyksiköstä, väitöstutkimuksesi käsittelee yleistettyjä ketjumurtolukuja ja Diofantoksen approksimointia. Mitä ihmettä nämä oikein tarkoittavat?

Kuulun lukuteorian tutkimusryhmään, eli tutkimme lukujen ominaisuuksia.

Desimaaliluvut ovat vain yksi tapa esittää lukuja. Se, että ylipäänsä käytämme desimaalilukujonoja eli kirjoitamme vaikkapa 0,2135768, on oikeastaan mielivaltainen tapa esittää lukuja ja vain vakiintunut meille käyttöön, koska ihmisellä on kymmenen sormea. Esimerkiksi muinaisessa Babyloniassa kantaluku oli 60, mistä muistuttaa nykyinen tapamme laskea tunteja ja minuutteja.

Irrationaalilukujen, kuten vaikkapa piin, esittäminen desimaalilukuina on hieman kömpelöä, sillä niiden desimaaliesitykset ovat päättymättömiä ja jaksottomia. Ketjumurtoluvut ovat yksi mahdollinen tapa esittää tällaisia lukuja täsmällisesti. Ketjumurtoluvulla tarkoitetaan lukua, jossa murtoluvun nimittäjään eli murtoviivan alla olevaan lukuun lisätään murtoluku, jonka nimittäjään edelleen lisätään uusi murtoluku ja tätä jatketaan loputtomiin (ks. kuva).

Diofantoksen approksimointi taas tarkoittaa irrationaalilukujen arvioimista rationaaliluvuilla. Tavoitteena on löytää nimittäjältään pieniä rationaalilukuja eli murtolukuja, jotka ovat mahdollisimman lähellä haluttua irrationaalilukua. Karkeasti, esimerkiksi piille 22/7 (=3,14285714) on hieman parempi approksimaatio, eli arvio, kuin 314/100 (=3,14).

Oulun ylioppilaslehti 2016
Ketjumurtoluvulla tarkoitetaan lukua, jossa murtoluvun nimittäjään lisätään murtoluku, jonka nimittäjään edelleen lisätään uusi murtoluku ja tätä jatketaan loputtomiin. Tohtorikoulutettava Topi Törmä havainnollistaa, kuinka ykkösenkin voi esittää toisin ketjumurtolukuna.

 

Mihin tällaisia tarkkoja lukuja tarvitaan?

Ongelma kuuluu matematiikan perustutkimukseen. Ketjumurtoluvut ja Diofantoksen approksimaatiot ovat hyviä työkaluja irrationaalilukujen ominaisuuksien tutkimiseen ja luokitteluun. Lisäksi irrationaalilukuja hyvin arvioivia rationaalilukuja voidaan hyödyntää esimerkiksi laskimissa ja tietokoneissa.

Miten päädyit lukuteoreetikoksi?

Luvut ja niistä löytyvä rakenne viehättävät. Lukuteorian kautta on kiinnostavaa saada otetta klassisiin luonnonvakioihin, kuten piihin ja useiden tuntemaan Neperin lukuun e. Diofantoksen approksimaatiot ovat keskeinen tutkimuskohde Oulun lukuteorian ryhmässä, joten se oli luonteva valinta kun halusin perusopintojen jälkeen jatkaa pidemmälle.

Stereotyyppisissä kuvitelmissa matemaatikko rustaa kaavoja liitutaululle yömyöhään kammiossaan. Miten nykymatemaatikko oikeasti työskentelee?

Kynä ja paperi riittävät työvälineiksi, edes taulua ei tarvita. Tutkimus on enimmäkseen ajatustyötä ja ratkaisut syntyvät yrityksen ja erehdyksen kautta. Usein kaavoja, todistuksia ja hahmotelmia kertyy kymmenien sivujen pino. Tietokonetta tarvitaan vasta näiden puhtaaksikirjoittamiseen. Laskennallisempia menetelmiä käyttävät matemaatikot toki työskentelevät enemmän koneella.

Matemaatikko myös lukee paljon artikkeleja ja kirjoja sekä tutkii muiden tekemiä ratkaisuja. Ratkaisuja ongelmiin pohditaan usein yhdessä kollegoiden kanssa eli työtä ei tehdä koko ajan yksin. Pää toimii silloinkin kun paperia ei ole edessä, esimerkiksi lenkillä tai nukkumaan mennessä. Silloin tällöin näistä väläyksistä jopa syntyy ratkaisu. Tällainen passiivinen työskentely onkin tärkeä työvaihe.

Matematiikkafanin ja matemaatikon ero on se, että fania kiinnostaa esimerkiksi opetella ulkoa tuhatmäärin piin desimaaleja. Matemaatikko ei muista numeroita, vaan hänelle pii on pii. Se on paljon tarkempi ilmaus.

Oikeusbiologia ja DNA-tutkimus ratkaisevat CSI-mysteerejä, kemistit keittävät huumeita Breaking Badissa. Millaisia matemaatikkoja nyky-yhteiskunnan sankareiksi tai antisankareiksi voisi hahmotella?

Matematiikkaa ja lukuteoriaa tarvitaan konkreettisesti kaikenlaisiin salausjuttuihin. Numbers-sarjassa matemaatikot ovat ratkoneet rikoksia. Matematiikasta on toki hyötyä kaikenlaisissa loogista päättelyä vaativissa arvoituksissa, kuten vaikkapa da Vinci -koodissa.

Viime kesänä ensi-iltansa saanut Man Who Knew Infinity kertoo intialaisesta matemaatikko Ramanujanista, joka teki kovia tuloksia myös lukuteorian saralla. Se pitäisikin nähdä seuraavaksi.

Essi Oikarinen

Tiedeviestinnän opiskelija, joka haluaisi keksiä lisää värejä ja valon aallonpituuksia.

Lue lisää:

Kärsiikö koulutus rahoitusmallin uudistusten vuoksi?

Yliopistojen rahoitusmallia viilataan ensi vuodesta alkaen. Yliopistoille vuosittain jaettavasta 1,6 miljardin euron potista jaetaan vuoden 2017 alusta alkaen entistä enemmän strategiaperusteiseen rahoitukseen suoran tutkimus- ja koulutusrahoituksen kustannuksella. Yliopistojen rahoitusmallissa koulutukselle jaetaan tällä hetkellä 41 prosenttia ja tutkimukselle 34 prosenttia koko kakusta, mutta ensi vuoden alusta koulutus saa 39 prosenttia ja tutkimus 33 prosenttia rahoituksesta. Muiden […]

Yliopistojen rahoitusmallia viilataan ensi vuodesta alkaen. Yliopistoille vuosittain jaettavasta 1,6 miljardin euron potista jaetaan vuoden 2017 alusta alkaen entistä enemmän strategiaperusteiseen rahoitukseen suoran tutkimus- ja koulutusrahoituksen kustannuksella.

Yliopistojen rahoitusmallissa koulutukselle jaetaan tällä hetkellä 41 prosenttia ja tutkimukselle 34 prosenttia koko kakusta, mutta ensi vuoden alusta koulutus saa 39 prosenttia ja tutkimus 33 prosenttia rahoituksesta. Muiden koulutus- ja tiedepolitiikan tavoitteiden rahoitusosuus nousee puolestaan merkittävästi: 25 prosentista 28 prosenttiin.

Mistä yleisistä lähtökohdista käsin Oulun yliopisto päättää sisäisestä rahanjaostaan, Oulun yliopiston rehtori Jouko Niinimäki?

”Oulun yliopiston hallitus on linjannut, että olemme tiedekorkeakoulu, joka menestyy kansainvälisesti tutkimuksessa. Sitä kohti on menty ja viime vuonna esimerkiksi julkaisujen määrä nousi 15 prosenttia.

Mielestäni rahanjakomallimme on kannustava, oikeudenmukainen ja läpinäkyvä. Oikeudenmukainen ja kannustava se on sillä tavalla, että siinä palkitaan tuloksen mukaan. Läpinäkyvä se on niin, että kerromme, miten rahat jakautuvat minnekin.”

Onko oikein, että yliopiston johto vaikuttaa valtiolta tulevan rahan suuntaamiseen?

”Jotenkin rahat on ohjattava käyttöön. Ja rahoitus on ainoa tapa, jolla me voimme ohjata toimintaa hallituksen vahvistaman strategian suuntaan. Emme me yliopiston johdosta tietenkään osaa sanoa professoreille tai tutkijoilla että, tehkää niin tai tehkää näin, vaan he ovat asiantuntijoita kukin omalla alallaan.”

Valtion rahanjakomallissa koulutuksen rahoitusta supistetaan prosentuaalisesti eniten. Näkyykö tämä Oulussa opetuksen laadun huononemisena?

”Koulutuksen rahoituksessa on tärkeää huomata, että huomioimme, että eri alojen opetuksen järjestäminen voi kovastikin vaihdella kustannuksiltaan. Meidän täytyy kaikissa tapauksissa varmistaa, että opetukseen löytyy tarvittavat rahat. Ja sen myös varmistamme. Rahoitusmallin kulmakivi on se, että tiedekunnissa koulutus resursoidaan ensimmäisenä.

Ei-tieteellisten julkaisujen rahoitus muuttuu Oulussa radikaalisti. Miksi?

”Meillä on jostain syystä ollut tapa, jossa 4 prosenttia yliopiston mallilla jakamasta rahoituksesta on mennyt ei-tieteellisille julkaisuille riippumatta siitä, että kuinka paljon rahaa niiden perusteella on saatu. Olemme katsoneet, että se ei ole perusteltua. Emme kuitenkaan halua luopua ei-tieteellisten julkaisujen rahoituksesta, koska joillakin tieteenaloilla osa vaikuttavuudesta syntyy niiden kautta.”

Tarkoitatko erityisesti humanistista tiedekuntaa?

”Kyllä, humanistinen tiedekunta ja kasvatustieteen tiedekunta ovat saaneet tuosta potista suurimman osan.”

Tätä päätöstä ja sen aiheuttamaa kehitystä on kritisoitu kovin sanoin. Esimerkiksi sosiologian professori Vesa Puuronen kommentoi Kalevaan (7.10.) kirjoittamassaan mielipidekirjoituksessa, että teknisiä aloja suositaan rahanjaossa törkeästi esimerkiksi humanistisen alan kustannuksella. Miten vastaatte kritiikkiin?

”Mielestäni käytäntö jakaa neljä prosenttia ei-tieteellisille julkaisuille on ollut epäoikeudenmukaista, suorastaan virhe. Uusitussa mallissa ei mitenkään suosita teknisiä aloja, eikä mitään tiedekuntaa jätetä pulaan. Rahoitamme muutoksessa kohtuuttomasti hävinneitä strategisella kehittymisrahoituksella vaikeiden aikojen yli. Puurosen kirjoitus oli faktoiltaan virheellinen. Ehkä sillä yritettiin jotenkin painostaa johtoa.”

Ville Koivuniemi

Freelancer-toimittaja. Twitter: @VilleKoivuniemi

Lue lisää: