Laskennallinen tiede avuksi monimutkaisten ilmiöiden ymmärtämiseen
11.8.2010
”Laskennallisten mallien avulla voidaan perehtyä sellaisiin monimutkaisiin ilmiöihin, joita pelkästään kokeellisen tai teoreettisen tutkimuksen avulla olisi vaikea tutkia”, ohjelmapäällikkö Pentti Pulkkinen sanoo. Hän koordinoi Akatemian uutta Laskennallisten tieteiden tutkimusohjelmaa.
”Informaatioteknologian kehitys on muuttanut ratkaisevasti tapaa, jolla tiedettä tehdään ja laskennallinen tiede on noussut kokeellisen ja teoreettisen tutkimuksen rinnalle tieteen kolmanneksi tukipilariksi. Etuna on, että laskentakapasiteettia ja siihen liittyvää osaamista voi hyödyntää verkon kautta”, Pulkkinen kertoo.
Uusien, entistä tehokkaampien tietokoneiden ansiosta laskennallisesti pystytään käsittelemään erittäin isoja datamääriä ja saadaan luotettavaa tietoa ilmiöistä, joita ei muilla tieteen keinoilla pystyttäisi tehokkaasti analysoimaan. Esimerkkeinä tällaisista laajoista, monimutkaisista ilmiöistä ovat muun muassa ihmisen genomin selvittäminen, sään ennustaminen tai yhteiskunnallisten ilmiöiden ja ongelmien ymmärtäminen. Laskennalliset tieteet ovat keskeisessä asemassa isojen maailmanlaajuisten haasteiden kuten ilmastonmuutoksen, terveyden ja globaalin talouden kysymysten tutkimuksessa.
”Aloitteet Akatemian tutkimusohjelmille tulevat tavallisesti tutkijayhteisöltä. Niin tähänkin ohjelmaan. Samaan aikaan tieteen yleinen kehitys ja tiedepoliittinen ohjaus opetus- ja kulttuuriministeriön tuottaman kansallisen eScience-strategian muodossa tukivat myös ajatusta alan omasta tutkimusohjelmasta.”
Tämän vuoden alussa alkaneen Laskennallisten tieteiden (Lastu) -tutkimusohjelman tavoitteena on edistää laskennallisten menetelmien käyttöä tutkimuksessa, parantaa tutkimusyhteisön metodologisia valmiuksia ja lisätä tieteiden välistä vuorovaikutusta. Ohjelma ei ole yhteydessä mihinkään tiettyyn tieteen- tai tutkimuksenalaan. Päinvastoin, tavoitteena on ollut koota yhteen eri tieteenalojen hankkeita, joita yhdistävät laskennalliset tieteet ja mallintaminen. Kansallinen eScience-strategia on omalta osaltaan asettanut tavoitteeksi nostaa alan tutkimuksen tasoa ja kehittää alan koulutusta niin maisteri- kuin tohtoritasollakin.
Tällä hetkellä Lastu-ohjelmassa on mukana yhteensä seitsemän hanketta. Lisäksi ohjelmaan on yhdistetty eurooppalaisen systeemibiologian tutkimusverkoston ERA-NET SysBion haussa rahoitetut kolme suomalaishanketta. Ohjelmassa järjestetään toinen haku ensi vuonna. Sen tavoitteena on täydentää ohjelmaa muun muassa biologian, lääketieteen ja yhteiskuntatieteiden alan hankkeilla, joita ei vielä nyt ohjelmassa ole. Kaikkiaan Akatemia rahoittaa ohjelmaa kahden haun jälkeen vähintään 12 miljoonalla eurolla.
Kansainvälistä yhteistyötä tutkimusohjelma kehittää erityisesti Pohjoismaiden kanssa. Ensi vuonna tulossa on muun muassa nuorille tutkijoille suunnattu pohjoismainen seminaari. ”Suomi on vuonna 2011 Pohjoismaisen ministerineuvoston puheenjohtajamaa, ja vuoden asialistalla eScience on agendalla korkealla tasolla.”
CSC:n supertietokoneet ja osaaminen tarjolla
Tieteen tietotekniikan keskus CSC on lähtenyt aktiivisesti mukaan Lastu-ohjelmaan infrastruktuurien ja asiantuntijuuden tarjoajana hankkeille. ”CSC on aktiivisesti nostanut resurssien tasoa. Yhteistyön tekeminen on helppoa, kun CSC keskitetysti tarjoaa tutkimusryhmille hyvät resurssit”, Pulkkinen sanoo.
”Tutkimusohjelmassa mukana olevat yliopistoryhmät voivat suoraan hakea käyttöoikeutta palveluihimme kuten superlaskentaresursseihin, ohjelmistoihin ja tallennustiloihin. CSC ja Akatemia ovat lisäksi sopineet CSC:n palveluiden rahoitusmalleista Lastu-ohjelmassa mukana oleville sektoritutkimuslaitoksille”, kertoo kehityspäällikkö Antti Pursula CSC:stä. Käyttöoikeutta CSC:n resursseihin haetaan keskitetysti verkkosivujen kautta (http://www.csc.fi/asiakkaaksi).
Pursulan mielestä laskentamenetelmä- ja tieteenalaosaamisen yhdistäminen samaan tutkimuskonsortioon edistää parhaan mahdollisen tieteellisen ja yhteiskunnallisen hyödyn saamista laskentaresursseista. ”Tällöin resursseja käytetään tehokkaasti ja tarkoituksenmukaisesti. Todennäköisesti myös hyvin suuria resursseja tarvitsevien hankkeiden määrä lisääntyy tutkimusohjelman ansiosta.”
Oma tutkimusohjelma edistää alan yhteistyötä, mikä tuo tutkimukseen uusia näkökulmia ja mahdollisuuksia. ”Yhteistyö ja poikkitieteellisyys nähdään CSC:ssä ehdottoman myönteisenä koko Suomen tieteen kannalta. Laskennallinen tiede soveltuu hyvin poikkitieteellisten hankkeiden yhdistäväksi tekijäksi, koska samaa menetelmää voidaan usein soveltaa hyvin erilaisiin tieteellisiin ongelmiin”, CSC:ssä palvelualueen johtajana syyskuussa aloittava Pursula sanoo.
Pursulan mukaan laskennallisen tieteen haaste on tällä hetkellä se, että prosessorien kellotaajuudet eivät enää juurikaan kasva, vaan koneiden nopeutuminen toteutetaan laskentaytimien määrää lisäämällä. Tämä ja uudet prosessorityypit vaativat panostusta menetelmäkehitykseen ja ohjelmointiin. ”Toisaalta alan resurssit ovat kansainvälistymässä. Euroopassa on monia e-Infrastuktuurihankkeita, joissa pyritään parantamaan EU:n kilpailukykyä laskennallisessa tieteessä kehittämällä kansainvälisiä resursseja.”
CSC on mukana monissa eurooppalaisissa hankkeissa, ja sitä kautta resurssit tulevat suomalaistenkin yliopistojen käyttöön.
Teksti: Riitta Tirronen
Kuva: Suomen Akatemian arkisto