Karel Kaurila ja Timo Toukkari

4. sija, Kansallinen sarja

Epidemian leviämisen mallintaminen agenttipohjaisen mallin avulla

Kilpailutyö

Valkeakosken Tietotien lukiossa opiskelevat Karel Kaurila,18, ja Timo Toukkari,18, kuulivat koulussa opettajaltaan agenttipohjaisesta mallista. He kiinnostuivat aiheesta ja päättivät tehdä siitä Viksu-kilpailutyön.

”Epidemiat ovat viime vuosina olleet ajankohtaisia. Olemme myös kiinnostuneita mallin rakentamisesta, ja sen avulla saatujen tulosten analysoinnista. Rakensimme agenttipohjaisen mallin ohjelmoimalla C++-kieltä käyttäen. Agenttipohjainen malli on tehokas ratkaisu, kun mallinnetaan tilanteita, joissa huomioidaan yksilön käyttäytyminen. Agenttipohjaisessa mallissa käyttäjä näkee miten tilanne kehittyy, ja hän voi myös itse säätää parametrit.”

Karel ja Timo toteuttivat mallissaan pienoisyhteiskunnan, johon ihmiset on ohjelmoitu agentteina. Agentit asuvat kotonaan, käyvät töissä tai koulussa ja osa hakee rokotteen terveysasemalta. Lisäksi osa agenteista opiskelee sisäoppilaitoksessa, joka vastaa Karelin ja Timon koulua eli Päivölän opistoa.

Karelin ja Timon mallissa osa agenteista on saanut tartunnan ja he voivat tartuttaa taudin muihin agentteihin. Tartunnan saaneet oireelliset agentit sairastavat kotona. Tällä asetelmalla Karel ja Timo tutkivat myös, kuinka paljon rokotus vaikuttaa taudin leviämiseen. He vertasivat sisäoppilaitoksen opiskelijoiden rokotusta siihen, että rokotetaan sama määrä muita agentteja. Karel ja Timo yrittivät myös löytää kriittisen määrän rokotettavia, eli selvittää vaikuttaako rokotettavien määrän lisäämisen vaikutus taudin leviämiseen jossakin vaiheessa.

Karel ja Timo havaitsivat, että sisäoppilaitoksen opiskelijoiden rokottaminen vähentää sairastuneiden määrää huomattavasti. Heidän mallissaan rokottamalla sisäoppilaitoksen opiskelijoita sairastuneita oli n. 7,3 % vähemmän kuin rokottamalla muita agentteja. He havaitsivat myös, että rokotuksen hyöty laskee, kun tarpeeksi monta agenttia on rokotettu. Mallissa tämä määrä on n. kuusisataa tuhannesta, eli 60 %. Mallin käyttäjän on helppo muuttaa mallin parametrejä, joten malli soveltuu hyvin myös myöhempiin tutkimuksiin.

Karelia ja Timoa opastivat työn tekemisessä heidän opettajansa Merikki ja Esa Lappi.

Arvioijien mukaan Karelin ja Timon terveystieteen osaamista edellyttävä työ tarjoaa mahdollisuuden tarkastella ajankohtaista aihetta: tekijät ovat saavuttaneet mielenkiintoisia tuloksia erityisesti rokotettavien kohteiden ja määrän valinnasta pandemian laajenemiselle. Työn aihe on valittu rohkeasti, toimivan simulaatio-ohjelman kirjoittaminen on ”joko tai” -hanke, kokonaisuus, johon sisältyy myös epäonnistumisen mahdollisuus. Lukijalle käy helposti selväksi, miksi tällainen mallinnus kannattaa tehdä, etujen lisäksi kuvataan myös simulaation heikkoudet. Karel ja Timo ovat käsitelleet tulostensa luotettavuutta kriittisesti, ja heillä tuntuu olevan realistinen käsitys simulaation käyttömahdollisuuksista. Simulaatio-ohjelman tekeminen osoittaa tekijöiltä itsenäistä ajattelua, luovuutta ja rohkeutta tarttua haasteisiin ja viedä ne loppuun. Karel ja Timo osoittavat työllään erinomaista kykyä selkeään tieteelliseen ajatteluun.

Karel harrastaa kitaran soittoa ja Timo kuntosalilla käymistä.