5. sija, kansallinen sarja:
Niko Ilomäki
Muuttuva puoluekenttä, matemaattinen mallinnus
Kilpailutyö
18-vuotias Niko Ilomäki opiskelee Helsingin matematiikkalukiossa.
Niko tarkasteli tutkielmassaan muuttuvaa puoluekenttää matemaattisen mallinnuksen avulla. Hän tutki fysiikan keskeisen hilamallin, Pottsin mallin avulla uuden puolueen kannatuksen muutoksia sen alkutaipaleella. ”Halusin nähdä miten matematiikkaa voisi tällaisiin, ihmiskäyttäytymisestä riippuviin tilanteisiin soveltaa. Toisaalta taustalla oli viimevuotiset eduskuntavaalit, joiden tulos puhutti mediassa. Ajattelin, että olisi kiintoisaa nähdä voisiko tapahtuneet muutokset selittää matematiikalla. Myöhemmin kuitenkin sain huomata, että jo 1800-luvulla samaa ajatusta olivat pohtineet monet yhteiskuntafilosofit.”, Niko kertoo.
Yhteiskunta- ja taloustieteellinen mallinnus on kasvanut nopeasti viimeisen vuosikymmenen aikana ennen kaikkea laskentatehon lisääntymisen myötä. Puhtaan matemaattisten ja varta vasten yhteiskunta- ja taloustieteitä varten kehitettyjen mallien ohella on nousua viime vuosina tehnyt fysikaalisten mallien soveltaminen näille aloille. Fysiikan tilastolliset mallit ja niiden Monte Carlo -simulaatiot ovat olleet keskeinen fysiikan tutkimushaara viime vuosikymmeninä. Tutkimuksen määrästä huolimatta niitä on sovellettu varsin vähän fysiikan ulkopuolisiin tutkimusasetteluihin.
Aikaa vievä ohjelmointi tuntui työssä haastavimmalta
”Kilpailuun osallistuminen oli luontevaa, sillä opetusohjelmaamme kuuluu tutkielman tekeminen. Pyörittelin ideoita mielessä jo lukion ensimmäisen vuoden aikana, mutta viime kesänä keksin tutkia erilaisten stokastisten mallien soveltamista puoluekannatuksen tutkimiseen. Siinä yhdistyivät aiemmissa ideoissani keskeiset matematiikka ja yhteiskuntatieteet. Huomasimme kuitenkin ohjaajieni kanssa, että edes perusteiden oppiminen teoreettisesti raskaasta stokastisesta analyysistä veisi liikaa aikaa, joten päädyin käyttämään tutkielmassani statistisen fysiikan malleja.”
Yllättävintä Nikon mukaan tutkielman teossa oli se, että jotkin matemaattiset konseptit, kuten universaaliusperiaate, joista hän oli aiemmin lukenut, liittyivät tämäntyyppiseen mallinnukseen hyvin kiinteästi. Mukavinta oli se, kun hän sai ensimmäiset simulaation tuottamat tulokset ruudulle pitkään kestäneen ohjelmointivaiheen jälkeen. Ohjelmointi olikin Nikon mukaan juuri haastavinta, koska siihen meni kauemmin kuin hän oli ajatellut. Tämän vuoksi hän ei ehtinyt tehdä niin montaa simulaatiota kuin oli suunnitellut ja esitystapa jäi siksi hänen omasta mielestään liian niukaksi. ”Toistaiseksi en ole tätä tutkimusta jatkanut, mutta sen jatkaminen myöhemmin on täysin mahdollista, tämän tai jonkin muun mallin tiimoilta. Ala ilmeisesti on myös kasvava.”
Arvioijien kommentit
Arvioijien mukaan kilpailutyö on innovatiivinen ja osoittaa Nikon kyvykkyyttä poikkitieteellisen tutkimuksen tekemiseen. Aihe on erittäin haastava sekä käytettävien matemaattisten menetelmien että tehtävän mallinnuksen osalta. Statistisen fysiikan malleja (erityisesti Isingin mallia) on sovellettu sosiaalisten verkostojen tutkimisessa ja Nikon tavoite mallintaa puolueiden kannatuksen muutoksia näillä malleilla on erittäin innovatiivinen pyrkimys.
Tutkimuksessa on yhdistetty mielenkiintoisella tavalla useiden eri alojen menetelmiä. Näiden teoriaa on selvitetty laajaa kirjallisuutta hyväksikäyttäen. Lähteiden käyttö ja lähdeluettelo on ammattitaitoista tasoa.
Kilpailutyö osoittaa, että fysiikan malleja voidaan soveltaa puolueen kannatuksen mallintamiseen. Tutkimustulokset ovat mielenkiintoisia ja antavat aihetta jatkotutkimukseen. Työssä tarvittava matematiikka ei sisälly yliopistotason perusopintoihin vaan vaatii suuntautumista erityisesti statistiseen (tai matemaattiseen) fysiikkaan. Työssä sivutut universaaliuskysymykset ovat tätäkin vaativampia ja edustavat tämän päivän huippututkimusta.
Nikon harrastukset ja kiinnostuksen kohteet: Matematiikka, historia, koulutuspolitiikka, strategiapelit ja ohjelmointi. Pyöräily.