5:e plats, nationella kategorin:

Niko Ilomäki

Det föränderliga partifältet – en matematisk modellering

Hela bidraget

Niko Ilomäki, 18, studerar vid gymnasiet Helsingin matematiikkalukio.

I sin undersökning granskade Niko det föränderliga partifältet med hjälp av matematisk modellering. Med hjälp av fysikens centrala gittermodell, Potts-modellen, undersökte han förändringar i ett nytt partis understöd under partiets inledande skede. ”Jag ville se hur matematiken kunde tillämpas på situationer som är beroende av mänskligt beteende. I bakgrunden fanns å andra sidan också förra årets riksdagsval, vars resultat blev mycket omtalat i medierna. Jag tänkte att det skulle vara intressant att se om de förändringar som inträffat kunde förklaras matematiskt. Senare märkte jag dock att många samhällsfilosofer redan på 1800-talet haft samma funderingar”, berättar Niko.

Användningen av modellering inom samhällsvetenskaper och ekonomiska vetenskaper har under det senaste decenniet ökat snabbt, framför allt som ett resultat av den ökade beräkningskapaciteten. Förutom rent matematiska modeller och sådana som utvecklats enkom för samhällsvetenskaper och ekonomiska vetenskaper har man under senare år sett en ökad tillämpning av fysikaliska modeller inom dessa områden. Fysikens statistiska modeller och deras Monte Carlo-simuleringar har under de senaste decennierna varit en central forskningsinriktning inom fysiken. Antalet undersökningar till trots har de tillämpats ganska lite på forskningshypoteser utanför fysikens område.

Den tidskrävande programmeringen det mest krävande arbetsmomentet

”Att delta i vetenskapstävlingen Viksu kändes naturligt eftersom det ingick i vårt undervisningsprogram att göra en undersökning. Redan under det första gymnasieåret lekte jag med lite olika tankar, men förra sommaren kom jag på idén att undersöka hur olika stokastiska modeller tillämpats i forskningen om partiunderstöd. Detta var ett sätt att kombinera matematik och samhällsvetenskaper som båda spelat en stor roll i mina tidigare idéer. Tillsammans med mina handledare märkte vi dock att det skulle ta för lång tid att lära sig ens grunderna i den teoretiskt tunga stokastiska analysen, så jag bestämde mig för att använda mig av den statistiska fysikens modeller i min forskning.”

Det som Niko ansåg vara mest förvånande var att vissa matematiska koncept, såsom universalitetsprincipen, som han tidigare läst om, anknöt mycket nära till den här typen av modellering. Det roligaste var när han efter ett långdraget programmeringsskede fick se de första resultaten av simuleringen på skärmen. Just programmeringen var den största utmaningen, enligt Niko, för den tog längre tid än han hade tänkt sig. Av denna anledning hann han inte göra så många simuleringar som han hade planerat och framställningssättet blev därför alltför knapphändigt, enligt hans egen åsikt. ”Tills vidare har jag inte gått vidare med denna undersökning, men det är fullt möjligt att fortsätta den senare, utifrån den här eller någon annan modell. Branschen är uppenbarligen också på uppgång.”

Utvärderarnas kommentarer

Utvärderarna anser att tävlingsarbetet är innovativt och visar på Nikos fallenhet för tvärvetenskaplig forskning. Ämnet är mycket krävande både beträffande de matematiska metoder som används och modelleringen som görs. Den statistiska fysikens modeller (i synnerhet Ising-modellen) har tillämpats på forskning om sociala nätverk och Nikos mål att modellera förändringar i partiunderstödet med hjälp av dessa är ett mycket innovativt grepp.

I undersökningen har metoder från olika discipliner kombinerats på ett intressant sätt. Teorin bakom dem har klargjorts med hjälp av en omfattande mängd litteratur. Användningen av källor och källförteckningen håller en professionell nivå. De presenterade simuleringsförsöken är aningen knapphändiga och fixeringen av modellens parametrar är ofta problematisk. Simuleringarnas testarrangemang har dock realiserats omsorgsfullt, varför deras resultat kan anses vara tillförlitliga. Niko är medveten om dessa problem och har förmågan att förhålla sig kritiskt till resultaten.

Tävlingsarbetet visar att fysikens modeller kan användas för att modellera partiunderstöd. Undersökningsresultaten är intressanta och ger anledning till fortsatt forskning. Simuleringsförsöken kunde utvidgas och resultaten kunde jämföras med material från den reella världen. Den matematik som behövs ingår inte grundstudierna på högskolenivå utan kräver särskild inriktning på statistisk (eller matematisk) fysik. Universalitetsfrågorna som tangerades i arbetet är ännu mera krävande och representerar dagens spetsforskning.

Nikos hobbyer och intressen: matematik, historia, utbildningspolitik, strategispel och programmering samt cykling