Vaatimattomaan yliopistorakennukseen on kerääntynyt nuoria tutkijoita ja opiskelijoita 70 maasta. He jakavat saman kielen, eikä nyt tarkoiteta englantia aksentilla. Heidän kielensä on matematiikka.
Heidelberg Laureate Forum -konferenssissa, joka järjestettiin syyskuussa kymmenettä kertaa, 200 tarkoin seulottua aloittelevaa tutkijaa kohtaa matematiikan ja tietojenkäsittelytieteen korkeimmin palkitut tieteilijät, maailmankuulut ajattelun ja teknologian edistäjät.
Esimerkkinä 36 huippututkijasta Jeffrey Ullman on saanut tietotekniikan Nobel-palkinnoksi kutsutun Turing-palkinnon kanadalaisen Alfred Vaino Ahon kanssa vuonna 2020.
Ullman, 80, istahtaa Heidelbergin yliopiston päärakennuksen sisäpihan puistonpenkille luentojen ja lehdistötilaisuuksien väliseen haastatteluun. Mitä hän pitää keskeisimpänä kysymyksenä?
– Tekoäly puhuttaa nyt kaikkia, koska se tarkoittaa tietokoneiden hyödyntämistä monimutkaisten ongelmien ratkaisemiseen, Ullman vastaa kuin alustaisi peruskurssia.
– Tekoälyä voi ajatella kattavana sovelluksena. Se käyttää kaikkia sille annettuja mahdollisuuksia.
Ullman on kehittänyt tietokantojen ja ohjelmointikielen teoriaa sekä käytännössä edistänyt niiden taustalla olevia algoritmeja. Hänet tunnetaan useiden merkittävien alan oppikirjojen kirjoittajana.
– Kehitämme tekoälyn avulla uusia sovelluksia erilaisiin tehtäviin. Kun koneet oppivat oppimaan, ne pystyvät itsenäiseen kehitystyöhön ja ongelmanratkaisuun, Ullman arvioi tulevaa. Nyt tekoäly perustuu todennäköisyyksiin eikä kehitä ihmiskielen ja -mielen tavoin inhimillisesti merkityksiä.
Julkisrahoitteisissa tutkimusyliopistoissa tarvitaan ehkä silti jatkossa enemmän ihmisen korvaajia.
– Monet lahjakkaimmat opiskelijat lähtevät nykyisin korkeapalkkaisiin it-töihin mieluummin kuin jäävät tutkijoiksi yliopistoihin, Ullman sanoo. Hän kertoo, ettei hänelläkään ollut tutkimusalaansa, vaan hän kehitti sen itse. Ullmanin oma oppilaskin poistui luentokursseilta perustamaan Googlea.
– Yksittäisistä algoritmeista voi rakentaa mallin, jolla dataa voi käsitellä miten vain, Ullman kuittaa kuuluisan hakuohjelman.
Hän itse on 1960-luvulta lähtien tutkinut tietokantojen suhteita, jotka ovat nykyään verkon ydintä.
Sosiaalisista verkostoista syrjinnän poistoon
Nuorista tutkijoista australialainen Tiana Tsang Ung pitää ymmärrettävänä, että koneoppiminen ja tekoäly vievät pääosan konferenssissa. Hän on kuitenkin itse kiinnostunut kertomaan nimenomaan akateemisesta tutkimuskohteestaan, diskreeteistä matemaattisista rakenteista, joilla voi mallintaa asioiden suhteita, vaikkapa sosiaalista verkostoa abstraktisti. Toinenkin tutkimuskohde kiinnostaa:
– Formaalissa verifioinnissa ohjelman matemaattisella kuvauksella varmennetaan, että ohjelma toimii kuten pitääkin, ja sitten todistetaan että se vastaa meidän odotuksiamme, hän pelkistää.
– Aiheeni muistuttavat tätä hienosti tehtyä konferenssia, jossa pääsee yhteyksiin huippututkijoiden ja omaa alaa lähentyvien tutkimusaiheiden kanssa. Voisinkin myöhemmin mallintaa konferenssin.
Matemaatikko korostaa alansa vaikutusta ihmiselämään ja kiiruhtaa yliopistorakennukseen, koska siellä alkaa ”pikaverkostoituminen” nuorille järjestetyissä piireissä.
Kehältä löytyy espanjalainen tohtorioppilas Adrián Arnaiz Rodriguez. Hän opiskelee Alicantessa ELLIS-tutkimusyhteisöiden kansainvälisessä verkostossa (European Laboratory for Learning and Intelligent Systems, joka kuuluu tekoälytutkimuksen kärkeen. Hän tutkii algoritmien vinoumia korjaavaa ”reilua” koneoppimismallintamista, jossa matemaattisesti analysoidaan, kuinka koneoppivat algoritmit auttavat suurten sosiaalisten päätösten tekemisessä.
Heidelbergin yliopiston päärakennuksen sisäpiha.
– Matemaattinen ja tietojenkäsittelytieteen tutkimukseni konkretisoituu yhteiskuntatieteelliseksi, koska pyrimme matemaattisesti määrittämään koulutuksessa, oikeudessa ja terveydenhuollossa esiintyvää syrjintää, Rodriguez sanoo.
– Pyrin erityisesti parantamaan neuroverkkograafeilla ja kausaalipäättelyllä päätöksentekoa, jossa dataa pitää ymmärtää pelkkien korrelaatioiden taustalla. Teen parempia koneoppivia algoritmeja.
Rodriguez arvostaa konferenssissa ainutlaatuista mahdollisuutta tavata alojensa huippututkijoita koko viikon ajan vaikkapa illallisilla ja kahvitauoilla, eikä pelkästään kuunnella heidän luentojaan.
– Myös 200 erinomaisen nuoren tutkijan kohtaaminen vahvistaa ennestään tieteen kärkihankkeita. Minua viehättää täällä tutkimuksen ylivertaisuus ja tapahtuman eksklusiivisuus, Rodriguez nauraa.
– Vakavasti puhuen perimmäinen tavoitteeni on, että työtäni voi soveltaa oikeassa yhteiskunnassa.
Matematiikasta konelaskentaan
Intialainen Debasmita Lohar kaivaa läppärinsä repusta ja istuutuu Heidelbergissä perinteisen schnitzelravintolan pöytään, vaikka on kasvissyöjä. Hän tekee väitöskirjaa ohjelmistojärjestelmistä, alanaan ohjelmien verifiointi ja approksimointi, Max Planck -instituutissa.
Loharin tarkoittamia tietokoneohjelmia käytetään isojen tärkeiden laitteiden kuten lentokoneiden, avaruusalusten ja lääketieteellisen kaluston hallintaan.
– Ohjelmien tarkkuus ja turvallisuus pitää varmistaa, koska se on elintärkeää katastrofaalisten seurausten estämiseksi, Lohar sanoo.
– Tämä on tutkimukseni ydintä. Pyrimme takaamaan todellisten ohjelmien ominaisuudet ja optimoimaan ne käyttämään tehokkaimpia saatavilla olevia resursseja.
Kun Loharia pyytää tarkentamaan tavoitettaan yleistajuisesti, hän vetoaa matematiikan kielen erilaisuuteen ja kääntämättömyyteen. ”Resurssit” ovat varsin abstraktisti ”eri mahdollisuuksia”.
Konferenssissa Lohar pyrkii laajentamaan ammatillista verkostoaan sekä kärkkymään työpaikkoja, kaikki jatko-opiskelijat kun eivät voi työllistyä Max Planck -instituutissa. Vaikutuksen häneen teki tapaaminen palkittujen tutkijoiden kanssa. William Kahan tarinoi hänelle IBM-ratkaisuistaan ja Joseph Sifakisin työ mallintarkistuksessa jatkuu Loharin omassa tutkimuksessa.
– Uskon todellakin, että matematiikka on tietojenkäsittelytieteiden perusta. Tietokonenörttinä arvostan myös tilastotiedettä, jonka vankasta tuntemuksesta on valtavasti apua koneiden kanssa, Lohar toteaa.
– Matematiikka on silti ainoa avain monimutkaisten ongelmien ratkaisuun. Ratkaisevan tärkeää on myös vaikeita ideoita selittävä tiedejournalismi, koska tietokoneet kuuluvat nykyään kaikkiin elämämme askareisiin.
Filosofi Bertrand Russellin mukaan logiikka on matematiikan nuoruutta ja matematiikka logiikan aikuisuutta – alat sulautuvat toisiinsa. Lohar tunnustaa itsekin pohtivansa matematiikan filosofiaa, mutta työssään hän korostaa käytännöllisyyttä, matematiikan arkipäiväistämistä teoissa.
Lohar on työskennellyt virallisten varmenteiden parissa jo vuosikymmenen, mutta Heidelbergin konferenssissa hän on löytänyt omalle kentälleen uusia ajatuksia kansainvälisiltä kollegoilta.
– Nuorista tutkijoista mieleeni on jäänyt yhdysvaltalainen mies, joka työskentelee hoitorobottien kehittämisen parissa. Kiinnostuimme toistemme osaamisalueista ja aiomme jatkaa yhteydenpitoa.
Lohar nappaa läppärinsä kainaloon ja kertoo lähtevänsä konferenssin järjestämälle illalliselle, joka Heidelbergissä tarjotaan kaikille valituille osallistujille koko viikon ajan – myös tiedetoimittajille.
Ethernetin keksijä selittää kaiken
Kymmenisen tiedejournalistia odottaa lehdistötilaisuuden alkamista yliopiston luokkahuoneessa, ja viimein yliopiston luentosaliin astelee Robert Metcalfe. Hän julkaisi David Boggsin kanssa pakettipohjaisen lähiverkkoratkaisun eli ethernetin ensimmäisen kuvauksen artikkelissaan 1976.
– Mitä halusittekaan minun täällä tekevän? Metcalfe kysyy konferenssin pressivastaavalta.
– Selittävän universumin ja ratkaisevan kaikki maailman ongelmat, Nikolas Mariani vastaa.
Metcalfe tunnetaan konferenssin tähdistä ehkä parhaiten, ja hän lähtee Marianin leikkiin mukaan:
– Anteeksi vaan, mutta minä taidan olla ainoa tavallinen insinööri täällä matemaatikoiden parissa.
Metcalfe alkaa taustoittaa toteamalla, että internetistä on tullut osa yhteiskunnan infrastruktuuria, mutta sen suhteen ei pitäisi olla ideologinen vaan käytännöllinen.
– Seuraavaa vaihetta kutsutaan ”asioiden internetiksi”, koska emme vielä tiedä mitä ”asiat” ovat, Metcalfe sanoo. Suomeksi puhutaan yleensä ”esineiden internetistä”. Metcalfe kuitenkin tähtää varovaisuuteen puhuessaan internetistä, ja kertoo toimittajille syyn.
– Vuonna 1995 tein virheen. Valtavassa tiedetilaisuudessa julistin, että syön internetin hidasta ja vaikeaa kehitystä ennustavan kolumnini, jos internet todella kehittyy seuraavan vuosikymmenen aikana niin nopeasti kuin povattiin, Metcalfe kehystää kertomusta.
– Jo vuonna 2000 sain oppia vanhan kolumnini kanssa, että paperi on liian kovaa syötäväksi. Me teknologiaintoilijat teemme hulluja juttuja puolustaaksemme ideoitamme.
Konferenssissa on voinut tavata huippututkijoita koko viikon ajan vaikkapa illallisilla ja kahvitauoilla.
Ethernetistä hän toteaa, että sen julkaiseminen vaati paljon matemaattista puolustamista IBM:n monia malleja eli ”vihollisia” vastaan. Kokemastaan huolimatta Metcalfe uskaltaa ennustaa myös tekoälyn arvaamatonta kehitystä, kun sitä häneltä kysytään. Mitä taitoja tulemme tarvitsemaan?
– Retorisia sekä kuuntelun taitoja, koska niissä tekoäly ei ole vahvoilla. Parasta on hankkia myös muita uusia taitoja, joihin kone ei pysty. Tarvitaan myös teknologisia keinoja taistella valeuutisia vastaan, jotta ihmiset saisivat luotettavaa tietoa algoritmien ohjaamasta uutisvirrasta.
Disinformaation leviämisen uhka huolestuttaa Metcalfea lähinnä vaarana demokratialle. Mutta portugalilaistoimittajan peräänkuuluttama tietojenkäsittelytieteen oma ”moraalikoodi” saa hänet nauramaan, onhan hän insinööri eikä filosofi. Sen verran hän suostuu vastaamaan, että nettimainokset pitää karsia pois informaatiotulvasta. Hän nousee jo lähteäkseen, mutta tokaisee:
– Eettisiä keskusteluja käydään vain siksi, että verkkoihmiset ratkaisisivat kaiken teknologisesti. Päästiinhän toki sähköposteissakin eroon spämmistä ja pornosta, kun niistä riittävästi valitettiin.
