null Päätöksentekemisen asiantuntija
"Tutkijana saan
syventyä siihen, mikä
itseäni kiehtoo."
Päätöksentekemisen asiantuntija

Kaisa Miettinen on auttanut lääkäreitä syövän sädehoidossa ja paperiteollisuutta paperikoneiden suunnittelussa. Monitavoiteoptimoinnin ammattilainen auttaa päätöksentekijöitä kohti optimaalisia ratkaisuja matematiikkaa ja tietotekniikkaa yhdistellen.

Jyväskylän yliopiston Agora-rakennuksen valtavien ikkunoiden takana siintää jäätynyt Jyväsjärvi. Avara rakennus muuttuu sokkeloisemmaksi kerros kerrokselta. Neljännessä kerroksessa sijaitsee monitavoiteoptimoija Kaisa Miettisen kulmatoimisto. Toimiston nurkassa, jossa ikkunat kohtaavat, roikkuu kymmenittäin nimilappuja. Ne ovat muistoja sadoista konferensseista ja tapaamisista, joissa Kaisa on uransa aikana käynyt.

Monitavoiteoptimointi yhdistää tietotekniikkaa ja matematiikkaa, joita Kaisa rakastaa.

"Optimointi on parhaiden päätösten tekemistä annettujen rajoitusten vallitessa."

Se soveltuu lähes kaikille aloille, kuten optimaalisen muodon tai toiminnan suunnitteluun tai metsänhoitoon. Monitavoiteoptimoinnissa etsitään parasta kompromissia ristiriitaisten tavoitteiden välillä.

"Ihminen ei esimerkiksi voi asua omakotitalossa keskellä kaupunkia niin, että kaikki ikkunat ovat etelään päin, vaan jostain pitää tinkiä".

Monitavoiteoptimoinnissa ongelma muutetaan matematiikan kielelle ja sitten laskennalliseksi malliksi, jonka avulla luodaan optimointiin perustuva tietokonesovellus. Sovelluksen avulla päätöksentekijä pystyy tekemään harkitun ja tiedostetun päätöksen.

"Näin tuetaan päätöksentekijää silloin, kun tulee tehdä päätöksiä, jotka vaativat ristiriitaisten tavoitteiden samanaikaista huomioimista ja suurten tietomäärien, epävarmuuden tai monimutkaisten riippuvuussuhteiden hallintaa."

Vaikka monitavoiteoptimointia on sovellettu elämän eri alueilla, vielä on paljon kyntämätöntä maata edessä.

Tienraivaaja

Päätöksentekemisen vaikeus oli syy, jonka takia Kaisa itse päätyi opiskelemaan matematiikkaa.

"Minua kiinnosti niin moni aine koulussa, etten osannut valita, mihin pääsykokeisiin valmistautuisin. Matematiikan opintoihin ei ollut pääsykoetta. Niinpä valitsin matematiikan."

Vuosien saatossa monitavoiteoptimoinnin konkari on löytänyt maailmalta omat piirinsä, mutta alussa hänellä ei ollut ketään. Gradupolku oli kivinen. Kaisan ohjaava professori totesi, että jonkun laitoksella pitäisi tietää monitavoiteoptimoinnista jotain. Aihe lankesi Kaisalle tutkittavaksi.

"Yliopistolla ei ollut ketään, jolta kysyä aiheesta. Jossain vaiheessa tuntui, että onko tästä mihinkään, kun gradun tekeminen oli niin vaikeaa."

Väitöskirjavaiheessa sama tilanne toistui.

"Jyväskylän yliopistolla ei ollut vieläkään ketään, joka olisi tuntenut monitavoiteoptimointia ja osannut vastata siihen liittyviin kysymyksiini."

Internetiä ei ollut nykytyyliin käytettävissä, joten Kaisa tilasi kaukolainoja ympäri Suomea ulkomaita myöten ja vietti kopiokoneen kanssa useita hetkiä lehtiä kopioidessaan ja sitten satoja artikkeleja lukiessaan.

Hän lyöttäytyi yhteen vanhemman kollegan kanssa, jonka tutkimusaihe liippasi läheltä. Yksi apu oli parempi kuin ei mitään ja yhteistyön arvo tuli ilmi. Horisontissa siinsi väitöskirjan valmistuminen.

"Siinä vaiheessa kuljin ainoastaan valmistumista kohden, se oli se päätöspiste."

Väitöskirjan lähtiessä esitarkastukseen Kaisaa kylmäsi. Kukaan alaa tunteva ei ollut arvioinut tekstiä aiemmin.

"Toinen esitarkistajista vaikuttui väitöskirjastani ja kehotti kirjoittamaan kirjan."

Kaisa alkoi kirjoittaa. Hänellä oli jälleen kiintopiste tulevaisuudessa. 

Laxenburgista Jyväskylään

1990-luvun lopussa aika oli Kaisalle armollinen – töitä riitti ja kilpailu apurahoista ei ollut yhtä kovaa kuin nykyään. Nokialla meni lujaa, ja tuttu kollega yritti houkutella Kaisaa firmalle töihin. Kaisa halusi kuitenkin tutkia sitä, mikä itseä huvitti. Nokialla joku olisi määrännyt suunnan.

"Tutkijana minulla on akateeminen vapaus ja vastuu omasta tutkimuksesta. Saan syventyä siihen, mikä itseäni kiehtoo."

Mahdollisuus syventyä monitavoiteoptimointiin johdatti Kaisan Itävaltaan, Wienin lähellä sijaitsevaan Laxenburgiin, International Institute of Applied System Analysis -keskukseen. Sinne Kaisan kutsui samainen esitarkastaja, joka oli rohkaissut Kaisaa kirjoittamaan kirjan.

"Vietin viisi kuukautta vanhan keisariperheen linnassa. Itävalta lahjoitti tilukset toisen maailmansodan jälkeen paikaksi, jossa idän ja lännen tutkijat pystyivät kohtaamaan."

Laxenburgissa ollessa valmis painos kirjasta saapui Kaisan käsiin. Helpotus ja jännitys risteilivät Kaisan tunteissa. Yksi etappi oli saavutettu, mutta ura oli vasta alussa.

Kauniiden kattomaalausten alla Laxenburgissa Kaisa työskenteli monitavoiteoptimoinnin kansainvälisen seuran sihteerinä ja pääsi edistämään alaa isommassa kaavassa. Samalla syntyi kontakteja, joista Kaisa oli aiemmin voinut vain haaveilla.

Suomeen palatessa Kaisa sai Suomen Akatemian tutkijan paikan ja tutkimisesta tuli hänen päätyönsä – vaikkakin määräaikaisella rahoituksella.

Sitten Helsingin kauppakorkeakoulussa avautui talousmatematiikan professorin paikka. Kaisan väitöskirjan esitarkastaja oli kauppakorkeakoulussa töissä ja kehotti Kaisaa hakemaan professorin virkaa.

"Ajattelin, ettei talousmatematiikka ole vahvinta alaani. Siihen aikaan saattoi tulla todetuksi päteväksi, vaikka ei saisi paikkaa. Pätevyyden olisi voinut lisätä ansioluetteloon, joten päätin hakea, vaikka en uskonut saavani paikkaa. Se oli ensimmäinen professuuri, jota hain."

Kaisan ansioluetteloon kirjautui lopulta neljän vuoden mittainen talousmatematiikan professuuri. Neljän Helsingissä vietetyn vuoden jälkeen Kaisa sai nykyisen teollisen optimoinnin professuurinsa Jyväskylän yliopistossa. Siirtymävaiheessa hän työskenteli osittain molemmissa yliopistoissa ja jatkoi sittemmin kahden työn tekemistä seilaten Tukholman KTH:n ja Jyväskylän yliopiston väliä, kunnes hän vakiintui Jyväskylään.

Optimoidut ratkaisut

Käytännössä monitavoiteoptimointi hyödyntää matemaattista mallinnusta, jossa käsillä oleva ongelma muunnetaan tietokoneen kielelle, matemaattiseksi ja sitten laskennalliseksi malliksi. Kaisa ja hänen tutkimusryhmänsä kytkevät mallit optimointiin. Optimointi voidaan kytkeä simulaattoreihin tai erilaisiin tietokonesovelluksiin, joiden avulla monitavoiteoptimoinnin ohjelmisto saa optimoitavat suureet ja sitten ohjelmisto auttaa päätöksentekijää tekemään hänen preferenssejään parhaiten vastaavia päätöksiä.

"Olemme kehittäneet erityisesti vuorovaikutteisia järjestelmiä, joissa päätöksentekijän ei tarvitse käsitellä liikaa tietoa kerralla. Kognitiivinen kapasiteetti riittää näin valinnan tekemiseen parhaiten. Tärkeää on, että päätöksentekijä oppii eri tavoitteiden riippuvuussuhteista ja omista preferensseistään, kun näkee, millaiset ratkaisut ovat saavutettavissa ja voi tarvittaessa muokata preferenssejään."

Optimoinnin mahdollisuuksia löytyy kaikilta aloilta.

"Esimerkiksi olemme optimoineet syövän sädehoitoon liittyvää annossuunnittelua, eli sitä, miten paljon säteilyä voi antaa syöpäkudokselle niin, että ympärillä olevat terveet kudokset säästyisivät."

Lisäksi Kaisan ryhmä on muun muassa optimoinut paperikoneen suunnittelua ja toimintaa, metsänhoidon suunnittelua, jätevedenpuhdistamon toimintaa, yritysten inventaariohallintaa, pohjaveden denitrifikaatiota ja yleensäkin eri laitteiden suunnittelua ja toimintojen ohjaamista. "Työmme on optimoinnin ilosanoman julistamista. Tarve optimoinnille vain lisääntyy näinä aikoina, jolloin kiristyvä kilpailu – resurssiviisaudesta puhumattakaan – edellyttävät parempia päätöksiä."

Ohjelmistot antavat päätöksentekijöille mahdollisuuden tasapainotella erilaisten tavoitteiden välillä ja tehdä harkitumpia, hyvin perusteltuja päätöksiä.

"Esimerkiksi metsänhoidon suunnittelussa voidaan tasapainoilla puiden myynnin, kerättävien metsän antimien, biodiversiteetin, uhanalaisten lajien ja hiilidioksidivarantojen huomioimisessa."

Maailma toisin silmin

Eräänä kauniina päivänä neljä vuotta sitten Jyväskylän yliopiston tuleva rehtori soitti Kaisalle.

"Hän soitti ja kysyi, voisinko puhua luottamuksellisesti. Mietin, että mitäköhän pahaa olen nyt tehnyt."

Rehtori pyysi Kaisaa vararehtoriksi. Kaisa oli vaikean päätöksenteon äärellä.

"Työsopimus Tukholmaan oli yhä kesken. Vararehtorin tehtävä sitoisi minut kokonaan Jyväskylään. Mahdollisuus nähdä maailma toisesta kulmasta houkutteli kovasti."

Päätös ryhtyä vararehtoriksi oli harkittu. Kaisasta tuli 60 prosenttisesti vararehtori ja 40 prosenttisesti professori Jyväskylän yliopistoon. Vararehtorin työhön kuuluu monenmoisia kokouksia muun muassa tutkimustoiminnan ja sen edellytysten, infrastruktuurien ja tohtorikoulutuksen kehittämiseksi.

Professorin työtä puolestaan on hankevalmistelu, eli ulkopuolisen rahoituksen hankkiminen omalle tutkimusryhmälle. Lisäksi Kaisa ohjaa tohtorikoulutettavia, auttaa tutkijoita ja tekee tutkimusta sen minkä ehtii kotimaisten ja erityisesti ulkomaisten kollegojen kanssa. Vararehtorina viisivuotiskautta on jäljellä vielä reilu vuosi, eikä Kaisa ei ole juuri pysähtynyt viime vuosien aikana.

Intohimo omaa tutkimusaihetta kohtaan pulppuaa esiin Kaisan puheesta. Toisin kuin gradua kirjoittaessaan, nyt Kaisalla on kansainvälinen tukiverkosto, sekä tietysti oma tutkimusryhmä ympärillään Jyväskylän yliopistossa.

"Olin neljä vuotta monitavoitteisen päätöksenteon kansainvälisen seuran puheenjohtaja, jossa on noin sadasta maasta 2 200 jäsentä, ja he tulevat hyvin erilaisista taustoista. On insinöörejä, taloustietelijöitä ja matemaatikkoja sekä eri sovellusalojen ammattilaisia. "

Oman tutkimusryhmänsä jäsenet Kaisa on kouluttanut itse.

"En ehdi paljoa tutkia, mutta tuntuma tutkimuskenttään on pysynyt. Se myös auttaa vararehtorin työssä, koska näen arjessa, miten suuret suunnitelmat välittyvät käytäntöön."

Kahden työn tekeminen samanaikaisesti vaatii nopeaa päätöksentekokykyä. Onneksi Kaisan aivot osaavat optimoida vaihtoehtoja jo lähes luonnostaan. 

"Puolisoni tekee ajoittain päätöksiä, jotka eivät ole minusta yhtään optimaalisia. Silloin pyöräyttelen silmiä, että miten hän pystyi päätymään sellaiseen ratkaisuun. Mutta ihmisethän tekevät päätöksiä kokemuksen, tunteiden ja omien arvojen perusteella."

text-by
Eveliina
Salomaa
images-by
Vapa
Media
video-by
Vapa
Media