Matematiikka ja tilastotiede

Transkriptio

1 Matematiikka ja tilastotiede Työryhmän osallistujat Mikael Lindström, Oulun yliopisto (puheenjohtaja) Jukka Corander, Helsingin yliopisto Sirkka-Liisa Eriksson, Tampereen teknillinen yliopisto Heikki Haario, Lappeenrannan teknillinen yliopisto Lauri Hella, Tampereen yliopisto Iiro Honkala, Turun yliopisto Maarit Järvenpää, Oulun yliopisto Juha Kinnunen, Aalto-yliopisto Risto Korhonen, Itä-Suomen yliopisto Pekka Koskela, Jyväskylän yliopisto Matti Lassas, Helsingin yliopisto Hannu Oja, Tampereen yliopisto Paavo Salminen, Åbo Akademi Ella Bingham, Aalto-yliopisto (asiantuntijasihteeri) A. Tutkimus-, kehitys-, ja innovaatiotoiminnan (TKI) toimintaympäristön muutosten merkitys tieteenalalle Rahoitusinstrumenttien ja yliopistolaitoksen muutokset Laadukkaat ja kilpailukykyiset tutkimusympäristöt ovat nykyään usein sekä kansainvälisiä että sovelluslähtöisiä. On kuitenkin varmistettava, ettei liika sovelluslähtöisyys tarpeettomasti kavenna perustutkimuksen resursseja. Tutkimuksen kokonaisrahoitus Suomessa tulee vähenemään. Samaan aikaan EU-rahoituksen hakupaine kasvaa, koska muut EU-maat vähentävät omia tutkimuspanostuksiaan. ERC-apurahoja on toisaalta saatu alalle ilahduttavan paljon, ja tätä mahdollisuutta kannattaa jatkossakin hyödyntää. Yliopistolaitos pyrkii nykyään tarkempaan fokusointiin tutkimusprofiiliensa valinnassa. Suunta on hyvä, mutta äärimmilleen vietynä se johtaa heikkouteen, mikäli jotkut tieteenalat pirstaloituvat toisten aputieteiksi. Suomessa tämä koskettaa erityisesti teoreettista tilastotiedettä, jonka tutkijat istuvat erillään toisistaan. Profiilien määrittelyssä on vaarana, että yliopistossa tehty korkeatasoinenkaan matematiikan alan tutkimus ei riittävästi näy profiilissa. Rahoittajien pyrkimys kohti suurempia ja suurempia projekteja nähdään uhkana. Matematiikalle ja tilastotieteelle on tyypillistä, että pieniä projekteja rahoittamalla voidaan saavuttaa suuri tieteellinen vaikuttavuus: kalliisiin laiteinvestointeihin tai koejärjestelyihin on harvoin tarvetta. Rahoitus voi kohdistua vaikkapa matkustamiseen tai sapattivapaan viettämiseen. Suomen Akatemian varttuneen tutkijan apurahan lakkauttaminen oli valitettava takaisku tieteenalalle. Yhä suurempi osa Suomen Akatemian rahoituksesta kulkee nykyään ja tulevaisuudessa yliopistojen kautta: entiset Suomen Akatemian varttuneen tutkijan virat, tohtorikoulutus jne. On uhkana, että 1

2 rahaa ei enää jaeta tieteellisten kriteerien perusteella, vaan kiintiöittäin yliopiston sisällä. Tohtorikoulutuksessa tulilinjalla ovat lisäksi verkostomaiset ja monialaiset tohtoriohjelmat, joiden perustamiseen ja ylläpitämiseen yliopistoilla ei välttämättä ole enää kannustimia. Uuden työsuhdejärjestelmän käytänteet tutkijoiden vakinaistamisessa eivät ole vielä selkeytyneet, eivätkä ne täysin vastaa yliopistojen tarpeita. Alalle luonnollisten määräaikaisuuksien pelätään johtavan pakollisiin vakinaistamisiin. Tilastotieteen tutkimuksen ongelmaksi nähdään, että alan hakemuksia arvioidaan paneeleissa, joista usein puuttuu teoreettisen tilastotieteen edustaja. Demografiset muutokset Suurten ikäluokkien eläköityminen ei ole ongelma, koska Suomessa on useita tutkijanuransa alkupäässä olevia lahjakkuuksia, joilla on suuret menestymisen mahdollisuudet, kunhan vain heidän resurssinsa voidaan turvata. Pienenä uhkana nähdään tilastotieteen puolella tapahtuva yhtäaikainen eläköityminen, mikä vaikeuttaa strategista suunnittelua ja heikentää mahdollisuuksia puolustaa alan virkojen tärkeyttä yliopistojen sisällä, kun virkojen alat tulevat uudelleen arvioitavaksi. Pitkän matematiikan opiskelijoiden määrä lukiossa on pienenemässä. Se puolestaan vähentää opetus- ja tutkimushenkilöstön työpaikkoja, vaikka matematiikka ja tilastotiede onneksi yhä houkuttelevat lahjakkaita opiskelijoita. Alan profiilia on syytä nostaa lukiolaisten silmissä; LUMAverkosto on yksi hyvä keino tähän. Ulkomaalaisten opiskelijoiden yhä suurempi määrä kasvattaa rekrytointipohjaa. Kansainväliset maisteriohjelmat ovat hyvä kehityssuunta. Innovaatioympäristön muutokset; SHOK-järjestelmä Matematiikan ja tilastotieteen käyttö teknologiassa on lisääntynyt ja spin-off -firmoja on perustettu. Simuloinnilla ja tieteellisellä laskennalla on kysyntää. SHOK-rahoitus (Strategisen huippuosaamisen keskittymät) on toistaiseksi jäänyt tieteenalan kannalta melko etäiseksi. Uhkana nähdään, että SHOK-puollon painoarvo Suomen Akatemian rahoitushakemuksessa kasvaa liian suureksi. Nykyisessä SHOK-järjestelmässä tieteellinen osaaminen ei parhaalla tavalla palvele teollisuuden kilpailukykyä. Suomen Akatemian rahoittamassa SHOK-toiminnassa ja muissakin Suomen Akatemian ja Tekesin yhteisprojekteissa pitäisi aina käyttää hakemusten kansainvälistä vertaisarviointia. Hakujen pitäisi olla aidosti avoimia. B. Tieteenalan kehitys ja kansainvälinen taso Miten suomalainen tutkimus sijoittuu alan kansainväliseen tutkimuskenttään? Matematiikan taso on Suomessa erityisen korkea kansainvälisesti vertailtuna ennen kaikkea analyysissä, diskreetissä matematiikassa ja inversiotutkimuksessa. Esimerkkinä mainittakoon 2

3 vuoden 2010 International Congress of Mathematicians, alan tärkein tapahtuma, jossa oli kaksi suomalaista kutsuttua puhujaa. Tilastotieteen taso on myös noussut, ja sen merkitys kasvaa yhä, erityisesti uusien sovellusalueiden myötä. Laskennalliset menetelmät ovat myös leviämässä. Tietyt alat kuten algebra ja topologia ovat aliedustettuja, mikä on luonnollista Suomen kaltaisessa pienessä maassa. Keskittyminen muutamaan erityisalaan on antanut hyviä tuloksia. Suomi menestyy alalla hyvin myös Pisa-tutkimuksen valossa eli kouluasteella. Pienilläkin lisäresursseilla olisi nyt mahdollista ottaa suuria kehitysaskeleita. Erityisesti on varottava tuudittautumasta siihen, että satsauksia ei enää tarvita. Kansainvälisesti verrattuna yliopistoissamme on matematiikan ja tilastotieteen alan tutkijoita keskimääräistä vähemmän. Useissa muissa maissa kaikkiin BSc-tutkintoihin kuuluu jonkin verran matematiikkaa, mutta Suomessa ei; näin ollen opetushenkilökuntaa on meillä vähemmän. BRIC-maat (Brasilia, Venäjä, Intia, Kiina), erityisesti Kiina, panostavat tällä hetkellä voimakkaasti matematiikkaan, koska ala ei vaadi suuria laiteinvestointeja. Tämä luo mahdollisuuksia yhteistyöhön mutta todennäköisesti myös tuo lisää kilpailua. Mainittakoon myös, että Ruotsi satsaa lähitulevaisuudessa koulumatematiikkaan 2,6 miljardia kruunua (ks. Tieteenalan kansainvälinen taso Kansainvälisyys on matematiikassa itsestään selvää: tutkimusta tehdään nimenomaan kansainvälisellä, ei kansallisella rintamalla. Kaikilla tutkijoilla on kansainvälisiä yhteyksiä ja esimerkiksi alan kansainvälisten lehtien toimituskunnissa on paljon suomalaisia. Kiinteät kontaktimme moniin Fields-mitalisteihin ja muihin kansainvälisiin huippuihin varmistavat korkean tasomme. Julkaisujen kokonaismäärä on pienehkö, mutta tämä johtuu alan kansainvälisistä konventioista: lehtiä on ylipäätään vähän ja yksittäiset artikkelit ovat pitkän työn tuloksia. Paljon tärkeämpää on, että julkaisujen vaikuttavuus on erittäin suuri, eli viittausindeksi suhteutettuna alan kansainväliseen tasoon on hyvin korkea. JURE-rapotti (Sitaatioindeksityöryhmän II raporttiluonnos virkakäyttöön, syyskuu 2011) kertoo matematiikan ja tilastotieteen viittausindeksiksi 1.39 vuosilta , kun keskimääräinen taso olisi 1. Vielä paljon suuremmat viittausindeksit saavutettiin alalla Helsingin yliopistossa (2.33) ja Itä-Suomen yliopistossa (1.95). ERC-apurahoja on saatu Suomeen ilahduttavan paljon. Huippuyksiköiden, akatemiaprofessoreiden ja FiDiPro-professorien merkitys Huippuyksikköjärjestelmää tulee ylläpitää ja kehittää. Huippuyksiköt luovat ainutlaatuisen tutkimusympäristön, jota on vaikea toteuttaa muilla keinoin: ne tuovat mukanaan näkyvyyttä ja rahoitusta sekä oman yliopiston sisältä että ulkopuolelta. Parhaimmillaan huippuyksikkö toimii usean yliopiston yhteisenä. Huippuyksikkö-, akatemiaprofessori- ja FiDiPro-järjestelmä (Finland 3

4 Distinguished Professor Programme) ovat avainasemassa varmistamassa, että Suomeen saadaan huippututkijoita ja heille voidaan antaa resursseja. Huippuyksikköjen ulkopuolelle jääviä pieniä ryhmiä uhkaa negatiivinen kierre: resurssien puuttuessa kansainvälinen verkottuminen vähenee, mikä luonnollisesti vaikeuttaa alan terävimmän kärjen seuraamista. Matematiikassa ja tilastotieteessä näitä pieniä ryhmiä on keskimääräistä enemmän, koska suuri ryhmä ei useinkaan ole laadun tae. Pienetkin verkottumispanostukset auttavat tässä. Hot spotien ja nousevien alojen tunnistaminen Professuurien täyttäminen avoimella haulla on olennainen keino varmistaa lupaavien alojen kehitys. Tästä hyvänä esimerkkinä on matemaattisen fysiikan nousu Helsingin yliopistossa. Tärkeän pohjan tälle uudelle alalle loi matemaattisen analyysin vahvuus, ja uusi ala on puolestaan ruokkinut analyysin kehitystä. Samankaltainen menestystarina liittyy stokastiikan tutkimukseen. Uusia menestystarinoita voidaan ennakoida huolehtimalla, että opiskelijoilla on tarpeeksi kattavat tiedot myös oman erityisalansa ulkopuolelta: esimerkiksi analyysin asiantuntijan pitää tuntea myös stokastiikkaa. Yhteistyö kurssien järjestämisessä yliopistojen välillä esimerkiksi videoneuvottelutekniikoita käyttäen on mahdollisuus, jota kannattaa hyödyntää rohkeasti. Tutkimuksen uudelleensuuntautuminen lähitulevaisuudessa Sovelletun matematiikan ja puhtaan matematiikan yhteistyö nähdään erittäin hyödyllisenä. Sovelletun matematiikan kannalta puhtaan matematiikan tutkimus on ensiarvoinen pohja, jonka päälle rakentaa. Sovellettu matematiikka puolestaan on silta, joka tuo puhtaan matematiikan yhteiskunnan ja sovellusten käyttöön, ja joka antaa puhtaalle matematiikalle mielenkiintoisia kysymyksiä ratkaistavaksi. Vastakkainasetteluun ei ole syytä. Laskennallisuus eli raskaan tietokonekapasiteetin käyttäminen joko tilastollisessa data-analyysissä tai teoreettisten tarkastelujen tukena on nouseva teema. Tietojenkäsittelytieteen ja tietotekniikan hyödyntämisellä on tässä suuri potentiaali. Tieteidenvälisyyden merkitys alan kehitykselle Tieteidenvälisyys on yhä tärkeämpää. Matematiikalla ja tilastotieteellä pystytään vastaamaan muiden tieteenalojen tarpeisiin, ja yhteistyö on hyödyllistä myös alan itsensä kannalta: monitieteellisyys mahdollistaa suuret harppaukset, koska uudet aineistot ja alat tuovat syyn luoda uutta. Erityisesti naapurialoilla (signaalinkäsittely, tietojenkäsittelytiede, biometria jne.) käytetään runsaasti matematiikan ja tilastotieteen menetelmiä. Yhteistyössä on suurta potentiaalia, ja rajaaitoja kannattaa rohkeasti ylittää. Tilastollisen mallinnuksen ja tilastollisen tiedon louhinnan tarve kasvaa koko ajan kiihtyvällä vauhdilla lähes kaikilla tieteenaloilla, mutta erityisesti luonnontieteissä ja lääketieteessä. Näiden tieteenalojen kehityksen ja kilpailukyvyn turvaamisen kannalta on erityisen tärkeää, että tilastotieteessä on riittävästi resursseja poikkitieteelliseen yhteistyöhön. Maailman 4

5 huippuyliopistoissa tämä asia on tyypillisesti kunnossa, mutta Suomessa ei yhdessäkään yliopistossa ole tarpeeksi tilastotieteen henkilöstöä vastaamaan kysyntää. Tähän panostamalla voidaan saada aikaan huomattavia edistysaskelia myös muilla tieteenaloilla, koska tilastotiede on perusluonteeltaan poikkitieteellistä. Esimerkkinä muualla käytettävissä olevista resursseista mainittakoon vaikka Iso-Britanniassa Medical Research Councilin biostatistiikan tutkimusyksikkö Cambridgessa, missä on n. 60 tilastotieteilijää vastaamassa biologian ja lääketieteen metodisista tarpeista. Näistä tilastotieteilijöistä n. 80% on väitelleitä. C. Tutkijanura ja tohtorikoulutus Tohtoritarve Emme suosita tohtorikoulutuksen volyymin pienentämistä. Opetus- ja kulttuuriministeriön Tohtoritarve 2020-luvulla -raportissa (OKM:n julkaisuja 2010:13) Todetaan mm., että matematiikan alan tohtorit eivät jää työttömiksi eivätkä sijoitu selvästi koulutustaan vastaamattomiin tehtäviin. Alalle syntyvien uusien työpaikkojen ennakoidaan olevan sellaisia, että niihin rekrytoidaan enemmän tohtoreita kuin maistereita; tämä poikkeaa selvästi muista aloista. Raportti kehottaa arvioimaan matematiikan tohtorikoulutuksen lisäämistä. Sekä matematiikan että tilastotieteen alalla kaikista nykyisistä työelämässä mukana olevista tohtoreista yli 55-vuotiaat ovat suurin ikäryhmä. Myös muiden kuin oman alan opiskelijoiden olisi usein erittäin hyödyllistä sisällyttää opintoihinsa tilastotiedettä ja numeriikkaa. Tarve on piilevä ja tietoisuutta olisi hyvä lisätä. Tämä on yksi keino tehdä alaa tunnetuksi. Tohtorien sijoittuminen Tohtorit sijoittuvat ylipäätään hyvin; yliopistolaitoksen ulkopuolella mm. tutkimuslaitoksiin, spinoff -yrityksiin, opettajaksi, vakuutusyhtiöihin, ICT-sektorille, lääketieteellisen tekniikan alalle ja lääketeollisuuteen. Tilastotieteestä väitelleille on erityisen suurta kysyntää. Yritysmaailmaan sijoittumista helpottaa entisestään, mikäli tohtoriopiskelijoille tarjotaan käytännönläheisiä lisäopintoja esimerkiksi ohjelmoinnin, kohinaisen datan käsittelyn ja tilastotieteen alalta ja rohkaistaan teollisuusprojektien tekemiseen. Hyviä kokemuksia on myös järjestelystä, jossa yritykselle annetaan rahallista tukea väittelevän tutkijan palkkaamiseen esimerkiksi yhdeksi vuodeksi. Yliopistolaitoksen sisälle työllistyminen eli post doc -paikkojen löytäminen on haaste. Suomen Akatemian tutkijatohtorirahoitus on erittäin kilpailtua, ja rahoitus alkaa parhaassakin tapauksessa usein vasta noin vuoden jälkeen väittelystä. Tutkimusrahoituksen pieneneminen uhkaa erityisesti post doc -tason työpaikkoja, koska yliopistolaitoksen on helppo leikata kulujaan juuri tästä kohdasta. 5

6 D. Liikkuvuus ja verkostot Matematiikka ja tilastotiede ovat tieteenaloina luonteeltaan sellaisia, että kahdenväliset suhteet syntyvät helposti ja toimivat hyvin. Yliopistojen omat kansainvälistymisrahat kannattaa hyödyntää; pienilläkin lisäresursseilla saadaan suuri hyöty. Liikkuvuuden tilastointia olisi hyvä kehittää: opetus- ja kulttuuriministeriön tilastoinnissa kahden viikon rajapyykki vierailujen lukumäärän laskemisessa ei ole optimaalinen, koska alan luonteen vuoksi jo yhden viikon mittaiset vierailut ovat erittäin tuloksellisia ja siksi yleisiä. Nykyisen tilastointikäytännön vuoksi matematiikan kansainvälisyys ei tule täysin näkyviin verrattuna joihinkin muihin aloihin. Ulkomaalaisten post doc -tutkijoiden rekrytointi helpottuu, mikäli Suomen Akatemian tutkijatohtoripaikkojen täyttämistä joustavoitetaan sallimalla paikan vastaanottaminen hieman myöhemmin kuin hakuilmoituksessa on kerrottu. Kansalliseen liikkuvuuteen pitäisi rohkaista esimerkiksi kohdennetuilla resursseilla. Laitosten toivotaan mainostavan avoimia paikkojaan rohkeammin ulkopuolisillekin. Suomalaisen tutkijan paluu ulkomailta esimerkiksi post doc -vaiheen jälkeen on joskus hankalaa, kun erityistä kotouttamisrahoitusta ei ole enää saatavilla. E. Tutkimuksen infrastruktuurit Rauhalliset työhuoneet ja neuvottelutilat ovat olennainen infrastruktuuritarve. Toiveena on, ettei yliopistojen tilankäytön tehostaminen vaikeuta tätä. Rinnakkaislaskennan infrastruktuuri on tärkeää, ja esimerkiksi CSC:n (Tieteen tietotekniikan keskus) palvelutarjontaan ollaan tyytyväisiä. Lisäksi yliopistoilla on syytä olla omaa laskentakapasiteettia. Yliopistojen kirjastot ja erityisesti niiden sähköiset julkaisuaineistot ovat ensiarvoisen tärkeä infrastruktuuri. On tärkeä varmistaa pääsy sähköisiin lehtiin. Eräänä uutena ja mielenkiintoisena infrastruktuurin muotona mainittakoon Helsingin yliopiston Teollisuusmatematiikan laboratorio, jossa tuotetaan dataa tutkimuksen ja opetuksen tarpeisiin. F. Muut mahdolliset tieteenalan kannalta tärkeät kysymykset Naisten ja miesten määrät ovat epätasapainossa: naisia on erittäin vähän. Tämä luonnollisesti heikentää alan näkymiä ja rekrytointipotentiaalia. Asenneilmastoa olisi muutettava sekä oppilaiden että ohjaajien keskuudessa. Mentorointijärjestelmä eli systemaattinen naispuolisten opiskelijoiden rohkaiseminen alalle on yksi keino pienentää ongelmaa; toinen keino on lisätä yleistä tietoisuutta asiasta, eli vaikuttaa esimerkiksi opettajien ja vanhempien asenteisiin. 6