Systeemidynamiikasta systeemitieteilijäksi

1. Systeemidynamiikasta systeemitieteilijäksi Mikko Martela 28.2.2007

2. Sisältö • Systeemidynamiikka • Malli ja Todellisuus • Mikään malli ei ole oikea • Mallit ja Päätöksenteko • Kaikki päätöksenteko perustuu malleihin • Yhteenveto

3. Systeemidynamiikka • Perustaja Jay W. Forrester 1950-luvulla MIT:ssä • Dynaamisten systeemien eräs kuvaus- ja simulointikieli • Jäsennetään systeemin rakennetta vaikutusketjujen avulla • Säätöteoreettinen lähestymistapa maailman systeemeihin

4. Systeemidynamiikka • Peruskäsitteitä • Feedback = takaisinkytkentä • Stock = varasto • Flow = virtaus • Time delay = viive • Nonlinearity = epälineaarisuus

5. Systeemidynamiikka • Yksinkertainen ekonominen malli mineraali-resursseista

6. Systeemidynamiikka • Holistinen, kokonaisvaltainen tarkastelukulma • Simulointimallilla selvitetään järjestelmän käyttäytymistä •  Päätöksenteon tuki

7. Systeemidynamiikka • Sovellusalueita: • Teknisten, fyysisten, biologisten ja sosiaalisten prosessien simulointi • Ilmastomallit • USA:n kansantalousmalli • Kaiken maailman liiketoimintamallit • Beer Game

8. Systeemidynamiikka • Science? • Engineering? • Applied Mathematics? • Social Science? • Philosophy? • Consulting • Theory of Action?

9. Systeemidynamiikka • It is all these things and more. • Sterman

10. Malli ja todellisuus • Mikään malli ei ole oikea • Joten oikeaksi todistaminen on mahdotonta. • Yksi testi ei koskaan riitä todistamaan toimivaksi • On testattava vasten kaikkea mahdollista dataa kaikilta mahdollisilta aloilta

11. Malli ja todellisuus – Tyypillisiä ongelmia • Yksinomainen pyrkimys historiallisen datan replikoimiseen • Mallille relevanttien taustaoletusten puutteellinen dokumentointi • Peruskysymyksiä mallin soveltuvuudesta ei pohdittu • Liika rajallisuus muuttujien valinnassa • Parametrinvalinta oletustemme mukaisesti

12. Malli ja todellisuus – Pehmeät muuttujat • Muuttujat joita ei voi mitata tai muuttaa luvuiksi • Näiden poisjättö aiheuttaa perustavia ongelmia mallin soveltuvuudelle • Mikä tahansa lonkka-arvio on tieteellisempi kuin poisjättö

13. Malli ja todellisuus – Mallin rajaus • Todellisuus on varsin kompleksinen • ”Kaikki vaikuttaa kaikkeen” • Mallit olemassa yksinkertaistamassa tätä todellisuutta • Mitkä ovat relevantteja muuttujia? • Exogeenisten, ulkoisten muuttujien mukaanotto

14. Malli ja todellisuus – Mallin rajaus • Yksinkertainen ekonominen malli mineraali-resursseista

15. Malli ja todellisuus – Mallin rajaus

18. Malli ja todellisuus – Prosessinäkökulma • Mikään malli ei ole täydellinen tai valmis • Mallin kehitys on jatkuvaa ja tulee sisältää kaikki asianomaiset • Fokus mallin kehitysprosessissa • Ei yksittäisen mallin tuloksissa • Nopeampi oppiminen • Parempi soveltuvuus todellisuuteen • Mallista ehkä oikeastikin hyötyä päätöksenteossa

19. Malli ja todellisuus – Johtopäätös • Jos tapaat henkilön, joka väittää, että hänen mallinsa on oikea, varo, hän on fundamentalisti!

20. Mallit ja Päätöksenteko • Kaikki päätöksenteko perustuu malleihin • Mallit ovat aina vääriä • Informaatio on aina puutteellista • Aika on rajallinen • Päätöksiä on tehtävä

21. Mallit ja Päätöksenteko • Ihmisen tieto ja havaintokyky on perustavasti rajallinen • Mentaalimallit • Kaikki operointimme tapahtuu näiden läpi • Malli on aina • Yksinkertaistus, abstraktio, selektio • Väärä • Paradigmat

22. Mallit ja Päätöksenteko – Naiivi realismi • Tapahtumakeskeinen • Kapea rajat • Reduktionistinen • Lineaarinen, tapahtumat sarjassa • Meidän ulkopuolelta tulevat voimat • Odottamattomat sivuefektit todellisuuden osina • Syy ja seuraus lähellä toisiaan • Vähän takaisinkytkentää • Heikko ymmärrys systeemeistä • Kyvyttömyys päätellä kompleksisten systeemien käytöstä

23. Mallit ja Päätöksenteko – Naiivi realismi

24. Mallit ja Päätöksenteko – Naiivi realismi

25. Mallit ja Päätöksenteko – Tieteellinen positivismi • Tieteellinen teoria / Malli vastaa todellisuutta oikein • Search for the perfect model • Kaikki suureet mitattavissa • Ihmiset tekevät päätöksensä maksimoidakseen (taloudellisen) hyötynsä • Vieläkin vaivaa esim. kansantaloustiedettä • Milton Friedman on vapaakaupan musta enkeli

26. Mallit ja Päätöksenteko - Kompleksis-dynaaminen maailmankuva • Postmoderni • Minä osana isompaa systeemiä • Molemminsuuntainen takaisinkytkentä • Mentaalisten mallien rajojen rikkominen • Todellisuus on rajaton • Eksogeeninen on ylitettävä • Syy ja seuraus usein kaukana toisistaan • “There are no side effects –only effects”

27. Mallit ja Päätöksenteko – Miksi simulaatiota tarvitaan • Intuitiivinen päättelymme perustuu jo malleihin • Niiden tietoinen muokkaus paremmaksi ei liene pahaksi • Dynaamisten ja kompleksisten systeemien käytöksen päättelyyn ei aivokapasiteettimme riitä • Kokeellinen tutkimus on mahdotonta monien keskeisten systeemien osalta

28. Take-Offs • Kaikki päätöksenteko perustuu malleihin • Kaikki mallit ovat vääriä • Prosessinäkökulma • Jatkuva omien mentaalimallien / simulaatiomallien kyseenalaistaminen ja kehitys • Käytettäessä malleja päätöksenteossa rajoitukset tulee aina tiedostaa • Nöyryys malleissa – rohkeus päätöksessä

29. Kotitehtävä • Kuvaa lyhyesti jokin mielenkiintoinen ilmiö, hahmottele ilmiön vuorovaikutussuhteita virtauskaaviona sekä selitä mitä virtauskaaviossa tapahtuu. 2 pistettä • Pohdi kriittisesti mallisi puutteita ja rajoituksia todellisuuden kuvaamisessa. 3 pistettä