Mitä on teollisuusmatematiikka?

Aloitin Helsingin yliopiston ensimmäisenä teollisuusmatematiikan professorina vuonna 2009,  ja otsikon kysymys on esitetty minulle monesti kahdeksan vuoden aikana. Vastaukseni alkaakin kovan harjoittelun tuloksena olla valmis.

Teollisuusmatematiikka tehdään aina tilaajalle. Jollakulla on siis pulma, jonka ratkaisussa tarvitaan laskentaa ja mallinnusta. Usein kyseessä on yritys: esimerkiksi röntgenlaitteiden valmistaja haluaa vähentää potilaan säteilyannosta mutta silti tarjota hammaslääkärille hyvän kuvanlaadun. Mutta ei tilaajan välttämättä tarvitse tulla teollisuudesta! Perheen lastenhoitovuorojen reilun jaon laskeva Excel-tiedosto on myös teollisuusmatematiikkaa.

Teollisuusmatematiikalla on kolme erityispiirrettä, joita muussa matemaattisessa tutkimustyössä ei aina esiinny.

(1) Teollisuusmatemaatikon työ on palveluammatti.
Projektit alkavat huolellisella tutustumisella tilaajan tarpeisiin. Monialaisia keskusteluja on käytävä runsaasti, jotta sovellusalueen oleelliset piirteet saadaan mallinnettua matemaattisesti oikein.  Siksi teollisuusmatematiikassa tarvitaan nöyryyttä, kärsivällisyyttä ja kykyä kuunnella.

Hankkeen lopputulos arvioidaan sen kautta, onko tilaaja tyytyväinen saamaansa ratkaisuun. Työn onnistumisesta ei siis päätä toinen matemaatikko vaan loppukäyttäjä.

(2) Teollisuusmatematiikan tutkimus on ongelmalähtöistä. Perinteiset matemaatikot omistautuvat tietylle erikoisalalle, kuten harmoniseen analyysiin tai todennäköisyyslaskentaan. Tämä onkin tieteen kannalta perusteltua, koska vain siten päästään riittävän syvälle pirullisen hankaliin teknisiin matemaattisiin pulmiin.

Teollisuusmatematiikassa lähtökohtana on tilaajan tarve. Kun siihen ryhdytään vastaamaan, ei ole selvää, minkälainen menetelmä toimii parhaiten. Saattaa olla, että satunnaisten ilmiöiden matematiikka antaa parhaat työkalut, mutta kesken tutkimuksen voikin ilmetä, että osittaisdifferentiaaliyhtälöthän ne tähän juttuun purevatkin. Siksi teollisuusmatemaatikon täytyy osata vähän kaikenlaista ja olla valmis vaihtamaan lähestymistapaa joustavasti.

(3) Lopputulos on tietokoneohjelma. Kun matemaatikot edistävät tiedettä keskenään, tuloksena syntyy teknisiä artikkeleita, joissa uusia löydöksiä esitellään todistuksin ja laskelmin. Mutta teollisuusmatematiikassa tärkeintä on, että tilaaja saa mitä haluaa. Tilaajat harvemmin toivovat kolmeakymmentä sivua integraalikaavoja.

Yliopiston ulkopuolella matematiikka näyttäytyy algoritmien kautta. Siksi teollisuusmatematiikan tulokset ovat yrityksen tuotantojärjestelmissä pyöriviä C++ -koodeja, valokuvia käsittelevän teinin älypuhelimen applikaatioita tai lehtitalon työasemassa dataa murskaavia ja visualisoivia Javanpätkiä.

Teollisuusmatematiikka on siis silta akateemisen tutkimuksen ja tosimaailman välillä. Digitalisoituvassa yhteiskunnassa teollisuusmatematiikan merkitys kasvaa koko ajan: kaikki muuttuu numeroiksi, ja numeroitahan paimennetaan matematiikalla.

Samuli Siltanen

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *