Väitös

Väitöstutkija kehitti uusia menetelmiä asiantuntijainformaation mallintamiseen ja likimääräiseen päättelyyn

tohtorihattu_900px
Strategisessa päätöksenteossa ja ennakointitoiminnassa – esimerkiksi yritysten tai valtioiden pitkän tähtäimen suunnittelussa tai laajojen sosio-tekno-ekonomisten järjestelmien kehityksen ennakoinnissa - on tyypillisesti tietotarpeita, joiden osalta joudutaan nojautumaan epävarmaan, sumeaan ja vaikeasti kvantifioitavaan informaatioon. Tilastollista dataa matalammin strukturoitu informaatio, esimerkiksi asiantuntijatieto, voi kattaa sellaisia päätöksentekotilanteen kannalta oleellisia päätöstekijöitä, joista ei ole saatavissa muuta informaatiota kohteen luonteen tai kustannusten vuoksi.

Soveltuvalla mallinnuskielellä asiantuntijainformaatio voidaan kuvata formaalisti, ja formaalia kuvausta voidaan käyttää päätöksenteon tukena automatisoidun inferenssiprosessin avulla. Probabilistinen ja sumea mallintaminen ja järkeily helpottavat asiantuntijainformaation käyttöä mallinnuksessa ja vaikeasti mallinnettavien kohteiden analyysiä. Tampereen yliopistossa tarkastettavan väitöstutkimuksen esittelemät uudet menetelmät kehittävät ja monipuolistavat sekä uskomusverkkojen kuvauskieltä että analyysiä.

Strategisessa suunnittelussa, ennakoinnissa ja päätöksenteossa tarkasteltavana on suuri määrä toisiinsa suoraan ja epäsuorasti kytkeytyneitä päätöstekijöitä ja päätöskriteereitä. Päätöstekijöitä voivat olla esimerkiksi teknologinen, poliittinen ja taloudellinen kehitys, strategisten aktoreiden toiminta, tai ainutkertaiset, strategista painoarvoa omaavat tapahtumat. Päätöskriteerit edustavat strategin eli ennakointia harjoittavan tahon arvotuksia.

Päätöskriteereiden ja päätöstekijöiden muodostaman verkoston analyysi ylittää nopeasti ihmisen kognitiivisen kapasiteetin, ja systemaattinen päätöksenteko edellyttää formaalimman tavan päätöstekijöiden kuvaamiseen ja niillä järkeilyyn. Kompleksista päätöksenteko-ongelmaa voidaan lähestyä systemaattisesti kuvaamalla päätöstekijät ja -kriteerit mallina.

Mallit ja simulaatiot toimivat päätöksenteossa ja strategisessa suunnittelussa informaation strukturoinnin ja järkeilyn työkaluina. Päätöstekijöihin ja päätöskriteereihin liittyvä informaatio voidaan käsitteellisesti hahmottaa järjestelmänä ja abstrahoida malliksi, joka kuvaa järjestelmän atomiset osat, osien tilat ja tilojen relaatiot.

Mallikuvauksen perusteella voidaan eri tavoin järkeillä, mitkä järjestelmän kokonaistilat ovat odotettavissa ehdollisina tietyille olosuhteille. Formaali mallinnuskieli mahdollistaa päätöksenteko-ongelman kannalta relevanttien tekijöiden kokonaisuuden kuvaamisen jakamisen pienemmiksi, hallittavammiksi osiksi, ja formaali inferenssi kokonaiskuvan muodostamisen automatisoinnin. Strategista ennakointia palvelevat mallit koostavat yhteen joukon uskomuksia järjestelmän toiminnasta ja mahdollistavat mallinnettavan kohteen tarkastelun kokonaisuutena näiden uskomusten varassa.

Strateginen tason päätöksenteko ja ennakointi nojautuvat tyypillisesti informaatioon, johon liittyy sekä episteemistä että käsitteellistä epävarmuutta ja sumeutta. Empiiristä ja tilastollista dataa ei aina ole saatavilla päätöksenteon tarpeisiin tai se ei toivotulla tavalla edusta päätöksenteon kannalta relevantteja päätöstekijöitä ja päätöskriteereitä. Asiantuntijainformantit voivat toimia tietolähteinä, jos käytössä on informanttien uskomusten kuvaamiseen soveltuva mallinnuskieli. Probabilistiset ja sumeat uskomusverkot ovat käytännöllinen ratkaisu asiantuntijainformanttien tietopohjan strukturointiin ja kommunikointiin.

Asiantuntijatietämyksen mallintamiseen ja järkeilyyn käytetään useita tekniikoita, kuten bayesverkot, sumeat kognitiiviset kartat, ristivaikutusanalyysi, rakenneanalyysi ja morfologinen analyysi. Väitöskirjan esittelemät uudet tekniikat kattavat suuren osan mainittujen analyysitekniikoiden analyyttisestä alasta ja yhdistävät ennakoinnin ja asiantuntijaprosessien näkökulmasta parhaita piirteitä eri menetelmistä.

Molempiin menetelmiin liittyy vapaasti saatavilla oleva ohjelmistototeutus. EXIT-menetelmä on käsitteellisesti yksinkertainen ja analyyttisesti helppotulkintainen tekniikka uskomusverkon rakenteelliseen analyysiin. AXIOM-menetelmä tuo väitöksessä esiteltyjen uskomusverkkojen analyyttiset orientaatiot monipuolisesti samaan menetelmälliseen viitekehykseen, ja esittää miten lähestymistapaa voidaan käyttää yhdessä bayesilaisen analyysin kanssa.

- Tutkimuksessa kehitetyt uudet tekniikat tukevat systemaattisempaa analyyttistä otetta ennakoinnissa ja vaikeasti mallinnettavien kohteiden analyysissä, ja tarjoavat uusia työkaluja järjestelmämallintamiseen,  asiantuntijainformaation kuvaamiseen ja strategiseen ajatteluun, toteaa väittelijä Juha Panula-Ontto.

FM, HM Juha Panula-Onton tietojenkäsittelytieteen alaan kuuluva väitöskirja Probabilistic Logics in Foresight tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopistossa tiistaina 14.5.2019 kello 12 alkaen Pinni B:n auditoriossa B1100, Kanslerinrinne 1. Vastaväittäjänä toimii professori Timo Mantere Vaasan yliopistosta. Kustoksena on professori Martti Juhola Tampereen yliopiston informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnasta.

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1059-2