Error message

The system is currently in read-only mode. Any changes you make will not be saved!

Simulaatio paljastaa ilmiöitä, joita ei osata ennustaa

5.11.2015
Miljoona hurjaan liikkeeseen kiihdytettyä atomia saa aikaan radikaalisti eri vaikutuksia kuin satatuhatta atomia. Niiden mutkikasta käytöstä ‒ emergenttejä ilmiöitä ‒ on vaikea ennustaa. Vielä paljon mutkikkaampaa on triljoonien atomien vuorovaikutus ihmisaivoissa: tietoisuuden synty.

Voittaako raaka tietokonekapasiteetti ihmisaivot luonnon ymmärtämisessä, kysyy laskennallisen fysiikan professori Kai Nordlund Tekniikan päivien esityksessään lauantaina 7.11. Nordlund puhuu maailmamme rakentavien atomien liikkeistä ja siitä, miten ne selittävät tapahtumia luonnossa.

Analyyttinen matematiikka yhtälöineen toimii luonnon kuvaamisessa hyvin, ja esimerkiksi analyyttinen klassinen termodynamiikka eli lämpöoppi kuvaa erittäin hyvin termodynaamista tasapainoa, ja hiukan sen epätasapainoakin: esimerkiksi energian ja entropian fysiikkaa.

‒ Erityisen mielenkiintoisia ovat kuitenkin biologia, elämä, materiaalien prosessointi ja muut mutkikkaat prosessit, joissa nousee esiin monimutkainen käytös, Nordlund sanoo.

Miljoonan kulta-atomin yllätys

Nordlundin ionisuihkuryhmässä fysiikan laitoksella on tutkittu, mitä tapahtuu, kun atomeilla ja atomiryppäillä pommitetaan pintoja. Tutkijat kiihdyttävät atomit vahvassa sähkökentässä hyvin suuriin liike-energioihin, ja 100 000 atomin kultaryppään annetaan iskeytyä kultapintaan.

Havaintojen mukaan atomien perusvuorovaikutukset ovat tuttuja ja yksinkertaisia. Mutta kun atomien määrä nostettiin noin miljoonaan, niiden käyttäytyminen muuttui radikaalisti.

‒ Perusvuorovaikutusten kertaantuminen sai esiin hyvin monimutkaisen käytöksen, emergenssin.

Emergenssiä on hyvin vaikea ennustaa analyyttisesti, mutta sen voi joskus nähdä tietokonesimuloinneissa, Nordlund kertoo.

Kohti biologisen emergenssin ymmärtämistä

Emergenssi kietoutuu myös luonnontieteiden suureen ratkaisemattomaan kysymykseen tietoisuudesta. Miten yksinkertaisista vuorovaikutuksista nousee esiin monimutkainen biologia?

­‒ Jotenkin biljoonat ja triljoonat monimutkaiset atomien vuorovaikutukset aivoissa saavat aikaan tietoisuuden ja ihmisen älyn. Vielä ei tiedetä, pystyykö tietoisuus nousemaan esiin tietokonesimuloinneissa.

Nordlundin lauantailuennolla on joka tapauksessa nähtävillä tietokoneella simuloituja emergenttisiä ilmiöitä! Nordlundin esitys Datorsimulering av miljarder atomers system alkaa yliopiston keskustakampuksella, Porthaniassa kello 10.15.

Helsingin yliopiston tutkijoista esiintymässä ovat myös esimerkiksi professorit Mikael Fortelius (Tarvitaanko fossiilien laskemiseen matematiikkaa?), Valtteri Niemi (Pilvipalvelut - uhka tietoturvalle?) ja Niklas Ravaja (Teknologian välittämä kosketus).

Tekniikan päivien yleisöohjelma koko perheelle: demoja ja luentoja

Lue lisää aiheesta: Kestävä kehitys