Hyppää sisältöön

Yhteisprofessuuri Aalto-yliopiston kanssa syventää operaatioanalyysin tutkimusta ja opetusta MPKK:lla

Maanpuolustuskorkeakoulu
16.3.2021 14.50
Operaatiotutkimuksen professori Kai Virtanen

Yhteisprofessuurilla tarkoitetaan menettelyä, jossa yksi professori jakaa työaikansa kahden yliopiston välillä. Yhteisprofessuurien tarkoitus on lisätä yliopistojen välistä yhteistyötä, parantaa opetuksen laatua ja avata ovia tutkimusyhteistyön laajentamiselle. Maanpuolustuskorkeakoululla yhteisprofessuureja on neljä.

Yhteisprofessuurit täydentävät Maanpuolustuskorkeakoulun yliopistoyhteistyötä näiden professuurien aloilla ja avaavat molemmille sopimusosapuolille toistensa tutkimus- ja yhteistyöverkostoja. Niiden myötä Puolustusvoimat on päässyt hyödyntämään viimeisimpiä akateemisia tutkimustuloksia ja vastavuoroisesti tuomaan uusia aihealueita yliopistomaailmaan.

Operaatiotutkimuksen professori Kai Virtanen aloitti Maanpuolustuskorkeakoulun Sotatekniikan laitoksen ja Aalto-yliopiston Matematiikan ja systeemianalyysin laitoksen yhteisprofessorina vuonna 2017. Yhteisprofessuuria edelsi kaksi vuosikymmentä kestänyt tutkimusyhteistyö Ilmavoimien ja Virtasen johtaman, Aallon Systeemianalyysin laboratoriossa toimivan tutkimusryhmän välillä. Ilmavoimat ovat tulleet tutuksi Virtaselle, joka on työskennellyt tämän yhteistyön parissa lähes koko akateemisen uransa ajan. 

”Vuosien mittaan ilmavoimayhteistyön pääteemat ovat liittyneet ilmataistelun, ilmaoperaatioiden lentoteknisen tukeutumisjärjestelmän ja ilmavalvontajärjestelmän simulointi-, optimointi- ja päätöksenteon tukimalleihin sekä viime vuosina myös ihminen-kone-järjestelmän suorituskyvyn kokonaisvaltaiseen mittaamiseen ja analysointiin. Siinä otetaan huomioon inhimillisiä tekijöitä kuten kognitiivinen kuormitus ja tilannetietoisuus”, Virtanen avaa. 

Aallon Systeemianalyysin laboratorion ja Ilmavoimien yhteistyön edetessä MPKK:lla huomattiin, että alun perin Ilmavoimien operatiiviseen suunnitteluun, hankintojen tukeen ja koulutukseen kehitettyjä malleja ja menetelmiä oli alettu käyttää myös Maanpuolustuskorkeakoulun opinnäytetöissä. Sen seurauksena Virtanen nimitettiin operaatiotutkimuksen dosentiksi Sotataidon laitokselle opettamaan MPKK:n opiskelijoita ja ohjaamaan heidän lopputöitään. 

Yhteisprofessuuri syntyi dosentuurin myötä, kun MPKK:lla haluttiin panostaa entistä laajemmin operaatiotutkimuksen ja -analyysin tutkimukseen ja opetukseen. Niiden parissa Virtanen on työskennellyt viimeiset neljä vuotta.

”Operaatiotutkimus viittaa matemaattisten mallien hyödyntämiseen päätöksenteon ja ongelmanratkaisun tukena sekä ilmiöiden ja järjestelmien kuvaamisessa. Yleisesti sen tavoitteena on järjestelmien toimintaperiaatteiden parantaminen ja tehostaminen. Operaatiotutkimuksen metodeja, kuten optimointia, monikriteeristä päätösanalyysia, simulointia, data-analytiikkaa ja koneoppimista hyödynnetään laajasti siviilimaailmassa esimerkiksi energia- ja ympäristökysymyksissä sekä yritysmaailman ja julkishallinnon aloilla. Kun näitä metodeja sovelletaan sotilaskontekstissa, puhutaan operaatiotutkimuksen sijaan operaatioanalyysista”, Virtanen kertoo. 

”Vaikka operaatiotutkimusta hyödynnetäänkin nykyisin myös siviilimaailmassa, niin koko tieteenala on saanut alkunsa toisen maailmansodan aikaan. Etenkin briteissä tehtiin tämän tyyppistä matemaattisten mallien hyödyntämistä sota-analyyseissa. Sitä sovellettiin esimerkiksi laivasaattueiden kokoa mietittäessä, jotta suojauduttiin parhaiten sukellusveneiltä. Ja sitten toisen maailmansodan jälkeen näitä menetelmiä alettiin käyttää siviilisovellusaloilla, kuten esimerkiksi liikkeenjohtomaailmassa. Siinä mielessä tämä minun yhteisprofessuurini on paluuta operaatiotutkimuksen juurille.”

MPKK:n tekemä tutkimus operaatioanalyysin saralla onkin kehittynyt paljon Virtasen yhteisprofessuurin myötä. Lähtökohdaksi on otettu, että jokaista laadukasta YE-kurssin diplomityötä ja maisterikurssin pro-gradu-tutkielmaa kohden pyritään julkaisemaan tieteellinen artikkeli jossakin korkeatasoisessa kansainvälisessä tieteellisessä lehdessä. Lisäksi Virtanen on itse kirjoittanut useita julkaisuja ja esimerkiksi työstää parhaillaan yhdessä sotatalouden professori Juha-Matti Lehtosen kanssa artikkelia monikriteerisen päätösanalyysin merkityksestä julkisten hankintojen tukena.

Matemaattiset mallit ja erityisesti koneoppiminen liittyy läheisesti tekoälyyn; jokaisen tekoälyn takana on oma matemaattinen mallinsa tai algoritminsa. Operaatioanalyysin tavoitteena ei ole kuitenkaan luoda tekoälyä, joka osaisi pyydettäessä ratkaista erinäisiä oikean maailman ongelmia, vaan tarjota lisäymmärrystä johonkin tiettyyn, tarkasti rajattuun ongelmaan. 

”Meillä on jokin reaalimaailman ongelma, jonka ratkaisemisen tueksi me rakennamme mallin. Ongelman pitää olla kristallinkirkkaana mielessä ja sen jäsentelyn pohjalta luodaan malli, joka toimii kyseisen ongelman ratkomisen tukena. Sellaisen geneerisen mallin luomisen yrittämisestä, joka ratkoisi kaikki maailman ongelmat ja vaikka mallintaisi kokonaista sotilasorganisaatiota tai -järjestelmää, ei ole mitään iloa”, Virtanen kuvailee. 

HX-hävittäjähanke on ajankohtainen esimerkki tapauksesta, jossa monikriteeristä päätöksentekoa on tuettu mallien avulla. Lopullisen päätöksen hankinnoista tekee kuitenkin ihminen, eli hävittäjien tapauksessa eduskunta. 

”Operaatioanalyysin lähtökohta on aina, että malleja käytetään päätöksenteon tukena. Tuen merkitys korostuu erityisesti monimutkaisissa, epävarmuustekijöitä sisältävissä monikriteerisissä päätöksissä, kuten suurissa hankinnoissa, laajoissa strategisissa linjauksissa ja operatiivisessa suunnittelussa. Tämän tyyppisiä ongelmia tekoäly ei ratkaise.”

Virtanen korostaa, että yhteisprofessuurilla on ollut erittäin myönteisiä vaikutuksia niin MPKK:n kuin Aallonkin taholla: 

”Kyllä tämä professuuri on selkeästi tuonut MPKK:lle operaatioanalyysin menetelmäosaamista ja mallipohjaisen päätöksenteon opetusta ja tutkimusta. Ja sitten toiseen suuntaan katsottaessa, Puolustusvoimien sotilaskenttä tarjoaa Aallolle sellaisia monimutkaisia ja haastavia käytännön ongelmia, joihin ei löydy metodologisia tai metodisia ratkaisukeinoja suoraan tieteellisestä kirjallisuudesta. Se puolestaan motivoi metodista tutkimusta Aallon puolella ja olemme saaneet tutkimusryhmäni kanssa aikaan fantastisia metodologisia tutkimustuloksia, joita on julkaistu operaatiotutkimuksen arvostetuimmissa lehdissä. Eli tästä on kyllä kumpaankin suuntaan suurta hyötyä.”

”Lisäksi yhteisprofessuuri on tuonut mallipohjaista päätöksentekoa laajemmin osaksi MPKK:n ja Puolustusvoimien kulttuuria ja sitä on hyödynnetty yhä enenevissä määrin myös operatiivisissa tarkasteluissa”, hän jatkaa. 

Virtanen on tuonut MPKK:lle myös kansainvälisiä kontakteja. Yhteistyö Coventryn yliopiston kanssa sai alkunsa, kun entinen Hornet-lentäjä, tohtori Heikki Mansikka teki sinne väitöskirjan lentämisen inhimillisistä tekijöistä Virtasen kanssa yhteistyössä toteutettujen tutkimuksien pohjalta. Virtasella ja Mansikalla oli tutkimusyhteistyötä jo Mansikan työskennellessä Ilmavoimissa ja hänen eläköitymisensä jälkeen niin kaksikon välinen yhteistyö kuin tutkimusyhteistyö Coventryn kanssa on vain lisääntynyt. 

”Yhteys Coventryyn on arvokas, koska se on yksi maailman kovimmista paikoista juuri tällä human factors in aviation -alalla. Olemme Heikin kanssa olleet heidän kanssaan yhteistyössä ihminen-kone-järjestelmien suorituskyvyn mittaamiseen ja lentoanalyysiasioihin liittyvissä tutkimuksissa. Näiden tutkimusten myötä olemme myös tuoneet uusia näkökulmia maailmalla melko uuden operaatiotutkimuksen suuntauksen behavioural operational researchin kentälle.” 

Tulevaisuudessa Virtanen näkee mahdollisuuden laajentaa MPKK:n operaatioanalyysin tutkimusryhmää, mahdollisesti jopa varusmiestutkijoiden avulla. Myös ajatuksia tulevista tutkimusprojekteista riittää, joiden tutkimusteemat nivoutuvat hyvin läheisesti MPKK:n opetukseen ja sen kehittämiseen. Aiheen tutkimusta ja opetusta MPKK:lla tukee myös se, että Virtanen on yhteistyössä Systeemianalyysin laboratoriossa ja Aallon Kauppakorkeakoulussa työskentelevien päätösanalyysin maailman huippututkijoiden kanssa. 

”Olen myös itse kokenut tämän yhteisprofessuurin todella innostavana ja hedelmällisenä, kummankin koulun suuntaan. Toivon, että yhteistyö jatkuu ja että voimme molempien koulujen yhteisvoimin jatkaa tieteenalan eteenpäin viemistä”, Virtanen tiivistää.