Perustieteiden korkeakoulun väitöskirjat ovat saatavilla yliopiston ylläpitämässä avoimessa Aaltodoc-julkaisuarkistossa.
Väitös tietotekniikan alalta, M.Sc. Silja Sormunen
Yksiulotteisesta moniulotteiseen: kriittiset hyperpinnat itsejärjestäytyvissä systeemeissä
Väitös Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulusta, tietotekniikan laitokselta.
Väitös Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulusta, tietotekniikan laitokselta.
Väitöskirjan nimi: Yksiulotteista moniulotteiseen: kriittiset hyperpinnat itsejäsjestäytyvissä systeemeissä
³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Silja Sormunen
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: professori Anna Levina, University of Tübingen, Saksa
Kustos: professori Jari Saramäki, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu
Monien monimutkaisten järjestelmien on esitetty järjestäytyvän itsestään faasimuutoksen kynnykselle niin kutsuttuun kriittiseen tilaan, jossa järjestelmä tasapainoilee kahden laadullisesti erilaisen käytöksen rajalla. Kriittisestä tilasta on kyse esimerkiksi silloin, kun ei-magneettinen aine muuttuu äkillisesti havaittavasti magneettiseksi tietyssä lämpötilassa tai kun tartuntataudista kehittyy epidemia tartuttavuuden kriittisellä kynnysarvolla. Vaikka kriittisiä tiloja esiintyy hyvin erilaisissa systeemeissä, niitä yhdistävät monet ominaisuudet, kuten äärimmäinen herkkyys järjestelmän pienimmillekin muutoksille. Näiden ominaisuuksien on ajateltu tukevan systeemin tehokasta ja joustavaa toimintaa, minkä vuoksi on esitetty, että esimerkiksi aivot saattaisivat luonnostaan pyrkiä järjestäytymään kriittiseen tilaan.
Väitöskirja kehittää itsejärjestäytyvän kriittisyyden teoriaa. Tutkimuksemme osoittaa ensi kertaa uuden ilmiön, jossa systeemi järjestäytyy kahden samanaikaisen faasimuutoksen kynnykselle. Tulokset avaavat itsejärjestäytyvään kriittisyyteen uuden näkökulman, josta käsin aiemmin erilliset tutkimussuunnat yhtyvät luontevasti. Esimerkiksi aivokriittisyyshypoteesia on tutkittu jo useamman vuosikymmenen ajan, mutta tutkimusta on hidastanut yhteisymmärryksen puute siitä, mistä faasimuutoksesta todennäköisimmin on kyse. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että systeemi voi saumattomasti liikkua kriittisyydestä multikriittisyyteen kahden faasimuutoksen kynnykselle, mikä auttaa ymmärtämään uudella tavalla systeemejä, joiden toiminta edellyttää useita faasimuutoksia.
Teorian lisäksi väitöskirjassa syvennytään menetelmälliseen haasteeseen, potenssilakijakaumien tunnistamiseen. Potenssilait ovat kriittisyyden keskeisiä tunnusmerkkejä, mutta niiden luotettava tunnistaminen on haasteellista erityisesti, jos aineisto koostuu otoksista. Tulokset tuovat esiin merkittäviä rajoituksia yleisesti käytetyissä tunnistusmenetelmissä ja kehottavat varovaisuuteen niiden käytössä.
Yhteystiedot: silja.sormunen@aalto.fi
Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä):
Perustieteiden korkeakoulu väitöskirjat
Zoom pikaopas