Teknologian kehityksestä

Siinä yhteydessä on syytä korostaa onnekkaiden sattumien osuutta sekä uteliaisuuteen perustuvan perustutkimuksen ratkaisevaa merkitystä. Usein mainitaan esimerkkinä laserin keksiminen. Keksintö syntyi kvanttioptiikan perustutkimuksesta, ja siksi sen laajasti hyödynnetyt sovellukset on otettu käyttöön niin lääketieteen teknologioissa kuin televiestinnässä ja rakennustekniikassakin.

Vaikka onni suosiikin vastaanottavaista mieltä, löydöt ja keksinnöt vaikuttavat ennalta arvaamattomilta prosesseilta. Se, että tietty löytö johtaa teknologian kehittymiseen, edellyttää ponnisteluja ja investointeja sekä hieman onnea. Siksi onkin viisasta keskittyä perustiedon luomiseen ja kokoamiseen sekä pitää mieli avoimena innovaatioille ja sovelluksille.

On kenties hieman yllättävää, että käytössä olevien teknologioiden kehitystä voidaan yleisesti mallintaa. Tämä malli tunnetaan mikroelektroniikassa Mooren lakina. Usean vuosikymmenen ajan transistorien lukumäärä mikropiireissä on kaksinkertaistunut kahden vuoden välein, ja tietokoneiden laskentateho on kasvanut tätäkin nopeammin.

Tämä eksponentiaalinen malli pätee itse asiassa moneen teknologiaan, akuista ja LEDeistä autoihin ja ydinvoimaan. Eksponentiaalinen kehitys pätee näihin ja moniin muihin teknologioihin, mutta kaksinkertaistumisen aikataulut voivat olla hyvinkin erilaisia. Vuosittainen tehokkuden kasvu voi vaihdella 3–65 prosentin välillä juuri julkaistun MIT:n C. L. Mageen tutkimuksen mukaan.

Tutkimustulos mahdollistaa teknologian tulevan kehityksen ennakoinnin olemassa olevien tietojen pohjalta sen sijaan, että luotettaisiin asiantuntijoiden alakohtaisiin ennusteisiin. Doyne Farmer ja Francois Lafond ovat luoneet edellä kuvattujen empiiristen havaintojen perusteella mallin teknologian kehittymisen mittaamiseksi. Heidän mallinsa teknologian kehittymisestä perustuu satunnaisprosessiin, joka luontevasti kuvaa pitkän aikavälin eksponentiaalista kasvua. Todennäköisyyslaskennan matemaattisten menetelmien avulla voidaan myös laskea ennusteen mahdolliset virheet. Heidän mallinsa avulla voi ennustaa, että aurinkopaneelien hinta laskee vuosittain todennäköisesti 10 prosenttia, mutta että on olemassa 5 prosentin mahdollisuus, että vuonna 2030 hinnat ovat korkeampia kuin nyt.

Vielä ei tiedetä, miksi Mooren laki pätee useimmilla teknologian alueilla.  Kyseessä on kuitenkin empiirisiin tietoihin perustuva havainto.  Kiinnostavaa on, mitkä mekanismit saavat tietyn teknologian kehittymään muita nopeammin. On esitetty, että teknologian kehittyminen noudattaisi evoluutioprosessin lainalaisuuksia. Biologit tietävät, että jotkut organismit kehittyvät ja mukautuvat muita nopeammin, koska ne voivat tehdä nopeita kokeiluja muuttamalla vain tiettyjä elementtejä tuhoamatta elintärkeitä perustoimintoja.  Muita nopeammin kehittyvät teknologiat näyttävät olevan muita yksinkertaisempia, ja niiden perusrakenteiden välillä on vähemmän keskinäisiä riippuvuuksia. Näyttää siltä, että teknologian monimutkaisuus hidastaa keksintöjen syntymistä ja kehitystä.  Tästä seuraa myös se, että vanhat teknologiat eivät välttämättä muutu ajan mittaan monimutkaisemmiksi.

Risto Nieminen
Dekaani, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu