S ysteemianalyysinlaboratorioTeknillinen korkeakoulu 1

Systeemitieteet jaTeknillinen fysiikka

Kokonaisuuksien hallintaa

Raimo P. Hämäläinen

S ysteemianalyysinlaboratorioTeknillinen korkeakoulu 2

Systeemitieteet –Systeemi- ja operaatiotutkimus

OR- The Science of Better

Opetuksen tavoite: Antaa valmiudet mallien laatimiseen ja käyttöön ilmiöiden kuvaamisessa,päätöksenteossa sekä laajojen järjestelmienanalyysissä, suunnittelussa ja optimoinnissa.

Tuote: Systeemi-insinööri

S ysteemianalyysinlaboratorioTeknillinen korkeakoulu 3

Opinnot

Systeemiajattelua jalaajasti matemaattisia malleja- Optimointi- Päätösteoriat- Ennustaminen- Systeemi- ja säätöteoria

Tavoite: Luoda hyvä pohja käyttää mallejatutkimuksen ja käytännön ongelmanratkaisussa.

S ysteemianalyysinlaboratorioTeknillinen korkeakoulu 4

Systeemianalyysin laboratorioSovelletun matematiikan vastuualue

Prof. Raimo P. HämäläinenLaboratorion esimies Prof. Harri Ehtamo Prof. Esa Saarinen

Prof. Ahti Salo

Professorit

S ysteemianalyysinlaboratorioTeknillinen korkeakoulu 5

TF systeeminäkökulmasta = Suomen Tekniikan Historia

Akateemikko Erkki Laurila (prof. Antti Niemi, Jouko Virkkunen)Säätötekniikka, dynaamiset systeemit Akateemikko Pekka JauhoMatemaattinen riskien mallintaminenProf. Olli Lokki (prof. Raimo P. Hämäläinen)Tilastollinen mallintaminenStokastiikka, jonoteoriaOptimointiOperaatiotutkimus

S ysteemianalyysinlaboratorioTeknillinen korkeakoulu 6

TF systeeminäkökulmasta = Suomen Tekniikan Historiaa

Prof. Jorma Routti (prof. Pekka Pirilä, Peter Lund)Energiatalousmallit, ennusteet EnergiajärjestelmätProf. Teuvo Kohonen (prof. Erkki Oja)Elektroniikka (ESKO tietokone), hermosysteemienmallitNeurolaskenta, kybernetiikka

S ysteemianalyysinlaboratorioTeknillinen korkeakoulu 7

Diplomityö 30 op

Syventävä moduuli A3 20 opSysteemi- ja operaatiotutkimus

Mat-2.4129 Systeemien identifiointi 4 op III-IV/4.vkMat-2.3132 Systeemianalyysilaboratorio I 3 op III-IV/3. vkMat-2.3133 Systeemianalyysilaboratorio II 4 op III-IV/ 4. vkYksi seminaari:Mat-2.4142 Optimointiopin seminaari 5 op III-IV/4. vkMat-2.4177 Operaatiotutkimuksen pts. 5 op III-IVMat-2.4191 Sovelletun matematiikan ts. 5 op I-IIMat-2.4198 Luovan ongelmanratkaisun s. 5 op I-IILisäksi valinnaisia Mat-2 kursseja niin, että 20 op täyttyy.

Erikoismoduuli C 20 opSysteemi-ja operaatiotutkimus

Mat-2.4108 Sovelletun matematiikan

erikoistyöt 5-8opLisäksi valinnaisia kursseja, joista vä-hintään kahden on oltava Mat-2 kursseja niin, että 20 op täyttyy

Sivuaine B2 20 op

Sivuaine muodostuuperus- ja jatkomoduulista tai jatko- ja syventävästä moduulista

Vapaasti valittavat opinnotW vähintään 20 op

Mahdollista kirjata enemmän kuin 20 opMikäli kurssi on jo alemmassatutkinnossa, sitä ei voi kirjata ylempään

Tieteen metodiikkaopinnot M 10 opValitse 5 op Mat.laitok-sen ylläpitämästäkurssiluettelosta. Valitseyksi (5 op) seuraavaista :Mat-1.2990 Mod.anal.perMat-1.3460 Funkt.anal.per

Mat-2.4144 Opt. mat. teoriaT-61.3030 Nauraalilas.per.

Diplomi-insinöörin tutkinto 120 op, Systeemi- ja operaatiotutkimus pääaineena

4.10.06akh

S ysteemianalyysinlaboratorioTeknillinen korkeakoulu 8

Kandityö ja seminaari

10 op

Systeemitieteiden perusmoduuli A1 20 op

Systeemitieteiden jatkomoduuli A2 20 op

Vapaasti valittavat opinnotV vähintään 10 op

Mahdollista kirjata enemmän kuin 10 opMikäli kurssi on jo alemmassatutkinnossa, sitä ei voi kirjata ylempään

Tekniikan kandidaatin tutkinto 180 op, systeemitieteet pääaineena

Mat-2.3111 Stokastiset prosessit 5 op I-II/3.vkMat-2.3148 Dynaaminen optimointi 5 op III-IV/3.vkToinen seuraavista:Mat-2.3139 Optimointioppi 5 op I-II/3.vkMat-2.3140 Lineaarinen ohjelmointi 5 op I-II/3vk5 op seuraavista:TU-22.1101 Tuotantotalouden perusk. 4 op I-II, III-IV/1.vkTU-22.1103 Tuotantotalouden harj. 1 op I-II, III-IV/1.vkTU-91.1001 Kansantaloustieteen per. 5 op I-II/2.vktai Mat-2 opintoja, jos TU-opinnot sisältyvät muihin moduuleihin

Mat-2.3128 Ennustaminen ja aikasarja-analyysi 4 op I-II/3.vkMat-2.3134 Päätöksenteko ja ongelmanratkaisu 4 op I-II/3.vkLisäksi vaihtoehtoisia kursseja, joista vähintään kahden on oltava Mat-2 kursseja niin, että 20 op täyttyy. Suositellaan esimerkiksi seuraavia kursseja:Mat-2.1197 Filosofia ja systeemiajattelu 3 op III-IV/1.vkMat-2.2103 Koesuunnittelu ja tilastolliset mallit 4 op III-IV/2.vkMat-2.2104 Tilastollisen analyysin perusteet 4 op III-IV/2.vkMat-2.3114 Investointiteoria 5 op III-IV/3.vkMat-2.3130 Matemaattinen malliajattelu 3 op I-II/2.vkMat-2.3139 Optimointioppi 5 op I-II/3.vkMat-2.3140 Lineaarinen ohjelmointi 5 op I-II/3.vkMat-2.3152 Peliteoria 4 op I-II/3.vkMat-2.3170 Simulointi 3 op III-IV/3.vk

Sivuaine B1 20 op

vapaasti valittava

Teknillisen fysiikan perusopinnot P 80 op

Tutkinto-ohjelman yhteiset O 20 op

12.7.06/akh

web-sites and selected publications The lake regulation projects: www.paijanne.hut.fi, www.pirkanmaa.hut.fi. DSS tools: www.hipre.hut.fi, www.opinions.hut.fi, www.jointgains.hut.fi.

J. Mustajoki, R.P. Hämäläinen and M. Marttunen: We have the tools – How to attract the people? Creating a culture of Web-based participation in environmental decision making, Manuscript, 2004.

J. Mustajoki, R.P. Hämäläinen and M. Marttunen: Participatory multicriteria decision support with Web-HIPRE: A case of lake regulation policy, Env. Modeling & Software, 2004.S. Slotte and R.P. Hämäläinen: Decision structuring dialogue, SAL Research Reports, E13, 2003.

R.P. Hämäläinen and S. Alaja: The threat of weighting biases in environmental decision analysis, SAL Research Reports, E12, 2003. R. P. Hämäläinen and J. Mäntysaari: A dynamic interval goal programming approach to the regulation of a lake-river system, J. Multi-Crit. Dec. Anal., 2001.

R.P. Hämäläinen, E. Kettunen, M. Marttunen and H. Ehtamo: Evaluating a framework for multi-stakeholder decision support in water resources management, Group Decision and Negotiation, 2001.

R. P. Hämäläinen (toim.): Monitavoitteisen päätöksenteon mallit vesistön säännöstelyssä, SAL Research Reports, B21, 1997.M. Marttunen and R.P. Hämäläinen: Decision analysis interviews in environmental impact assessment, Eur. J. Oper. Res., 1995.

ISMO - spreadsheet simulator/multicriteria optimizerinterval dynamic goal programmingrolling time horizonimpacts: economic, social, environmental

E N V I R O N M E N T A L D E C I S I O N M A K I N G

LakePyhäjärvi

Lake Päijänne

Inflow

xp(t)A p(t)

9 1011

2

8

7

6

4

3

12

q(t) = Control

qL1 (t)

LakesRuotsalainen and Konnivesi

1

qp(t)

q2(t)

q21 (t)

5

Gulf of Finland

q in (t)

x(t)

A(t)

q23 (t)q22 (t)

q212 (t)q211 (t)

x(t)

A(t)

Inflow

dam

lakewater flowpower plant

qL2 (t)Inflow

lake regulation projects

modeling the dynamics and impacts

decision modeling tools for structuring, values and public participation

large lake-river systems in Finlandcontrol: outflow from the lakesinflows: highly varying, uncertain forecasts multiple interests: power production, environment,

agriculture, fishing, recreation, transportation, ...new participation methods:

decision analysis interviewsdecision structuring dialogueteledemocracy by Opinions-Onlineimage theory

Web-HIPRE and HIPRE 3+: individual and group decision support in stakeholder prioritizations in decision analysis interviews

Joint Gains: bargaining efficient compromises Opinions-Online: public participation on the internet

Updated 25.10.2004

SystemsAnalysis Laboratory

M U L T I C R I T E R I A D E C I S I O N S U P P O R T I N

W ater level

7 5

7 6

7 6

7 7

7 7

7 8

7 8

7 9

7 9

8 0

8 0

1 -Ja n -8 0 3 1 -D e c-8 0 3 1 -D e c-8 1 3 1 -D e c-8 2 3 1 -D e c-8 3

Cub

ic m

eter

s pe

r se

cond

0

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

8 0 0

9 0 0

Met

ers Inflow

Goal points

Päijänne-Kymijoki, Kallavesi-Unnukka, Pirkanmaa and Kemijoki cases

portfolio optimization approach to the selection of forest conservation

reserves

S ysteemianalyysinlaboratorioTeknillinen korkeakoulu 10

Älykkyys - Aivotutkimus - Systeemiäly

Miten ja missä ihminen käsittelee päätösongelmia= Neurotaloustiede

Aivolohkot: tunne/arvot, laskenta

Voidaan tutkia magneettisesti

Miten/missä syntyy yhteistyöhakuisuus?

Miten stimuloida/kehittää päätös/systeemiälykkyyttä?

S ysteemianalyysinlaboratorioTeknillinen korkeakoulu 11

Luonnonilmiöiden kuvailu päätösmallilla- Parinvalinta - “sihteeriongelma”- Kilpailu/evoluutio: Metsikön kasvu, soidinmenot, saalistusEvoluution mukana kehittyneet yhteisölliset heuristiikat- Yhteistyön (yhteisöjen) kehittyminen

S ysteemianalyysinlaboratorioTeknillinen korkeakoulu 12

Alaan liittyviä kotisivuja

Mitä on systeemianalyysi?http://www.sal.tkk.fi/Opinnot/

Systeemianalyysin laboratoriossa tehtävätutkimus: http://www.sal.hut.fi/Research/