Ruukinmatruunan tekstiä
säätöteoriasta on ehditty toisaalla netissä kutsua "teekkarijargoniksi", mutta insinööreissä on yksi paha puoli. Insinööri ei lässytä. Insinööri laskee. Kylmät ja puolueettomat numerot vakuuttavat rationaalisesti ajattelevan ihmisen suunnilleen mikrosekunnissa, kun taas lässytystä ei maailmasta puutu. Siksi ruukinmatruuna suhtautuu olankohautuksella kaikenlaisiin uskontoon rinnastettaviin taloustieteiden nimellä kulkeviin hypoteesikokoelmiin, tulivatpa ne sitten oikealta tahi vasemmalta. Sekä itävaltalainen että marxilainen taloustiede halveksivat matematiikkaa, tieteiden kuningatarta, mutta ruukinmatruuna tietää saavansa viimeisen naurun, sillä kaikkea, mitä voidaan mitata numeroina, voidaan mallintaa matemaattisesti.
Säätöteoria liittyy kiinteästi
systeemianalyysiin, ja alunperin säätöteoria on syntynyt juurikin insinööritieteiden keskuudessa. Säätöteoriaan liittyy olennaisesti
takaisinkytkennän käsite, ja takaisinkytkentää on kahdenlaista: negatiivista (vaimentavaa) ja positiivista (vahvistavaa). Kärjistäen voidaan sanoa, että
systeemi, jossa on negatiivinen takaisinkytkentä, pyrkii ajamaan itsensä alas kun taas sen sijaan
systeemi, jossa on positiivinen takaisinkytkentä, pyrkii riistäytymään käsistä ja räjähtämään. Säätöteorian lapsi on säätötekniikka, jonka tavoite on saada systeemit toimimaan halutulla tavalla.
Mutta pian havaittiin, että takaisinkytkennän käsite on yleismaailmallinen, ja
kaikki systeemit niin sosiaalisessa elämässä, taloudessa, uskonnossa, psykologiassa kuin yhteiskunnassakin
toimivat samalla tavalla: negatiivisen takaisinkytkennän systeemit pyrkivät stabiloitumaan ja ovat itsestabiloituvia, kun taas positiivisen takaisinkytkennän systeemit pyrkivät riistäytymään käsistä ja ovat luonnostaan epästabiileja. Niinpä säätöteoria levisi nopeasti myös yhteiskuntatieteisiin 1970- ja 1980-luvuilla, ja yhteiskuntatieteilijät joutuivat ottamaan lusikan kauniiseen käteen ja opettelemaan ns. korkeampaa matematiikkaa.
No. Jokaiselle luonnontieteilijälle on itsestäänselvyys, että talouselämä on systeemi, jossa on positiivinen takaisinkytkentä. Talouskasvu on siitä esimerkki, ja tämä on asia, joka ei vaadi enempää tarkastelua. Ja systeemit, joissa on positiivinen takaisinkytkentä, ovat
aina inherentisti epästabiileja. Aina, vaikka joku libertaristihörhö väittäisikin toisin. Pyrometallurgiassa liikutaan niin vaarallisten prosessien ja korkeiden lämpötilojen kanssa, ettei siellä lähdetä laatimaan tehdassuunnittelua itävaltalaisen taloustieteen olettamusten pohjalta - edes
vöestalpine AG ei niin tee. Säätöteoria antaa ymmärtää, että vapaa markkinatalous on
inherentisti epästabiili systeemi eli että se pyrkii luonnostaan muuttumaan epävapaaksi; vapaa markkinatalous on teoreettinen systeemi, ja äärimmäisen labiili sellainen sekä altis pienimmillekin häiriöille. Ja kokemus todella osoittaa, että omilleen jätettynä talouselämä pyrkii riistäytymään käsistä, oskilloimaan ja lopulta joko hajottamaan koko systeemin tai vakiintumaan plutokratiaksi.
Mutta taloustieteilijät eivät usko vaikka näkisivätkin. Sanotaan, että ihminen, joka uskoo, että rajaton kasvu on mahdollista suljetussa systeemissä, on joko hullu tai taloustieteilijä; ihminen, joka uskoo, että systeemi, jossa on positiivinen takaisinkytkentä, on itsestabiloituva, on joko seinähullu tai itävaltalainen taloustieteilijä. He eivät osaa matematiikkaa, halveksivat sitä eivätkä ymmärrä käsitettä "derivaatta" eivätkä "Cauchyn väliarvolause". No, on olemassa kyljys ja talouskyljys, samoin on olemassa tiede ja taloustiede.
Säätötekniikan tavoite on siis muuttaa systeemiä niin, että negatiivisen takaisinkytkennän systeemi pysyy käynnissä eikä positiivisen takaisinkytkennän systeemi riistäydy käsistä. Säätö toteutetaan säätöpiirillä, joka toimii John Boydin
OODA-silmukan kautta: Observe, Orientate, Decide, Act - joka tarkoittaa matemaattisesti samaa kuin Mittaa, Vertaa, Laske ja Korjaa.
Säätötekniikka johtaa hyvin ikäviin ja kryptisiin differentiaaliyhtälöihin, joita kaikkein mieluimmin käsitellään Laplace-muunnosten kautta. Niistä ei sen enempää. Mutta sosiologiassa
Donella Meadows tarkasteli ihmistenvälisiä interaktioita säätöteorian kautta. Säätöteoria on ollut sosiologiassa ja taloustieteessä varsin uusi ala, mutta se löi itsensä läpi lopullisesti Meadowsin myötä. Meadows oli koulutukseltaan biofysiikan tohtori.
Meadows esitteli käsitteen
kaksitoista säätöpistettä - eli 12 strategista paikkaa, jossa systeemiiä voidaan säätää ja kontrolloida niin, että se aiheuttaa parhaat tulokset ja vähimmin häiriötä.
Pisteet ovat vakavuusjärjestyksessä seuraavat: 1 aiheuttaa pienimmän impulssin ja 12 suurimman ja vastaavasti 1 kajoaa systeemiin vähimmin ja 12 eniten.
1.
Vakiot, parametrit, numerot ja säädökset.
Vakiot on helppoja havaita ja niillä on helppoa vaikuttaa systeemiin ylläpitävästi. Niitä ovat mm. verot, tuet, standardit ja haittamaksut. John Maynard Keynesin talousteorian, jonka mukaan hyvinä aikoina verotusta tulee koventaa ja huonoina keventää, on jälkeenpäin havaittu perustuvan juurikin klassiseen säätöteoriaan. Se toimii kuin junan vessa, toisin kuin muut talousteoriat, mutta sitä ei ole tarkoitettu pitkäaikaiseen eikä jatkuvaan käyttöön vaan ainoastaan stabiloimaan häiriöt. Vakioluonteiset interventiot eivät muuta itse systeemin olemusta mitenkään, ja niillä saadaan systeemiä tasapainotettua nopeasti häiriön tullessa, ja niillä on hyvin vähäiset pitkäaikaisvaikutukset.
2.
Puskurit ja välisäiliöt
Välisäiliö on komponentti, jonka tehtävä on stabiloida virtausta. Se kykenee poistamaan syötevirran muutoksia ja tuottamaan ulostulon vakiovirtausnopeudella. Tällainen välisäiliö tunnetaan prosessitekniikassa nimellä "kyyppi". Elektroniikassa välisäiliöinä toimivat kondensaattorit. Mutta myös erilaiset puskurit, kuten rahastot, pankit, puolueet, organisaatiot jne toimivat puskureina: ne stabiloivat yhteiskuntaa ja rauhoittavat sitä. Klassinen esimerkki on järvi: jos sekä järveen laskevan veden tilavuusvirta latvavesiltä että luusuan kautta pois laskeva veden tilavuusvirta ovat vähäiset itse järven vesimäärään nähden, systeemi pysyy stabiilina eikä rämettymistä tai kuivumista tapahdu. Puskurit ja välisäiliöt stabiloivat systeemiä, mutta ne ovat usein isoja entiteettejä eikä niitä voida muuttaa helposti.
3.
Koko järjestelmän infrastruktuuri
Systeemin infrastruktuurilla (putkisto, sähköjohdot, väylät, kassavirta jne) on valtava vaikutus itse operaatioihin ja niiden sujuvuuteen, mutta niitä voi olla hyvin vaikeaa muuttaa. Mutta mikäli infrastruktuurissa on pullonkauloja, rajoitteita tai pulppuamista, näihin ongelmiin on helpompaa puuttua. Esimerkiksi on helpompaa rakentaa uusi moottoritie kuin yrittää säätää liikennevirran sujuvuutta ruuhkautuneella tiellä liikennevaloin, opastein, risteyksin ja peltipoliisein.
4.
Systeemiviiveen pituus suhteessa säätösilmukkaan
Systeemiviive - eli signaali, joka saapuu joko liian nopeasti tai liian myöhään - voi aiheuttaa yli- tai alireagointia ja voi johtaa oskillointiin. Tästä kaikkein paras esimerkki löytyy pörssistä, jossa erilaiset salamana saapuvat vahvistamattomat huhut aiheuttavat paniikinomaisia ylireagointeja, jotka puolestaan aiheuttavat jatkuvaa kurssien heilahtelua - usein tuhoisin seurauksin. Tässä on esimerkki liian vähäisestä systeemiviiveestä. Mutta myös klassinen ongelma "liian vähän liian myöhään" on esimerkki systeemiviiveestä. Ja ikävä kyllä mitä pitempi säätösilmukka on, sitä pitempi on myös systeemiviive ja sitä vaikeampaa systeemiä on stabiloida. Totalitaristiset keskusjohtoiset valtiot ovat tästä hyvä esimerkki - kommunismi luhistui juuri keskusjohtoisuuteensa; sen säätösilmukat olivat aivan liian pitkiä ja informaation kulku aivan liian hidasta ja kankeaa. On sanottu, että Suomen armeijan menestyksen tärkein syy on ollut juuri oikean mittaiset säätösilmukat: taktinen päätäntävalta on annettu joukkue- ja komppaniatasolle sensijaan että kaikkea olisi yritetty mikromanageroida armeijakuntatasolta.
5.
Negatiivisen takaisinkytkennän vahvuuus suhteessa häiriöön jota sillä yritetään korjata
Negatiivisella takaisinkytkennällä on yksi erinomainen puoli: se pyrkii stabiloimaan systeemin itsellään. Paha puoli on se, että liian voimakkaana se ei ainoastaan stabiloi systeemiä vaan halvaannuttaa sen ja ajaa sen alas. Esimerkkinä tästä ovat vaikkapa korkeat valmiste- ja haittaverot. Euroopassa polttoaine on hyvin korkealle verotettua, eli mitä enemmän polttoainetta kulutetaan, sitä isommat transaktiokustannukset eli tässä on negatiivinen takaisinkytkentä. Seurauksena on ollut, että eurooppalaiset ja japanilaiset moottorinvalmistajat ovat pyrkineet jatkuvasti suunnittelemaan moottorinsa mahdollisimman energiatehokkaiksi ja polttoainepiheiksi. Tämä liittyy yleisesti
niukkuustekijän käsitteeseen. Kun jokin hyödyke on niukka tai se tehdään sellaiseksi, se pyritään käyttämään mahdollisimman tehokkaasti hyväksi. Yhdysvalloissa tätä niukkuustekijää ei ole ollut, vaan polttoaine on ollut halpaa. Seuraus on ollut, etteivät amerikkalaiset moottorinvalmistajat ole vaivautuneet investoimaan tuotekehittelyyn ja amerikkalaismoottorit ovat hyvin janoisia.
6.
Positiivisen takaisinkytkennän syötteen vaimentaminen
Positiivinen takaisnkytkentä nopeuttaa prosessia ja tehostaa sitä, mutta kontrolloimattomana positiivinen takaisnkytkentä riistäytyy käsistä ja särkee systeemin. Kemiassa tämä tunnetaan nimellä "ketjureaktio ja sitä seuraava räjähdys". Meadowsin mukaan positiivisen takaisinkytkennän vaimentaminen on suositeltavampaa kuin negatiivisen takaisinkytkennän vahvistaminen. Esimerkki tästä on pääomatulojen verotus. Raha tulee rahan luo ja synnyttää uutta rahaa. Mikäli pääomatulot ovat kevyesti verotettuja, ne kotiutetaan tai ne sijoitetaan keinotteluun tai veroparatiiseihin, jolloin ne pyörittävät itse itseään mutta eivät hyödytä yhteiskuntaa. Kun positiivisen takaisinkytkennän syötettä heikennetään (pääomatuloja verotetaan ankarasti), tällöin investoijat mieluummin sijoittavat pääomansa teolliseen tuotantoon ja liiketoimintaan sekä uusinvestointeihin, jolloin ne hyödyttävät koko yhteiskuntaa paljon tehokkaammin kuin keinottelussa. Mutta toinen esimerkki on se, miten optio-ohjelmat, joiden tarkoituksena oli sitouttaa hyvät johtajat yhtiöihin tekemällä heistä omistajia, epäonnistuivat lähes poikkeuksetta: johtajat kotiuttivat tulonsa myyden optionsa sensijaan että olisivat lunastaneet optionsa osakkeina. Vuoden 2008 laman tärkein syy oli juuri se, että positiivinen takaisinkytkentä luotonannossa oli liian vahva ja luotonanto holtitonta; talous alkoi oskilloimaan rajusti ja riistäytyi käsistä.
7.
Tietovuorakenne, eli kenellä on oikeus minkäkinlaiseen informaatioon
Tietovuo ei ole sen enempää parametri kuin takaisinkytkentäsilmukkakaan, vaan se on silmukka joka toimittaa uutta informaatiota, impulsseja, signaaleja ja kontrolloi itse takaisinkytkentää. Lentokoneiden ohjainelimissä ja laivojen peräsimissä käytetty trimmilaippa on esimerkki tietovuosta; vähäinen muutos trimmilaipassa vaikuttaa nopeasti ohjainelimeen, joka muuttaa lentotilaa tai kurssia. On halvempaa ja helpompaa muuttaa tietovuorakennetta kuin kajota koko systeemiin. Klassinen esimerkki tästä on sisäpiirikauppojen kielto, joka rajoitti yritysten johtajia käymästä kauppaa niiden tietojen pohjalta, joita heillä oli johtamistaan yrityksistä, joka puolestaan hillitsi tehokkaasti pörssin ylikuumenemista. Toisaalta myös vapaa tiedonkulku kaatoi Itä-Euroopan kommunistidiktatuurit alta aikayksikön. Tiedonkulkua voidaan pitää eräänlaisena trimmilaippana: tiedonkulun rajoittaminen hillitsee positiivista takaisinkytkentää ja sen edistäminen kohentaa negatiivista - ja vähäinenkin muutos tietovuorakenteessa saa aikaan hyvin voimakkaita muutoksia koko systeemissä.
8.
Säännöt, joilla systeemi toimii (lait, rangaistukset, insentiivit, rajoitteet)
Kiinnittäkää huomiota sääntöihin ja niiden laatijoihin, sillä vähäisetkin muutokset systeemin sääntöihin kantavat hyvin pitkälle. Tähän liittyy myös konservatiivin elämänohje
älä kajoa toimivaan systeemiin. Esimerkiksi ympäristönsuojelulain muutos ja rangaistuksien sekä valvonnan tiukentaminen vaikuttavat välittömästi sekä teollisuuden toimintaedellytyksiin että myös ympäristön tilaan. Kiina ei ole enää ainoastaan ympäristökatastrofin partaalla; siellä liki 30% (!) viljelymaasta on saastunut täysin käyttökelvottomaksi - se
on ympäristökatastrofi, kiitos leväperäisen ympäristölainsäädäntönsä ja korruption sen sanktioinnissa.
9.
Päätäntävallan delegointi tai sen keskittäminen
Päätäntavallan tasolla hierarkian sisällä on suora vaikutus kontrollisilmukkaan. Mitä korkeammalla tasolla päätäntävalta hierarkiassa on, sitä pitempi on silmukka, sitä suurempi systeemiviive ja sitä epästabiilimpi järjestelmä. Toisaalta myös keskusjohtoiset järjestelmät kykenevät muutoksiin ja päätöksiin, joihin hajautetut systeemit eivät kykene. Mutta mitä alemmas hierarkiatasolla päätäntävalta on hajautettu, sitä itseorganisoituvampi systeemi on, sitä stabiilimpi se on ja sitä lyhyemmiksi kontrollisilmukat jäävät, mutta usein myös systeemi on varsin tehoton kun jotain asiaa pitää perustavalla tasolla muuttaa, sillä hajautetussa systeemissä on voimakas muutosvastarinta. Mutta mikäli päätäntävalta delegoidaan ei liian alas eikä liian korkealle, systeemi kykenee lisäämään itse säätösilmukoita ja muuttamaan säätöpiirejä ja tehokkaasti mukautumaan uusiin oloihin itseohjautuvasti.
10.
Systeemin tavoite
Kun itse systeemin tavoitetta - miksi tällainen systeemi on olemassa ja mihin sillä pyritään - muutetaan, samalla kaikki edelläesitetyt otukset muuttuvat: parametrit, takaisnkytkentäsilmukat, tietovuot ja itseorganisoituminen. Tuotetaanko
voita vaiko tykkejä. Totalitaristiset yhteiskunnat ovat surullisen kuuluisia megalomaanisista projekteistaan ja johtajiensa humalapäissään tekemistä linjanvedoista. Mutta muuttamalla tavoitteitaan Nokia OYJ nousi aikoinaan kansallisesta monialayrityksestä kansainväliseksi telekommunikaatiojätiksi - ja ilmeisesti on jälleen onnistunut tavoitteita muuttamalla ja kytkemällä kännykkänsä Windowsiin muuttamaan itse systeemin tavoitteita ja uusiutumaan. Aika näyttää.
11.
Sen ajatusmaailman, josta paradigma kumpuaa, muuttaminen.
Paradigma on yhteiskunnallinen, tieteellinen tai sosiaalinen idea ja konsepti, jota pidetään itsestäänselvyytenä ja jolle kaikki muut struktuurit rakentuvat. Paradigmoja on hyvin vaikeaa muuttaa, mutta paljon helpompaa on osoittaa puutteita ja virheitä paradigmoissa sekä korjata niitä. Konservatiivin elämänohje jatkuu:
... mutta jos järjestelmä ei toimi, korjaa se välittömästi ja korjaa se sellaisella ratkaisulla, jonka tiedetään varmasti toimivan. Suomen Keskusta on onnistunut uusiutumaan muuttamalla sitä ajatusmaailmaa, josta sen paradigma kumpuaa - agraariyhteiskunnasta taajamien ja kaupunkien pohjalle. Nähtäväksi jää, kykeneekö vasemmisto - SDP, Vasemmistoliitto ja SKP - justeeraamaan omaa ajatusmaailmaansa ja sitämyötä tarkistamaan paradigmaansa, vai onko edessä luhistuminen.
12.
Paradigman muutos.
Kun paradigma muuttuu, se muuttaa samantien aivan kaiken ja täydellisesti. Näin kävi kun Itä-Euroopassa kommunismi luhistui - se muutti Itä-Euroopan täydellisemmin kuin yhtään mikään muu. Miljoonien ihmisten elämä muuttui - joidenkin surkeampaan mutta useimpien rutkasti parempaan suuntaan kuin ikinä ennen. Ehkä kaikkein järisyttävimpiä esimerkkejä tästä ovat eri kansojen kääntymiset eri uskontoihin. Euroopan kristillistyminen muutti varhaiskeskiajalla Euroopan historian ja sen suunnan lopullisesti. Samoin kävi arabimaailman islamisoitumisessa. Uskonto on se pohja, jolle joka ainoa yhteiskunta nojaa, ja jokainen uskonto luo oman näköisensä yhteiskunnan. Tähän paradigmaan kajoaminen on kaikkein varmin tapa tuhota kansakunta for good - ja se on nähtävissä juutalaisten kohtalosta USA:ssa ja Euroopassa. Kansakunta, joka selvisi niin Nebukadnessarista, Antiokhos Epifaneesta, Tituksesta, Hadrianuksesta, inkvisitiosta, Hitleristä kuin Stalinista, ei ole enää selvinnyt Darwinista. Judaismin hylkääminen merkitsee kuolemansuudelmaa juutalaisuudelle - he assimiloituvat. Ateistijuutalainen menee paljon helpommin naimisiin shiksan tai shegetzin kanssa kuin judaisti, tai jää kokonaan lapsettomaksi. Juutalainen kansa tulee etnisenä identiteettinä häviämään sadan vuoden sisään USA:sta ja Euroopasta liki kokonaan, mutta Israel tulee voimaan paksusti, sillä siellä judaismi on voimissaan liki teokratiaan saakka.
Mitä tästä opimme? Luonnontieteet sekä matematiikka ovat läsnä kaikkialla, myös siellä, missä niiden ei oikein haluttaisikaan olevan. Mitä tahansa asiaa, missä on takaisinkytkentä, voidaan tarkastella säätöteorian puitteissa ja siihen soveltaa myös sitä - eikä kyse ole teekkarijargonista vaan ns. kovasta tieteestä.