Sydafrika – første faglige rapport

En del af ideen med at arbejde hos CSIR – Centre for Scientific and Industrial Research – var at få et bedre kendskab til anvendt matematik, idet CSIR er en forskningsinstitution, der består af omkring 50 forskellige afdelinger, som hver især beskæftiger sig med forskellige aspekter af samfundsmæssig udvikling, lige fra indlæring til byplanlægning, matematisk modellering og fremstilling af mere holdbare, plastiske produkter.

Det er et meget spændende miljø at arbejde i, fordi der er både mulighed og tradition for at arbejde på tværs af alle faggrupper, og fordi man konstant møder nye mennesker med nye indgangsvinkler til tingene og nye vidensområder. Mine nærmeste naboer i CSIRs boligkompleks tæller 2 spiludviklere, en remote sensing-ekspert (beskrivelse af landskabers eller bymæssige bebyggelsers udvikling via satellitbilleder) og 2 kemi-ingeniører, og mine nærmeste kolleger (Logistics and Quantitative Methods-gruppen i afdelingen Built Environment) udgør en del statistikere, en teoretisk fysiker, et par operationsanalytikere og nogle geografer, som arbejder sammen på kryds og tværs.

Der bliver gjort virkeligt meget for de ansattes udvikling, både i form af ”people skills” kurser i fx konflikthåndtering og kulturel tolerance og i form af støtte til uddannelse og efteruddannelse, og en gang om ugen præsenterer en af CSIRs medarbejdere det projekt, han eller hun arbejder med, sådan at det er muligt at følge med i, hvad der foregår i de forskellige afdelinger, og hvilke projekter, der i øjeblikket arbejdes på. I sidste uge handlede det om at minimere risikoen for smitte med luftbårne sygdomme gennem bygningers arkitektoniske udformning, hvilket er vigtigt i et udviklingsland, der med al sandsynlighed ikke kan betale for dyre kemiske metoder, og i denne uge kommer det til at handle om complexity theory, hvilket også er en af de ting, jeg arbejder med.

Jeg arbejder med 2 forskellige projekter. Det ene handler om Humanitarian Logistics, hvilket defineres som brugen af kvantitative metoder i humanitære situationer, det være sig naturlige eller menneskeskabte katastrofer, hvor mange menneskers liv og velfærd er truet, og det andet handler som sagt om complexity theory.

Det første projekt handlede om at finde ud af hvilken forskning og hvilke metoder, der bruges eller er blevet brugt til at forbedre indsatsen i humanitære situationer, og jeg blev bedt om at læse korrektur på den matematiske side af den resulterende rapport. De fleste humanitære organisationer viser sig at forlade sig på heuristiske metoder, og  det ser ud til, at de ikke har nogen interesse eller forståelse for vigtigheden af at udvikle matematiske metoder, fordi dette som regel indebærer samarbejde med virksomheder, der traditionelt set betragtes som havende modsatrettede interesser i forhold til nødhjælpsorganisationerne. De organisationer, der bruger kvantitative metoder, er for de flestes vedkommende organisationer under FN, ligesom der er enkelte forskningsorganisationer rundt om i verden, der forsker i anvendelse af kvantitative metoder i humanitært arbejde.

De metoder, der er blevet anvendt, er for de flestes vedkommende heuristiske, eller til nød statistiske. Der er blevet forsket noget i at anvende operationsanalytiske metoder, idet der er nogle sammenfald mellem supply chain management, distribution og lokalisering, og problemstillinger som placering af flygtningelejre og udbringning af nødhjælpsartikler. I de fleste tilfælde er det lineær programmering, der er blevet anvendt til at lave modeller for udbringning af nødhjælpen, migrationen af ofre for katastrofer til nærliggende hospitaler, nødhjælpslagre eller logistikken i en flystyrke til udbringning af nødhjælp, men der er også i hvert fald et tilfælde af brugen af fuzzy logic til at opstille en model for flygtnigesituationen på verdensplan.

 Det andet projekt, complexity theory, er et relativt nyt forskningsområde, der stammer fra observansen af selvorganiserende systemer, oprindeligt indenfor kemi og fysik, og som forsøges videreudviklet til også at omfatte bymæssig udvikling. ”Selvorganiserende” opfattes som en egenskab ved systemet, hvor mønstre i udviklingen, som ikke kan forudsiges udfra egenskaberne for systemets enkelte dele, opstår efterhånden som systemet udvikler sig. Dette er et resultat af ikke-lineære sammenhænge, som fx for differentialligningers vedkommende fører til en uendelighed af løsninger, og systemet vil være præget af ikke at komme i ligevægt, selvom det til en vis grad kan komme i balance i den forstand, at der skal en større påvirkning til for at få det til at skifte tilstand.

Et meget simpelt eksempel på et selvorganiserende systemer er cellulære automater, der er en opdeling af en overflade i celler (kvadrater), hvor hver celle udvikles afhængigt af de 8 nærmeste celler, som den er direkte i berøring med. Der er andre mulige omegne end de 8 nærmeste celler, men det er det mest generelle eksempel. Man kan udstyre hver celle med 2 tilstande, fx ”foretrækker øl” og ”foretrækker vin” og en regel om, at hvis der er flere celler (inklusive cellen selv) med den modsatte alkoholpræference i omegnen, skal cellen ”skifte mening”. Hvis man til at begynde med fordeler øl- og vindrikkende celler tilfældigt, og fx farver øldrikkende celler hvide og vindrikkende celler sorte, vil den cellulære automat efterhånden antage et helt klart, zebrastribet mønster uden grå (blandede) områder, selvom man ikke umiddelbart ville forvente en så stærk adskillelse udfra så svage kriterier, som tillader op til 4 ud af 9 celler at have den modsatte holdning til alkohol. Eksemplet er taget fra Michael Batty: ”Cities and Complexity: Understanding Cities with Cellular Automata, Agent-Based Models, and Fractals”.   

Projektet går på længere sigt ud på at undersøge, hvor langt disse metoder kan strækkes i deres anvendelser og at få en bedre forståelse for de egenskaber i systemet, der får det til at være selvorganiserende, for til sidst at anvende disse metodologier til at forsøge at modellere bymæssig udvikling i Sydafrika, som er meget anderledes end andre steder som fx i Europa, hvor complexity theory med succes er blevet anvendt til at modellere forskellige aspekter af bymæssig udvikling.