Jacobson v Clack: Tieteen pohjakosketus?

Amerikassa on nyt saavutettu aivan uusi pohja: tiedettä aletaan tehdä raastuvassa. Tällä voisi olla viihdearvoakin, mutta valitettavasti ala on tulevaisuuden kannalta äärimmäisen kriittinen: energiaskenaarioiden simulaatiot.

Stanfordin professori Mark Z Jacobson vaatii kymmenen miljoonan dollarin korvauksia kunnianloukkauksesta tutkijaryhmältä, joka tieteellisessä julkaisussa kritisoi hänen tieteellistä julkaisuaan.  [Lisäys: aihetta käsittelee myös mm  MIT Technology ReviewWashington Post ja Mashable]. Itse haaste löytyy täältä.

Olen aiemmin kirjoittanut yhdessä usen muun henkilön kanssa kirjoituksen, jossa käsiteltiin sekä Jacobsonin paperia että vastaavia suomalaisia hankkeita. Lainaan tätä kirjoitusta:

“USA:ssa Stanfordin yliopiston professori Mark Jacobson näyttää osoittautuneen toimijaksi, jonka kirjoitukset sisältävät perusteettomia oletuksia. Jacobson et al. väittivät vuonna 2015 osoittaneensa, että 100% vesi-,  tuuli- ja aurinkovoimaan perustuva energiaratkaisu olisi halvin tapa täyttää USA:n energiantarve. Artikkeli on saanut valtavasti julkisuutta, ja esimerkiksi Bernie Sanders on viitannut siihen politiikassaan.

Valitettavasti vertaisarviointi on hidas mutta vääjäämätön prosessi, ja vasta tänä kesänä   Clack et al. julkaisivat arvion, jonka mukaan Stanfordin ryhmän työ on lähinnä kuumaa ilmaa. 

Artikkelin supplementary materialissa käydään läpi ongelmia tarkemmin. Myös Jacobsonin vastine julkaistiin samassa lehdessä kuin Clackin kritiikki. [Lisäys 2.11. klo 14:43: Clack et al vastine Jacobsonin vastineeseen löytyy täältä]. Väittely käy edelleen kuumana, mutta Jacobsonin uskottavuus on kärsinyt joka tapauksessa pysyvän kolauksen. Ks. mm. Scientific AmericanNY TimesJetson).”

Jacobson oli uhitellut lakijutulla jo aiemmin, mutta kukaan ei ole uskonut hänen tällaiseen älyttömyyteen lähtevän. Tämäntyyppisiä pelotteletaktiikoita on totuttu näkemään esimerkiksi lähinnä ilmastodenialisteilta.  On täysin uutta ja ainutlaatuista, että Stanfordin professori lähtee tällaiseen.

Itse pelkään, että tämä oikeusjuttu syö lopullisesti uskottavuuden koko Jacobsonin edustamalta tieteenalalta, eli energiaskenaarioiden simulaatioilta. Haastekirje kannattaa lukea tarkkaan läpi.

Haasteen ytimessä on väite, että Clack et al syyllistyivät kunnianloukkaukseen väittäessään, että Jacobsonin paperissa on mallinnusvirhe (modeling error).  Jacobsonin mukaan kyseessä on oletus, jota vain ei satuttu kirjoittamaan itse paperiin, mutta jonka Clack olisi saanut kuulla jos vain olisi kysynyt Jacobsonilta ennen kuin lähti kirjoittamaan vastinettaan. 

Käyn liitteessä läpi tarkemmin vesivoimaan liittyvää haastekohtaa, mutta sen voi tiivistää suunnilleen näin:

  1. Jacobsonin paperin mukaan vesivoimaa tarvittaisiin ainakin hetkittäin jopa 1300 GW.
  2. Clackin paperin mukaan USA:n maksimikapasiteetti tällä hetkellä on 87 GW, ja sen pienikin lisääminen on työn ja tuskan takana. Jacobsonin paperin vaatimus ei siis olisi fysikaalisesti mahdollinen.
  3. Jacobsonin vastineen mukaan lisääminen olisi mahdollista, jos nykyisiin voimaloihin lisättäisiin paljon turbiineja.  Tämä oli oletuksena hänen simulaatiossaan, mutta sitä vain ei oltu kirjoitettu auki itse paperiin. Kyseessä ei siis ollut virhe, vaan oletus.
  4. Vastineen mukaan Jacobson oli ilmoittanut tästä seikasta Clackille nähtyään Clackin paperin esiversion, mutta tämä ei ollut ottanut sitä lopullisessa paperissaan huomioon.
  5. Haasteen mukaan Clack syyllistyi siis paperissaan kunnianloukkaukseen, koska väitti Jacobsonin tulosta virheeksi, vaikka oli tietoinen että se oli vain simulaation oletus.
  6. Haasteen mukaan myös PNAS (USA:n tiedeakatemian julkaisu, Clackin artikkelin julkaisija) on osasyyllinen, koska Jacobson oli lähettänyt PNASille listan muistakin vastaavista virheistä, joita Clackin artikkelin esiversiossa oli. PNAS ei syytteen mukaan toimittanut tätä listaa Clackille, ja siksi kunniaa loukkaavia syytöksiä jäi enemmänkin Clackin paperiin.

Tässä ei tarvitse ottaa edes kantaa siihen, onko oletus 3 järkevä (ei ole).  Huolestuttavinta tässä haasteessa on se, miten totaalisesti se myrkyttää uskoa ainakin yhteen tieteenalaan, eli energian skenaariomallinnuksiin.

Simulaatiotutkimuksissa aivan kaikki riippuu oletuksista. Jos sopivasti valikoi oletuksiaan, voi saada täysin sellaisia lopputuloksia kuin haluaa. Jos ei ymmärrä omia oletuksiaan, ei ymmärrä omia lopputuloksiaankaan. Jos ei kerro oletuksiaan, lukija ei voi tietää onko oletettu mitään järkevää.

Päinvastoin kuin Jacobson antaa ymmärtää, oletusten kertomatta jättäminen on siis karkein mahdollinen virhe jota simulaatiotutkimuksessa voi tehdä. Kun tehdään tieteellinen paperi, siinä paperissa on oltava kaikki tieto jota tarvitaan.  Jos olennaista tietoa puuttuu, ennen pitkää vertaisarviointi huomaa sen.

Sen jälkeen todellisessa tieteessä ei todellakaan hyökätä tätä vertaisarviointia vastaan.  Siihen vastataan jatkotutkimuksilla, joissa joko puolustetaan alkuperäisiä väitteitä uusilla faktoilla tai tulkinnoilla, tai myönnetään että niissä oli puutteita (käytännössä harva erikseen myöntää virheitäään, vaan puutteelliset tutkimukset pikemminkin jätetään kompostoitumaan pikkuhiljaa).

Uusi tutkimus kumoaa jatkuvasti vanhoja tutkimustuloksia, eikä siinä ole yhtään mitään hävettävää kenelläkään. Niin tiede toimii.

Näyttää kuitenkin siltä, että Jacobsonin edustamalla tieteenalalla näin ei tapahdu, ja tämä haaste osoittaa skalpellinterävästi miksi näin on. Faktat puuttuvat. Mitä tahansa voidaan väittää joillakin oletuksilla (jota ei välttämättä tarvitse edes kertoa), ja jos joku väittää vastaan, voidaan tehdä toisenlaisia oletuksia.

On uskomatonta, että haasteessa ei myönnetä pienintäkään virhettä Jacobsonin osalta.

“52. …. There were no mathematical or computational errors in any of the underlying models. Rather, Dr Jacobson and his co-authors made an intentional modeling assumption of increasing the maximum possible discharge rate of hydropower by adding turbines to existing dams while keeping the annual average hydropower output (thus water flow) constant.”

Voisi kuvitella, että olisi jonkinasteinen moka jättää kertomatta olennaisia oletuksia. Edes tätä ei myönnetä.

“53…. Dr Jacobson and his co-authors had made a hydropower assumption that was not clear from the Jacobson article.”

Kärjistän: Jacobsonin logiikalla, jos lukija ei paperia lukemalla pysty tietämään mitä oletuksia on käytetty, se on lukijan vika.

Tällaisella toiminnalla ei ole enää mitään tekemistä tieteen kanssa. Viimeistään tämän lakijutun jälkeen voi vain toivoa, että tiedeyhteisö viimeinkin kurinalaistuisi erottelemaan itse jyvät akanoista. Energiasimulaatioissa tehdään myös validia tutkimusta; ulkopuolisen vain on mahdoton enää tietää mikä on validia, mikä taas pseudotiedettä.

Ala on toisaalta  tulevaisuuden kannalta niin kriittisen tärkeä, että sitä ei voi jättää pyörimään omaan pieneen kuplaansakaan. Tarvitaan massiivinen puhdistus, ja sen on tultava tiedeyhteisön sisältä.

Lisäys 2.11. klo 20:00. Jacobson on ottanut kantaa yhdellä ainoalla twiitillä“To those who say complaint about stifling science or opinion, it is not (e.g., see paras. 41, 42, 50, 62, 75, 86). Hope this clarifies.” Ei varsinaisesti selvennä.

Liite: Jacobsonin vesivoima-analyysi

Clack et al totesivat vesivoimasta seuraavaa: “For example, the numbers given in the supporting information of ref. 11 imply that maximum output from hydroelectric facilities cannot exceed 145.26 GW (SI Appendix, section S1.1), about 50% more than exists in the United States today (15), but figure 4B of ref. 11 (Fig. 1) shows hydroelectric output exceeding 1,300 GW.”

Toisin sanottuna Jacobsonin paperi oletti, että USA:n vesivoimakapasiteetti voitaisiin tuosta vain viisitoistakertaistaa noin 87 GW:stä 1300 GW:iin.  Käytännössä tällaiseen kapasiteetin lisäämiseen ei olisi mitään mahdollisuutta:

“Achievable peak hydropower output is likely to be significantly smaller than the theoretical maximum assumed by the
authors in ref. [11] (145.16 GW), and certainly less than shown in its figures (i.e. 700 or 1,300 GW). This is because the total
output of hydroelectric facilities is limited by overall river flows and further constrained by environmental considerations and
other priorities for water use (e.g., navigation, irrigation, protection of endangered species and recreation). These constraints currently prevent all hydroelectric capacity from running at peak capacity simultaneously….. In addition, a portion of U.S. hydropower facilities are “run-of-river” facilities without the ability to store water for on-demand power production behind the dams, and still more facilities have minimum and maximum flow rates imposed for environmental reasons that restrict their operating flexibility. Recent years have seen major environmental initiatives to restrict hydropower output and even remove dams; the courts and political processes have been receptive to these efforts and all indications point to even more restrictions in future.”

Vastineessaan Jacobson totesi, että tämä olisi täysin mahdollista jos nykyisiin vesivoimaloihin lisättäisiin lisää turbiineja.  “Increasing peak instantaneous discharge rate was not a “modeling mistake” but an assumption consistent with Jacobson et al.’s (2) table S2, footnote 4, and LOADMATCH, and written to Clack on February 29, 2016.”

Tästä väitteestä NY Times toteaa seuraavaa:

“Building dams is hardly uncontroversial. So Professor Jacobson proposes adding this capacity with “zero increase in dam size, no annual increase in the use of water, no new land,” simply by adding a lot more turbines to existing dams. It is not obvious that so many of them can be added, however, or at what cost. Especially considering they would be unproductive 90 percent of the time and for use only as a backstop. What’s more, adding turbines does not increase the available energy at any given time unless there is more water pushing through them.”

Toisin sanottuna, turbiinien lisääminen yksin ei auta, jos ei ole riittävästi vettä pyörittämään niitä turbiineja juuri silloin kun maksimitehoa tarvitaan. Jos vesivoiman tehon lisääminen olisi noin helppoa, se olisi käytännössä tehty jo.

Jacobsonin haasteen mukaan ei kuitenkaan ole olennaista onko tässä oletuksessa järkeä vai ei; se on esitetty oletuksena — tai tarkkaan ottaen ei ole esitetty, mutta olisi pyydettäessä esitetty — ja silloin sen käyttäminen ei voi olla virheellistä.

Aiemmassa kirjoituksessani todettiin, että “Mitä hienompi malli, sitä mahdottomampi ulkopuolisen on sitä ymmärtää — ja sitä helpompi siihen on työntää oletuksia, jotka tuottavat täsmälleen niitä tuloksia joita kirjoittaja toivoo saavansa.” Tähän ei edelleenkään ole mitään lisättävää.

 

One thought on “Jacobson v Clack: Tieteen pohjakosketus?”

Leave a Reply