Philine Schiewe hyödyntää algoritmia julkisen liikenteen suunnittelussa

Mitä tutkit ja miksi?

Taustaltani olen matemaatikko, mutta teen optimointitutkimusta, joka liittyy matematiikkaan, tietotekniikkaan ja talouteen. Sovellusalueita ovat julkisen liikenteen suunnittelu ja viimeisen kilometrin logistiikka eli toimitusprosessin viimeinen vaihe.

Tutkimukseni on pääasiassa teoreettista, mutta meillä on myös ohjelmistoprojekti LinTim, joka siirtyi mukanani Aaltoon. Anita Schöbel käynnisti projektin 15 vuotta sitten Göttingenissä, ja aloitin työskentelyn projektin parissa vuonna 2013. Vuonna 2017 teimme ohjelmasta avoimen lähdekoodin.

Hankkeessa keräämme sekä algoritmeja että tietokokonaisuuksia, jotka liittyvät joukkoliikenteen suunnitteluun. Tämän ohjelmistohankkeen avulla voimme tarkastella suunnitteluprosessia kokonaisuutena: jos muutamme jotakin varhaisessa suunnitteluvaiheessa, miten se vaikuttaa myöhempien suunnitteluvaiheiden lopputulokseen? Voimme esimerkiksi arvioida linjastosuunnitelman muuttamisen vaikutusta matkustajien matka-aikoihin luomalla vastaavan aikataulun automaattisesti. On melko ainutlaatuista, että yksi ohjelmisto arvioi useita suunnitteluvaiheita integroidusti.

Koska hanke on julkaistu avoimena lähdekoodina, olemme saaneet useita uusia yhteistyökumppaneita ja käyttäjiä. Leipzigissa joukkoliikenneyhtiö testaa hanketta ja käyttää algoritmeja saadakseen uusia ideoita linjastosuunnitteluun. Tavallisesti linja-autojen tai junien liikennöimät linjat valitaan ennalta määritellystä joukosta, niin sanotusta linjapoolista. Suunnittelija luo tämän linjaston usein manuaalisesti. Otimme käyttöön uuden algoritmin, jolla nämä linjapoolit luodaan automaattisesti. Näin voimme tuottaa suuremman ratkaisuavaruuden ja saada aikaan linjoja, jotka poikkeavat suunnittelijoiden manuaalisesti luomista linjoista. Suunnittelijan tavoitteesta riippuen tämä mahdollisuus voi joko pienentää järjestelmän kustannuksia tai hyödyttää asiakasta vähentämällä matka-aikaa tai tarvittavien vaihtojen määrää.

Koska LinTim on tutkimushanke, algoritmit sisältävät joitakin abstraktioita. Jotta niitä voitaisiin soveltaa tiettyihin kaupunkeihin, niitä on joskus hieman mukautettava. Tätä testataan parhaillaan yhteistyössä tutkijoiden kanssa Stuttgartista ja Winterthurista.

Esimerkki joukkoliikenteestä osoittaa, että peräkkäisten ongelmien ratkaiseminen integroidusti parantaa ratkaisun laatua, mutta samalla tekee ongelmasta monimutkaisemman ratkaista. Koska peräkkäiset ongelmat eivät rajoitu vain kuljetus- ja logistiikkasovelluksiin, pohdin myös peräkkäisten prosessien integrointia yleisemmällä ja abstraktimmalla tavalla. On tärkeää ymmärtää, milloin on hyödyllistä tarkastella ongelmaa integroidusti.

Miten sinusta tuli professori tai tutkija?

Pidin todella paljon väitöskirjani aiheesta; siksi oli helppo jatkaa samalla polulla. Ja kun löysin ilmoituksen tähän professuuriin, pidin kovasti siitä ajatuksesta, että on laitos, jossa yhdistyy sekä matematiikka että operaatiotutkimus.

Sekä Suomessa että Saksassa on oma kansallinen operaatiotutkimusseuransa. Sain mahdollisuuden toimia hallituksen assistenttina Saksassa kaksi vuotta. Siellä pääsin näkemään aiempaa enemmän tietotekniikkaan ja liike-elämään liittyvää operaatiotutkimusta. Saksalainen seura on hyvin suuri ja siksi erinomainen verkostoitumismahdollisuus. Odotan innolla, että pääsen tutustumaan myös suomalaiseen operaatiotutkimusseuraan ja saamaan sieltä uusia näkökulmia.

Mikä on urasi tärkein kohokohta?

Nautin konferensseista. Olen hiljattain esitellyt tutkimustani esimerkiksi ALGO-konferenssissa, joka on suurin eurooppalainen tapahtuma algoritmien tutkijoille, opiskelijoille ja ammattilaisille.

Mikä on tutkijan tärkein ominaisuus?

Mielestäni tutkijana oleminen tarkoittaa sinnikkyyttä - jopa hieman itsepäisyyttä - tarkastella ongelmia ja löytää ratkaisuja. On myös pystyttävä tekemään yhteistyötä muiden kanssa, erityisesti eri alojen edustajien kanssa, jotta saadaan uusia ideoita ja erilaisia näkökulmia ongelmiin.

Mitä odotat tulevaisuudelta?

Odotan kovasti oman tutkimusryhmäni perustamista. Matematiikan ja systeemianalyysin laitoksella onkin avoin haku tohtorikoulutettaville. Haluan myös rakentaa yhteyksiä systeemianalyysin laboratorioon ja sovellettuun matematiikkaan.

Lisätietoja:

LinTim, Integrated Optimization in Public Transportation