Department of Mathematics

David Sumpter vill förstå världen med matematik

David Sumpter har alltid varit intresserad av att förstå världen med hjälp av matematik. För honom är det viktigt att matematiken befinner sig nära verkligheten och helst främjar samhället.

Med matematikens hjälp har David Sumpter studerat allt från hur fiskar kommunicerar i ett fiskstim till hur applåder sprider sig i ett rum. Särskilt applådstudien, som visar att applådspridning är en typ av social smitta, har väckt stor medial uppmärksamhet. Men trots mediernas nyfikenhet kan David Sumpter inte låta bli att reflektera över samhällsnyttan.

- Studien fick mycket uppmärksamhet men när man tittade på kommentarerna efteråt undrade många varför vi betalar de här forskarna för att göra sådana saker. Och där har jag inte så mycket till svar.

David Sumpter läste sin grundutbildning i hemstaden Edinburgh och började sedan sin forskarkarriär som doktorand i Manchester, där han studerade bisamhällen med hjälp av matematik.

- Det handlade mest om organisation. Hur de bestämmer vem som ska göra vad i gruppen. Vem som ska söka efter mat, vem som ska ta hand om ungarna, ja, hur de jobbar tillsammans som en grupp.

Från början kretsade David Sumpters forskning i första hand kring de matematiska modellerna men under sitt sista år på forskarutbildningen började han samarbeta mer och mer med biologer.

Var det inte svårt att sätta sig in i alla begrepp?

- Jag tror att om man modellerar fysiologi och liknande områden då måste man även lära sig kemi och det tar mycket mer tid, men när det är djurbeteende är det något man kan förstå. Det blir inte en massa terminologi.

Som nybakt doktor i matematisk biologi ville David Sumpter bo på ett exotiskt ställe och hamnade i Umeå. Universitet var vid den tidpunkten i full färd med att utveckla sin avdelning i matematisk biologi och jämfört med Manchester var Umeå exotiskt så valet att flytta dit var ganska lätt.

Några år senare fick David Sumpter en professur i tillämpad matematik i Uppsala där han har fortsatt att arbeta tillsammans med biologiforskare. Hans forskargrupp blir ofta kontaktad av biologer som vill ha bättre förklaringar till vissa fenomen men som själva saknar de rätta matematiska kunskaperna för att använda bra modeller. Ofta finns det redan modeller som biologerna använt under en tid men som inte ger tillräckligt tillfredsställande svar. Där blir matematikgruppens uppgift  att utveckla modellerna så att de ger en mer korrekt tolkning av verkligheten.

Ett av David Sumpters hittills viktigaste bidrag till den biologiska forskningen är en matematisk modell som förklarar hur fåglar kommunicerar när de rör sig i flock. Visserligen fanns det redan på nittiotalet modeller som åtminstone vid en första anblick verkade fungera, men ingen visste om de faktiskt berättade något om verkligheten. Forskarna antog nämligen att fåglarna följde varandras riktningar och när de sedan gjorde datasimuleringar utifrån det antagandet fick de mönster som såg ut att röra sig som flockar. Resultatet verkade rätt men ingen hade kollat om det antagande som låg till grund för modellerna var sant.

Så ni utgår ifrån själva verkligheten och bygger upp modellerna utifrån det?

- Ja. I stället för att göra ett tankeexperiment om hur det skulle kunna vara och sedan visa en bild som ser ut ungefär som en fågelflock har vi gått in på detaljer. Vi har mätt hur de rör sig och kollat hur de genom några enkla regler bygger upp den här typen av mönster.

Vad David Sumpter och hans grupp lyckats visa är att antagandet i de ursprungliga modellerna var falskt. Det som avgör hur en fågel rör sig i en flock är inte de andra fåglarnas riktning utan deras acceleration. Även fiskar i ett fiskstim rör sig enligt den regeln.

- Om en fisk accelerar på ett visst sätt accelerar också de andra fiskarna för att komma ikapp. Matematiskt blir det väldigt annorlunda om man pratar om acceleration i stället för riktning.

David Sumpter berättar att det går att använda samma modell på en mängd andra fenomen. Till exempel har han i samarbete med Institutet för framtidsstudier använt samma metod för att förklara hur demokrati och värderingar utvecklas i världen.

- Precis samma metoder som vi använder för att beskriva hur länder rör sig använder vi för att beskriva hur fiskar rör sig. Det tycker jag är väldigt spännande.

På motsvarande sätt har David Sumpter använt modellen för social smitta från applådstudien för att förklara hur depression hos ungdomar sprids socialt.

- Man kan titta på olika personer i ett klassrum som blir deprimerade och hur det smittar från en person till en annan. Så det finns några klassrum som har väldigt många personer med någon typ av sociala problem medan andra inte har någon.

Är det samma modell som ni använde för applådspridning?

- Ja, det är ungefär samma modell. 

Är inte det svaret på frågan om samhällsnyttan med applådstudien?

- Ja, precis. Men det svåra är att komma fram till resultatet eftersom vi har många fler faktorer. Det är ett problem vi måste lösa nu och jag kan inte påstå att vi har löst det än.

Ett problem som David Sumpter och hans kollegor däremot har löst handlar om bostadssegregering. Även där har de använt samma metoder som från applådstudien och resultatet visar hur andelen invånare med en annan etnisk bakgrund än den svenska påverkar sannolikheten för att invånare med svensk bakgrund flyttar från området.

När kommer artikeln?

- Jag vet inte än. Vi ska snart skicka iväg den. Men vi ska publicera något på gruppens webpage innan dess.

Alma Kirlic

2014-09-01

Två snabba

Vad tycker du om Uppsala?

- Jag tycker att Uppsala är en perfekt stad att bo i. Den är inte för stor. Jag vill egentligen helst bo i Dalarna för jag tycker om natur och att vara ute. Men det fungerar inte för jobbet.

Vad brukar du om göra på fritiden?

- Umgås med familjen. Och jag är tränare till UIF:s lag och det har jag jobbat med hela helgen, i fotboll. Min son Henry spelar för dem och han är väldigt duktg, mycket duktigare än jag var när jag var barn. Så jag har blivit tränare för dem. Jag har spenderat hela helgen med det. Först var jag ute och tränade dem, sedan hade jag ett två timmar långt möte med en annan tränare för att planera verksamheten, sedan skickade jag ut en massa e-post, sedan tvättade jag alla träningsvästar. Sedan köpte jag trettio bollar. Jag tycker det är jätteroligt men det tar mycket tid, så det är det jag gör på fritiden. Tar hand om UIF. Och jag springer ganska mycket.

Fotboll och matematik - hur hänger de ihop?

Vad har matematik att göra med fotboll? Vad är meningen med matematik? Hör David Sumpter berätta. David Sumpter är professor i tillämpad matematik vid Uppsala universitet.

Fler intervjuer med forskare och lärare i matematik

Algebra

Algebra är en upplevelse för Veronica Crispin Quiñonez
Martin Herschend vandrar i algebrans värld

Analys

Gunnar Berg - studentfavoriten som gillar matematiska samtal
Anders Karlsson trivs bäst i samspelet
Kaj Nyström rör sig mellan två världar

Dynamiska system

Jordi-Lluís Figueras ser glädje i matematik
Denis Gaidashev vill lösa ett av världens viktigaste matematiska problem
Warwick Tucker vill besvara de omöjliga frågorna

Geometri och topologi

Tobias Ekholms nyckel till framgång
Upptäckarglädje driver ​Thomas Kragh

Logik

Matematiken är självklar för Inger Sigstam

Sannolikhetsteori

Cecilia Holmgren går till roten med matematiska träd
Svante Janson skapar ny matematik med hjälp av fantasin

Statistik

Rolf Larsson vill bidra till klimatforskningen

Tillämpad matematik

David Sumpter vill förstå världen med matematik