Category: Observations

Mitä opin tänään / What I learned today

Tänään opin, että ihminen voi purra omaa sormeaan korvansa kautta. Today I learned that you can bite your own finger through your ear.

Koejärjestely: työnnä etusormet korviin, kynsi taaksepäin. Lonksuta leukojasi. Huomaat, että rouskutat samalla sormiasi.

Yleistasolla anatominen selitys on yksinkertainen (ks kuvat). Leukanivelen (englanniksi) ympärillä ja takana, aina korvaan saakka, on monimutkainen joukko lihaksia ja jänteitä. Kun leukanivel liikkuu, myös korvan alueen lihakset liikkuvat. Sormessa tuntuu kuin nivel purisi sitä suoraan, mutta on mahdollista että kyseessä ovat muut lihakset — yksityiskohdat ovat monimutkaisia.

Elämä on tylsää, mutta silti jännää!

Experimental setup: push your index fingers into your ears, nails to the back. Chomp your jaws. You will feel your fingers being chewed on.

At the general level, there is a simple explanation (see Figures). The temporomandibular joint (Wikipedia) is surrounded by a complex machinery of muscles and sinews, extending all the way back to the ear. When the jaw moves, these muscles are activated. The finger feels either the force of the joint directly, or the motion of these other muscles — the details are complex.

Life may be boring, but it is interesting!


SkulljpgLuut / bones. Adapted from  Wikipedia: Temporomandibular joint

 

Lihakset_what-when-how-com

Lihakset / muscles. Source: what-when-how.com

 

 

 

 

 

Tasa-arvon matematiikkaa

Tulosten mukaan kaikki ihmiset ovat samanlaisia, kunhan vain tajuaa mitata väärää asiaa väärällä laitteistolla. Sama metodologia antaa viitteitä myös kaiken olevaisen ykseydestä.

Englanniksi / in English: click here.  Lisää samantyppistä: WeirdMath.  

Derawi et al 2010 osoittivat, että ihminen voidaan tunnistaa lähes 80% varmuudella kävelytyylinsä perusteella, käyttäen ainoastaan yksinkertaista älypuhelimen kiihtyvyyssensoria. Puhelimen liikerata taskussa on jokaiselle yksilölle erilainen.

Tässä jatkokokeessa selvitettiin, voidaanko ihminen tunnistaa älypuhelimen kiihtyvyyssensorilla, jos hän ainoastaan tuijottaa puhelinta. Koehenkilöitä oli 34. Koe tehtiin osittain (14 henkilöä) klassisena kaksoissokkokokeena, jossa osallistujat tuijottivat puhelinta mutta eivät tienneet miksi. Osa kokeesta (20 henkilöä) tehtiin postmodernina kolmoissokkokeena, jossa osallistuja ei edes tiennyt osallistuvansa.

Koe suoritettiin asettamalla korallinpinkki Samsung Galaxy S2 pöydälle, ja tallettamalla sen kiihtyvyyssensoritietoa AndroSense-ohjelmalla. Tallennusväli oli 50 millisekuntia. Koehenkilöitä pyyydettiin tuojottamaan laitetta noin 20 sekuntia; kolmoissokkokeessa laitetta pidettiin päällä noin 20 sekuntia kertomatta koehenkilölle, että mitään oli tapahtumassa. Kaikista mittaussarjoista otettiin kahdeksan sekunnin näyte.

Koetta laajennettiin pilottiluonteisesti myös joukkoon eläimiä ja muita orgaanisia eliölajeja. On epäselvää oliko pilotti kaksois- vai kolmoissokkokoe, koska testattavat eivät ymmärtäneet saamiaan ohjeita.

Kuva 1: Kiihtyvyyssensorin x-akselin suuntainen komponentti. Systemaattiset virheet normalisoitiin vähentämällä mittaussarjan keskiarvo. Datalle suoritettiin ANOVA-testi.

All

 

Kuva 2: Neljä tyypillistä ihmisprofiilia. Iän ja sukupuolen perusteella ei ole mahdollista tunnistaa eroja.

People

 

Kuva 3: Neljä eläinprofiilia (koira, kissa, lehmä, kovakuoriainen). Mitään eläintä ei pysty tunnistamaan kiihtyyvyyssensorin datoista, eikä eläimiä voi erottaa ihmisistä.

Animals

 

Kuva 4: Muita orgaanisia koesubjekteja (omena, puu, villasukka, ja napanöyhtä). Koska villasukka oli likainen ja napanöyhtä tuoretta, voidaan kaikkia pitää elollisina olentoina. Profiilit ovat tilastollisesti yhteensopivia sekä eläinten että ihmisten kanssa.

Other

 

Kuva 5: ANOVA-testi osoittaa, että nollahypoteesia ei voi kumota millekään koeosallistujalle.

Anova2

Näin ollen matkapuhelimen kiihtyvyyssensorin avulla ei voi tunnistaa, kuka matkapuhelinta tuijottaa. Kolmoissokkokoe osoittaa vielä fundamentaalisemman puutteen: kiihtyvyyssensorilla ei voi päätellä, tietääkö koehenkilö, että hänen pitäisi tuijottaa matkapuhelinta. Tämän kokeen perusteella ihmisissä ei siis ole mitään  eroja.

Kokeen laajennus muihin elollisiin olentoihin vaatii vielä lisätulkintaa. Alustavasti näyttää kuitenkin siltä, että esimerkiksi insinööri, lehmä, ja tuore napanöyhtä ovat samanlaisia.

Tulosten mukaan kaikki ihmiset ovat samanlaisia, kunhan vain tajuaa mitata väärää asiaa väärällä laitteistolla. Sama metodologia antaa viitteitä myös kaiken olevaisen ykseydestä.

 

The mathematics of equality

[T]he data suggest that all humans are equal, as long as one is measuring the wrong thing with the wrong instrument. The same methodology also points to the unity of all beingness.

In Finnish / suomeksi: click here. More postings in a similar vein: WeirdMath.  

Derawi et al 2010 showed that it is possible to identify a person with nearly 80% accuracy by using just a simple accelerometer on a mobile phone. Peoples’ walking styles are different and consistent, and analysis of the gait can identify the person.

In this follow-up study we determined whether a test person can be identified from accelerometer data when the person only stares at the mobile phone. There were 34 test subjects. Part of the test (14 subjects) was a classical double-blind study, in which the participants had no idea what they were supposed to be doing. Part of the test (20 subjects) was a postmodern triple-blind study, in which the subjects did not know that they were participating (the phone was simply placed close to them without the subjects noticing anything).

The experiment was done by placing a pink Samsung Galaxy S2 on the table, and recording its accelerometer data with the AndroSense software. Data were stored at 50-millisecond intervals. The participants were asked to stare at the phone for 20 seconds. In the triple-blind test, logging was done for 20 seconds without telling the test subject. Eight-second samples of all measurements were taken for further analysis.

As a pilot, the test was extended to some animals, as well as other forms of sentient existence. It is unclear whether the pilot was double-blind or triple-blind, as the test subjects did not seem to understand the instructions they were given.

Figure 1: All data. The x-component of the accelerometer was used. To account for tilts, the data were normalized to zero by subtracting the average. An ANOVA test was run.

All

 

Figure 2: Four typical human profiles. It is not possible to statistically identify the test subjects. Age and gender do not affect the results.

People

 

Figure 3: Four animal profiles (dog, cat, cow, bug). The animals cannot be distinguished from one another, nor indeed from humans.

Animals

 

Figure 4: Other organic subjects: an apple, a tree, a woolen sock, and some navel fluff. Since the sock was dirty and the fluff was fresh, it can be reasonably assumed that all subjects were sentient. The profiles cannot be distinguished from the other test subjects.

Other

 

Figure 5: The ANOVA test shows that the null hypothesis cannot be rejected for any subjects. There are no statistically significant differences between any of the subjects.

Anova2

This means that a mobile phone’s accelerometer cannot determine who is staring at the phone. More fundamentally, the triple-blind test shows that the accelerometer cannot even determine whether the subject knows he is supposed to be staring at the phone. The experiment thus shows no differences whatsoever between people.

Extending the study to non-human subjects suggests that there is no statistically observable difference between for example an engineer, a cow, and navel fluff.

In summary, the data suggest that all humans are equal, as long as one is measuring the wrong thing with the wrong instrument. The same methodology also points to the unity of all beingness.

Sananvapauden ongelma

Sananvapaus ymmärretään usein sanomisen vapaudeksi, mutta se on eri asia. Sananvapauteen liittyy ongelma – siitä puuttuu kuuntelemisen velvollisuus.

Zygomatica.com etsii kuvauksensa mukaisesti ongelmia ratkaisuihin. Se saattaa aluksi kuulostaa oudolta, mutta takana on syvempi ajatus. Tämäkin kirjoitus avaa omalta osaltaan toimintatapaa, mutta sitäkin merkittävämmin pureutuu varsinaiseen ratkaisuun eli sananvapauteen.

Jos sananvapaus on ratkaisu, niin mikä on sen ongelma?

Jakke Mäkelä pohti aiemmassa kirjoituksessaan “Koska sananvapaus” missä menee sananvapauden raja ja miksi itselleenkin epämiellyttävien asioiden kirjoittaminen tulisi sallia. Kaikki eivät ole asiasta täsmälleen samaa mieltä. Tästä löytyy paljon suoria ja epäsuoria esimerkkejä.

Olemme pienellä joukolla keskustelleet paljon mitä sananvapaus oikeasti tarkoittaa. Itseä kiinnostaa mitä sananvapaus oikeasti on, varsinkin absoluuttinen sellainen ja voiko sellaista olla edes olemassa. Olen pyytänyt sananvapauden ja erityisesti vapaan tiedon vankkumattomalta kannattajalta tietoa, mistä asiassa hänen näkökulmastaan on kyse. Vastaus päätyi demokratian puolustamiseen, koska demokratia on sananvapauden edellytys.

Nipottaja kun olen, olen eri mieltä. Paitsi semanttisesti, myös käytännön kannalta. Semanttisesti maailmassa on ja on ollut demokratioita, joita sananvapaus ei juuri häiritse. Suomen länsinaapurista löytyy kuningaskuntia, joissa sananvapaus kukoistaa. Virallisesti ne eivät ole demokratioita. Mutta ilmeisesti väitteellä tarkoitettiin tapaa miten yhteiskunta toimii eikä sen virallista järjestäytymistä. Ja raja senkun hämärtyy entisestään.

Itse otan lähtökohdaksi, että sananvapaus on yhteiskuntajärjestyksestä ja toimintatavasta riippumaton asia. Ääripäinä sitä joko on tai ei ole. Yhteisön kulttuuri, moraali, uskonto, lainsäädäntö ja tavat määrittelevät kokonaisuutena minkä katsotaan olevan suotavaa. Pohjoismaat ovat ääriesimerkkejä suopeudestaan. Varsinkin Suomella ei ole pitkän historian aikana kehittynyttä luokkajärjestelmää, mikä käytännössä ohjaisi ihmisten välistä käyttäytymistä. Kenen tahansa sanoma asia voidaan ottaa vakavasti, jos ei aina tosissaan.

Jos unohdetaan, että absoluuttinen sananvapaus on käytännössä mahdoton ja kielletty asiantuntijoidenkin mielestä jo siksi, että kansan tarkoituksellinen kiihottaminen kapinaan (tai vielä pahempaan) ja suoran vaaran aiheuttaminen on tyypillisesti kriminalisoitu. “Tulipalon” huutaminen täydessä elokuvateatterissa paniikin aiheuttamiseksi ei sekään täytä sananvapauden kriteerejä. Aina ei saa sanoa mitä haluaa ilman, että siitä joutuu vastuuseen. Syystäkin.

Inhimillisessä kanssakäymisessä on myös syytä miettiä miten sanoo, ei vain sanoa mitä huvittaa sananvapauden nimissä. Kiivaimpien sananvapauden puolustajien tulisi muistaa, että kaiki viestit eivät välity ja osa puolestaan liiankin tehokkaasti. Tätä Jakke käsittelikin edellisessä “Möläytysten matematiikkaa” -kirjoituksessaan. Teolla ja sanoilla voi kummallakin päästä kastiin “kunnia meni, mutta maine kasvoi”. Osmo A. Wiion lait kuvaavat yleisemminkin viestinnän vaikeutta. Viestinnän ensimmäinen laki kuuluukin: Viestintä yleensä epäonnistuu, paitsi sattumalta.

Absoluuttista sananvapautta ei siis käytännössä voi olla ilman, että murramme vuosituhansien aikana muokkautuneita yhteiselon normeja. Silti lähes kuka tahansa voi nykyään julkaista mielipiteensä ja saada sen laajan ihmisjoukon ulottuville. Keskustelu on uusien mahdollisuuksien myötä entisestään lokeroitunut ja yhä pienemmät piirit keskustelevat heille itselleen tärkeistä asioista. Autoharrastajat keskustelevat autoista ja niiden tuontiin liittyvästä verotuksesta. Survivalistit tai valmistautujat puolestaan heille merkityksellisistä asioista ja näkevät auton eri merkityksestä kuin pikkulohkoa virittävät tai dieseliä lastuttavat. Iso joukko itsepuolustuslajeja harrastavia saattaa pitää autoharrastusta ja kenties harrastajiakin tyhmänä. Kuppikuntia löytyy tuhansittain joka lähtöön. Ja kuka heistä on oikeassa? Ei sillä ole väliä, sellaista mittaria ei ole olemassa. On vain kiinnostuksia ja ajan mukanaan tuomia erilaisia painotuksia. Siksi mekaanisten kellojen korjaajat saavat hekin harrastaa aivan yhtä paljon kuin puoluepolittisesti sitoutuneet kansantanhuajat.

Tästä pääsemmekin itse sananvapauden ongelmaan, mutta mikä se on? Tietenkin se, että kukin saa sanoa mielipiteensä, mutta ketään muuta ei ole pakko kuunnella.

Sananvapauteen pitäisi sitä itseäänkin tärkeämmin liittyä kuuntelemisen velvoite. Miljoonien möläytysten joukosta poimitaan vain mehukkaimmat. Kaunopuheiset sielut voivat saada itselleen enemmän kuulijoita omalla karismallaan ja samalla tallaavat alleen (tarkoituksellisestikin?) toisenlaisen viestin välittäjiä. Me jokainen valitsemme mitä tai ketä kuuntelemme ja suljemme muun pois.

Maailmaan mahtuu paljon puhetta ja lupauksia. Turhan usein sananvapaus mielletään sanomisen vapaudeksi ilman mitään muita velvoitteita. Mutta eihän sananvapaus voi lopulta olla sitä, sellainenhan on vain vahvemman oikeutta. Jos omistaa mediamonopolin, oma kanta on halutessaan helpompi toimittaa perille.

Suomalaisesta tai skandinaavisesta näkökulmasta meillä kaikilla tulisi olla kunnioitus ja valmius keskustella kaikista asioista kaikkien kanssa. Myös eri mieltä olevien kanssa. Jos ei koskaan keskustele, ei voi tietää ollaanko lopulta kenties aivan yhtä mieltä. Tai ollaan yhtä mieltä olla eri mieltä. Itse asia voi verhoutua kulttuuristen ja opittujen asioiden taakse tai pelkkään haluttomuuteen keskustella. Mutta todellista keskustelua, ja sananvapautta, ei voi olla ilman kuuntelemista.

Sananvapauden ongelma on se, että ei ole kuuntelemisen pakkoa.

The joy of lightning

On July 24, 2006, I had the honor of almost being struck by lightning. That was not the interesting part, though.

The truly interesting thing was the metallic click I heard just before. I was doing measurements on lightning for my PhD thesis in Finland at a meteorological observatory. The equipment was in a detached outbuilding to minimize radio disturbances. The storm was overhead, and I was having as much fun as a nerd with an oscilloscope can have. Excellent data.

Taking a small break, I went to the door to enjoy the sights. Immediately, lightning struck an electric pole on the other side of the road.

I have never been more frightened. The shock wave from so close is truly mind-boggling, in the sense of boggling your brain. The hairs on your body rise up and the skin goes into goosebumps. For some reason, you feel nauseous for a long time afterwards, as well as a metallic taste in the mouth. I suspect the latter is due to an adrenaline rush. All of this is standard operating procedure (SOP) for near lightning strikes.

What was not SOP was something I did not expect. And could not immediately explain. At the same exact time the lightning hit the pole, and significantly BEFORE the shock wave, I heard a loud metallic click. Very much like the crack an electrified fence makes when touched (try it).

Sound takes half a second to travel that distance, so there seemed to be no logical explanation for this. A hypersonic pressure wave? Perhaps, but nothing like that has been reported, and it does not satisfactorily explain why the intermediate time was so quiet. It took detailed study of lightning processes to understand what was possibly going on.

One thing to understand is that a lightning stroke does not in fact travel all the way to the ground. Rather, it travels down from the cloud as a stepped leader. Just before it hits the ground, there is actually an upward stepped leader which travels from the ground up and connects with the downward leader. The real current only starts to flow and the big kabuum is heard when the connection occurs.

There can be several such attempted upward leaders, which do not manage to join the downward leader and hence die out.  This is well seen in Figure 1 (photograph by by Antti Tiihonen). Multiple downward leaders try to reach the ground. Two of them actually do; this kind of forking is quite common. Several attempted upward leaders jump up from the treetops. One clear one is seen next to the right-hand branch; there are weak upward leaders near the left-hand image as well but they are very poorly visible.


Figure 1: Downward and upward leaders.

The best hypothesis was that an upward attempted leader was the cause of the click. An attempted leader is after all a spark that can meters to tens of meters in height, and could create a sonic boom of it own. Such a noise simply had not been recorded before.

Figure 2 shows a map of the area. There were two possibile sources: a 20-meter metal observation tower about 100 meters away, or the hut itself. There were also some grounded buildings nearby. Looking at the time dfferences, the most logical choice was that the upward leader was driven from the hut. In other words, if the downward leader had happened to connect with “my” upward leader, the flash would have hit the hut and, with any luck, me.

The hut was well grounded as it had been used for storage of hydrogen for weather sounding balloons. It probably would not have been damaged badly. Nevertheless, the idea was not attractive. I was standing at the door of the hut, so the lightning could have taken any path. Almost certainly, there would have been hearing loss.

Figure 2: Map of the situation. The instrumented tower and the observation point are almost equidistant from the strike, so the tower cannot have been the source of the click. The source almost certainly was the hut itself.

The anecdote remained just that: an interesting occurrence that no one seemed to have replicated. Some amateur storm chasers did report various kinds of crackles before close flashes. (Professional lightning researchers, at least those who want long careers, try to avoid close flashes). My hunch was plausible — but unverifiable.

However, in 2009 I noticed a paper which suggested my explanation was correct. The phenomenon had been observed accidentally by Lu and Walden-Newman (2009). An attempted leader occurred near their equipment, and they got both (partial) video, electric field, and audio signals from it, ensuring that the interpretation is correct. Figure 3 shows the audible “click” quite clearly about half a second before the krakabuuuum of the actual lightning flash.

Figure 3: The first known actual recording of such a “click”, by Lu and Walden-Newman (2009).

There was not enough data for me to even consider publishing the event (no video, no audio, only a badly distorted electric field recording) so that the authors are the first ones to have measured this effect in any real scientific sense. It is nevertheless a satisfying feeling to have observed something, come up with a hypothesis, and then later found proof that suggests the hypothesis was correct.

Moral of the story? Perhaps it is always worthwhile to stay observant for anomalies, whatever the situation? And take notes. I collected what information I had, and wrote it up rather quickly. There is an old science saying: “If you didn’t write it down, it didn’t happen”.  It’s a good motto for life in general.

Writing this post, I feel nostalgic for my research days. Science is cool, especially lightning science.

Translate »