211service.com
Ett nytt system vid MIT
Den verkliga världen är rörig och mycket mer komplicerad än den snygga, reduktionistiska sfären av vetenskapsmän och ingenjörer. Morgonpendlingarna knurrar in i trafikstockningar när hundratals bilar interagerar med vägar och varandra. Fabriker designade för effektivitet förorenar miljön. Molekyler och celler samverkar i perfekt samverkan för att hjälpa till att smälta en måltid eller springa ett maraton eller springa amok och bilda en tumör.
I den verkliga världen samverkar olika komponenter i komplexa system. Varje del av en maskin kombineras inte bara med andra för att bilda en fungerande helhet, utan det finns också arbetare som måste använda dessa maskiner och olika maskiner som måste samverka. Hela strukturen påverkar och påverkas av yttre faktorer. Vid MIT inser ingenjörer och forskare nödvändigheten av att se sina ämnen som system snarare än isolerade mekanismer.
Denna attityd ger nya program som inte bara går över institutionsgränser utan också integrerar fakulteter från olika skolor i tvärvetenskapliga utbildningsprogram och forskningsinsatser. Till exempel bildades Engineering Systems Division (ESD) 1998 för att skapa teori och praktik om storskaliga ingenjörsprojekt, och sedan hösten 2001 har ansträngningar pågått för att skapa Computational and Systems Biology Initiative. Båda programmen växte fram ur professorernas gräsrotsinsatser för att svara på den föränderliga världen och den utvecklande praktiken inom teknik och biologi.
Engineering Systems Division
Ingenjörer kan inte arbeta isolerat: de måste ta itu med statliga tillsynsmyndigheter, ekonomer, arbetare och chefer; många av dem måste hantera att själva bli chefer. Sällan arbetar alla dessa medarbetare tillsammans utan ansträngning. Och på mycket stora ingenjörsprojekt, som Bostons Big Dig och den internationella rymdstationen, kommer det sannolikt att uppstå särskilt svåra problem. Ingenjörer har insett att de behöver en förståelse för storskaliga system både för att hjälpa dem att förutse potentiella tekniska problem och för att hålla projekten igång smidigt. Tekniken spelar en allt viktigare roll i samhället idag, säger Daniel Roos ’61, SM ’63, PhD ’66, biträdande dekan för tekniska system. Våra produkter och våra system blir både större och mer komplexa. Vi måste ha en bredare förståelse än bara tekniken.
Även om institutet hade utvecklat en sådan förståelse under en tid, fann en kommitté för sju år sedan som ordförande av Tom Eagar '72, ScD '75, då chef för materialvetenskap och ingenjörsvetenskap, att den var positionerad som ett ledande ingenjörscentrum för 2000-talet skulle MIT:s tekniska högskola behöva fördubbla storleken på sin fakultet som är involverad i aktiviteter för integrerande ingenjörssystem.
Så Eagars kommitté rekommenderade att institutet skulle skapa en uppdelning av tekniska system för att samordna och initiera sådana aktiviteter. Att ha en division, säger Daniel Hastings SM '78, PhD '80, biträdande direktör och professor i flygteknik och astronautik, är ett sätt för MIT att plantera en insats i marken och säga att vi kommer att vara seriösa med att skapa ett sätt att konceptualisera, planera och konstruera storskaliga system.
För att göra detta innehåller Engineering Systems Division fakulteter från ingenjörshögskolorna och Sloan School of Management. Redan har fakulteten skapat flera nya kurser i tekniska system. Medlemmar arbetar tillsammans för att skapa master- och doktorandprogram fokuserade på tekniska system och undersöker en grundutbildning. Vårt mål är att skapa ett nytt studieområde, säger Roos och berättar att de har för avsikt att definiera ingenjörssystem och att påverka och förändra både ingenjörsutbildningen och ingenjörspraktiken. Målet är inte att ersätta den befintliga vetenskapsbaserade tekniken, säger Hastings, utan att komplettera den. Det finns ett behov av en expansion av hur ingenjörer tänker och agerar och utövar sin konst. Det måste finnas en betoning inom universiteten på detta mer holistiska förhållningssätt till teknik, säger han. Ett mindre antal studenter påbörjade en pilotversion av forskarutbildningen i september.
Divisionen är värd för flera redan existerande tvärvetenskapliga master- och doktorandprogram som utformades för att hjälpa ingenjörer förstå ledningsfrågor, såväl som den sociala, ekonomiska och miljömässiga påverkan av deras projekt. Programmen inkluderar Leaders for Manufacturing; Systemdesign och förvaltning; Teknik och politik; Transport; Logistik; och Teknik, Management och Policy. Fyra avdelningsövergripande forskningscentra har också hittat hem inom divisionen: Centrum för teknik, politik och industriell utveckling; Industrial Performance Center; Centrum för transportstudier och logistik; och Centrum för innovation inom produktutveckling. Vart och ett av dessa centra länkar samman partners från akademi, industri och regering i ansträngningar som syftar till att skapa hållbar global utveckling: det vill säga ekonomisk tillväxt som inte kommer att förbruka mer naturresurser än vad jorden kan försörja på obestämd tid.
Flera forskningsprojekt har också inletts inom divisionens regi. Lean Aerospace Initiative är ett försök att undersöka betydande förändringar inom flygindustrin, och ett program för hållbar mobilitet syftar till att säkerställa vår förmåga att röra sig runt jorden utan att skada miljön. I höstas lanserade divisionen ett stort program som undersöker inrikessäkerhet, sammansättning av fakulteter från flyg- och astronautik-, kärnteknik-, civilingenjörs-, statsvetenskaps- och maskinteknikavdelningar, samt Sloan-skolan och programmet i vetenskap, teknik, och samhället. Till exempel, ett projekt som genomförts i samarbete med Sandia National Laboratories syftar till att utveckla sätt att skydda eller snabbt återställa system i landets infrastruktur, såsom vatten och elsystem, inför en attack.
Att etablera en utbildningsenhet som korsar MIT:s avdelningslinjer och skolgränser har ibland visat sig komplicerat, säger Roos. Det tog lång tid att få ESD-godkänd eftersom det är okonventionellt, säger han. Nyckeln till dess framgång med att skapa nya forsknings- och utbildningsprogram, tillägger han, har varit de inblandade. Det finns en gemensam vision och en gemensam förståelse för vad vi försöker åstadkomma.
Beräknings- och systembiologiinitiativ
Liknande vision och förståelse har lett till ett skolöverskridande program som tar ett systemsyn på ett annat område känt för sin reduktionistiska strategi: biologi. Fakulteten från institutionerna för biologi och elektroteknik och datavetenskap och avdelningen för biologisk teknik gick samman i ett gräsrotsarbete för att skapa Computational and Systems Biology Initiative. Förra våren undervisade fakulteten programmets första nya forskarkurs, och en andra kommer att läggas till i vår. Tvärvetenskapliga forskningsinsatser pågår redan. Målet är att göra MIT till en ledare i den tredje verkliga revolutionen inom modern biologi, säger biologen Peter Sorger, medlem i initiativets verkställande kommitté. För första gången har man introduktionen av matematiska metoder för att förstå biologi som ett integrerat system, säger han. Som biolog, när du kommer in i detta, inser du att detta kommer att bli framtiden.
I många avseenden är modern biologi molekylärbiologi. Molekylärbiologer ser biologiska system utifrån en enda molekyl eller kanske två eller tre molekyler som interagerar. Den nya uppfattningen är att mycket biologi bara kan förstås som ett system, tillägger Bruce Tidor, beräkningsbiolog vid institutionen för elektroteknik och datavetenskap och avdelningen för biologisk teknik. För att ta reda på hur biologiska system verkligen fungerar kommer det att krävas en kombination av beräkning, teknik, biologi och vetenskap. Det kommer att kräva att utredare från dessa olika områden arbetar tillsammans och studenter som lättare kan överskrida gränser. MIT är idealiskt lämpat för detta.
Anledningen? MIT:s styrka inom teknik. Ingenjörsarbete är väsentligt, säger Sorger. Medan andra institutioner har program i beräknings- eller systembiologi, säger Tidor, är det som kommer att göra MIT unikt den mycket starka ingenjörskomponenten. Ingenjörer är bra på att förstå system. Initiativet har redan dragit lärare från kemi-, fysik-, matematik-, hjärn- och kognitionsvetenskaper, kemiteknik och maskinteknikavdelningar. Sloan School och MIT Media Lab är också involverade. Till skillnad från liknande ansträngningar vid andra institutioner, kommer detta program inte att ta bort fakulteten från sina hemavdelningar; istället försöker den bygga band mellan dem.
Tre komponenter utgör initiativets ansträngningar att integrera forskare i hela institutet: tvärvetenskapliga projekt, av vilka många redan är på gång; kärnforskningsfaciliteter som kommer att ge fakulteten i hela MIT tillgång till spjutspetsteknologier inom beräkning och studier av biologiska molekyler och processer; och ett nytt utbildningsprogram som i slutändan kommer att innehålla en doktorsexamen i systembiologi. För att finansiera denna enorma ansträngning söker initiativets verkställande kommitté pengar från privata stiftelser och statliga myndigheter som National Institutes of Health, National Science Foundation och Defense Advanced Research Projects Agency. Dessutom arbetar initiativet med MIT:s Industrial Liaison Program för att undersöka möjligheten till industriellt stöd.
Både Computational and Systems Biology Initiative och Engineering Systems Division drar nytta av MIT:s styrkor för att behålla institutets ledande position inom utbildning och forskning. När världen utanför universitetet blir allt mer komplex och rörig, lär sig fakulteten att korsa gränser för att hålla jämna steg med utvecklingen av teknik, vetenskap och samhälle.