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Un nuovo sistema al MIT
Il mondo reale è disordinato e molto più complicato del regno ordinato e riduzionista di scienziati e ingegneri. I pendolari mattutini ringhiano nel traffico mentre centinaia di auto interagiscono con le strade e tra loro. Le fabbriche progettate per l'efficienza inquinano l'ambiente. Molecole e cellule interagiscono in perfetto concerto per aiutare a digerire un pasto o correre una maratona, o scatenarsi e formare un tumore.
Nel mondo reale, componenti disparati interagiscono in sistemi complessi. Non solo ogni parte di una macchina si combina con le altre per formare un insieme funzionante, ma ci sono anche lavoratori che devono usare quelle macchine e macchine diverse che devono lavorare insieme. L'intera struttura influenza ed è influenzata da fattori esterni. Al MIT, ingegneri e scienziati stanno riconoscendo la necessità di considerare i loro soggetti come sistemi piuttosto che meccanismi isolati.
Questo atteggiamento sta producendo nuovi programmi che non solo attraversano i confini dipartimentali, ma integrano anche docenti di diverse scuole in programmi di educazione interdisciplinare e sforzi di ricerca. Ad esempio, l'Engineering Systems Division (ESD) è stata istituita nel 1998 per creare teoria e pratica su progetti di ingegneria su larga scala, e dall'autunno del 2001 sono in corso sforzi per creare l'Iniziativa di biologia dei sistemi e computazionale. Entrambi i programmi sono nati dagli sforzi di base dei professori per rispondere al mondo che cambia e alla pratica in evoluzione dell'ingegneria e della biologia.
Divisione Sistemi di Ingegneria
Gli ingegneri non possono operare da soli: devono trattare con i regolatori del governo, gli economisti, i lavoratori e i dirigenti; molti di loro devono fare i conti con il diventare essi stessi manager. Raramente tutti quei collaboratori lavorano insieme senza sforzo. E su progetti di ingegneria molto grandi, come il Big Dig di Boston e la Stazione Spaziale Internazionale, è probabile che sorgano problemi particolarmente difficili. Gli ingegneri si sono resi conto che hanno bisogno di una comprensione dei sistemi su larga scala sia per aiutarli ad anticipare potenziali problemi di ingegneria sia per mantenere i progetti senza intoppi. La tecnologia sta svolgendo un ruolo sempre più importante nella società odierna, afferma Daniel Roos '61, SM '63, PhD '66, decano associato per i sistemi di ingegneria. I nostri prodotti e i nostri sistemi stanno diventando sempre più grandi e complessi. Dobbiamo avere una comprensione più ampia della semplice tecnologia.
Sebbene l'Istituto avesse sviluppato una tale comprensione per un po' di tempo, sette anni fa un comitato presieduto da Tom Eagar '72, ScD '75, allora capo della scienza e dell'ingegneria dei materiali, scoprì che era posizionato come un importante centro di ingegneria per la Nel 21° secolo, la School of Engineering del MIT dovrebbe raddoppiare le dimensioni della sua facoltà coinvolta nelle attività dei sistemi di ingegneria integrativa.
Quindi il comitato di Eagar ha raccomandato all'Istituto di creare una divisione di sistemi di ingegneria per coordinare e avviare tali attività. Avere una divisione, afferma Daniel Hastings SM '78, PhD '80, direttore associato e professore di aeronautica e astronautica, è un modo per il MIT di piantare un palo nel terreno e dire che faremo sul serio nel creare un modo di concettualizzare, pianificare e costruire sistemi su larga scala.
Per fare ciò, la Divisione dei sistemi di ingegneria comprende docenti delle scuole di ingegneria e della Sloan School of Management. La facoltà ha già creato diversi nuovi corsi in sistemi di ingegneria. I membri stanno lavorando insieme per creare programmi di master e dottorato incentrati sui sistemi di ingegneria e stanno esplorando un minore universitario. Il nostro obiettivo è creare un nuovo campo di studio, afferma Roos, spiegando che intendono definire i sistemi di ingegneria e influenzare e cambiare sia la formazione ingegneristica che la pratica ingegneristica. L'obiettivo non è sostituire l'attuale pratica dell'ingegneria basata sulla scienza, afferma Hastings, ma integrarla. C'è bisogno di un'espansione del modo in cui gli ingegneri pensano, agiscono e praticano la loro arte. Nelle università è necessario porre l'accento su questo approccio più olistico all'ingegneria, afferma. Un piccolo numero di studenti ha avviato una versione pilota del programma di dottorato a settembre.
La divisione ospita diversi master interdisciplinari e programmi di dottorato preesistenti progettati per aiutare gli ingegneri a comprendere i problemi di gestione, nonché l'impatto sociale, economico e ambientale dei loro progetti. I programmi includono Leaders for Manufacturing; Progettazione e gestione del sistema; Tecnologia e politica; Trasporto; La logistica; e tecnologia, gestione e politica. Anche quattro centri di ricerca interdipartimentali hanno trovato casa all'interno della divisione: il Centro per la tecnologia, la politica e lo sviluppo industriale; il Centro di Performance Industriale; il Centro Studi e Logistica sui Trasporti; e il Centro per l'innovazione nello sviluppo del prodotto. Ciascuno di questi centri collega partner del mondo accademico, industriale e governativo negli sforzi che mirano a creare uno sviluppo globale sostenibile: ovvero una crescita economica che non consumerà più risorse naturali di quante la terra possa fornire indefinitamente.
Sotto l'egida della divisione sono stati inoltre avviati diversi progetti di ricerca. La Lean Aerospace Initiative è uno sforzo per esaminare i cambiamenti significativi nell'industria aerospaziale e un programma sulla mobilità sostenibile mira a garantire la nostra capacità di muoverci in tutto il mondo senza danneggiare l'ambiente. Questo autunno la divisione ha lanciato un importante programma che esamina la sicurezza interna, riunendo docenti dei dipartimenti di aeronautica e astronautica, ingegneria nucleare, ingegneria civile, scienze politiche e ingegneria meccanica, nonché la Sloan School e il programma in Scienza, Tecnologia, e Società. Ad esempio, un progetto intrapreso in collaborazione con i Sandia National Laboratories mira a sviluppare modi per proteggere o ripristinare rapidamente i sistemi delle infrastrutture della nazione, come i sistemi idrici ed elettrici, di fronte a un attacco.
La creazione di un'unità educativa che attraversi le linee dipartimentali del MIT e i confini della scuola si è rivelata a volte complicata, afferma Roos. Ci è voluto molto tempo per ottenere l'approvazione dell'ESD perché non è convenzionale, dice. La chiave del suo successo nella creazione di nuovi programmi di ricerca e formazione, aggiunge, sono state le persone coinvolte. C'è una visione comune e una comprensione comune di ciò che stiamo cercando di realizzare.
Iniziativa di biologia computazionale e dei sistemi
Una visione e una comprensione simili hanno portato a un programma interscolastico che ha una visione sistemica di un altro campo noto per il suo approccio riduzionista: la biologia. La facoltà dei dipartimenti di biologia e ingegneria elettrica e informatica e la divisione di ingegneria biologica hanno unito le forze in uno sforzo di base per creare l'iniziativa di biologia computazionale e dei sistemi. La scorsa primavera, la facoltà ha tenuto il primo nuovo corso di laurea del programma e un secondo verrà aggiunto questa primavera. Gli sforzi di ricerca interdisciplinare sono già in corso. L'obiettivo è rendere il MIT un leader nella terza vera rivoluzione nella biologia moderna, afferma il biologo Peter Sorger, membro del comitato esecutivo dell'iniziativa. Per la prima volta, hai l'introduzione di metodi matematici per comprendere la biologia come un sistema integrato, dice. Come biologo, quando entri in questo, riconosci che questo sarà il futuro.
Per molti aspetti, la biologia moderna è biologia molecolare. I biologi molecolari vedono i sistemi biologici dal punto di vista di una singola molecola o, forse, di due o tre molecole che interagiscono. La nuova visione è che gran parte della biologia può essere intesa solo come un sistema, aggiunge Bruce Tidor, biologo computazionale presso il Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica e la divisione di ingegneria biologica. Per capire come funzionano davvero i sistemi biologici ci vorrà una combinazione di calcolo, ingegneria, biologia e scienza. Richiederà che gli investigatori di questi diversi campi lavorino insieme e studenti che possano attraversare i confini più facilmente. Il MIT è l'ideale per farlo.
La ragione? La forza del MIT nell'ingegneria. L'ingegneria è essenziale, afferma Sorger. Mentre altre istituzioni hanno programmi in biologia computazionale o dei sistemi, dice Tidor, ciò che renderà unico il MIT è la componente ingegneristica molto forte. Gli ingegneri sono bravi a capire i sistemi. L'iniziativa ha già coinvolto docenti dei dipartimenti di chimica, fisica, matematica, cervello e scienze cognitive, ingegneria chimica e ingegneria meccanica. Coinvolti anche la Sloan School e il MIT Media Lab. A differenza di sforzi simili in altre istituzioni, questo programma non rimuoverà i docenti dai loro dipartimenti di origine; invece cerca di costruire legami tra di loro.
Tre componenti compongono gli sforzi dell'iniziativa per integrare i ricercatori in tutto l'Istituto: progetti interdisciplinari, molti dei quali sono già in corso; strutture di ricerca di base che daranno ai docenti di tutto il MIT l'accesso a tecnologie all'avanguardia nel calcolo e nello studio di molecole e processi biologici; e un nuovo programma educativo che alla fine includerà un dottorato in biologia dei sistemi. Per finanziare questo enorme sforzo, il comitato esecutivo dell'iniziativa sta cercando denaro da fondazioni private e agenzie governative come il National Institutes of Health, la National Science Foundation e la Defense Advanced Research Projects Agency. Inoltre, l'iniziativa sta collaborando con l'Industrial Liaison Program del MIT per indagare sulla possibilità di supporto industriale.
Sia la Computational and Systems Biology Initiative che la Engineering Systems Division sfruttano i punti di forza del MIT per mantenere la posizione di leadership dell'Istituto nell'istruzione e nella ricerca. Mentre il mondo oltre l'università diventa sempre più complesso e disordinato, i docenti stanno imparando ad attraversare i confini per stare al passo con l'evoluzione della tecnologia, della scienza e della società.