Kriegspiel

Nauki, techniki, społeczeństwa

Trzecią nóżkę bardziej

W każdej dziedzinie jest tak, że stopień dostrzeganych komplikacji zależy od stopnia zaangażowania. Z punktu widzenia człowieka niezajmującego się naukami technicznymi podział na teorię i praktykę może wydawać się naturalny. Z punktu widzenia naukowca (gdzieś pomiędzy laboratorium a wdrożeniem) sprawa jest dużo bardziej złożona. To co wygląda na sensowne pomysły, przekute na szczegóły zaczyna pokazywać pewne braki.

Pomiędzy laboratorium a fabryką leżą badania wdrożeniowe, dość często pomijane w dyskusjach na temat nauki. Tymczasem w naukach przyrodnicznych, prace wdrożeniowe mogą stymulować rozwój teorii równie skutecznie co prace laboratoryjne. Problemy, które łatwo przeoczyć w probówce stają się widoczne w dużych zbiornikach reaktorów chemicznych.

W poniższym wpisie skoncentruję się na relacjach pomiędzy teorią, praktyką a wdrożeniem, w szczególności w zakresie nauki o polimerach.

Teoretyka praktyczna

Traktowanie teorii fizycznych lub chemicznych jako konstruktów abstrakcyjnych jest całkiem racjonalne z punktu widzenia zwykłego człowieka (nawet inżyniera w fabryce). Istnienie bozonu Higgsa pozornie nie ma bezpośredniego wpływu na inżynierię.

Sto lat temu (o czym pisałem w poprzedniej części wpisu) ludzie dość podobnie myśleli o nierówności Heisenberga (1927). H kreślone niespecjalnie nadawało się nawet do żywienia gołębi pocztowych, o koniach nie wspominając. Koncepcje tranzystora (pewne prototypy już z 1925) rozwijały się swoją drogą. Druga wojna światowa przyspieszyła rozwój elektroniki (pisałem poprzednio) i nagle okazało się, że fizyka ciała stałego (oparta na mechanice kwantowej) świetnie pasuje elektronikom (złącze p-n, podstawa obecnej elektroniki, powstało w 1940 roku). Bardzo podobny efekt obserwujemy przy okazji kubitów – koncepcja teoretyczna szybko doczekała się prób laboratoryjnych. Droga od Heisenberga do tranzystora to przykład klasycznej relacji teoria-doświadczenie, kiedy oba elementy napędzały się wzajemnie. Co więcej tranzystor, ze względu na niskie koszta, szybko trafił w ręce amatorów majsterkowiczów.

Rozwój komputerów dał teoretykom nowe narzędzie obliczeniowe. Modelowanie komputerowe zaliczyłbym do sfer teoretycznej, głównie ze względu na podobieństwo narzędzi (matematyka ogólnie). Najbardziej kosztownym elementem tego procesu jest praca człowieka (pomijam jakieś gigantyczne symulacje pogodowe), więc sporo „modelarzy” pracuje w sektorze prywatnym. Niezależnie od przyporządkowania, modelowanie komputerowe stanowi istotny składnik łączący różne elementy nauki.

W laboratorium najprzyjemniej jest nad ranem

Wbrew temu co wielu ludzi uważa, wiele prób laboratoryjnych prowadzonych jest w oparciu o stosunkowo proste modele. Jeśli dany nanotech istnieje na rynku pięć lat, to często jego charakterystyka jest niepełna i dopiero czeka na opracowanie. Ten element teorii jest dużo bliżej wdrożenia przemysłowego, bo firmy płacą więcej za dobry model kawałka stali niż uczelnie za model nanorurek. Modelowanie komputerowe buduje bezpośredni pomost między teorią a wdrożeniem. Modelowanie – ze względu na niską barierę sprzętową – można łatwo połączyć z wkładem amatorów w systemach rozproszonych (SETI, genom).

Doświadczenie laboratoryjne funkcjonuje gdzieś pomiędzy. W moim projekcie [2] pracujemy z modelarzami  i technologami w fabrykach. Moja klasa materiałów ma kilka lat historii (będzie z dziesięć), ale nadal brakuje całościowych modeli, więc często musimy pracować na podstawie intuicji i danych fragmentarycznych. Bardzo przypomina to realia Edisona (tysiące prób i wypełnianie nudnych tabelek z testami porównawczymi). Dużą różnicę względem XX wieku stanowi wysoki koszt pracowni (ilu z Was ma w domu wytłaczarkę – podstawową aparaturę do przetwarzania polimerów).

Tu właśnie widzę duży skok pomiędzy doświadczeniem a wdrożeniem. Ogrzanie 50ml kolbki jest proste. Utrzymanie temperatury w megalitrowym zbiorniku wprost przeciwnie. Jeśli laboratorium ma koszty mierzone w setkach tysięcy złotych, to nowe fabryki operują milionami. Przejście od jednego typu prób do drugiego w labie trwa kilka dni. Ten sam proces w fabryce zajmuje tygodnie. Sprzęt laboratoryjny i dydaktyczny musi być dość uniwersalny, fabryki potrzebują często maszyn szytych na miarę.

Między innymi z tego powodu część gratów fabrycznych nie nadaje się do potrzeb dydaktyki. Nie ma szans, aby studentów uczyć na najnowocześniejszym sprzęcie, bo ten jest zbyt drogi i zbyt wrażliwy na zepsucie. Nawet MIT (mająca oceany kasy w porównaniu z naszymi uczelniami technicznymi) wiele laborek prowadzi na sprzęcie poprzedniej generacji. Absolwent uczelni technicznej zawsze będzie musiał douczać się specyfiki konkretnego materiału, fabryki, przemysłu. Uczelnie mają wiele wad, żadna edukacja nie jest doskonała, ale trzeba stawiać dydaktykom realne oczekiwania.

Trzeci bliźniak

Sfera wdrożenia często umyka uwagi socjologów nauki. Tymczasem pomiędzy praktyką fabryczną a akademicką istnieje dość ścisła zależność. Istnieją dziedziny, w których próby laboratoryjne są niewystarczające do tworzenia nowych teorii. Budownictwo, energetyka czy szczepionki rozwijają się również dzięki próbom poza murami uczelni. Da się przebadać belkę w laboratorium wytrzymałościowym, ale kiedyś trzeba postawić dom lub odpalić toster w warunkach polowych. Część z tych prób można prowadzić czy weryfikować poza strukturami firmowymi (np. open source w szczepionkach, dzięki Dzemeuksis), ale większość wdrożeń dzieje się w firmach prywatnych. Wiele problemów z lekami ujawnia się dopiero w większej populacji. Firmy farmaceutyczne mają swoją listę grzechów, więc kontrolowanie ich jest istotne. Z drugiej strony trudno mi wyobrazić sobie testowanie i modyfikowanie szczepionek w modelu Linuksowym.

Ze względu na wysoki koszt uzyskania, ustawienia urządzeń fabrycznych bywają bardziej strzeżone niż wyniki laboratoryjne. Firmy obawiają się konkurencji (głównie z Chin), więc niechętnie podają szczegóły związane z procesem wytwarzania. Efekt jest taki, że znam świetnie właściwości moich odczynników, ale rzadko potrafię podać detale ich otrzymywania.

Niezależnie od tajemnicy handlowej, wiedza (również z zakresu wdrożeń) jest tak rozległa, że badań nie prowadzi się już w pojedynczych zespołach ale w konsorcjach, łączących teoretyków (w tym modelarzy), doświadczalników (kilka etapów) i wdrożeniowców. W przypadku mojego projektu mamy jeszcze ludzi od ochrony środowiska, pilnujących, abyśmy nie zmajstrowali nowej katastrofy w Bhopalu (taki Czarnobyl chemików, ok. 4 tys. zmarłych natychmiast po wypadku). Do tego dochodzą ludzie od medycyny pracy (kilogram świństwa dużo łatwiej kontrolować niż paletę). Spośród wielu partnerów konsorcjum, podmioty odpowiedzialne za eksperymenty stanowią nieco ponad połowę. Reszta to zespoły wdrożeniowców z firm i ww. jednostki wspierające.

Problemy z dostępnością do informacji naukowej mają swoje odbicie w wysokich kosztach subskrypcji periodyków. Proces recenzencki trwa i kosztuje, ale mam wątpliwości czy peer review zawsze da się zastąpić czymś innym. Części eksperymentów nie da się powtórzyć w domach, a firmy, które płacą za moje odczynniki niekoniecznie chcą, aby owoce ich inwestycji skonsumowała konkurencja. Patenty, przy wielu swoich ograniczeniach i dziurach  prawnych, wydają się nadal najlepszym rozwiązaniem dla przemysłu polimerowego. Być może rozwiązaniem problemu jest podnoszenie kwalifikacji sędziów i rzeczników patentowych?

Ucieczka od wolności

Badania techniczne są dużo trudniejsze do sprzedania PRowo niż badania biologiczne. Nie badamy lekarstwa na choroby, tylko zwiększamy efektywność wiatraków o kilka procent, tnąc ich koszty i szlifując utylizację odpadów. Mały krok dla ludzkości. Trudno mi wyobrazić sobie zbiórkę pieniędzy przez NGO na ten cel. Nawet gdyby tak się stało, to potrzeba fabryki aby wyprodukować moje materiały. Skoro przemysł i tak partycypuje w zyskach (inaczej nie namówimy menadżerów do miliardowych inwestycji) to może lepiej, aby partycypował też w kosztach badań. Część tych kosztów firmy ponoszą bezpośrednio (wkład własny w grant), część pośrednio (płacąc podatki). Z drugiej strony, casus Bhopalu pokazuje, że sektor prywatny wymaga uwagi ze strony NGO, mediów i rządów.

Tradycja akademicka zakłada swobodę prowadzenia badań. Tymczasem niektóre badania doświadczalne łatwiej rozwinąć próbując wdrożyć konkretny wynalazek (historia radaru), pracując pod kątem konkretnych rozwiązań. Pewne badania dużo lepiej prowadzić w formie niejawnej (szczegóły badań wąglika lub ospy).

Z drugiej strony: wdrożenia prowadzone w  technice satelitarnej lub programowaniu mogą angażować ludzi spoza przemysłu w większym stopniu (amatorzy konstruują ładunki misji badawczych NASA). Inne miewają kłopoty z laikami (np. oszołomski ruch antyszczepionkowy, który kiepsko służy rozsądnej sprawie kontroli firm farmaceutycznych). W jeszcze innych ścierają się interesy nauki i przemysłu (kiepska naukowo krytyka globalnego ocieplania – por. Merchants of Doubt N. Oreskes i E.M. Conway).

Otwarta wiedza ma wiele zalet. W wielu miejscach otwartość i współpraca mogą dać nauce potrzebnego impuls rozwojowy. Działalność non-profit może stanowić alternatywę dla badań komercyjnych.  W innych dziedzinach bez fabryk nie się ruszyć do przodu, bo pewnego problemy widać dopiero w odpowiedniej skali. Modelowanie komputerowe, teoria i badania laboratoryjne nie zastąpią pracy wdrożeniowej. Laboratorium to nie fabryka. Pamiętajcie o tym dyskutując o strukturze i przyszłości nauki.

Przypisy:

[1] Z dedykacją dla teściów-matematyków

[2] Nie podaję szczegółów, bo prawnicy mnie zjedzą

Reklamy

5 responses to “Trzecią nóżkę bardziej

  1. hallucyon 2 listopada 2011 o 21:35

    Napiszę wprost: jestem pod wrażeniem ogromu Twojej wiedzy. Przejrzałem kilkanaście ostatnich wpisów i – choć nie jestem wielkim fanem blogów – chyba zostanę regularnym czytelnikiem Twojego dziennika.

  2. fronesis 26 lutego 2012 o 14:36

    @redezi
    Ja tylko krótko bo wybiegam z domu. W książkach z serii „Inside technology” http://mitpress.mit.edu/catalog/browse/browse.asp?btype=6&serid=50 jest sporo praca, w których badacze z zakresu STS, są bardzo świadomi ogromu wysiłku jaki jest związany z wdrożeniami, oraz, że nie ma prostych podziałów teoria/praktyka. Tak jak pisałem pod swoją notką, moja pozycja i wielu z tych badaczy jest dość fatalna, od inżynierów i naukowców ścisłowców dostajemy razy jako humaniści, od swych kolegów/żanek z nauk spolecznych dostajemy jako technokraci i antyhumaniści.

  3. Pingback: Bozon idzie do szkoły « Kriegspiel

  4. Pingback: Modernizacja romantyczności « Kriegspiel

  5. Pingback: Półka na nowy rok « Kriegspiel

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

%d blogerów lubi to: