211service.com
Een nieuw systeem bij MIT
De echte wereld is rommelig en veel gecompliceerder dan het nette, reductionistische rijk van wetenschappers en ingenieurs. Het woon-werkverkeer komt in de file terecht terwijl honderden auto's op de wegen en op elkaar inwerken. Fabrieken die zijn ontworpen voor efficiëntie vervuilen het milieu. Moleculen en cellen werken perfect samen om een maaltijd te helpen verteren of een marathon te lopen, of amok te maken en een tumor te vormen.
In de echte wereld werken verschillende componenten samen in complexe systemen. Niet alleen combineert elk onderdeel van een machine met andere om een functionerend geheel te vormen, maar er zijn ook arbeiders die die machines moeten gebruiken, en verschillende machines die moeten samenwerken. De gehele structuur beïnvloedt en wordt beïnvloed door externe factoren. Bij MIT erkennen ingenieurs en wetenschappers de noodzaak om hun onderwerpen te zien als systemen in plaats van geïsoleerde mechanismen.
Deze houding levert nieuwe programma's op die niet alleen afdelingsgrenzen overschrijden, maar ook faculteiten van verschillende scholen integreren in interdisciplinaire onderwijsprogramma's en onderzoeksinspanningen. Zo werd de Engineering Systems Division (ESD) in 1998 opgericht om theorie en praktijk te creëren over grootschalige technische projecten, en sinds de herfst van 2001 wordt er gewerkt aan de oprichting van het Computational and Systems Biology Initiative. Beide programma's zijn voortgekomen uit de inspanningen van professoren om te reageren op de veranderende wereld en de evoluerende praktijk van techniek en biologie.
Divisie Engineering Systems
Ingenieurs kunnen niet geïsoleerd opereren: ze hebben te maken met regelgevers van de overheid, economen, arbeiders en managers; velen van hen hebben te maken met het zelf manager worden. Zelden werken al die medewerkers moeiteloos samen. En bij zeer grote technische projecten, zoals Boston's Big Dig en het internationale ruimtestation, zullen zich waarschijnlijk bijzonder moeilijke problemen voordoen. Ingenieurs zijn zich gaan realiseren dat ze kennis van grootschalige systemen nodig hebben, zowel om te anticiperen op mogelijke technische problemen als om de projecten soepel te laten verlopen. Technologie speelt tegenwoordig een steeds belangrijkere rol in de samenleving, zegt Daniel Roos '61, SM '63, PhD '66, associate dean voor engineering systems. Onze producten en onze systemen worden zowel groter als complexer. We moeten een breder begrip hebben dan alleen de technologie.
Hoewel het Instituut al geruime tijd een dergelijk begrip aan het ontwikkelen was, ontdekte een commissie onder voorzitterschap van Tom Eagar '72, ScD '75, destijds hoofd materiaalkunde en engineering, dat het gepositioneerd was als een toonaangevend technisch centrum voor de In de 21e eeuw zou MIT's School of Engineering het aantal faculteiten dat zich bezighoudt met integratieve technische systeemactiviteiten moeten verdubbelen.
Daarom adviseerde de commissie van Eagar dat het Instituut een afdeling technische systemen oprichtte om dergelijke activiteiten te coördineren en te initiëren. Het hebben van een divisie, zegt Daniel Hastings SM '78, PhD '80, associate director en professor in luchtvaart en ruimtevaart, is een manier voor MIT om een paal in de grond te planten en te zeggen dat we serieus gaan werken aan het creëren van een manier van het conceptualiseren, plannen en construeren van grootschalige systemen.
Om dit te doen, omvat de Engineering Systems Division docenten van de technische scholen en de Sloan School of Management. De faculteit heeft al verschillende nieuwe cursussen in technische systemen gecreëerd. Leden werken samen aan master- en doctoraatsprogramma's gericht op technische systemen en onderzoeken een undergraduate minor. Ons doel is om een nieuw vakgebied te creëren, zegt Roos, die uitlegt dat ze van plan zijn technische systemen te definiëren en zowel het technische onderwijs als de technische praktijk te beïnvloeden en te veranderen. Het doel is niet om de bestaande op wetenschap gebaseerde praktijk van engineering te vervangen, zegt Hastings, maar om het aan te vullen. Er is behoefte aan een uitbreiding van de manier waarop ingenieurs denken, handelen en hun kunst beoefenen. Er moet op universiteiten de nadruk komen te liggen op deze meer holistische benadering van techniek, zegt hij. Een klein aantal studenten is in september gestart met een pilotversie van het promotietraject.
De divisie herbergt verschillende reeds bestaande interdisciplinaire master- en doctoraatsprogramma's die zijn ontworpen om ingenieurs te helpen managementkwesties te begrijpen, evenals de sociale, economische en ecologische impact van hun projecten. De programma's omvatten Leaders for Manufacturing; Systeemontwerp en -beheer; Technologie en beleid; vervoer; Logistiek; en Technologie, Management en Beleid. Vier departementale onderzoekscentra hebben ook onderdak gevonden binnen de divisie: het Centrum voor Technologie, Beleid en Industriële Ontwikkeling; het Industrieel Prestatiecentrum; het Centrum voor Transportstudies en Logistiek; en het Centrum voor Innovatie in Productontwikkeling. Elk van deze centra verbindt partners uit de academische wereld, de industrie en de overheid bij inspanningen die gericht zijn op het creëren van duurzame mondiale ontwikkeling: dat wil zeggen economische groei die niet meer natuurlijke hulpbronnen zal verbruiken dan de aarde voor onbepaalde tijd kan leveren.
Onder auspiciën van de divisie zijn ook verschillende onderzoeksprojecten gestart. Het Lean Aerospace Initiative is een poging om significante veranderingen in de lucht- en ruimtevaartindustrie te onderzoeken, en een programma over duurzame mobiliteit heeft tot doel ervoor te zorgen dat we ons over de hele wereld kunnen verplaatsen zonder het milieu te schaden. Dit najaar lanceerde de divisie een grootschalig programma dat de binnenlandse veiligheid onderzoekt, faculteiten samenstellen van de afdelingen luchtvaart en ruimtevaart, nucleaire techniek, civiele techniek, politieke wetenschappen en werktuigbouwkunde, evenals de Sloan School en het programma voor wetenschap, technologie, en Maatschappij. Een project dat bijvoorbeeld is uitgevoerd in samenwerking met Sandia National Laboratories, heeft tot doel manieren te ontwikkelen om systemen van de nationale infrastructuur, zoals water- en elektrische systemen, te beschermen of snel te herstellen in het geval van een aanval.
Het opzetten van een onderwijseenheid die de afdelings- en schoolgrenzen van MIT overschrijdt, is soms ingewikkeld gebleken, zegt Roos. Het kostte veel tijd om ESD-goedkeuring te krijgen, omdat het onconventioneel is, zegt hij. De sleutel tot het succes bij het creëren van nieuwe onderzoeks- en onderwijsprogramma's, voegt hij eraan toe, zijn de mensen die erbij betrokken waren. Er is een gemeenschappelijke visie en een gemeenschappelijk begrip van wat we proberen te bereiken.
Computational and Systems Biology Initiative
Een vergelijkbare visie en begrip hebben geleid tot een schooloverschrijdend programma dat een systeemvisie heeft op een ander veld dat bekend staat om zijn reductionistische benadering: biologie. Faculteiten van de departementen Biologie en Elektrotechniek en Computerwetenschappen, en de Afdeling Biologische Technologie hebben hun krachten gebundeld in een basisinspanning om het Computational and Systems Biology Initiative te creëren. Afgelopen voorjaar doceerde de faculteit de eerste nieuwe graduate course van het programma, en dit voorjaar komt er een tweede bij. Er zijn al interdisciplinaire onderzoeksinspanningen aan de gang. Het doel is om van MIT een leider te maken in de derde echte revolutie in de moderne biologie, zegt bioloog Peter Sorger, lid van het uitvoerend comité van het initiatief. Voor het eerst heb je de introductie van wiskundige methoden om biologie als een geïntegreerd systeem te begrijpen, zegt hij. Als bioloog, als je hierin komt, besef je dat dit de toekomst zal zijn.
Moderne biologie is in veel opzichten moleculaire biologie. Moleculair biologen bekijken biologische systemen vanuit het perspectief van een enkel molecuul of misschien twee of drie moleculen die op elkaar inwerken. De nieuwe visie is dat veel biologie alleen als een systeem kan worden begrepen, voegt Bruce Tidor toe, een computerbioloog bij de afdeling Elektrotechniek en Computerwetenschappen en de afdeling Biologische Technologie. Om erachter te komen hoe biologische systemen echt werken, is een combinatie van berekeningen, engineering, biologie en wetenschap nodig. Het vereist dat onderzoekers uit deze verschillende vakgebieden samenwerken en studenten die gemakkelijker over grenzen kunnen gaan. MIT is hiervoor bij uitstek geschikt.
De reden? MIT's kracht in engineering. Engineering is essentieel, zegt Sorger. Terwijl andere instellingen programma's hebben in computationele of systeembiologie, zegt Tidor, wat MIT uniek gaat maken, is de zeer sterke technische component. Ingenieurs zijn goed in het begrijpen van systemen. Het initiatief heeft al docenten getrokken uit de afdelingen scheikunde, natuurkunde, wiskunde, hersen- en cognitieve wetenschappen, chemische technologie en werktuigbouwkunde. Ook de Sloan School en het MIT Media Lab zijn betrokken. In tegenstelling tot vergelijkbare inspanningen bij andere instellingen, zal dit programma de faculteit niet van hun thuisafdelingen verwijderen; in plaats daarvan probeert het banden tussen hen op te bouwen.
Drie componenten vormen de inspanningen van het initiatief om onderzoekers in het hele Instituut te integreren: interdisciplinaire projecten, waarvan er vele al lopen; kernonderzoeksfaciliteiten die faculteiten in het hele MIT toegang geven tot geavanceerde technologieën op het gebied van berekeningen en de studie van biologische moleculen en processen; en een nieuw onderwijsprogramma dat uiteindelijk een doctoraat in systeembiologie zal omvatten. Om deze enorme inspanning te financieren, zoekt het uitvoerend comité van het initiatief geld van particuliere stichtingen en overheidsinstanties zoals de National Institutes of Health, de National Science Foundation en het Defense Advanced Research Projects Agency. Daarnaast werkt het initiatief samen met het Industrial Liaison Program van MIT om de mogelijkheid van industriële ondersteuning te onderzoeken.
Zowel het Computational and Systems Biology Initiative als de Engineering Systems Division profiteren van de sterke punten van MIT om de leidende positie van het instituut op het gebied van onderwijs en onderzoek te behouden. Terwijl de wereld buiten de universiteit steeds complexer en rommeliger wordt, leren faculteiten grenzen te overschrijden om gelijke tred te houden met de evolutie van technologie, wetenschap en samenleving.