Et nyt system på MIT

Den virkelige verden er rodet og langt mere kompliceret end den pæne, reduktionistiske verden af ​​videnskabsmænd og ingeniører. Morgenpendler snerrer ind i trafikpropper, mens hundredvis af biler interagerer med vejbaner og hinanden. Fabrikker designet til effektivitet forurener miljøet. Molekyler og celler interagerer i perfekt koncert for at hjælpe med at fordøje et måltid eller løbe et maraton eller løbe amok og danne en tumor.

I den virkelige verden interagerer forskellige komponenter i komplekse systemer. Ikke alene kombineres hver del af en maskine med andre for at danne en fungerende helhed, men der er også arbejdere, der skal bruge disse maskiner, og forskellige maskiner, der skal arbejde sammen. Hele strukturen påvirker og påvirkes af eksterne faktorer. På MIT erkender ingeniører og videnskabsmænd nødvendigheden af ​​at se deres emner som systemer snarere end isolerede mekanismer.

Denne holdning giver nye programmer, der ikke kun krydser afdelingsgrænser, men også integrerer fakulteter fra forskellige skoler i tværfaglige uddannelsesprogrammer og forskningsindsatser. For eksempel blev Engineering Systems Division (ESD) etableret i 1998 for at skabe teori og praksis om store ingeniørprojekter, og siden efteråret 2001 har der været en indsats for at skabe Computational and Systems Biology Initiative. Begge programmer voksede ud af professorers græsrodsbestræbelser på at reagere på den foranderlige verden og den udviklende praksis inden for ingeniørvidenskab og biologi.

Engineering Systems Division

Ingeniører kan ikke fungere isoleret: de skal forholde sig til offentlige regulatorer, økonomer, arbejdere og ledere; mange af dem skal selv forholde sig til at blive ledere. Sjældent arbejder alle disse samarbejdspartnere sammen uden problemer. Og på meget store ingeniørprojekter, såsom Bostons Big Dig og den internationale rumstation, vil der sandsynligvis opstå særligt vanskelige problemer. Ingeniører er kommet til at indse, at de kræver en forståelse af store systemer både for at hjælpe dem med at forudse potentielle tekniske problemer og for at holde projekterne kørende. Teknologi spiller en mere og mere vigtig rolle i samfundet i dag, siger Daniel Roos '61, SM '63, PhD '66, associeret dekan for ingeniørsystemer. Vores produkter og vores systemer bliver både større og mere komplekse. Vi skal have en bredere forståelse end blot teknologien.

Selvom instituttet havde udviklet en sådan forståelse i nogen tid, fandt en komité for syv år siden, ledet af Tom Eagar '72, ScD '75, dengang leder af materialevidenskab og ingeniørvidenskab, at den var positioneret som et førende center for ingeniørvidenskab for århundrede ville MIT's School of Engineering være nødt til at fordoble størrelsen af ​​dets fakultet, der er involveret i aktiviteter inden for integrative ingeniørsystemer.

Så Eagars udvalg anbefalede, at instituttet oprettede en afdeling af tekniske systemer til at koordinere og igangsætte sådanne aktiviteter. At have en opdeling, siger Daniel Hastings SM '78, PhD '80, associeret direktør og professor i luftfart og astronautik, er en måde for MIT at plante en indsats i jorden og sige, at vi vil være seriøse med at skabe en måde at konceptualisering, planlægning og konstruktion af store systemer.

For at gøre dette inkorporerer Engineering Systems Division fakulteter fra ingeniørskolerne og Sloan School of Management. Fakultetet har allerede oprettet flere nye kurser i ingeniørsystemer. Medlemmerne arbejder sammen om at skabe master- og ph.d.-uddannelser med fokus på ingeniørsystemer og udforsker et bachelorstudium. Vores mål er at skabe en ny studieretning, siger Roos og forklarer, at de har til hensigt at definere ingeniørsystemer og at påvirke og ændre både ingeniøruddannelser og ingeniørpraksis. Målet er ikke at erstatte den eksisterende videnskabsbaserede ingeniørpraksis, siger Hastings, men at supplere den. Der er behov for en udvidelse af måden ingeniører tænker og handler og udøver deres kunst på. Der skal på universiteterne lægges vægt på denne mere holistiske tilgang til teknik, siger han. Et mindre antal studerende påbegyndte en pilotversion af ph.d.-uddannelsen i september.

Afdelingen er vært for flere eksisterende tværfaglige master- og ph.d.-programmer, der var designet til at hjælpe ingeniører med at forstå ledelsesproblemer såvel som den sociale, økonomiske og miljømæssige påvirkning af deres projekter. Programmerne omfatter Leaders for Manufacturing; System Design og Management; teknologi og politik; Transport; Logistik; og teknologi, ledelse og politik. Fire tværfaglige forskningscentre har også fundet hjem inden for divisionen: Center for teknologi, politik og industriel udvikling; Industrial Performance Center; Center for Transportstudier og Logistik; og Center for Innovation i Produktudvikling. Hvert af disse centre forbinder partnere fra den akademiske verden, industrien og regeringen i bestræbelser, der sigter mod at skabe bæredygtig global udvikling: det vil sige økonomisk vækst, der ikke vil forbruge flere naturressourcer, end jorden kan levere i det uendelige.

Der er også iværksat adskillige forskningsprojekter under divisionens regi. Lean Aerospace Initiative er et forsøg på at undersøge væsentlige ændringer i luftfartsindustrien, og et program om bæredygtig mobilitet har til formål at sikre vores evne til at bevæge sig rundt på kloden uden at skade miljøet. Dette efterår lancerede divisionen et stort program, der undersøger hjemlandsikkerhed, samle fakulteter fra luftfarts- og astronautik-, atomteknik-, civilingeniør-, statskundskabs- og maskinteknikafdelingerne samt Sloan-skolen og programmet i videnskab, teknologi, og samfundet. For eksempel sigter et projekt, der er gennemført i samarbejde med Sandia National Laboratories, på at udvikle måder til at beskytte eller hurtigt genoprette systemer i landets infrastruktur, såsom vand og elektriske systemer, i lyset af et angreb.

At etablere en uddannelsesenhed, der krydser MITs afdelingslinjer og skolegrænser, har til tider vist sig kompliceret, siger Roos. Det tog lang tid at få godkendt ESD, fordi det er utraditionelt, siger han. Nøglen til dets succes med at skabe nye forsknings- og uddannelsesprogrammer, tilføjer han, har været de involverede mennesker. Der er en fælles vision og fælles forståelse af, hvad vi forsøger at opnå.

Computational and System Biology Initiative

Lignende vision og forståelse har ført til et program på tværs af skoler, der tager et systemsyn på et andet felt kendt for sin reduktionistiske tilgang: biologi. Fakultet fra Institut for Biologi og Elektroteknik og Datalogi og Biologisk Engineering Division gik sammen i en græsrodsindsats for at skabe Computational and Systems Biology Initiative. Sidste forår underviste fakultetet programmets første nye kandidatkursus, og et andet vil blive tilføjet til foråret. Tværfaglige forskningsindsatser er allerede i gang. Målet er at gøre MIT til førende i den tredje egentlige revolution inden for moderne biologi, siger biolog Peter Sorger, medlem af initiativets forretningsudvalg. For første gang har man introduktionen af ​​matematiske metoder til at forstå biologi som et integreret system, siger han. Som biolog, når du kommer ind i dette, erkender du, at dette vil være fremtiden.

I mange henseender er moderne biologi molekylærbiologi. Molekylærbiologer betragter biologiske systemer fra perspektivet af et enkelt molekyle eller måske to eller tre molekyler, der interagerer. Den nye opfattelse er, at meget biologi kun kan forstås som et system, tilføjer Bruce Tidor, der er beregningsbiolog i Institut for Elektroteknik og Datalogi og Biologisk Engineering Division. For at finde ud af, hvordan biologiske systemer virkelig fungerer, vil det kræve en kombination af beregning, teknik, biologi og videnskab. Det kommer til at kræve, at efterforskere fra disse forskellige felter arbejder sammen, og studerende, der lettere kan krydse grænser. MIT er ideelt egnet til at gøre dette.

Grunden? MITs styrke inden for teknik. Engineering er afgørende, siger Sorger. Mens andre institutioner har programmer inden for beregnings- eller systembiologi, siger Tidor, er det, der kommer til at gøre MIT unikt, den meget stærke ingeniørkomponent. Ingeniører er gode til at forstå systemer. Initiativet har allerede trukket fakulteter fra afdelingerne for kemi, fysik, matematik, hjerne- og kognitionsvidenskab, kemiteknik og maskinteknik. Sloan School og MIT Media Lab er også involveret. I modsætning til lignende bestræbelser på andre institutioner, vil dette program ikke fjerne fakultetet fra deres hjemmeafdelinger; i stedet søger den at bygge bånd på tværs af dem.

Tre komponenter udgør initiativets indsats for at integrere forskere i hele instituttet: tværfaglige projekter, hvoraf mange allerede er i gang; kerneforskningsfaciliteter, der vil give fakultetet i hele MIT adgang til banebrydende teknologier inden for beregning og studiet af biologiske molekyler og processer; og et nyt uddannelsesprogram, der i sidste ende vil omfatte en doktorgrad i systembiologi. For at finansiere denne massive indsats søger initiativets eksekutivkomité penge fra private fonde og statslige agenturer såsom National Institutes of Health, National Science Foundation og Defense Advanced Research Projects Agency. Derudover arbejder initiativet sammen med MITs Industrial Liaison Program for at undersøge muligheden for industriel støtte.

Både Computational and Systems Biology Initiative og Engineering Systems Division udnytter MITs styrker til at bevare instituttets førende position inden for uddannelse og forskning. Efterhånden som verden uden for universitetet bliver mere og mere kompleks og rodet, lærer fakultetet at krydse grænser for at holde trit med udviklingen af ​​teknologi, videnskab og samfund.

skjule