Catherine Peters, ordförande och professor i civil- och miljöteknik, diskuterar framtiden för infrastruktur, brådskan med att integrera storskaliga system och de färdigheter som eleverna behöver för att lösa morgondagens problem.
F. Vilken ny utveckling inom civil- och miljöteknik har du förväntat dig för framtiden för området?
S. Det är ett bra tillfälle att ställa den frågan. Jag deltog nyligen i ett toppmöte för American Society of Civil Engineers (ASCE), vilket händer ungefär vart tionde år. Vi diskuterade detta ämne länge och jag ser tre huvudteman dyka upp under de kommande åren.
En är hur människor kommer att leva i framtidens städer, som måste vara motståndskraftiga och hållbara och kan innefatta flytande städer, arktiska städer och megastäder. Massurbanisering driver behovet av att omforma infrastrukturen, men läroböckerna är ännu oskrivna om hur man bygger dessa nya städer. Jag tror att två områden är nyckeln för framtidens utbildning i CEE:avancerad materialteknik och datadrivna stadssystem. Förutom stålet och betongen vi har använt under det senaste århundradet, vi kommer att använda högpresterande, anpassbar, energieffektiva, material med lågt koldioxidavtryck. Det är väldigt annorlunda än för 30 år sedan, när ämnen av avancerad material och datavetenskap inte var en del av denna disciplin.
Ett annat tema är behovet av ingenjörer att vara beredda att designa och hantera system av system. Fältet blir hela tiden mer tvärvetenskapligt, till stor del på grund av erkännandet av stadssystemens inbördes samband. Infrastruktur. Transport. Fördelning av vattenresurser. Matsystem. Miljöskydd. Mänsklig hälsa. Dessa system måste integreras och optimeras holistiskt, och det kommer att vara civil- och miljöingenjörerna som leder dessa multidisciplinära team.
Till sist, alla dessa framsteg kommer att ske i samband med ett förändrat klimat. Det är det tredje temat. Det är civilingenjörer som måste ta reda på hur människor kommer att leva på denna planet, och vårt arbete blir mer och mer utmanande när samhället slösar tid på att ifrågasätta de globala klimatförändringarnas verklighet. De flesta städer ligger vid kusten, där invånarna möter havsnivåhöjningar och en ökad frekvens och svårighetsgrad av stormar. Vi måste förstå effekterna av klimatförändringar på miljöprocesser, vi måste minska växthusgaserna, och vi måste anpassa oss till nya sätt att leva. Om vi ska designa flytande städer för att tillgodose massurbanisering, de måste stå emot dessa föränderliga förhållanden.
F. Fakultetsmedlemmar vid denna avdelning verkar samarbeta brett med kollegor inom andra områden. Varför engagerar arbetet från denna avdelning så många olika forskningsområden?
S. Anledningen till att vi är så samarbetsvilliga är för att vi bygger stora, komplexa tekniska system. Och medan civil- och miljöingenjörer förstår dessa system på det hela taget, processen kräver samarbete med alla möjliga andra ingenjörer och humanister och samhällsvetare, såväl som personer från finans och regering. Målet är att tjäna någon optimal lösning för hela samhället. Femtio år sedan, vi skulle optimera ett vattendistributionssystem utan att överväga hur mycket energi som krävs för att pumpa runt vattnet. Vi skulle designa vägar med tanke på de bästa sätten för människor att ta sig runt med minimal trängsel, men vi tänkte inte på föroreningarna som kom från alla dessa bilar. Vi skulle bygga massiva betongkonstruktioner utan oro för de tillhörande utsläppen av växthusgaser.
Det räcker inte längre att designa och optimera ett enda system åt gången. Vi måste tänka på integrationen av alla dessa saker – fysisk infrastruktur, vattendistribution, rörlighet, arbete, Mänsklig hälsa, energi, mat. Eftersom de är relaterade till varandra. Vi vet redan att om du optimerar en utan hänsyn till de andra, du får en suboptimal helhetslösning.
F. Vad är nytt inom grundutbildningen i CEE? Hur tar eleverna sitt lärande bortom klassrummet?
S. Förutom all grundläggande kunskap som eleverna behöver – inom konstruktionsteknik och hydrologi och mekanik och miljöskydd – är det nu viktigare än någonsin för studenter att skaffa sig vad som kallas "kraftfärdigheter". Livslångt lärande, kommunikation och lagarbete. Historiskt sett, dessa kallades mjuka färdigheter, som om de var saker du precis plockade upp på vägen, medan du gör det "hårda" arbetet med problemuppsättningar. Nej. Inte bara är dessa färdigheter ibland svårare att få, men de kan vara ännu viktigare. Om du har maktkompetensen vet du hur du är påhittig, du vet hur du ska hitta de människor du behöver, du vet hur man kommunicerar med en mängd olika människor, och du vet hur man arbetar effektivt med människor inom olika discipliner, bakgrunder, perspektiv. Utexaminerade med dessa färdigheter är en stor tillgång för arbetsgivare.
Sanningen är den, vi gör redan det här riktigt bra på Princeton. Våra studenter är mycket väl förberedda för framtiden. Vi instruerar på ett sådant sätt att studenter går bortom de tekniska problem vi presenterar dem för att identifiera och formulera problemen med morgondagens utmaningar. Eleverna utvecklar mer än förmågan att skriva och presentera, de lär känna sin publik och anpassa sina budskap. Och de övar den noggranna balansen av lagarbete, vilket kan vara svårt för elever som har haft så stor framgång individuellt.
Ta till exempel min klass om miljökonsekvenserna av energiproduktion, CEE 304. Det är ett gigantiskt ämne. Så mitt tillvägagångssätt är att lära ut grundläggande principer för ungefär halva kursen, och resten av kursen fokuserar på självständiga studier. Eleverna tar sig an miljöutmaningar som de själva väljer. Det kan vara globala klimatförändringar, eller det kan vara kvicksilverföroreningar i de stora sjöarna eller surt regn i nordost eller oljeutsläpp i viken. De måste ta reda på vilka tekniska principer som krävs för att förstå den miljöutmaningen. Sedan måste de tänka på innovativa lösningar på dessa problem. Ibland är lösningarna inte tekniska, utan är istället styrmedel eller ekonomiska incitament. Till sist, Kursen kulminerar med teambaserade projekt, börjar med att dela upp arbetet och ta reda på hur man får ihop det hela igen. De måste kommunicera de tekniska detaljerna för en lekmannapublik, och senare presentera för en expertpanel som utvärderar dem. Livslångt lärande, lagarbete, och kommunikation. Det "hårda" arbetet de gör är att studera relevanta ingenjörsprinciper. Men kraften kommer in och visar tydligt att de har lärt sig dessa principer på djupet. Det är ett totalt paket.
