Mesovetenskap fokuserar på komplexitet över ett brett spektrum av system. Upphovsman:HUANG Wenlai
Du kan klaga på oförutsägbarheten i vädret som förstörde din semester, eller oroa dig för om ditt jobb kommer att tas av mycket intelligenta robotar inom en snar framtid, eller om den kemiska fabriken nära din bostad är tillräckligt säker, men du kanske inte inser att dessa till synes orelaterade problem kan dela en lösning djupt rotad i en framväxande vetenskap.
Faktiskt, forskare inom olika områden har länge förbryllats av mystiska saknade länkar i sina kunskapskedjor. Oavsett hur mycket de vet om detaljerna i de system de studerar och hur bekanta de är med beteendet hos dessa system, de vet lite om de komplexa strukturer som vanligtvis finns i skalan mellan hela systemet och dess element. Dessa strukturer kan innefatta våldsamma tornados, konstiga neurala nätverk, fluktuerande reaktantmönster, eller många andra. Förvånande, strukturer i till synes orelaterade områden uppvisar spännande komplexitet med underliggande likheter.
Beskrivande, att förutsäga och manipulera sådan komplexitet är mycket utmanande inom nästan alla vetenskapliga discipliner och är flaskhalsen i industrin. Finns det ett sätt att knäcka en så hård nöt?
Kinesiska forskare söker efter svar och kan ha hittat ett kraftfullt verktyg. De har, för första gången, utvecklat begreppet "mesovetenskap" - en metod för att upptäcka gemensamma principer som styr all sådan komplexitet.
Modeller och beräkningsparadigm från mesovetenskap har visat sig framgångsrika inom kemiteknik och har snabbt antagits av företag runt om i världen, inklusive TOTAL, BASF, Skal, BP, Sinopec, PetroKina, Baosteel och Unilever, för att nämna några.
Dock, mesovetenskap erbjuder en bred potential utanför kemiteknikområdet. "Mesocience anses vara en allmän strategi för att hantera olika komplexa system i den verkliga världen och har en oöverträffad framtid, "sa LI Jinghai, medlem av Chinese Academy of Sciences, som föreslog konceptet.
Mesvetenskap lockar allt större uppmärksamhet från världens vetenskapliga samfund. Över 30 toppforskare från USA, STORBRITANNIEN, Australien, Kina, Tyskland, Frankrike, Schweiz, Italien, och Ungern går ihop i Peking för ett tredagarsmöte 27-29 maj för att fokusera på framtida utveckling och tillämpning av detta nya koncept. Deltagarna kommer från många olika discipliner, inklusive kemi, matematik, psykologi, och kemiteknik, etc. Många av dem är medlemmar eller stipendiater i prestigefyllda nationella vetenskapliga organisationer, liksom industriforskare.
Ny, utmanande material växer fram med överlägsna och ofta flera funktioner, såsom batterimaterial, tryckfärger, katalysatorer, kosmetika eller farmaceutiska formuleringar. "Denna typ av material måste formuleras på olika nivåer, allt från molekylär skala till partiklar i mikrostorleksregimen, "sa Bernd Sachweh, vice VD för Chemical &Process Engineering Asia i BASF. "För att uppnå de riktade fastigheterna, nyckelprocessen och reaktionsparametrarna måste ofta kontrolleras, särskilt i mesoskala. "
Vilket föremål som helst, stora eller små - från en elementär partikel till en galax - kan fungera som ett element för att bilda ett system med många sådana element. Mesoskala -komplexitet finns i stor utsträckning och mesovetenskap kan tillämpas i stor utsträckning, också. Det är därför det kan hjälpa till att lösa problem som inte löses med traditionella metoder.
Vi ser världen från mikroskala till makroskala. Traditionella teorier har använts för att hantera problem med makroskala eller mikroskala, på så sätt delar forskare in i de två läger av holism och reduktionism. Dock, det finns okända luckor mellan enskilda element och systembeteende, som återspeglas i talesättet:"Helheten är större än summan av dess delar." Nyckelpunkten ligger i mesoskala, eller interaktioner mellan element i systemet.
"[Mesovetenskap] ger gemensamma principer att överväga inom S&T för att bemöta stora utmaningar med avancerade högklassiga forskningslösningar, "sade professor Augusta Maria Paci från Italiens nationella forskningsråd.
National Natural Science Foundation of China inledde ett stort forskningsprogram 2002 som heter "Mekanism och manipulation av meso-skalor i flerfasreaktionsprocesser." Programmet har pågått i fem år och den totala finansieringen har nått 200 miljoner RMB.
"Mesovetenskap har inte bara långtgående vetenskapliga konsekvenser utan också stor industriell betydelse, "sa GE Wei, chef för Mesoscience Research Division vid Institute of Process Engineering, Kinesiska vetenskapsakademien. "Det har visat sig vara en nyckel för att ta itu med de långvariga skalningsproblem som ligger mellan laboratorieutrustning och kommersiella anläggningar."
"Detta tillvägagångssätt bör antas inte bara inom vetenskaplig forskning, men också för att utbilda nästa generation, "sade professor Raffaella Ocone, Stipendiat vid Royal Academy of Engineering. Ändå krävs "mer arbete på detta område för att påverka det bredare vetenskapliga samfundet, "sa Robin Batterham, tidigare ordförande för Austrilian Academy of Technological Science and Engineering.