Snimio Sergej DRECHSLER
Za deset, dvadeset godina bilo kakve političke odluke će imati minimalan utjecaj u usporedbi s onim što će napraviti proboj jeftinije tehnologije. Zato moramo zainteresirati još više mladih ljudi da se bave znanošću i tehnologijom
Prof. dr. sc. Igor Mezić, riječki znanstvenik koji već godinama živi i radi na kalifornijskom Sveučilištu u Santa Barbari može se pohvaliti iznimno uspješnom, no pomalo neuobičajenom multidisciplinarnom karijerom – nakon završenog studija strojarstva u Rijeci početkom devedesetih, Mezić je doktorirao primijenjenu mehaniku na kalifornijskom Institutu za tehnologiju, a tijekom postdoktorske faze usmjerio se prema matematici. Cijeli niz nagrada i priznanja ove je godine nadopunio počasnim članstvom u prestižnom Američkom društvu za industrijsku i primijenjenu matematiku.
Dvije godine prije sličnu je čast dobio i u Američkom društvu za fiziku. S grupom koju vodi na Sveučilištu u Santa Barbari u svibnju je osvojio čak 6,25 milijuna dolara od američke vojske za petogodišnji projekt.
Mezić koji često navraća u Rijeku i rado surađuje s hrvatskim kolegama, radi na – pojednostavljeno rečeno – razvijanju algoritamskih metoda analize u nelinearnim dinamičkim sustavima, koje su primjenjive na raznim područjima, od dinamike fluida, preko energetske učinkovitosti do biotehnologije. Radi se zapravo o razvijanju algoritama u podlozi umjetne inteligencije, a medijski najpoznatija primjena jedne od njegovih aplikacija bilo je njegovo precizno predviđanje gdje će se kretati nafta ispuštena tijekom svojedobne ekološke katastrofe u Meksičkom zaljevu. Zamolili smo riječkog znanstvenika da nam sam pojasni ovo vrlo specifično polje znanstvenog rada:
– Ono što su ljudi shvatili prije dobrih 20-tak godina, iako je to bilo u znanosti popularno na razini ideje puno duže, je da možemo imati autonomne sustave koji pomažu društvu. Početkom 2000. je postalo jasno da je razvoj kompjutera i čipova doveo do nivoa koji kompjuterima daje procesnu moć autonomnog upravljanja različitim objektima. Nakon toga je krenuo razvoj algoritama s ciljem poboljšavanja tog autonomnog upravljanja. Ideja je da ono postane što preciznije, gotovo poput ljudske svijesti, od čega smo, međutim, još daleko. Algoritmi poput onih kojima se koristi google pretraživanje ili računalo koje igra šah su u principu statični – koriste podatke iz nekog sustava za koji znamo kako se ponaša, zbog čega je lakše predvidjeti kako će sustav reagirati na određene uvjete. No dinamički sustavi su druga priča. Mi smo počeli razvijati algoritme koji su dinamički informirani. E sad, zašto je to potrebno? Sve dok imate relativno nefleksibilne robote, kod kojih nema puno varijabli, »statički« algoritmi su u redu. No problem autonomnog upravljanja u raznim dinamičkim sustavima gdje postoji cijeli niz varijabli koje je teško kontrolirati, u »sustavu« koji se stalno mijenja kao što je priroda ili ljudsko ponašanje – to tehnologija još uvijek nije riješila.
Još negdje 2006. godine glavni tehnolog General Motorsa je rekao da ćemo oko 2020. godine izgubiti moć da dizajniramo sve kompleksnije sustave ako ne razvijemo dovoljno dobre algoritme. Zadnjih deset godina se to počelo mijenjati – došlo je do potpune reformulacije razmišljanja o tome, ne samo o novim mehanizmima dizajniranja, nego i o primjeni matematike. Neke ideje u tom pravcu su još prije osamdeset godina razvijali Bernard Koopman i John von Neumann. Ja sam prije 27 godina uvidio da bi njihove teze mogle biti korisne kod kompleksnijih sustava i to sam počeo razvijati u svom doktoratu. Sada, nakon gotovo tri desetljeća jedan dobar dio znanstvenika u tom području prihvaća da je to formulacija s kojom možemo analizirati ogroman broj varijabli.
Da li su vaši algoritmi primjenjivi na neke točno određene sustave, recimo poput predviđanja kretanja otpuštene nafte u Meksičkom zaljevu ili se mogu odnositi na različite sustave?
– Mehanika fluida, dakle procesi vezani za kretanje nafte u Meksičkom zaljevu, obuhvaćaju jedan veliki do našeg rada i aplikacija. No algoritmi koje razvijamo primjenjivi su u jako velikom broju područja, recimo u kontroli strujnih sustava, odnosno električne mreže na čemu trenutno radimo. Jedna grupa sa Sveučilišta u Washingtonu s kojom trenutno surađujemo čak je radila analizu moždanih valova pacijenta s epilepsijom i pokazala da je ova metodologija koju smo razvili može prepoznati određena područja mozga koja su vezana za epilepsiju. Mislim da ljudi nemaju osjećaj koliko je matematike danas uključeno u modernu tehnologiju. Osnovni razlog zašto naš mobilni telefon funkcionira je primjerice dobro osmišljen algoritam. Mi pak razvijamo još naprednije algoritme koji slijede razvoj tehnologije u raznim domenama i idemo za time da oni budu univerzalni i služe ljudima na raznim područjima.
Od ekološke katastrofe do mlaznih motora
Meksički zaljev je dakle bio tek jedan od primjera što vaši algoritmi mogu?
– Pretpostavljam da je to tada toliko odjeknulo u javnosti jer je to bio veliki problem za okoliš. Meni je zaštita okoliša uvijek bila zanimljiva i iznerviralo me je tada što znanstveni svijet nije više uključen u tu priču. Znao sam da postoje određeni algoritmi koji bi mogli predvidjeti gdje će nafta otići. Oni su me kontaktirali i ja sam upotrijebio jedan od algoritama koji tada još nisam bio ni službeno objavio. Ne samo da je bio dovoljno dobar za predviđanje kretanja nafte, već smo kasnije i predvidjeli da će jedan dio nafte završiti ispod površine. Prije dvije godine uključili smo se tako i u sličnu ekološku katastrofu ispred Santa Barbare. No primjer koji je meni osobno bio još veća satisfakcija nije nikad završio u medijima – a tiče se primjene mog algoritma u dijagnostici rada mlaznih motora. Bilo je to također još krajem devedesetih. Tek se počelo shvaćati koliko su se senzori razvili i što to znači za dijagnostiku procesa u mlaznom motoru. Radi se o vrlo kompliciranom sustavu u kojem može doći do velikih problema s tlakom. Mi smo u to doba vidjeli da se još u procesu dizajna mogu napraviti stanovite algoritamske provjere koje će precizno pokazati da li će motor imati problema s nestabilnošću. Razna testiranja motora, inače, te velike kompanije koštaju i do nekoliko milijuna dolara. Moj poljski kolega sa Sveučilišta u Santa Barbari je jednom prilikom posjetio razvojni centar United Technologies Corporation koji posjeduju jednog od najvećih proizvođača mlaznih motora – Pratt & Whitney i preporučio im moj koncept. Ni dan danas nisam siguran zašto su tada pristali slušati nepoznatog 29-godišnjeg znanstvenika. Ali dali su mi podatke iz komore za izgaranje, s time da su točno znali gdje su nestabilnosti. Mi smo onda napravili algoritam koji ih je točno pokazao. Nakon toga su tu metodu implementirali u svoj proizvodni proces. Meni je to osobno puno značajniji uspjeh od Meksičkog zaljeva.
Jeste li to onda patentirali i prodali im patent?
– Ne, ja sam tada pristao raditi »konzalting«, što znači da su oni to patentirali. Uštede koje su dobili bile su jako velike. Taj slučaj me naučio određene stvari. Naučilo me primjerice da je vrlo interesantno izaći iz akademske dimenzije u »praksu« i reći ljudima da bi im vaši algoritmi mogli biti zanimljivi. Čak i pod rizikom da shvatite da ipak nisu. Meni je ta »vanjska provjera« bila izuzetno edukativna.
Pretpostavljam da većina znanstvenika koji se bave fundamentalnom znanošću ipak ima manju ili veću želju da njihovu rezultati ipak budu donekle primjenjivi…
– Ja bi rekao da je to istina, no to su možda samo moje preferencije – ako radim nešto fundamentalno za što nikoga nije briga, onda meni osobno to nije interesantno. Možda je to posljedica mog backgrounda u strojarstvu. Naravno, ne želim reći da je fundamentalna znanost manje važna. Jako puno toga što sam objavio je stvarno isključivo fundamentalna znanost. Tek sada ljudima postaju interesantni neki radovi koje sam objavio još tamo 2004. i 2005. godine. Kad danas čitate te članke, to je čista matematika, ima vrlo malo riječi o primjeni. No ipak mi je najzanimljivije bavit se problemom gdje vidim da je primjena mojeg znanja potrebna i probati algoritme dovesti do nivoa gdje su primjenjivi.
Tehnologija povezana s biznisom
Imate i četiri velika patenta. O čemu se radi?
– Dva su u jednom, a dva u potpuno drugom području. Jedna od velikih »tema« kojima smo se suradnici i ja bavili je mehanika fluida u vrlo malim prostorima. Recimo, zamislite si kanal koji je širine ljudske kose i u kojem je nekakav fluid, što je vrlo aktualno u kontekstu razvoja medicinske dijagnostike. Kad idete vaditi krv, izvade vam pune dvije epruvete da bi napravili neku dijagnostiku. Zamislite sad bebu kojoj treba napraviti testove i doktor mora odlučiti koje će testove napraviti jer ne može izvaditi dovoljno krvi bez da joj ugrozi život. To je jedan od realnih problema koje bi mogli riješiti mikrofluidski procesi. To smo počeli također proučavati još u devedesetima i objavili smo članak u Scienceu o metodi miješanja fluida u vrlo malim prostorima gdje se molekule praktički ne mogu »pomaknuti«, koji je poslije bio jako citiran. Osmislili smo i način kako metodu implementirati u malim prostorima s elektrodama. To je rezultiralo s dva moja patenata na osnovu kojih se potom osnovala mala kompanija koja to pokušava komercijalizirati.
U kojoj mjeri ta kompanija ima veze s vama?
– Ja sam u Upravnom odboru i još uvijek ih savjetujem. Nekoliko kompanija je proizašlo iz mojih metoda. Druga dva patenta su osnova za drugu kompaniju koja radi na energetskoj učinkovitosti u zgradama. I tu su osnova svega algoritmi. Naime, ja čvrsto vjerujem da će buduća ekonomija biti zasnovana na energiji iz alternativnih izvora i da moramo štedjeti energiju koliko god možemo. Vjerujem međutim i da je vrlo teško očekivati od ljudi da će sami štedjeti cijelo vrijeme. I zato vjerujem da sustav sam treba inteligentno pratiti kako se stvari odvijaju i primjerice, ako nema nekoga u prostoriji, smanjiti potrošnju. Dakle umjetna inteligencija koja kaže zgradi kako da se ponaša. To je danas jako popularno u kontekstu automobila, ali zgrade su puno kompliciranija stvar – ima puno više varijabli koje mogu utjecati na ishod. Mi smo razvili softver koji reducira broj mogućnosti i na temelju toga detektira problem. Od toga su također proizašla dva patenta. To je inače jedan od problema na kojem radimo u sklopu Instituta za energetsku efikasnost na Sveučilištu u Santa Barbari. Institut je osnovan upravo zbog rapidnog razvoja tehnologije vezane za alternativne izvore energije. Sveučilište ima sedam Nobelovaca, a čak tri rade na tom Institutu. Svojevremeno je jedan poduzetnik iz San Franciska došao do ljudi iz našeg odjela za transfer tehnologije i pitao da li imamo što novo. Oni su ga spojili sa mnom i tako je došlo do osnivanja još jedne kompanije na temelju mojih patenata.
Da li vaša istraživanja i općenito interes za njih pokazuju da je budućnost uistinu »održiva«? Kako predviđate da će izgledati naša bliska budućnost? Jesu li Volvo i francuska vlada u pravu kad smatraju da će za dvadeset godina nestati auti na fosilna goriva?
– Ja sam po prirodi optimist i vjerujem da je cijena alternativnih izvora energije već dovoljno pala da već sada bude kompetitivna s fosilnim izvorima. I mislim da je to budućnost u kojoj će praktički sva energija biti električna i ta će električna energija dolaziti iz »čistih«, alternativnih izvora. Najveći problem s električnom energijom je to da je, kad je stvorite, morate i potrošiti. To je vrlo kompleksan sustav i zato energetska mreža često pada. Upravo je to jedan od mojih aktualnih interesa – stabilnost električne mreže. O tome smo već objavili niz članaka i nedavno smo pozvani da o tome napišemo knjigu. Mislim, naime, da je jedan od osnovnih problema u uvođenju alternativnih izvora energije upravo problem stabilnosti. Inženjeri su napravili izuzetan posao u zadnjih sto godina i izuzetan je pothvat čovječanstva da to sve oko nas radi i stalno se ne ruši. No postoji ona poznata šala o tome da bi Tesla i Edison, da se »probude« danas i pogledaju u električni sustav, prepoznali 99 posto stvari. Troškovi pada energetske mreže u SAD-u godišnje koštaju između 100 i 200 milijardi dolara. I sad ako vi napravite sustav koji bi imao još više heterogenih komponenti u smislu alternativnih izvora poput solarne energije, vjetrenjača, automatski imate i više mogućnosti da sustav pada. I zato je problem održavanja stabilnosti ključan. Ja sam po tom pitanju pragmatičan. Nitko ne želi plaćati cijenu energije deset puta veću nego sad i takve stvari se ne mogu implementirati u društvo preko noći jer bi naštetile najsiromašnijim ljudima. Za deset, dvadeset godina imati ćemo daleko veću upotrebu alternativnih izvora i bilo kakve političke odluke će imati minimalan utjecaj u usporedbi s onim što će napraviti proboj jeftinije tehnologije koji ništa ne može zaustaviti. Mislim da će naposljetku tehnologija dovesti do pravih promjena i održive budućnosti, a ne politika. No upravo zato moramo zainteresirati još više mladih ljudi da se bave znanošću i tehnologijom.
Tih 6,25 milijuna dolara koje je dobila vaša grupa namijenjeno je upravo tom problemu?
Američko patentiranje
Kad je riječ o transferu tehnologije, čini se da je jedan od najvećih problema hrvatske znanosti da političari, no ni šira javnost ne razumije link između znanosti i napretka tehnologije, a onda i gospodarstva. Broj patenata iz Hrvatske je i dalje izuzetno mali, nema tu realnih poticaja od strane države… Kako gledate na to?
– To je jedan od osnovnih problema u puno država. Kod ideje da vlada sponzorira neko istraživanje uvijek dolazi do pitanja tko je vlasnik patenta. U SAD-u su to rješili tako da su dali sveučilištima da budu vlasnici istraživanja. No sveučilišta moraju imati ljude koji će olakšati taj transfer tehnologije, koji znaju što radi znanstvena zajednica i koji biraju stvari koje nude industriji. Novac od patenta vraća se Sveučilištu i svi su na dobitniku. Ne znam kakvi su zakoni u Hrvatskoj, no »trenja« između toga da netko otkriće postane patentirana primjena u SAD-u na institucijama gotovo pa i nema.
Da li pratite recentne burne događaje u hrvatskoj znanosti? Imate li mišljenje o tome?
– Kad o nečemu ne znam dovoljno, radije ne bih komentirao. Ono što mogu reći je da se nadam da će ideja kvalitete prevladati. Jer jedini način da dođe do razvoja znanosti i tehnologije i prave odlične akademske zajednice je u čistom radu i međunarodnoj konkurenciji. Moji suradnici u Rijeci i Zagrebu su fantastični znanstvenici svjetske klase.
Koliko vam znači što ste postali počasni član Američkog društva za industrijsku i primijenjenu matematiku, a prije toga i Američkog društva fizičara?
– Ja sam originalno bio inženjer. Tako da mi to znači jako puno. Sve ovo s patentima je lijepo i radostan sam da su kroz zadnjih pet, šest godina razni ljudi uložili u moje ideje preko 20, 30 milijuna dolara. No priznanje iz redova kolega mi znači još više. Američko društvo za primjenjenu matematiku je poput međunarodne akademije, ima 14 tisuća članova u svijetu, i ove su godine samo 28 odabrali za počasno članstvo. Bilo mi je to veliko iznenađenje, iako sam znao da sam nominiran. Očekivao sam tako nešto tek za pet do deset godina. Slično je bilo i s Američkim društvom fizičara.
Kako se dogodio taj vaš prijelaz u različite znanosti?
